醛固酮致心肌纤维化作用及机制的研究进展

，，

心肌纤维化(myocardial fibrosis，MF)是多种心血管疾病的终末期表现，其主要病理表现为心肌间质中成纤维细胞(cardiac fibroblasts，CFs)增殖，并转化为肌成纤维细胞及细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的过度沉积[1]。细胞外基质主要是由Ⅰ型、Ⅲ型胶原组成，此外含有少量Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅵ型胶原。心肌纤维化时，胶原沉积增多，各型胶原比例失调，尤其是Ⅰ型、Ⅲ型胶原比例升高、排列紊乱。MF可导致心力衰竭、心律失常、心脏扩大、猝死等临床心血管事件，其原因复杂，相关调控机制受多种因素影响，肾素-血管紧张素-醛固酮系统(renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS)[2]是近年来国内外研究的热点，醛固酮作为RAAS的关键效应分子，其在心肌纤维化发生、发展过程发挥重要作用。

1 醛固酮的来源和生物学效应

醛固酮是体内重要的盐皮质激素，其不仅来源于经典RAAS，由肾上腺皮质球状带合成和分泌，主要作用为调节血压、电解质和体液平衡，而且在肾上腺外的组织器官如心肌醛固酮合酶(aldosterone synthase，CYP11B2)表达[3]，存在完整的醛固酮自主合成体系，通过旁分泌或自分泌方式发挥重要作用；在心肌局部发挥独立且加于血管紧张素Ⅱ的致纤维化作用[4-5]。最新研究发现，一个完整的胰腺RAAS，在糖尿病及心血管疾病具有多方面作用[6]。醛固酮信息通路包括基因组通路与非基因组通路，非基因组通路是指醛固酮经细胞膜受体，在短时间内激活胞内磷脂酶C(PLC)，激活Na+-K+泵等发挥作用，螺内酯不能阻断此通路。基因组通路为醛固酮在靶细胞与细胞质内的特异性盐皮质激素受体(mineralocorticoid receptor，MR)相结合，促进mRNA和rRNA转录，诱导具有生物活性的蛋白质合成，螺内酯可阻断此通路。有实验表明，醛固酮对细胞DNA和胶原合成的影响通过基因组通路介导[7]。MR常分布于肾上皮细胞、胃肠道、膀胱、汗腺、唾液腺；非上皮MR分布在心[8]、血管[9]、脑[10]。

2 醛固酮致心肌纤维化的作用

已有文献证实，进食合醛固酮高盐饮食的啮齿类动物可引起心肌炎症反应[11]，长期进食导致心肌组织纤维化[12]，且慢性醛固酮所致心肌纤维化被MR受体拮抗剂逆转[13]。醛固酮在正常钠盐饮食情况下引起心肌肥厚和胶原沉积[14]。前期研究发现正常饮食醛固酮可致动脉纤维化[15]。体外研究显示，单独添加醛固酮可诱导大鼠心肌成纤维细胞增殖并向肌成纤维细胞分化，促进Ⅰ型、Ⅲ型胶原纤维分泌，最终导致心肌纤维化[16]。提示钠盐负荷对醛固酮引起心脏和血管胶原沉积是重要的，但非必需的。临床研究发现，原发性醛固酮增多病人相较于相同血压水平的原发性高血压病人，左心室肥厚及纤维化更明显，心血管疾病发生概率更高[17]，提示醛固酮致心肌纤维化作用是独立于高血压存在的。

3 醛固酮致心肌纤维化的分子机制和信号通路

3.1 磷脂酸肌醇-3激酶(PI3K)/核因子-κB(NF-κB)信号通路 Liao等[18]从原发性醛固酮增多症病人、人体外心肌细胞培养、醛固酮灌胃小鼠模型等多方面验证醛固酮通过与糖皮质激素受体(glucocorticoid receptors，GR)结合，激活PI3K、NF-κB信号通路促进金属蛋白酶组织抑制因子-1(tissue inhibitors of MMPs，TIMP-1)的表达。TIMP-1是一类广泛存在于体液和组织中的糖蛋白，几乎可抑制所有基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)活性，主要抑制MMP-1、MMP-3、MMP-9活性。TIMP-1/MMP等在胶原降解系统起重要作用，两者共同维系正常心肌结构和功能，该系统比值变化导致胶原合成及降解失衡，导致心肌纤维化。

