CTRP9与冠状动脉粥样硬化性心脏病关系的研究进展

杜 莹,钟轩明,郭丽男,高凤敏

(1.牡丹江医学院;2.牡丹江医学院附属红旗医院心血管内科,黑龙江 牡丹江 157011)

CVD目前是全世界最严重的致死性疾病,占所有疾病死亡率的近三分之一。动脉粥样硬化是一种慢性炎症相关性疾病,目前其已经成为CVD的主要病因[1],严重的威胁着人们的生命安全。有研究发现脂肪组织通过释放脂肪因子的生物活性介质,不仅调节内分泌和免疫功能,还参与CVD的生理及病理过程。而作为脂肪因子家族的新成员CTRP9在近年的研究中越来越引人关注,其不仅与肥胖,糖尿病(DM)和高脂血症等这些冠心病危险因素的调节相关,间接的发挥保护心脏的作用,并且还直接参与抗动脉粥样硬化反应,改善内皮细胞功能,抗血小板聚集,在缺血再灌注损伤中发挥着保护作用。

1 CTRP9的概述

CTRP是近些年发现的一种新型脂肪因子,这个新发现的高度保守的APN旁系同源家族至少包含15个家族成员(CTRP1-CTRP15),并已被证明具有类似于APN的多种功能[2]。大多数已知成员(CTRP1至10)是由4种不同的域组成,其结构包括N端信号肽,短可变域,胶原结构域和与脂联素同源的C端球形结构域[3]。CTRP和APN均属于C1q/TNF家族,其中CTRP9与APN具有最高的氨基酸同一性,可以与APN形成异源三聚体充当脂肪细胞因子发挥作用[4]。然而两者在基因水平上的循环方式却不尽相同,与以全长多聚体形式循环的脂联素相反,CTRP9主要在球状结构域亚型中循环。通过全长CTRP9蛋白水解切割产生的CTRP9的球状结构域在其多种形式中是主要的活性同工型[5]。研究表明CTRP9可以通过腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase,AMPK)途径从而发挥抗炎以及减少心脏缺血再灌注损伤作用[6]。对于心肌梗死(MI)患者远期预后来说,CTRP9通过激活蛋白激酶A(PKA)可以减轻不良的心室重塑,同时改善异丙肾上腺素(ISO)诱导的心脏舒缩功能异常,减轻心肌肥厚和纤维化,减缓心室重塑的发展[7]。CTRP9对心脏的保护还体现在,可以诱导产生内皮依赖性血管舒张,减轻血管损伤后新内膜的形成[8],另外还在葡萄糖耐受不良和胰岛素抵抗的条件下起保护作用[9]。正是这些CTRP9的多机制心脏保护功能,使得CTRP9在冠心病的发生和发展中发挥着越来越重要的作用,但是目前对CTRP9的许多机制还尚未完全清楚,通过对CTRP9在CVD中的研究,是我们更深入了解CTRP9的一种有效的方法,并使其成为了目前临床研究的热点之一,为后续的研究提供了新的可能。

2 CTRP9在冠心病中的保护作用

2.1 心肌缺血-再灌注损伤的保护作用Kambara[10]等人在对小鼠的基础研究中发现,使用了了CTRP9蛋白的心肌细胞可减少低氧/复氧反应引起的细胞凋亡。同时发现CTRP9水平在心肌缺血再灌注后显著减低,这可能是由于急性心肌损伤后CTRP9因子表达的降低导致血浆游离脂肪酸水平升高,促进了脂肪组织的氧化应激,从而使血浆CTRP9水平的降低,进而失去了心肌保护功能[10]。在其通路机制的研究中发现,体内CTRP9是通过诱导脂联素受体1(AdipoR1)来抑制脂多糖(LPS)引起的心肌炎性反应,AMPK抑制剂化合物C(Compound C,CC)和显性失活突变型AMPK,即腺病毒负显性AMPK(Ad-DN-AMPK)能明显抑制AMPK的表达和活性,从而阻碍受CTRP9刺激的心肌细胞中的乙酰辅酶A羧化酶(ACC)磷酸化,进而抑制心肌细胞凋亡,这表明CTRP9通过AdipoR1依赖性途径促进AMPK信号通路的激活来减少心肌细胞的炎症反应、抑制心肌细胞凋亡,作为心肌损伤的新型调节剂对心肌细胞的存活发挥有益作用。Kambara[6]的另一研究中发现,与野生小鼠相比,在都进行缺血再灌注实验后,敲除了CTRP9基因的小鼠梗塞面积明显增加,出现更严重的左心室(LV)收缩和舒张功能障碍以及心脏功能恶化,这首次证明了内源性CTRP9的功能是对缺血心肌发挥保护作用。另有研究表明心肌细胞来源的CTRP9通过与钙网蛋白结合激活了蛋白激酶 A-cAMP反应元件结合蛋白(PKA-CREB)信号传导,通过抑制内质网应激相关的细胞凋亡信号传导来抵抗心肌细胞凋亡[11]。同时CTRP9可作为一个可促进干细胞存活的心脏因子,其作用是促进脂肪间充质干细胞增殖及存活,并通过信号机制方式减轻心肌细胞凋亡,其中包括与N-钙粘蛋白的结合,激活ERK/基质金属蛋白酶-9和ERK/Nrf2信号及上调抗氧化蛋白质分泌等[12]。所以对于目前的研究来说治疗或预防多种心脏疾病,包括减轻缺血再灌注后的心肌损伤都有可能通过补充CTRP9来实现。虽然这些研究仅限于基础研究水平,目前尚缺乏更多的临床依据,但这也为其在临床中的探索打下了坚实的基础。

