p53蛋白在心力衰竭發生發展及治療中的作用研究進展

邱伯雍，苑素云，沈琳，鄧兵，李翠，周忠焱，魏易洪，周端

(上海中醫藥大學附屬龍華醫院，上海200032)

心力衰竭是目前常見的慢性疾病，全球超過3 770萬人患有該病[1]。研究[2]結果顯示，心力衰竭患者死亡率高，預后差，17%～45%的心衰患者在入院后1年內死亡，大多數患者在入院后5年內死亡。p53蛋白是一種調控轉錄的序列特異性DNA結合蛋白，是研究較為廣泛的腫瘤抑制因子，其在促進心力衰竭的發生發展中亦具有重要作用，氧化應激、心肌細胞凋亡、炎癥反應、心肌肥厚和血管生成等是p53蛋白參與心力衰竭發生發展的重要因素，誘導并加速心力衰竭的進展。現就p53蛋白在心力衰竭發生發展及治療中的作用研究進展綜述如下。

1 p53蛋白的結構和功能

1.1 p53蛋白的結構 p53蛋白包含一個天然展開的氨基末端轉活化區域和一個脯氨酸豐富區域。p53蛋白包含兩個DNA結合域：核心域和基本c端域，其中基本c端域是調控域[3]。p53蛋白與非標準DNA結構的結合非常緊密，非標準DNA在調節許多基本的生物功能方面起著關鍵作用，p53蛋白與其結合的局部結構對p53蛋白的生物學活性有重要作用。p53蛋白的結構特征影響其與DNA的親和力，研究[4]發現，p53蛋白對于一些特殊結構如CTG·CAG三核苷酸重復序列、十字形結構、三鏈體、四鏈體、環狀結構等具有親和傾向性。

1.2 p53蛋白的功能 p53蛋白可在壓力反應下調控下游基因的表達，而這與p53蛋白和DNA的結合關系密切。研究[5]發現，p53蛋白可以識別破損及特殊結構的DNA，并參與其重新排列，這些功能使得p53蛋白在基因轉錄、修復、重組、復制等方面具有獨特的調控能力。研究[6]結果顯示，p53蛋白可在DNA損傷后被激活，DNA近端粒區域與p53蛋白結合可以防止DNA的進一步的損傷，所以p53蛋白對基因損傷有一定的保護作用。p53蛋白的缺失或突變與腫瘤易感性的增加關系密切，Melissa等[7]發現p53蛋白功能的喪失會增強小鼠的腫瘤易感性，降低其壽命。同時，在代謝、衰老等方面，p53蛋白亦有作用。p53蛋白可以通過調節線粒體來維持細胞呼吸和糖酵解間的平衡，從而影響細胞新陳代謝及細胞衰老[8]；Roderik等[9]發現，p53蛋白可以通過下游靶點纖溶酶原激活物抑制劑-1來誘導細胞的增殖和老化。此外，p53蛋白在細胞重組、細胞修復、調節細胞形態、抑制細胞擴散[10]、調節骨質流逝、骨骼重塑[11]等諸多方面也發揮了作用。總之，p53蛋白可以在抑制腫瘤以外的更多領域發揮作用，比如調控心肌凋亡、促進機體發育、維持機體健康等。

2 p53蛋白在心力衰竭發生發展中的作用

p53蛋白廣泛參與了氧化應激、炎癥反應、心肌細胞凋亡、心肌肥厚和血管生成等過程，扮演重要角色。

2.1 p53蛋白與氧化應激 氧化應激可促進心肌肥厚、心肌纖維化、心室重構、心肌凋亡及心肌收縮功能損害，導致心功能惡化，可促進心力衰竭的進展。而在心力衰竭狀態下，氧化應激增強，活性氧過量產生，損傷細胞氧化代謝。活性氧可以激活多種肥大信號激酶和轉錄因子，介導細胞凋亡，還可通過改變興奮-收縮耦合的中心修飾蛋白直接損害心肌收縮功能[12]。研究[13]發現，氧化應激可導致鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠和db/db小鼠的心肌細胞損傷，也能引起糖尿病患者心肌細胞中線粒體的功能障礙。p53蛋白對氧化應激的調節作用是心力衰竭發生發展的基礎之一。Nakamura等研究[14]發現，p53蛋白可通過基因細胞色素c氧化酶2(SCO2)的合成調節線粒體呼吸，當p53蛋白缺陷時，小鼠的運動能力明顯下降，出現脂質堆積，促進了糖尿病小鼠的心力衰竭。p53蛋白和活性氧相互調節、相互作用，是氧化應激導致心力衰竭的重要參與因素，通過p53蛋白來調節活性氧的生成可以作為抑制心力衰竭進展的治療靶點。

