親環素A/CD147信號通路在心血管疾病中作用的研究進展

蘇紅燕，馬衣熱·耐比，曹曉青，李香，張小娟

(1山東省胸科醫院，濟南 250014；2新疆喀什地區肺科醫院)

親環素A(CyPA)是廣泛分布在細胞內的蛋白，屬于親環素家族的一種細胞內伴侶蛋白，有肽酰脯氨酰順反異構酶(PPIase)活性[1,2]，在許多重要的生物學功能包括蛋白折疊、運輸和T細胞激活等過程中有重要作用。在CyPA介導的信號傳導過程中，CD147是最主要的CyPA受體[3]。CD147屬于細胞外基質金屬蛋白酶誘導劑之一，廣泛分布在整個跨膜糖蛋白中，屬于免疫球蛋白超家族。既往研究已證實，CyPA及其受體CD147在炎癥、病毒感染、腫瘤等病理過程中起重要作用[2～5]。近期研究顯示，CyPA/CD147信號通路與多種心血管疾病密切相關。現就CyPA/CD147信號通路在心血管病中的作用研究進展進行綜述。

1 CyPA與CD147的結構、表達和功能

CyPA是Fischer等首先在1984年從牛胸腺中分離的一種細胞溶質蛋白，是細胞免疫抑制劑環胞素A(CSA)細胞內作用的靶點[5,6]。CyPA是含量最豐富的親環素家族成員之一，相對分子質量為18 kD，主要由八條反向平行的β折疊片段形成桶狀結構，兩條α單環圍繞其周圍，七個芳香環和其他疏水殘基共同形成一個緊密的疏水中心，此處即為CsA與其結合的位點。原型CyPA最初認為其主要存在于組織細胞胞質中，此后證實其廣泛分布于各種原核及真核生物組織中[7]。CyPA主要存在于內皮細胞、單核—巨噬細胞、血管平滑肌細胞、心肌成纖維細胞、激活的血小板等多種細胞內[5～9]，但在炎性刺激如缺氧、感染、氧化應激及其氧化應激誘導劑等條件下，機體可分泌CyPA到細胞外間隙。CyPA作為近期新發現的促炎性因子，具有蛋白折疊、運輸、T細胞激活等生物學功能，與多種疾病包括病毒感染、神經退行性變、腫瘤、類風濕性關節炎、膿毒癥、哮喘、牙周炎、衰老等密切相關。

CD147即細胞外基質金屬蛋白酶，是免疫球蛋白超家族成員之一，相對分子質量為50～60 kD，在造血細胞、上皮細胞、內皮細胞和白細胞等多種細胞中表達，具有刺激基質金屬蛋白酶活性、激活淋巴細胞、運輸白細胞和激活血小板等多種功能[3,10]。CD147是CyPA的細胞表面受體，在CyPA介導的信號傳導過程中起到重要的作用[3,10]。大量研究顯示，CyPA/CD147信號傳導通路在多種疾病包括肺動脈高壓[11]、慢性阻塞性肺疾病[12]、類風濕性關節炎[13]等中被激活。目前動物及人體試驗證實，CyPA/CD147在多種心血管疾病的病理過程中起重要作用[5,14～17]，進一步探討作用機制有利于為早期防治心臟疾病提供新的科學依據。