2.2 改善内皮细胞功能和促进血管舒张CTRP9可以至少部分地通过直接影响内皮细胞来增强血管内皮再生进而防止新内膜增生造成的血管损伤反应[8]。促炎性细胞因子单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)在反应中充当趋化性细胞因子,将单核细胞吸引到动脉粥样硬化病变中,而肿瘤坏死因子-α(TNF-α)则加速平滑肌细胞的增殖和从动脉介质向内膜的迁移,并上调细胞间黏附分子-1(ICAM-1)和血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)的表达,从而促进动脉粥样硬化的发展和进展[13]。多项研究表明CTRP9的抗炎作用是通过激活内皮细胞中的蛋白激酶来抑制由细胞因子引起的白细胞粘附和血管炎症,而CTRP9显著降低了TNF-α诱导的核转录因子κB(nuclear transcription factor-κB,NF-kB)的激活和MCP-1的转录,同时AMPK也可通过抑制NF-κB的激活来减弱炎症反应,AMPK和NF-κBp65参与巨噬细胞极化,并且均被鉴定为CTRP9的效应分子[14]。在Huang[15]的最新研究表明CTRP9主要通过激活AMPK的磷酸化,抑制雷帕霉素复合物1(mTORC1)活性从而诱导自噬作用以达到抗动脉粥样硬化特性,抑制mTORC1可减少内皮功能障碍、单核细胞粘附和迁移、泡沫细胞形成、巨噬细胞炎症反应和平滑肌细胞增殖等一系列抗动脉粥样硬化特性。在Zhang[16]等人的研究中CTRP9通过激活AMPK途径,抑制巨噬细胞和内皮细胞中炎性小体的活性发挥抗炎作用。综上我们可以发现,CTRP9在动脉粥样硬化病变的发生和进展中扮演了极其重要的角色。CTRP9同时作为一种新型的血管舒张性脂肪细胞因子,可在体外通过AdipoR1/AMPK/一氧化氮(NO)/内皮细胞一氧化氮(eNOS)等介导的信号传导途径发挥保护血管作用,CTRP9的血管舒张作用是APN的近3倍,其中eNOS的激活在血管重塑过程中对内皮修复的调节中起着重要作用[17]。Yusuke[8]等人研究数据表明CTRP9对血管平滑肌细胞生长的抑制作用是通过不依赖AMPK的机制介导的,CTRP9可以通过环磷酸昔依赖机制减弱血小板源性生长因子(PDGF-BB)诱导的血管平滑肌细胞的增殖和趋化活性,抑制PDGF-BB刺激的细胞外信号调节激酶磷酸化,减少血管损伤后新生内膜形成,预防血管重塑。而APN则是通过激活AMPK抑制血管平滑肌细胞增殖,尽管CTRP9发挥了与APN重叠的血管保护功能,但这些功能的细胞机制可能不同。还发现了在体内CTRP9与APN也可以进行相互作用[4]。对敲除APN的小鼠施用CTRP9,可以显着减轻受损动脉中的内膜增生[8]。这些研究表明ANP与CTRP9在体内发挥抗血管重塑的作用是密不可分的。越来越多研究表明血清CTRP9水平升高会通过AMPK依赖性机制抑制促炎症介质表达、以及巨噬细胞和平滑肌细胞的增殖[6]。这些发现表明,CTRP9部分通过AMPK依赖性机制对心血管系统产生有益作用,发挥舒张血管功能。