3.2 转化生长因子-β(TGF-β)/TGF-β受体下游的信号传导分子(Smads)信号通路 TGF-β信号传导通路是一个包含众多成员的多功能细胞因子大家族，根据配体分子激活的不同下游特异性通路分为TGF-β/激活素(Activin)/TGF-β超家族成员之一(Nodal)和骨形态发生蛋白(BMP)/生长分化因子(GDF)/代谢性综合征(MIS)两个亚家族通路。TGF-βS配体分子与受体结合，使受体TβRS磷酸化，磷酸化的TβR-1直接作用于底物Smads蛋白，活化的Smads将配体与受体作用的信号从细胞膜、胞浆传递到细胞核内，再与其他核内因子协同激活或抑制靶基因的转录。TGF-β信号通路在调节细胞生长、增殖、分化、迁移和凋亡等过程起重要作用。Bunda等[19]实验证实，醛固酮刺激体外心肌成纤维细胞TGF-β1表达。Fu等[16]在体外培养的大鼠心肌成纤维细胞发现醛固酮通过诱导Smad-2、Smad-3和Smad-4表达促进心肌成纤维细胞增殖及向肌成纤维细胞分化，最终导致心肌纤维化。此外TGF-β可诱导内皮-间质转化促进心肌纤维化，而螺内酯可逆转这一过程[20]。

3.3 G-蛋白偶联受体激酶(G-protein coupled receptor kinase，GRK) GRK属于丝氨酸/酪氨酸蛋白激酶，是β-肾上腺素受体(β-Adrenergic receptor，β-AR)信号转导及去敏化的关键调控因子。激动剂与受体结合后，其磷酸化β-AR，随后膜转位β-arrestin[21]与受体结合发挥位组作用，阻断经典的G蛋白/二信使信号，导致G蛋白介导的信号脱敏；同时激活多种下游信号从而引发相应的生物学效应[22]。目前共发现7种GRK，其中GRK2、GRK3、GRK5和GRK6在哺乳动物心脏表达。有文献表明，GRK2或GRK5过量表达严重损伤β-AR信号转导和β-AR激动剂诱导的心肌收缩功能[23]。Cannavo等[24]研究发现，醛固酮刺激MR活化导致的坏死前心肌改变是由GRK2介导的，而心室肥厚前心肌改变是由GRK5介导的；动物模型心肌细胞GRK2敲除小鼠可完全逆转高醛固酮血症导致的心脏功能损害，GRK5敲除小鼠能部分抑制；GRK5可完全逆转高醛固酮血症导致的心肌细胞肥大，防止心肌纤维化。临床数据表明，心力衰竭病人MR活化状态与GRK2变化水平一致。