2 CyPA/CD147信號通路在心血管病中的作用

目前研究表明，CyPA/CD147信號通路參與了動脈粥樣硬化、冠心病、心肌肥厚、心肌炎和腹主動脈瘤(AAA)等心血管疾病發生、發展過程。

2.1 CyPA/CD147與動脈粥樣硬化、冠心病 內皮功能損傷是引起動脈粥樣硬化性疾病發生發展的初始促發因素[18,19]。AMPK/eNOS信號通路在血管內平衡和血壓調節過程中起重要作用[20]。CyPA廣泛分布于各種組織細胞中，細胞內CyPA具有多種功能，包括細胞內運輸、信號傳導、轉錄調控等[21]。CyPA在Nox酶如p47phox的易位過程中起到至關重要的作用，其中p47phox促進血管平滑肌細胞增殖。由于Nox酶產生的ROS可激活其他氧化酶系統，CyPA和Nox酶可以協同促進ROS的產生，從而增強氧化應激反應[1]。機體發生氧化應激反應時可以促進CyPA分泌至細胞外，從而刺激內皮細胞產生黏附分子，發生細胞凋亡以及炎性細胞的轉移[22～24]。大量研究已經證實，細胞內及細胞外的CyPA均可促進內膜增厚、AAA、動脈粥樣硬化、心肌肥厚以及冠心病等疾病的發生。

冠心病是動脈粥樣硬化導致器官病變的最常見類型，嚴重危害人類健康。據發病特點及治療原則不同分為兩大類[25]：慢性冠脈疾病(CAD)，包括穩定型心絞痛、缺血性心肌病和隱匿性冠心病；急性冠脈綜合征(ACS),包括不穩定型心絞痛、非ST段抬高型心肌梗死(NSTEMI)、ST段抬高型心肌梗死(STEMI)。進一步探討其相關發病機制，對有效防治冠心病有著重要的臨床意義。基于上述基礎研究結果，許多臨床研究圍繞CyPA在冠心病患者中的預測價值進行[25,26]。

May等[27]試驗證明,CyPA參與了心臟心肌缺血和再灌注損傷的過程。大量實驗數據顯示，CyPA對ACS可能也有預測價值。Yan等[28]報道：與穩定型心絞痛和對照組相比，不穩定型心絞痛、急性心肌梗死患者血漿中CyPA水平明顯升高。此研究與Satoh等[29]試驗結果一致，他們發現穩定冠心病患者解剖學方面的嚴重程度與其血漿CyPA水平密切相關。CyPA/CD147激活途徑在易損動脈粥樣硬化斑塊發展中發揮作用[30]。在兔急性心肌梗死動物模型中，CyPA在左室壁中高表達，給予血管緊張素轉換酶抑制劑(ACEI)類藥物——雷米普利可提高抗氧化酶活性，從而引起左室CyPA表達顯著下降、LVEF明顯提高，顯著抑制左室重構[28]。而且，在心臟缺血再灌注動物模型中，抑制CyPA/CD147信號通路后可明顯減少心肌梗死面積、保護心臟收縮功能[7]。這些研究結果顯示，急性心肌梗死后心臟組織中CyPA水平持續增高，其可能是左室重構和收縮功能異常的標記物。血漿CyPA可由單核細胞和對氧化應激、炎癥發生反應的血管壁細胞分泌，同時也可由受損的心肌細胞和間質纖維細胞分泌[7]。STEMI患者的循環血漿中CyPA水平持續性增高，可能反映機體處于強烈的氧化應激反應和促炎癥反應狀態[7]。

Satoh等[29]研究亦證明，血漿CyPA、CD147水平在CAD患者中明顯升高；且CyPA是評價經皮冠狀動脈介入術(PCI)、冠脈搭橋術(CABG)等治療效果的重要方法。Huang等[31]探討了55例給予PCI術的STEMI患者血漿CyPA水平與左室重構的關系，發現血漿CyPA水平降低者6個月后左室功能明顯優于血漿CyPA水平未降低者。此研究與Satoh等[29]試驗結果一致。與STEMI患者血漿C反應蛋白水平相比，血漿CyPA水平對于預測左室功能有更大的臨床意義。推測可能原因為：CRP、IL-6僅僅是炎性反應的標志物；而CyPA不僅與血管壁炎性反應相關，而且與血管壁氧化應激反應密切相關。同時Satoh等[29]試驗還表明，STEMI患者通過抑制CyPA/CD147信號通路減少血漿CyPA水平，從而保護左室功能。穩定冠心病患者解剖學方面的嚴重程度與其血漿CyPA水平密切相關。Seizer等[7]發現，敲除CyPA-/-小鼠CD147不會減少缺血再灌注損傷造成的心梗面積；而CD147-/+小鼠可以通過減少單核/巨噬細胞的聚集作用，從而保護心肌免受缺血再灌注的損害。由此可見，CyPA/CD147信號通路與冠心病的發生、發展密切相關。

