神经调节蛋白-1在心力衰竭治疗中的进展*

康永安 杨荣军 王庆海

1 三峡大学附属第二人民医院,湖北省宜昌市 443000； 2 宜昌市慢性心力衰竭防治临床医学研究中心

神经调节蛋白-1(NRG-1)是表皮生长因子(EGF)配体家族的一员，由Neuregulin基因调控表达，是介导神经、循环及内分泌等系统间相互作用的信号蛋白。NRG-1与靶细胞表面受体相互结合，促使下游信号活化，从而诱导细胞分化、增殖及减少细胞凋亡。新的研究显示，NRG-1对慢性心力衰竭(CHF)的治疗有益，通过注射重组NRG-1提高了脓毒症所致心力衰竭大鼠的存活率并防止了血流动力学紊乱。有关NRG-1在CHF中的诊断及治疗已有相关研究，未来NRG-1有望成为心力衰竭诊治的新靶点，本文现对NRG-1在CHF中发挥作用的新进展进行综述。

1 NRG-1及其受体的结构与功能

1.1 NRG-1的结构与功能 NRG-1分子中包含一个高度保守的胞内结构域(ICD)和一个表皮生长因子(EGF)样的胞外结构域(ECD)，后者为NRG-1与酪氨酸激酶受体ErbB3和ErbB4结合所必需。NRG-1共有三种亚型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)，所有亚型都含有相同的EGF结构域。其中，Ⅰ和Ⅱ型都是单程跨膜蛋白，被a-解聚素和金属蛋白酶(ADAM)家族成员如ADAM17和ADAM19裂解为活性片段，进而参与旁分泌发挥作用。而Ⅲ型不参与旁分泌，它是2次跨膜蛋白，水解后产生一个跨膜N末端片段，主要存在于神经突触。同时，NRG-1中EGF结构域的可变剪切决定了该结构的α与β型变异，在大多数研究中，具有β型EGF样结构域的NRG1比具有α型EGF样结构域的NRG1效能高10～100倍。

1.2 ErbB 的结构与功能 ErbB是与NRG-1结合的细胞表面受体，属于表皮生长因子受体家族，由胞外结构域、跨膜结构域、胞质酪氨酸激酶结构域组成，已知有四种亚型：ErbB1、ErbB2、ErbB3和ErbB4。NRG-1主要与ErbB3或ErbB4受体结合，同时招募ErbB2共受体，且只有在与ErbB3或ErbB4结合后才与ErbB2相互作用。NRG-1与受体ErbB结合后形成同源二聚体，向下激活细胞内信号级联反应，最常见的包括磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/丝、苏氨酸激酶(Akt)/蛋白激酶B(PKB)，MRK/ERK1/2，Src/FAK三条信号通路。此外Ras/丝分裂原激活蛋白激酶(MAPK)通路也作为ErbB受体的下游分子激活的补充进而发挥作用，在心肌细胞中常与PI3K通路共同参与调节蛋白表达、信号肽等物质的释放。

2 NRG-1与心力衰竭

较早的临床研究提示NRG-1与慢性心力衰竭具有相关性，899名心衰患者均观察到不同程度的循环NRG-1水平增高，症状重的患者更为明显[1-2]。针对CHF患者，血清NRG-1水平与病情程度、左室舒张末期内径成正相关，并由其下游信号通路对抗心室重构、心肌凋亡[3]。在糖尿病引起的射血分数保留型心衰中，单独使用NRG-1或二甲双胍都可以有效降低心室顺应性，改善心脏舒张功能[4]。以上研究提示，NRG-1可能作为体内对抗心衰发展的内源性因子，在慢性心衰过程中代偿性升高以满足机体需要，未来作为心力衰竭的辅助诊断指标及治疗手段前景广阔。

