肌腱蛋白X在心血管疾病中的研究進展

吳芬 馬占龍

(南京醫科大學第一附屬醫院放射科，江蘇 南京 210029)

心血管疾病是全球死亡的主要原因，每年死亡人數超過1 730萬，因心血管疾病死亡占全球死亡人數的31%。臨床研究發現多種心血管疾病的進展與預后與組織重塑具有密切聯系，如心血管及心肌的纖維化、動脈瘤、動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)及高血壓性心臟病等[1-2]。因此，實現對心血管組織重塑的延緩乃至逆轉將是影響心血管疾病治療與預后的重大突破。組織重塑主要與細胞外基質(extracellular matrix，ECM)合成與降解的穩態失衡緊密相關，轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)信號通路被認為是重要的調節機制之一，但是具體的調節機制尚未完全清楚。

肌腱蛋白家族(tenascins，TNs)是一個大型的ECM糖蛋白家族，目前在脊椎動物體內已發現四種亞型：肌腱蛋白C(tenascin-C，TNC)、肌腱蛋白X(tenascin-X，TNX)、肌腱蛋白R和肌腱蛋白W，每種亞型都由相同類型的結構域組成，表現出時間和組織的表達特異性模式。TNX在主動脈中高度表達，通過直接或間接作用于ECM，參與組織結構的維持及細胞通訊的調節，在心血管疾病中起重要作用[3-5]。TNX基因完全缺乏可導致常染色體隱性Ehlers-Danlos綜合征，是一種可遺傳的異質性結締組織疾病，主要臨床癥狀是皮膚過度伸展，全身關節過度活動、易擦傷以及無萎縮性瘢痕等[6]。研究表明TNX可通過TGF-β/Smad信號通路調節ECM沉積與組織重塑，還可通過基質-基質和細胞-基質作用被TGF-β調節，其他ECM分子在TGF-β激活中也起重要作用[7]。

目前TNX的研究主要在于Ehlers-Danlos綜合征，心血管方向相對較少，在AS中的研究更為罕見。因此，現主要從TNX的分子結構與功能以及TNX在心血管疾病中的作用進行綜述。

1 TNX的結構與功能

TNs成員都由相同類型的結構域組成，包括氨基末端、表皮生長因子重復序列、纖維連接蛋白Ⅲ型重復序列以及纖維蛋白原樣球體形成的羧基末端[8]。TNX由N-末端、18.5個表皮生長因子序列、32個纖維連接蛋白Ⅲ型序列以及C-末端組成，組裝成三聚體結構。TNC由N-末端、14.5個表皮生長因子序列、8個穩定纖維連接蛋白Ⅲ型序列及可變纖維連接蛋白Ⅲ型序列以及C-末端組成，組裝成六聚體結構。由于結構域類型相同，二者之間有可能存在互補作用，不同亞型之間結構域數量不同，導致生物學行為存在差異[3，9-10]。

TNs屬于ECM的糖蛋白家族，ECM是一種多分子復合結構，由膠原纖維、彈性纖維和糖蛋白組成，主要功能是維持組織結構及調節細胞通訊，ECM在細胞分化、增殖以及穩態調節和組織重塑等過程中廣泛存在[10-11]。因此TNX的分子功能、基質結構與細胞通訊密切相關。

TNX是目前發現的唯一發揮重要結構功能的TNs亞型。TNX分子本身具有內在彈性，可作為ECM的架構，為結締組織提供生物力學支撐。TNX通過直接或間接連接膠原纖維，調節膠原纖維間的間距和黏合力，從而調節膠原網絡[4，12]。然而，TNX不僅是一種結構蛋白，在調節細胞通訊中也起著重要作用，TNX通過與ECM分子相互作用，參與細胞的黏附和擴散[10]。此外，TNX參與膠原纖維的合成與沉積及彈性纖維的進展和維持，通過調節膠原硬度，增強膠原組織的生物力學性質[13]。因此，TNX可認為是結締組織生物力學特性的調節器，與組織重塑具有重要相關性。