2.2 CyPA/CD147與心肌肥厚 心肌肥厚是心臟對血流動力學壓力的適應性反應，常見的兩大分類為生理性心肌肥厚和病理性心肌肥厚。其中，病理性心肌肥厚是心臟對各種慢性壓力刺激如高血壓、冠心病、心肌梗死、代謝性及糖尿病性心肌病、瓣膜性心臟病等發生的適應性增生，最終引起心室重構和心力衰竭[32]。

在分子水平上，心肌細胞肥大主要表現為細胞體積增大、蛋白合成增加、肌小節重構增加[32]。心肌肥厚是一種復雜的、多因素的病理生理過程，它涉及多種細胞和分子系統。由此可見，為防止心肌發生病理性重塑、延緩心衰發生進程，充分了解分子水平上心肌肥厚的發病機制尤其重要。目前大量研究顯示，心肌肥厚分子方面的主要發病機制包括機械應激、體液刺激、胚胎基因轉錄程序的轉換、炎性刺激以及氧化應激作用等。其中，交感神經系統和腎素—血管緊張素—醛固酮系統(RAAS)是被廣泛研究的神經激素機制。既往大量研究發現，AngⅡ在心肌肥厚的病理發病過程中有十分重要的作用[9]。AngⅡ在ROS產生、炎性因子的分泌、Ca2+的調節等方面起著關鍵作用，且可以直接引起心肌細胞肥大、激活肥厚基因[26]。近期研究證實，在心肌肥厚的發病機制中，RAAS與CyPA/CD147信號通路密切相關[33]。

Satoh等[34]研究發現，CyPA和AngⅡ可協同促進ROS的產生，從而引起心肌肥厚、心肌細胞外基質重構、心功能不全。Satoh等[9]研究顯示，ApoE-/-小鼠經AngⅡ干預后更易發生心肌肥厚；且與ApoE-/-CyPA+/+小鼠相比，ApoE-/-CyPA-/-小鼠發生心肌肥厚的幾率明顯降低。缺少CyPA的心肌纖維細胞，經AngⅡ干預后ROS的產生明顯減少，細胞增殖和遷移均明顯受抑制[35]。上述研究證實，在AngⅡ刺激的心肌肥厚中，CyPA通過增加ROS產生及刺激心肌纖維細胞增生、遷移，直接促進心肌細胞肥厚發揮作用，但未明確CyPA的受體。

既往研究顯示，CD147與肺動脈高壓、動脈粥樣硬化、血小板激活等心血管疾病密切相關。Suzuki等[36]對CD147-/+和CD147+/+小鼠進行主動脈結扎術(TAC)，發現與CD147+/+小鼠相比，CD147-/+小鼠的心臟重量/體質量明顯降低；且心臟彩超結果顯示，CD147+/+小鼠比CD147-/+小鼠更易發生心肌肥厚、心臟擴大。可見，CD147在心肌肥厚及心衰發生、發展過程中同樣起到重要的作用。

Yurchenko等[37]研究報道，CD147以CsA依賴性方式與細胞外CyPA相互作用。研究[38]證實，CyPA在體外H9C2心肌細胞肥大發生發展中起著十分重要的作用；由AngⅡ誘導的H9C2心肌細胞發生肥大時，CyPA及其受體CD147的表達明顯升高；同時應用褪黑素干預治療后，CyPA和CD147表達明顯降低。由此可見，CyPA/CD147信號通路在AngⅡ誘導的心肌肥厚中被激活，而褪黑素通過其潛在的抗氧化特點抑制AngⅡ誘導的心肌肥厚。抑制CyPA/CD147信號通路至少是褪黑素抑制AngⅡ誘導的心肌肥厚的發病機制之一，其中可能還包括其他信號通路。綜上所述，我們推測CyPA/CD147通路可能是將來治療心肌肥厚的新靶點。