3 NRG-1调节心力衰竭的机制

3.1 组织炎症水平 CHF患者的免疫激活与疾病严重程度和预后相关。在使用重组神经调节蛋白-1(rNRG-1)的患者中，单核细胞表面ErbB3受体与肿瘤坏死因子(TNF-α)mRNA表达呈负相关，并在随后的体外实验证实，ErbB信号的上游分子神经胶质生长因子2(GGF2)抑制了TNF-α产生，确定了NRG-1对于CHF患者单核细胞促炎症激活中的保护作用[5]。Pascual-Gil S等[6]的研究显示，对于心梗后心衰炎症状态，加用装载NRG-1的微粒治疗后，可观察到巨噬细胞向再生表型极化，帮助心脏组织修复。慢性心力衰竭中有报道NRG-1减弱心肌巨噬细胞浸润和细胞因子的表达[7]，其具体机制是NRG-1激活巨噬细胞中的ErbB4受体，通过PI3K/Akt下游的STAT3信号通路，从而减少炎性细胞因子的释放。

3.2 氧化应激损伤 在心肌组织感染、缺血等因素影响下，毛细血管内皮细胞氧化酶增多、线粒体功能障碍等因素都将导致细胞结构受到损伤。有学者使用rhNRG-1作用于缺氧心肌细胞模型来研究其对线粒体功能的效应，发现rhNRG-1预处理有效地缓解细胞凋亡并通过PI3K/Akt途径激活下游内皮型一氧化氮合成酶(eNOS)[8]，产生的NO通过抑制核转录因子NF-κB功能，减轻氧化应激损伤[9]，稳定线粒体膜电位[8]，亦或是由PI3K/Akt途径抑制线粒体通透性转换孔(mPTP)的开放来应对氧化应激损害。使用NRG-1β治疗心梗后心衰大鼠，可检测到抗氧化酶(谷胱甘肽过氧化物酶)的表达增加[10]。细胞实验显示，用NRG-1预处理可以减轻过氧化物处理过的大鼠心肌细胞内质网应激水平，这种效应能够被PI3K抑制剂能消除，表明NRG-1/PI3K是抑制过氧化物异常升高所致内质网应激的重要通路[11]。

3.3 细胞凋亡途径 心肌细胞凋亡是CHF的发生发展中的主要形式。Bcl-2家族蛋白在细胞凋亡过程中起着重要的作用，多数研究中常常以二者的比值Bcl-2/Bax来表示组织凋亡趋势的变化。通过rhNRG-1预处理可以有效上调抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL的表达，保护线粒体膜电位，减轻心肌细胞凋亡[12]。Cai MX的研究显示，经过运动训练的大鼠NRG-1表达上调，ErbB/PI3K/Akt信号激活，抑制了细胞凋亡和纤维化、促进心肌细胞的增殖，延缓了心室重构[13]。阿霉素作为广泛使用的抗肿瘤药物，能够导致不可逆性心肌病，最终发展为心力衰竭。在安涛[14]的研究中，与阿霉素处理的大鼠相比，重组RNG-1预处理使得细胞色素C和凋亡相关因子caspase-3表达显著下降，并观察到Bax被磷酸化而失活的程度增加。

3.4 收缩与电传导功能 缝隙连接是心肌细胞间电导的主要参与者，由相邻细胞之间的连接蛋白(Connexin,Cx)铆接的离子通道组成。在慢性心力衰竭中常可观测到心肌细胞肥大与缝隙连接蛋白表达减少及定位错误。缝隙连接的减少或功能紊乱，将导致细胞水肿及恶性心律失常的发生。在Wang Z等[15]的研究中，观察到NRG-1增加了胚胎干细胞中Cx40和Cx45的表达，可能潜在影响心肌电传导性。

CHF还包括心肌功能受损、能量代谢不足所致的收缩力降低。钙离子是心肌收缩的关键因素，主要储存于肌浆网，由肌浆网膜上的Ca2+ATP酶2a(SERCA2a)及钠钙离子交换体1(Na+/Ca2+exchanger1，NCX1)释放及回收。SERCA2a是一种Ca2+ATP酶，在心肌松弛期间，它将Ca2+从细胞的胞质溶胶转移到肌浆网的内腔。NCX1是一种从细胞中去除Ca2+的反向转运膜蛋白。这两种蛋白质的功能和活性变化直接影响心脏的收缩和舒张功能，心衰时SERCA2a功能的抑制和NCX1的活动增强都将导致心肌收缩力的减少。Wang X等[16]的研究发现，NRG-1β部分增加了心力衰竭大鼠L型电压依赖性Ca2+通道α1C亚单位(Cav1.2)与肌浆网SERCA2a的表达水平，降低了NCX1表达，可减轻容量超负荷心衰模型的心功能恶化。