2.3 减轻心脏不良重塑在全球缺血性心脏病仍然是发病率和死亡率的主要原因。尽管改良的再灌注技术提高了急性心肌梗死(AMI)后的患者存活率,但患者出现心力衰竭(HF)和不良心脏重塑的发生率和患病率均增加了。有研究表明在发生AMI事件后,在mRNA和蛋白水平上均抑制CTRP9的表达和产生,通过恢复AMI小鼠中血浆CTRP9水平可改善AMI后的存活率并增强左室心脏功能,减轻MI后左室肥大和扩张。另一方面CTRP9可以在MI后通过激活AMPK信号传导逆转LPS诱导的小鼠左室功能障碍和炎症的影响[6]。CTRP9还可以通过PKA依赖性途径减轻了心肌梗死后不良的心室重塑,并改善AMI后心肌细胞的凋亡和纤维化[7]。CTRP9通过增加nNOS和eNOS的表达和激活,从而促进nNOS和eNOS的来源NO的合成来保护异丙肾上腺素诱导的心室重塑,减轻心肌肥厚、心肌纤维化,改善心功能。目前心室重塑的发病机制尚未完全阐明,但是β肾上腺素受体的持续激活是心室重塑关键机制之一。另外Du[18]的研究表明长期存在的β1-肾上腺素能受体的单克隆抗体(β1-AAmAbs)会抑制心源性CTRP9表达从而加重心脏重塑。然而,目前对于β1-AAmAbs诱导CTRP9还原的机制还未完全清楚,这可能是未来研究的新方向。

2.4 保护糖尿病性心脏损伤和增加胰岛素敏感性在糖尿病引起的CVD中,胰岛素抵抗会增加心肌细胞脂肪酸氧化,同时减少前列环素合成和eNOS合酶活性。这些变化会导致活性氧(ROS)和活性氮物质(RNS)的产生和发生内皮功能障碍,并且导致糖尿病的心脏损伤[19]。研究表明糖尿病会导致血浆CTRP9浓度降低,这在这种病理状态下会导致血小板过高活动而诱发心血管损害,并且TNF-α通过氧化应激介导的转录因子抑制心脏CTRP9表达,从而加剧了糖尿病性心脏损伤[20]。因此CTRP9对于减轻糖尿病性心脏损伤的机制还有很多地方有待发现。研究显示在2型糖尿病(T2DM)样本中,靶向删除CTRP9会降低小鼠的胰岛素敏感性,自发产生胰岛素抵抗,空腹胰岛素水平升高和胰岛素耐受性降低,相反增加CTRP9的表达会促进胰岛素的敏感性[9]。表明CTRP9水平升高可能是对T2DM患者胰岛素抵抗和炎症环境的一种补偿性反应。因此,血管疾病和胰岛素敏感性可以通过CTRP9调节。所以通过保留CTRP9表达或增强CTRP9启动的信号传导机制可能是胰岛素敏感性的潜在途径。

3 展望与小结

长久以来,经过临床试验表明,急性冠脉综合征患者心肌损伤后肌钙蛋白Ⅰ、C反应蛋白水平升高,这对于急性冠脉综合征患者的诊断起着指导作用,所以被广泛在临床上应用。但是,未有研究表明肌钙蛋白Ⅰ、C反应蛋白在预测急性冠状动脉综合征患者再发心血管不良事件中有较高价值。大多数研究认为,这些因子主要反映了急性冠脉综合征患者当时心肌梗死严重程度,患者经过积极临床治疗症状好转后,其数值大都可恢复至原来水平,对患者远期预后及治疗无明显指导作用。研究表明CTRP9是一种经过研究的具有多效功能的脂肪因子,在减轻胰岛素抵抗,抗动脉粥样硬化,抗炎,抗血小板以及调节内皮功能和急性心脏损伤中发挥着有益的作用,是可独立于APN评估心血管事件的发生以及预测再发心血管不良事件的生物学标记物,CTRP9的许多机制尚未完全明确,目前研究多限于动物水平,临床研究较少,关于CTRP9的机制以及对冠心病治疗、预防等问题,随着人们的不断研究将进一步完善。