基于TGF-β1/ Smads 通路治療心肌纖維化的研究進展

傅為武 歐陽雅蓉 黃彩依 黃景偉 吳 聰 秦曉君 王慶高

1.廣西中醫藥大學研究生學院，廣西南寧 530001；2.廣西中醫藥大學第一附屬醫院心血管科，廣西南寧 530023

心肌纖維化（myocardial fibrosis，MF）是由中至重度的冠狀動脈粥樣硬化性狹窄引起心肌纖維持續性和/或反復加重的心肌缺血缺氧所產生的結果，導致逐漸發展為心力衰竭的慢性缺血性心臟病。臨床上可表現為心律失常或心力衰竭。因此，抑制心肌纖維化的發展，對防治各種心血管疾病的進展具有重要臨床意義。

1 轉化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β/Smads 信號通路概述

TGF-β 是由一類結構及功能相關的多肽生長因子組成，雖有多個亞型，但TGF-β1 是最重要的亞型。TGF-β1 具有調節纖維結締組織增生、膠原合成和沉積作用。Smads 蛋白存在于細胞質內，其中Smad2/3是心肌纖維化最重要的影響因子[1]，Smad2 和Smad3是TGF-β1 下游的信號分子，TGF-β1 可通過其進行信號轉導，并且Smad2和Smad3 在TGF-β1 的刺激下發生磷酸化，成為p-Smad2 和p-Smad3。磷酸化的信號分子具有生物學活性，能夠增加膠原蛋白合成和沉積、增強成纖維細胞活力，進而導致組織纖維化或組織重塑的發生[2-3]。因此，TGF-β1/Smads 通路是體內促進組織纖維化的重要信號通路，在心肌、肝臟等多種組織中被證實能夠調控膠原代謝、成纖維細胞活力。

2 基于TGF-β1/Smads 信號通路治療相關心血管疾病的進展

目前心血管疾病已經成為世界性難題，多具有發病率高、難以治愈、病程長的特點。心肌纖維化是眾多心血管疾病的病理改變，也是引起心臟功能和結構改變的主要因素。其中高血壓、冠心病、心肌病、心力衰竭與心肌纖維化關系重大，從以上述四個方面探討目前國內外相關研究進展，意義重大。

2.1 TGF-β1/Smads 信號通路治療高血壓病

在誘發心肌纖維化的眾多原因中，高血壓是最主要的因素之一，MF 是高血壓導致心室重構的基本特征。既往多項研究均顯示，TGF-β1/Smads 信號通路參與其中，并有相關治療性實驗證實。Zhou 等[4]將黃嘌呤毒素為原料的歐前胡素衍生物喂食高血壓大鼠，作為實驗組，并與硝苯地平常規劑量組比較，每天1 次通過管飼法給予藥物或媒介物，持續5 周，發現實驗組血漿中TGF-β1 水平降低。而方漢軍等[5]通過構建TGF-β1 為靶向基因的mRNA 和siRNA 表達質粒，取第3 代脂肪干細胞進行慢病毒轉染，進行脂肪干細胞移植，研究鹽敏感性高血壓大鼠心肌纖維化。發現細胞移植2 周后，高血壓模型大鼠的TGF-β1 蛋白表達下降、電鏡下心肌細胞排列較有序且無纖維化瘢痕形成。證實TGF-β1 基因沉默脂肪干細胞移植能有效減輕鹽敏感性高血壓大鼠心肌纖維化。Meng 等[6]用積雪草酸治療自發性高血壓大鼠，發現高血壓大鼠收縮壓降低，心肌肥厚減輕，同時TGF-β1 的表達和Smad2/3磷酸化被抑制。針對TGF-β1/Smads 信號通路治療高血壓心肌纖維化，目前多集中在某一藥物成分對其影響，且研究標本多不足、治療效果一般，還需要進一步研究。