2 TNX與主動脈瓣膜鈣化的相關性

主動脈瓣膜鈣化(aortic valves calcification，AVC)是老年人最常見的瓣膜疾病，是僅次于冠狀動脈疾病和系統性動脈高血壓的第三大心血管疾病病因，目前尚未有治療藥物能夠阻止或延緩其進展到晚期，主動脈瓣置換術是改善臨床結果和增加生存率的唯一可用選擇。AVC早期一般不出現臨床癥狀，晚期可導致主動脈瓣狹窄，嚴重者出現心力衰竭甚至死亡[14]。

AVC初始以主動脈瓣增厚為主，隨后演變為纖維化和鈣化，ECM過度沉積導致瓣膜過度生長、硬化和結疤，機制與TGF-β有關，細胞釋放TGF-β通過Smad信號通路刺激ECM的形成和沉積；AVC終末期以Ⅰ型與Ⅲ型膠原、彈性蛋白含量減少以及ECM重塑為主，機制與瓣膜間質細胞的病理生理學改變相關[15]。Matsumoto等[16]發現在AVC晚期，控制膠原結構和功能的蛋白相應減少，其中TNX是表達量減少最多的蛋白。因此，TNX可能通過TGF-β/Smad信號通路調節瓣膜組織中膠原、彈性蛋白及其他ECM分子的表達，參與AVC的發生與發展。

3 TNX與主動脈瘤的聯系

主動脈瘤(aortic aneurysm，AA)是一種嚴重甚至可能威脅生命的血管疾病，表現為主動脈管腔不可逆的病理性擴張，以胸主動脈及腹主動脈常見，在65歲以上男性老年患者中發病率為1.7%～10%。AA常處于亞臨床階段，只有破裂時才出現癥狀，AA破裂可導致65%～85%的致命出血和死亡率，是65歲以上男性死亡的主要原因[17-18]。

目前被認為是促進AA的發展機制，主要包括ECM重塑、炎癥和免疫反應、氧化應激和血管平滑肌細胞(smooth muscle cell，SMC)的凋亡。動脈管壁的結構完整性很大程度上取決于ECM成分，主要包括彈性蛋白、膠原、糖蛋白和蛋白聚糖。ECM重塑的主要特征是彈性蛋白和膠原的降解，被認為是AA發生發展的關鍵因素，而ECM合成和降解之間的失衡是由基質金屬蛋白酶(matrix metallopoteinases,MMPs)及MMPs抑制劑介導的，TGF-β信號通路參與MMPs活性的調節。而ECM分布的變化與主動脈壁強度降低及剛度增加有關，從而增寬主動脈的直徑，破壞生理功能，促進AA的形成[18-20]。

Satoh等[21]實驗表明TNX在胸主動脈瘤和腹主動脈瘤組織中表達均顯著升高。Lareyre等[22]實驗發現TGF-β抑制劑可以誘導小鼠腹主動脈瘤。Zhang等[23]發現在結腸慢傳輸型便秘中TNX可能通過上調Smad 2/3信號蛋白激活TGF-β/Smad信號通路，誘導上皮間質轉化發生，促進結腸慢傳輸型便秘的發生和發展。在AA中，TNX與TGF-β及ECM之間的具體的調節機制尚未有報道闡明，亟待進一步實驗論證。

4 TNX與血管及心肌的纖維化

纖維化以ECM過度合成與沉積為主，血管纖維化與許多臨床疾病有關，涉及血管SMC增殖、ECM積累和基質降解抑制等病理機制。血管損傷時，合成型SMC分泌大量的ECM和MMPs，導致ECM的組成、結構和組裝發生改變。血管壁內ECM重塑可能導致動脈硬化增加，導致收縮期高血壓，以及終末器官如腦、腎和心臟的血流動力學改變[24-25]。

