血小板反应素-1与糖尿病心肌病关系研究

季肖丽 姚圣蜜 王 倩 张晓明

(浙江大学医学院，浙江 杭州 310058)

糖尿病心肌病(DCM)是糖尿病(DM)患者的主要心脏并发症之一，具有发病率高、危害性大等特点，并与糖尿病患者高心力衰竭的发生率和病死率密切相关〔1〕。1972年，Rubler等〔2〕研究发现DCM是由DM引起的，以左心室功能障碍、心肌间质纤维化和心肌细胞肥大为主要特征的心肌病〔3〕，不伴随高血压、冠心病或其他心脏疾病。早期常表现为心肌顺应性降低和舒张期充盈受阻为主的舒张功能不全，晚期以收缩功能不全为主，易发生充血性心力衰竭〔4〕。研究表明有多种因子及机制可能参与了糖尿病心肌病的发生发展，而血小板反应素(TSP)-1作为一种内源性血管生成抑制物，具有活化转化生长因子β1(TGF-β1)等生物学特性，可能参与了DCM的发生与发展。本文就该信号通路在糖尿病心肌病中的可能作用做一综述。

1 概 述

1.1TSP-1的分布及作用 TSP-1首次发现于20世纪70年代，由Baenziger等〔5〕首次从凝血酶刺激后的血小板细胞膜中分离，广泛分布于血液和心、软骨、脑、肺中，在肾组织、血管内皮细胞、平滑肌细胞、包曼囊上皮细胞、系膜细胞、间质单核细胞及肾小管上皮细胞中均有表达〔6〕。TSP-1是一种450 kD大小的同源三聚体基质糖蛋白，储存在血小板α颗粒中，能够在血小板被激活时释放与活化〔7〕。目前有关TSP-1参与肾纤维化的机制已经证实，TSP-1在整个肾脏纤维化进程中高表达，通过TSP-1/TGF-β信号通路介导参与肾纤维化〔8，9〕。

1.2TSP-1的结构域及与TGF-β1的作用 TSP家族中有TSP-1、TSP-2、TSP-3、TSP-4和TSP-5 5个亚型。这5个亚型结构相似，具有共同的生物学特性和各自独特的功能。根据TSP和其他分子的相互作用，可以将其分为7个结构域：NH3末端、原胶原同源区、TypeⅠ型重复序列、TypeⅡ型重复序列、Type Ⅲ型重复序列、RGDA四肽序列、COOH端〔10〕。其中的Type Ⅰ重复序列可以同TGF-β1等多种蛋白因子结合，是TSP-1抑制内皮细胞增殖、诱导内皮细胞凋亡及抑制血管新生等功能的基础，对TSP-1结构功能的研究也重点集中在此段〔11〕。

TGF-β1是一种多功能细胞因子，分子量为25 kD。大部分细胞都能合成并以潜活性复合物的形式分泌TGF-β1，分泌后其游离存在或者结合到细胞外基质分子上，激活后才能发挥活性。活性形式TGF-β1的结构为二硫键相连的两条相同多肽链形成的二聚体，具有调节免疫反应、促进细胞增殖、血管生成、伤口愈合和组织纤维化的重要作用〔12～14〕。

TSP-1能够在高糖环境下激活内皮细胞和肾小球系膜中的非活性TGF-β1〔15，16〕。TSP-1能与非活性TGF-β1(L-TGF-β1)的潜活相关蛋白(LAP)区域结合，改变LAP的空间构型，使TGF-β1上与受体结合的位点暴露，成为激活型的TGF-β1(A- TGF-β1)〔17，18〕,进而发挥促进组织纤维化的作用。

2 TSP-1在DCM纤维化中的表达及意义

葡萄糖是TSP-1表达的重要激活物，可使细胞中TSP-1的表达增加30倍〔19〕。激活产生的TSP-1是除纤溶酶和组织蛋白酶之外TGF-β1重要的生理激活物，能够促进A- TGF-β1的产生〔20〕，进而促进组织纤维化。

本课题组首先在DM大鼠心肌组织内发现TSP-1表达较正常心肌组织明显增加，并推测TSP-1可能参与了DCM的发生发展〔21〕。Zhong等〔22〕的研究表明，TSP-1在DCM大鼠纤维化心肌组织中高表达可以促进DCM个体心肌间质纤维化，实验采用高脂高热量饮食的方法诱导胰岛素抵抗，并采取小剂量链脲佐菌素注射建立DCM动物大鼠模型，12 w后进行对照组和实验组大鼠各指标的检测和比较。结果显示DCM大鼠左室心肌组织胶原、TGF-β1mRNA和蛋白表达水平均明显高于对照组，且TGF-β1mRNA水平、TGF-β1蛋白质表达水平与血糖、心肌组织胶原含量、左心室舒张期末压(LVEDP)均呈正相关。TGF-β1作为强烈的致纤维化因子，促进了左室壁胶原沉积，导致心室僵硬度增加，引起左室舒张功能受损。此外，DCM组TSP-1 mRNA和蛋白质表达水平均明显升高，并且左室TSP-1 mRNA和蛋白质表达水平与血糖、左室胶原含量均具有明显的相关性。TSP-1通过激活TGF-β1参与心肌的纤维化进程。另外还有研究表明，与正常组大鼠相比，DM组大鼠存在心肌间质纤维化，心肌组织结构也有显著改变，心肌细胞内的TSP-1表达显著增强，同时TGF-β1的表达也有显著的增强〔9，23〕。上述结果共同显示在DCM中TSP-1和TGF-β1表达水平显著升高。葡萄糖作为TSP-1的上游激活因子，可通过激活TSP-1引起TGF-β1的激活，使L-TGF-β1转变为A-TGF-β1，进一步导致心肌间质纤维化的形成，揭示了糖/TSP-1/ TGF-β1信号传导途径在DCM的心肌间质纤维化发生发展过程中起着重要作用。

3 TSP-1在DCM中的作用途径

正常个体中，TSP-1的表达浓度较低，在DM情况下浓度升高，进而参与调节其他细胞因子引起相应生物学改变。TSP-1介导活化TGF-β1的机制是TSP-1中的TypeⅠ型重复序列与TGF-β1中的LAP区域结合，使TGF-β1激活〔24〕。其分子间的相互作用的位点定位在TSP-1的Type Ⅰ和Type II重复序列之间的K412RFK415序列和LAP中的L54SKL57序列〔25〕。此外陈玲等〔26〕观察到TGF-β1(20 μg/L)在促进CFs增殖、胶原合成的同时还能够上调TSP-1 mRNA的表达。TGF-β1浓度增加和时间延长诱导CFs高表达TSP-1,同时TSP-1又能活化TGF-β1。因此， TSP-1的持久表达，可能对TGF-β1在心肌成纤维细胞中的生物活性起到了正反馈调节的作用。

综合上述研究，DM情况下TSP-1的表达增强TGF-β1激活效应与相关试验中DCM大鼠的分子表达情况一致。TSP-1蛋白质表达水平的增高促使更多的TGF-β1活化，明显加强了组织纤维化能力，导致心肌细胞外基质的增生。而心肌间质纤维化在舒张性心力衰竭的发生发展中起重要作用，是DM进展中的重要特征。阻断TSP-1的表达或者阻断TSP-1激活TGF-β1可能有利于减缓心肌纤维化，在DCM的治疗中具有重要意义，上述假设有待于进一步实验研究。

4 参考文献

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