2.2 TGF-β1/Smads 信號通路治療心肌梗死

心肌梗死（myocardial infarction，MI）后，梗死區及邊緣區細胞外基質（extracellular matrix，ECM）過度沉積，心肌纖維膠原蛋白合成和降解失衡，導致心肌僵硬，形成心肌纖維化，這是一個逐漸發展的過程。Hou等[7]利用骨髓間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSC）聯合吡格列酮治療心肌梗死模型大鼠，發現心肌梗死大鼠的TGF-β1/Smads 信號通路被抑制，心功能及心肌纖維化有所改善。Yuan 等[8]通過心肌梗死大鼠生物信息學、蛋白質印跡分析和熒光素酶報告基因檢測，發現miR-21 通過調節TGF-β1 信號通路可以減弱心肌梗死后心肌纖維化進程。他汀類藥物因為降脂穩斑功效，早已廣泛應用于心血管疾病，同時其對于改善心肌纖維化的研究，近年來也有所發現。Xiao 等[9]發現辛伐他汀和阿托伐他汀通過下調轉化生長因子激活激酶1（TGF-activated kinase 1，TAK1），減少TGF-β1 及下游Smad3 的表達，并且上調Smad7 水平，可以抑制心肌細胞肥大和間質纖維化。非編碼小分子RNA（miRNA）在調節心肌纖維化中起重要作用，正越來越被認為不僅可以作為診斷標志物，也可作為心肌纖維化治療新靶點。如miR-133a[10]、MiR-1908[11]、miR-24[12]等都可以調控TGF-β1/Smads 信號通路，改善MI 后心肌纖維化。目前對于TGF-β1/Smads 信號通路對MI 后心肌纖維化研究廣泛，但目前仍未取得突破性進展，需要更進一步的研究。

2.3 TGF-β1/Smads 信號通路治療心肌病

心肌病是一組異質性心肌疾病，原因各異，常表現為心室肥厚或擴張。其中擴張型、肥厚型最為多見，也有繼發性，如糖尿病心肌病。擴張型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）是一種以病理重塑為特征的心臟疾病，包括斑塊狀間質纖維化和心肌細胞變性。Zhang 等[13]用人臍帶間充質干細胞（human umbilical mesenchymal stem cells，HuMSC）治療擴張型心肌病模型大鼠，發現HuMSC 治療可降低心肌纖維化和結締組織生長，可能是通過抑制TGF-β1 途徑。Sun 等[14]發現能通過MiR-34a 抑制TGF-β1/smads 信號通路，改善肥厚型心肌病模型大鼠心肌纖維化。金智生等[15]予紅芪多糖治療糖尿病心肌病大鼠，通過檢測小鼠左心室心肌纖維病理形態學變化，觀察小鼠左心室心肌膠原纖維化程度，檢測心肌組織TGF-β1 及Smad2、Smad3 蛋白和miRNA 的表達，可改善模型小鼠心肌纖維化的程度，延緩糖尿病心肌病病情進展，其作用機制可能與其抑制TGF-β1/Smads 信號通路有關。目前TGF-β1/Smads 信號通路治療心肌病的研究尚不足，也未研究出確切有效的治療藥物，需要進一步研究。

2.4 TGF-β1/Smads 信號通路治療心力衰竭

心力衰竭的病理改變之一就是心室重塑，表現為心肌細胞、細胞外基質、膠原纖維網等均發生改變，心肌纖維化加重。因此，利用TGF-β1/Smads 信號通路減輕心肌纖維化、改善心功能，從而達到治療心力衰竭的目的，成為了研究的目標。Lu 等[16]通過腹主動脈縮窄建立慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）大鼠模型，證實賴氨酰氧化酶（lysyl oxidase，LOX）的抑制減弱了CHF 大鼠的RAAS 激活，也減緩心室重構、心肌纖維化和膠原沉積。富馬酸（fumaric acid，FA）是衍生自一類煙酸衍生物的新型化合物，具有抗癌活性。為明確其在調節心臟損傷中的作用，Li 等[17]利用異丙腎上腺素（isoprenaline，ISP）誘導心臟纖維化和肥大，造出心力衰竭大鼠模型，通過管飼法將FA 溶解于鹽水中給予實驗組，通過測量心臟體重、免疫組織化學測定、實時定量PCR（qRT-PCR）分析及超聲心動圖，得出FA 治療可以抑制TGF-β1/Smads，從而減弱ISP 誘導的細胞和小鼠心臟纖維化的發展。Chen 等[18]喂食表沒食子兒茶素沒食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）給心力衰竭小鼠模型中，通過蛋白質印跡等方法檢測了小鼠心臟組織中TGFβ1、Smad3、磷酸化Smad3，發現EGCG 可以抑制TGF-β1/smad3 信號通路，減少心室膠原重塑、心肌纖維化，而抑制小鼠心力衰竭的進程和發展。Zhang等[19]通過心臟收縮性調節，治療CHF 兔模型，通過蛋白質印跡分析測量TGF-β1 和Smad3 的蛋白水平，發現TGF-β1 和Smad3 蛋白水平被下調。此外，組織學檢查結果顯示，CHF 兔的心肌纖維化和膠原蛋白沉積減輕。心力衰竭作為各種心血管疾病的終末期表現，心肌纖維化也作為其病理特征，從TGF-β1/Smads 信號通路尋求延緩心肌纖維化進展，有很大的研究意義。