2.2 p53蛋白與心肌細胞凋亡 心肌細胞凋亡是導致心力衰竭進展的關鍵過程之一，缺血、缺氧、細胞因子、神經-內分泌失調等諸多因素都可誘導心肌細胞的凋亡，p53蛋白也參與該過程。研究[15]發現，p53蛋白可以上調Bax基因的轉錄，降低其對Bcl-2基因的誘導，促進心肌細胞凋亡。Sun等[16]研究大鼠心力衰竭模型發現，線粒體中乙醛脫氫酶2的下調可引起4-羥基壬烯醛升高、抑制蛋白HSP70的表達、促進c-Jun氨基末端激酶磷酸化，從而激活p53蛋白，最終導致心肌細胞凋亡。研究[17]發現，損傷調節自噬調節器作為p53蛋白的靶基因，其過表達時可以誘導細胞的自噬，導致細胞凋亡，是p53蛋白介導細胞凋亡的關鍵因素。Bensaad等[18]識別出一種名為tp53誘導糖酵解和凋亡調節劑的p53蛋白誘導基因，該基因可以調節p53蛋白的凋亡反應，使其可能被逆轉或修復，在細胞凋亡抑制中發揮作用。上述研究靶點的發現表明，p53蛋白可以介導心肌細胞凋亡，促進心力衰竭的發展，表明可以通過調控p53蛋白來逆轉凋亡反應，進而改善心力衰竭。

2.3 p53蛋白與炎癥反應 炎癥反應在由心肌損傷到心室重構的過程中發揮了重要作用，炎癥反應的激活是心力衰竭進展的重要途徑。炎癥細胞的浸潤能夠重塑心肌纖維化，加劇心肌細胞的凋亡，從而加劇心力衰竭的進展。研究[19]發現，冠狀動脈閉塞時大量心肌細胞死亡，炎癥細胞隨之涌入梗死心肌區域，炎癥反應長期存在，甚至可以影響非梗死的遠端心肌，在心室重構到心力衰竭的緩慢過程中持續發揮作用。而在炎癥反應過程中，p53蛋白處于關鍵位置。研究[20]表明，p53蛋白依賴NF-κB來誘導脂肪炎癥反應和胰島素抵抗，進而加速了心臟功能紊亂，促進小鼠心力衰竭的進展。另外，心力衰竭時腎上腺素的激活可以誘導脂肪組織中的脂肪分解，增加了由活性氧引起的DNA損傷，從而上調p53蛋白，p53蛋白的激活通過NF-κB通路上調促炎癥細胞因子的表達，進一步誘導脂肪組織炎癥和代謝異常。Shimizu等[21]研究小鼠心力衰竭模型發現，通過基因干擾抑制脂肪組織中p53蛋白的激活，可顯著減輕脂肪組織的炎癥反應并改善代謝異常，更重要的是可以改善慢性壓力過載引起的心功能障礙。總之，抑制慢性炎癥反應的過程可以減緩心力衰竭的進展，因此可以針對p53蛋白誘導的炎癥表達通路等進行靶向治療，或許能夠為心力衰竭提供一種新的治療方法。

2.4 p53蛋白與心肌肥厚 心肌結構異常造成其功能異常，心肌細胞的自噬和凋亡、細胞外基質重構、心肌血管功能障礙及心肌細胞特性改變等均參與了心肌肥厚向心力衰竭的加速轉變，p53蛋白也參與心肌肥厚向心力衰竭的轉變[22]。Leri等[23]認為，端粒酶敲除和端粒丟失會導致p53蛋白上調，進而引起心臟擴張和心力衰竭。Das等[24]研究表明，p53蛋白參與多個關鍵節點分子(如細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑1A、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3、NF-κB等)的交叉表達，在心肌肥厚向心力衰竭的轉變過程中發揮調控作用。研究[25]發現，p53-miR-18-HSF2-IGF-IIR軸是體外和體內心肌細胞肥厚的關鍵調控通路，miR-18作為p53蛋白的下游分子，可作為控制心功能和減輕高血壓性心力衰竭心肌病的治療靶點。另外，研究[26]發現，內皮細胞中p53蛋白的缺失與HIF-1、血管內皮生長因子水平升高有關，內皮細胞中p53蛋白缺失可減輕壓力負荷引起的心臟纖維化，改善心肌肥厚，減輕壓力過載后心功能的惡化。值得注意的是，p53蛋白的升高只發生在慢性心肌肥厚病情惡化到心力衰竭的過程中，而不是在疾病的開始或進展階段[26]。在心室重構中，p53蛋白的表達可因心肌肥大而上調，促使心力衰竭的惡化，故心肌肥厚亦可通過p53蛋白的缺失和抑制來減緩其向心力衰竭的轉變。