心肌纖維化中膠原組織緊繞心肌細胞，使心肌僵硬度增高，順應性下降，細胞因慢性缺氧死亡或觸發細胞凋亡，導致心臟電生理異常以及舒縮功能明顯減退，臨床表現為頑固性心力衰竭甚至猝死[26]。心臟中心肌細胞、成纖維細胞和血管細胞通過ECM(主要是膠原纖維)連接，有助于保持結構完整性和可塑性。除以心肌細胞為中心的損傷外，ECM變化和心肌重塑在心力衰竭進程中也起著重要作用，機制與肌成纖維細胞的演變與發展有關，肌成纖維細胞及其產生的纖維組織導致進行性心肌負性重構[27-28]。

TGF-β/Smad是參與纖維化最重要的通路之一，TGF-β是纖維化和炎癥發生的關鍵介質[29]。心肌纖維化中，TGF-β/Smad3通路激活導致肌成纖維細胞增殖和Ⅰ型膠原的顯著上調，也可影響ECM基因轉錄，導致心肌肥大。肝纖維化中，TGF-β促進肝星形細胞的活化同時抑制凋亡，誘導ECM過量合成，干擾基質降解蛋白酶的產生，參與肝纖維化的調節[30-31]。Yamaguchi等[32]利用高脂高膽固醇飼料喂養TNX基因敲除小鼠，發現TNX可促進小鼠的肝纖維化。因此，可以合理假設TNX可能通過影響TGF-β信號通路調節ECM的合成與沉積，從而促進纖維化的發生與發展。

5 TNX與AS的關系

AS是個復雜的慢性炎癥過程，以進行性脂質沉積、炎性細胞浸潤及纖維組織增生為主要特征。SMC是AS所有階段的主要細胞類型，在AS中具有雙重作用，參與斑塊的形成發展、血管重塑及纖維化過程[33]。

血管受刺激后，SMC去分化為合成型SMC，合成型SMC大量增殖并產生ECM及MMPs，MMPs促進ECM結構降解，導致組織重塑及血管纖維化。TGF-β/Smad信號通路是AS中調節的重要通路，AS中多種細胞可合成分泌TGF-β分子，通過Smad通路參與炎癥反應、ECM沉積與血管重塑等過程[34-35]。TNC主要由巨噬細胞及合成型SMC合成，可通過調節TGF-β表達上調巨噬細胞及SMC內MMPs活性，TNC也可通過減弱結締組織間的黏附，促進肌成纖維細胞的募集，調節炎癥反應，在組織重塑中發揮重要作用[36-37]。Alcaraz等[38]發現α11β1整合素可介導TNX-TGF-β復合體形成，激活Smad信號通路，誘導上皮間質轉化發生，參與ECM的合成與沉積的調節。由于TNC與TNX的結構相似性，TNX與TNC可能存在協同作用，通過TGF-β信號通路共同調節AS中炎癥反應、斑塊形成、血管重塑及纖維化過程。

6 結語

在TNs中，TNC是迄今為止研究最多且最深入的亞型，關于TNX的報道仍主要在于Ehlers-Danlos綜合征，心血管方向相對少見。然而，TNX在某些心血管疾病中扮演著重要角色，如AVC、AA、纖維化及AS等，TNX與組織重塑及纖維化有著重要的關聯。

首先，TNX被認為是結締組織生物力學特性的調節器，可以調控膠原網絡，直接或間接參與組織重塑，干擾心血管疾病的發展與預后。其次，TNX參與基質細胞通訊的調節，機制可能與TGF-β/Smad信號通路相關，與ECM及MMPs等也有著密切聯系，參與心血管疾病中某些病理過程(如炎癥、組織重塑、纖維化和腫瘤侵襲過程等)的發生與發展。最后，TNX基因缺乏型Ehlers-Danlos綜合征中，TNX缺乏可減少動脈僵硬度松弛引起的心血管不良事件的發生。然而，有關TNX的具體調節機制尚未詳細闡明，TNX在心血管疾病中的確切作用需要更詳細的解釋與證明，這將為心血管疾病的診療提供新的方向。

綜上所述，由于獨特的分子結構特性，TNX有可能作為心血管疾病診斷和風險分級中潛在的有效生物標志物，進一步提高心血管疾病的診療水平。