3 中醫藥關于TGF-β1/Smads 信號通路治療心肌纖維化進展

目前減輕甚至逆轉心肌纖維化，改善心功能，成為心血管領域急需突破的難題，西醫目前的治療方式有限，效果不佳，并且有不同程度的副作用。中醫藥治療心肌纖維化在臨床上效果顯著，并且副作用很少。近年來中醫藥在此方面的研究，包括研究中藥成分、中藥湯劑和中成藥等多種方式，也證實了這一點。

單味或數味中藥提取物成分研究，方便進行實驗證實，一直作為挖掘中藥材寶庫的重要的研究方式。劉暢等[20]發現五味子酚可以抑制心肌成纖維細胞增殖及下調TGF-β 表達，抑制纖維化。喬璐等[21]發現氧化苦參堿能夠明顯抑制TGF-β1，降低膠原蛋白的合成水平。李慶敏等[22]發現鐵皮石斛可有效阻止缺血再灌注后心衰心氣虛癥候大鼠心肌纖維化改變，其機制可能為下調Gal-3、TGF-β、Smad3 蛋白表達。張立雙等[23]發現丹參酮ⅡA 可降低纖維化心肌組織中TGF-β1水平、左心室質量指數及膠原容積分數。胡艷紅等[24]發現人參-三七-川芎提取物對糖尿病小鼠心肌纖維化的保護作用。

中藥湯劑作為傳統中醫在臨床上最為重視的方式，臨床效果顯著。陳紀燁等[25]桂枝湯不同桂芍比例配伍可以改善鹽敏感高血壓大鼠的心肌纖維化程度，其機制可能與調節TGF-β1／Smads 信號通路及減輕炎癥反應有關，且桂枝湯桂芍1:1 組減輕炎癥反應，改善心肌纖維化效果最好。孟慧等[26]發現保元湯能調控TGF-β1 途徑抑制心肌纖維化進而防治CHF。王健等[27]發現加味真武湯治療陽氣虧虛型CHF 患者，能改善心功能，減輕心衰程度，增加活動能力，提高了臨床效果；并能減輕心肌纖維化，防止和延緩心肌重構。

中成藥具有使用方便的特點，已經過一定臨床和實驗研究，如百令膠囊、芪藶強心膠囊、芪參益氣滴丸、丹紅注射液等，均被證實能一定程度上抑制TGFβ1/Smad 信號通路，減輕心肌纖維化。

4 小結與展望

綜上，TGF-β1/Smads 通路研究取得了較多的成果，從多疾病、多藥物方面進行了相關研究。中醫藥在治療心肌纖維化上有了大量的研究證實，不管是中藥成分還是中藥湯劑及中成藥，都有明確效果。對于臨床指導用藥辨證論治和挖掘中醫藥寶庫具有實際意義，TGF-β1/Smads 通路可能為心肌纖維化的治療提供新的方向。但不論是TGF-β1/Smads 通路研究，還是心肌纖維化的治療，目前仍存在著許多亟待解決的問題，需要我們更進一步的研究及發現。