2.5 p53蛋白與血管生成 血管生成在心力衰竭的進展中起關鍵作用，p53蛋白則積極參與這一過程。p53蛋白的累積會損害心肌血管的生成，相反，p53蛋白的缺失和抑制有利于新的血管生成、改善缺氧狀態、提高心臟收縮功能，是防止心力衰竭進展的有效策略。心肌肥厚、梗死及壓力負荷等因素均可增加心肌需氧量，此時心肌細胞和微血管之間會發生相互作用，誘導生成新生心肌血管來維持心臟收縮功能，溶解缺氧狀態；若氧供應不足，則會導致心肌細胞丟失、變性、萎縮和間質纖維化，持續的缺氧負荷會導致心臟重構和心力衰竭[27]。持續的壓力過載會導致p53蛋白的積累，抑制HIF-1的活性，從而損害心臟血管生成和收縮功能，抑制p53蛋白活性是治療慢性壓力過載引起心力衰竭的一種新策略，這一策略同樣有助于改善老年人或糖尿病患者心臟的收縮期功能障礙。Gogiraju等[28]研究發現，通過刪除p53蛋白來預防內皮細胞凋亡，可以改善后負荷增加時心臟的重構，并防止其進展為心力衰竭。抑制p53蛋白來促進心臟血管生長是一種新的治療切入點，這不僅有助于提高心臟血管活性，還可改善心臟收縮功能障礙。

3 p53蛋白在心力衰竭治療中的作用

目前在治療心力衰竭的藥物中，p53蛋白參與的機制研究較少，但越來越多的數據表明p53蛋白調控治療心力衰竭的效果頗佳。研究[29]發現，氫分子作為一種安全的抗氧化劑，可以通過調節p53蛋白來抑制細胞凋亡，減緩慢性心力衰竭的進展，提示氫分子作為一種新型抗氧化劑在未來保護慢性心力衰竭方面具有一定的應用前景。研究[30]結果顯示，HIF-1α基因治療對壓力過載引起的家兔心力衰竭模型有效，但仍需進一步的臨床數據支持。研究[31]發現，通過將端粒酶重新引入到小鼠生殖細胞系中，使得用端粒治療心臟病成為可能，而且可能為延長哺乳動物的最大壽命提供一種新的方法。中藥、中成藥在治療心力衰竭方面效果獨到，丹參酮ⅡA可以抑制血管緊張素Ⅱ誘導的心肌細胞肥厚，同時丹參酮ⅡA可促進p53蛋白表達，參與心肌細胞凋亡的抑制活動[32,33]；蕨麻能有效抑制缺氧誘導的心肌細胞凋亡，其作用機制可能是通過調節p53蛋白的表達來實現[34]；暖心膠囊能明顯改善心力衰竭大鼠的心肌重構，可能是通過減少p53蛋白的表達來拮抗心肌細胞的凋亡[35]。

綜上所述，在心力衰竭的發生發展中，p53蛋白通過參與氧化應激、心肌細胞凋亡、炎癥反應、心肌肥厚和血管生成等來調控心力衰竭，其有效性已被諸多研究結果所證明。在心力衰竭的治療方面，中藥、中成藥等通過調節p53蛋白的表達來抑制心肌細胞凋亡、心肌肥厚等來改善心力衰竭的進展。心力衰竭的治療是醫學界面臨的復雜難題，心力衰竭的進展受多個相互影響的因子和信號通路的作用調節，盡管許多動物實驗結果都表明調控p53蛋白對于心力衰竭的治療有積極作用，但仍需要更深入全面的研究其在心力衰竭中的機制，為以后治療心力衰竭的藥物研發提供基礎和臨床支撐。相信隨著研究的深入，p53蛋白在心力衰竭中的作用會被闡明的更加透徹和全面，為我們找到新的干預靶點和干預手段提供更多的理論和數據支持。