3.4 TRAF3相互作用蛋白2(TRAF3IP2) TRAF3IP2是一种氧化还原敏感胞浆受体分子和核因子，可上游调节NF-κB和激活蛋白-1(AP-1)，介导醛固酮诱导的心脏肥大和心肌纤维化。细胞水平，醛固酮诱导离体成年小鼠心肌细胞(cardiac muscle cell，CM)产生超氧化物和过氧化氢，上调TRAF3IP2表达的作用部分通过盐皮质激素受体与氧化应激。TRAF3IP2沉默表达弱化醛固酮诱导的IKB激酶β(IKKβ)、P65、C-Jan氨基末端激酶(JNK)及即刻早期原癌期(c-Jun)活化，依赖的白介素-18(IL-18)、白介素-6(IL-6)、心脏营养素-1(cardiotrophin-1，CT-1)表达上调，心肌细胞肥大。离体成年小鼠心脏成纤维细胞，醛固酮诱导TRAF3IP2 IL-18、IL-6产生，结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)、Ⅰ型、Ⅲ型胶原蛋白表达，基质金属蛋白酶2(MMP-2)激活，细胞增殖和迁移[25]。在动物水平上，给予醛固酮高盐饮食4周的TRAF3IP2基因缺失转基因小鼠与对照小鼠发现：对照小鼠TRAF3IP2表达升高；基因敲除小鼠TRAF3IP2缺失弱化醛固酮所致的p65和c-Jun的激活；心脏中细胞外基质(胶原蛋白Ⅰα1和胶原蛋白Ⅲα1)、基质金属蛋白酶(MMP)、赖氨酰氧化酶(LOX)、炎性细胞因子(IL-6、IL-18)、趋化因子(CXCL1、CXCL2)和细胞间黏附分子-1(ICAM-1)mRNA的表达；IL-6、IL-18、MMP-2、IL-6和IL-18蛋白水平表达；最终减少心肌肥厚和纤维化[26]。

3.5 半乳糖凝集素-3(Gal-3) Gal-3在人体主要由激活的巨噬细胞分泌，是一种可溶性β-半乳糖苷结合蛋白。Gal-3通过诱导成纤维细胞增殖，促进Ⅰ型胶原沉积导致心室功能不全，是反映心肌纤维化和重塑的新型生物标志物，直接参与心力衰竭的发病机制[27-28]。既往研究表明，Gal-3可参与醛固酮诱导的血管纤维化过程[29]，Martinez等[30]通过动物实验证实，醛固酮通过与MR结合上调Gal-3的表达，抑制Gal-3完全逆转醛固酮诱导的心肌炎症反应和心肌纤维化，但并不明显降低血压。临床研究表明，心力衰竭及射血分数保留病人Gal-3可作为预测心力衰竭及心肌纤维化的生物指标[31-32]，Gal-3变化可强烈提示疾病预后[33]。

4 其 他

参与醛固酮诱导的心肌纤维化信号通路及分子较多，如醛固酮诱导内皮素释放进而促进心肌成纤维细胞增生[19]，醛固酮能激活还原型辅酶Ⅱ(NADPH)氧化酶(NOX2和NOX4)增加反应性活性氧，促进细胞凋亡及纤维化[34-35]。丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)是多种细胞外信号引起细胞增殖，分化与信号转导的共同通路与汇聚点[36]。醛固酮通过MR/AT1和MAPK信号通路的相互作用引发心房纤维化反应[37]。外源性醛固酮可诱导CFS增殖和胶原合成同时呈浓度依赖性升高钙调神经磷酸酶(CaN)mRNA蛋白水平，而CaN特异性抑制剂环孢素A(CsA)可抑制醛固酮诱导CFS增殖和胶原合成并降低CaN mRNA蛋白表达，提示CaN信号通路参与醛固酮致心肌纤维化的过程[38]。CT-1参与细胞生长、分化、增殖的调控及心肌细胞的保护等[39-40]方面具有重要作用。CT-1敲除小鼠可逆转醛固酮引起的心肌纤维化且独立于血压变化[41]。

5 展 望

醛固酮致心肌纤维化作用已得到广泛认可，但其致心肌纤维化作用机制复杂。治疗方面，随机螺内酯评价研究(RALES)试验与依普利酮对急生心肌梗死后心力衰竭的疗效及生存研究(EPHESUS)试验均表明醛固酮受体拮抗剂在纽约心脏病协会(NYHA)分级Ⅲ级或Ⅳ级心力衰竭病人中的积极作用，轻度、中度心力衰竭病人研究结果不一，其能否改善轻中度心力衰竭病人的心室重构仍不确定。抗醛固酮治疗需考虑高钾、肾功不全等副作用，随着醛固酮致心肌纤维化信号机制不断深入，新型信号分子及细胞因子不断被发现，为心肌纤维化的防治、新的醛固酮拮抗剂研发提供新思路。