2.3 CyPA/CD147與心肌炎 心肌炎指由各種原因引起的心肌炎性損傷所導致的心臟功能受損，包括收縮、舒張功能減低和心律失常。病因包括感染、自身免疫疾病和毒素/藥物毒性三類，其中感染是最主要的致病原因，病原體以病毒最為常見，包括腸道病毒(尤其是柯薩奇B病毒、CVB3)、腺病毒、巨細胞病毒、EB病毒和流感病毒等。

Seizer等[39]通過應用CyPA抑制劑——NIM811，探討了CyPA在CVB3導致的心肌炎中的作用。發現：①CyPA和CD147在CVB3引起的心肌炎中明顯升高；②CyPA對心肌炎患者的巨噬細胞、T細胞有明顯的聚集作用；③應用CyPA抑制劑——NIM811可以有效防止心肌發生纖維化。這些結果證實，CyPA和CD147在CVB3引起的心肌炎中起重要作用，是治療心肌炎的新靶點。同時，Seizer等[39]發現102例心肌炎患者心肌標本中CyPA和CD147表達明顯升高，發現CyPA主要由巨噬細胞、淋巴細胞及平滑肌細胞分泌。由此可見，CyPA和CD147在心肌炎的病理生理過程中有重要作用，是心肌炎的重要標志物之一。

2.4 CyPA/CD147與AAA AAA形成的直接原因是動脈壁發生慢性炎性病變，同時伴隨動脈壁彈力纖維和膠原纖維的降解、損傷等退行性病變，使得腹主動脈壁機械強度顯著下降，致使動脈壁局限膨出而成瘤[40]。Key機制包括血管平滑肌細胞的衰老、氧化應激反應的發生、促炎性因子的產生，以及基質金屬蛋白酶的增加等，從而降解細胞外基質。由此可推測，CyPA與AAA的發生相關。Satoh等[34]研究發現，ApoE-/-小鼠經AngⅡ干預后易發生AAA；且與ApoE-/-CyPA+/+小鼠相比，ApoE-/-CyPA-/-小鼠發生AAA的幾率明顯降低。ApoE-/-CyPA-/-小鼠分泌炎性因子明顯減少，且動脈壁彈力纖維和膠原纖維的降解、損傷等退行性病變，以及動脈擴張發生率明顯降低。同時Satoh等[34]研究顯示，ApoE-/-CyPA+/+小鼠經AngⅡ干預后出現動脈瘤破裂及猝死的發生率約為40%，而ApoE-/-CyPA-/-小鼠出現上述心血管事件發生率明顯降低。因此，CyPA可能是將來治療動脈瘤的新靶點[41]。2009年，Weintraub等[40]明確強調CyPA對于AAA的發生是一個必不可少的蛋白。然而，CD147亦廣泛存在于人類動脈瘤標本中。

大量研究顯示，CyPA/CD147信號通路在動脈粥樣硬化、冠心病、心肌肥厚、心肌炎、AAA等心血管疾病中具有潛在的、重要的作用，是預防及治療心血管病的新靶點。然而，目前CyPA/CD147及其下游信號通路在心血管疾病的研究尚處于初步階段；仍需通過大量的基礎及臨床試驗，進一步深入探討其在心血管疾病的具體作用機制。為完善相關心血管病的發病機制提供更加重要的依據，也為心血管病的早期發現和防治、改善預后以及提高心血管病患者的生活質量等方面，提供新的治療靶點及治療手段。