4 治疗研究

4.1 西药治疗进展 早期研究使用重组NRG-1治疗心衰也被证明其有效性，患者每天连续rhNRG-1静脉内给药，注射11d后，心输出量增加约30%，后续12周随访发现左室射血分数增加了12%[17]。我国对于重组NRG-1治疗心衰的研究开展较早，Ⅱ期临床试验得到了相同结论，使用rhNRG-1治疗可长期逆转心室重构。提高左室射血分数改善CHF患者心功能，并显示潜在的抗心律失常作用[18]，目前Ⅲ期临床实验(ChiCTR-TRC-10000890)已经于2019年完成，主要指标为全因死亡率，次要指标包括NT-proBNP、心功能(ECHO、QOL、NYHA、6MWT)、再入院率，相关结果暂未公布。另一项莫斯科国立医科大学的研究正在进行中，主要观察NRG-1在心衰患者血清代谢水平及相关炎症指标变化(NCT 04391491)。

4.2 中药治疗进展 糖尿病心肌病是糖尿病患者的常见心血管并发症，由于血糖异常增高所带来的代谢紊乱引起的由多种炎症介质介导性心肌损害，最终引起心肌肥大和纤维化，早期表现为心脏舒缩功能不全，晚期则发生充血性心力衰竭。常晓等[19]研究显示，黄芪多糖在降低糖尿病大鼠血糖的同时，能够通过改变NRG-1水平抑制大鼠心肌细胞凋亡，减缓心肌细胞肥大。王玲等[20]有相同的发现，加用姜黄素能够有效增加因高血糖导致心肌损害大鼠体内的NRG-1水平，明显阻止心肌纤维化的发展，并增大Bcl-2/Bax比值，减轻心肌细胞凋亡，以上变化可能是通过NRG-1/ErbB2通路最终降低纤维化因子TGF-β1的表达来实现的。

芪苈强心胶囊是中药制剂中慢性心力衰竭的常用药，研究发现，芪苈强心通过NRG-1/ErbB/PI3K/Akt/mTOR信号通路减弱大鼠心肌组织微血管中的缺氧诱导损伤，而NRG-1基因的敲除消除了这种保护作用[21]。针对缺血引起的心功能不全，人参皂苷可通过调控NRG-1下游信号通路降低心梗大鼠的心肌组织炎症及纤维化程度,改善存活率[22]。

5 前景与展望

对于心血管的NRG-1研究已持续数十年，近年来新有中药作用于该分子通路的报道，但相对于重组NRG-1或运动疗法而言，中药在NRG-1治疗心衰方面还是些许保守，未来还有很大的研究空间。对于心衰的治疗而言，除开心肌细胞自身功能异常，还有免疫因子、肾素血管紧张素系统、交感神经系统激活等多途径交相参与的结果，目前NRG-1对于肾素血管紧张素、免疫因子的影响的研究却还十分少见。且现如今的NRG-1对心血管疾病的机制研究主要指向心肌梗死方面，对于慢性心衰这一严重影响患者生活质量的疾病的相关研究还远远不够。当然，对于NRG-1治疗心力衰竭的研究尚未止步。目前有正在进行的随机对照研究，也有已经完成研究，数据尚未公开的大型随机对照研究数十个，未来在NRG-1治疗心衰的安全剂量，合理配伍尚有空白，中药通过NRG-1治疗心衰的临床研究也大有可为。总之，NRG-1参与抑制细胞凋亡、心肌纤维化并保护心肌细胞等一系列过程，有望成为心衰治疗的新靶点。