p53 在心臟疾病發生、發展、治療中的作用

盧婷婷 綜述 付煒 審校

【提要】心臟疾病為全球十大致死性疾病之一，嚴重威脅人類健康和生命安全。目前，治療心臟疾病的方法多為姑息性療法，我們亟待尋找新的更有效的心臟疾病治療方案。近年來，p53 在心臟疾病中的作用受到學術界廣泛關注。p53 作為一種轉錄因子，可通過抗血管生成、促進凋亡、調控自噬、阻滯細胞周期、調節代謝等途徑，來參與心臟疾病的發生、發展和治療。此外，p53 在體外還可提高干細胞誘導分化效率、促進干細胞誘導分化的心肌細胞成熟。這些將有助于心臟疾病干細胞療法的發展，故未來p53 可能成為心臟疾病治療的新靶點。本文對p53 在心臟疾病的發生、發展、治療中的作用進行綜述。

心臟疾病是全球十大致死性疾病之一[1]，是重要的公共健康問題[2]。雖然目前心臟疾病的治療已取得了很大進展，但仍是造成全球死亡率和發病率增高的主要原因[3]。因此尋找更好的方案來治療心臟疾病非常重要。研究顯示，p53 在體內可影響心血管的病理性改變，故可通過調控p53 來改善心臟損傷。此外，p53 還可能改善干細胞療法在心臟疾病中的應用。目前已有研究證明，干細胞可以通過形成新的心肌和提高受損心臟功能來治療心臟疾病[4-5]，但其臨床應用仍面臨著很多問題，如干細胞的分化效率不高和干細胞誘導分化的心肌細胞發育不成熟等[5]。研究證明，p53 對干細胞分化效率及干細胞誘導分化的心肌細胞的成熟存在調控作用，故p53 可能促進此治療方法的發展。因此，p53 可能會成為未來治療心臟疾病的重要靶點。本文對p53 在心臟疾病發生、發展、治療中的作用進行綜述。

1 p53 的概述

p53 是一種腫瘤抑制基因，在p53 功能正常的機體中，致癌因素的作用會激活平時低表達的p53，造成其在細胞核中集聚并產生應答，導致該細胞的生長停滯或凋亡，抑制其克隆性異常生長，阻止該細胞的突變傳至下一代細胞，從而抑制腫瘤的形成。p53 表達異常的細胞不能對應激產生合適的應答，從而導致突變的累積，最終導致腫瘤的產生[6]。

p53 可調控多種細胞活動，包括細胞增殖、細胞分化和細胞凋亡。p53 可抑制細胞增殖，系通過調控下游基因p21 的表達以間接調控細胞周期，p53 的磷酸化激活可上調p21 的表達，上調的p21 通過多種途徑將細胞周期阻滯在靜止期（G0期）、DNA 合成前期（G1 期）或DNA 合成后期（G2 期）[7-9]，進而抑制細胞增殖。p53 可促進細胞分化，細胞分化的實質是基因的選擇性表達，故基因表達的調控為細胞分化的核心問題。p53 作為一種轉錄因子可以在轉錄水平對基因的表達進行調控，進而調控細胞的分化，如p53 通過直接抑制重要的胚胎干細胞（Embryonic stem cells，ESCs）轉錄因子Nanog 的轉錄來誘導ESCs 的分化[10]。p53 還可通過多種途徑參與細胞凋亡，可直接參與線粒體介導的細胞凋亡[11-12]，也可調節下游基因p21 來間接調控細胞凋亡[13]。p53 調控各種細胞活動的能力為其在心臟疾病發生、發展、治療中發揮作用奠定了基礎。

2 p53 與心臟疾病的發生、發展的關系

p53 在心臟疾病發生、發展中發揮的作用極其復雜，可通過抗血管生成、促進凋亡、調控自噬、阻滯細胞周期、調節代謝等途徑來影響心血管的病理性改變[14]，從而導致心臟疾病的發生并調控心臟疾病的發展。p53 通過不同途徑所造成的結果各異，但除p53 介導的胞質中的自噬作用會對心臟產生保護性作用外，其他途徑均會在不同程度上造成心臟的損傷。

2.1 p53 抗血管生成作用與心臟疾病的關系

p53 抗血管生成的具體機制尚不明確，有研究認為p53可促進低氧誘導因子1α 的泛素化和蛋白體降解，導致血管內皮生長因子的表達降低[15]，從而抑制血管生成。也有研究認為，p53 可以通過下述途徑抑制血管生成：p53 轉錄激活α（Ⅱ）-膠原脯氨酰4-羥化酶基因，導致4 型和18 型膠原的抗血管生成片段在細胞外釋放[16]；另外，p53 激活了血小板反應蛋白-1（Thrombospondin-1，TSP-1）基因的啟動子[17]，造成TSP-1 的表達增加，而TSP-1 是內皮細胞表達的內源性血管生成抑制劑[18]，其表達增加可抑制血管生成。p53 的抗血管生成作用可能是導致心力衰竭的機制之一[19]。研究顯示，p53 的抗血管形成作用可介導代償性心臟肥大向失代償性心功能失調過渡，并參與糖尿病性心肌病的發展[14]。

2.2 p53 促進凋亡的作用與心臟疾病的關系

p53 可促進凋亡的發生，可能是因為p53 上調了局部腎素-血管緊張素系統，導致血管緊張素Ⅱ（Angiotensin Ⅱ，AngⅡ）的形成，而Ang Ⅱ在心臟細胞死亡中發揮重要作用[20]。此外，p53 可下調抑制細胞死亡的基因，如BCL-2，上調促凋亡因子，如Bax[20]，使心肌細胞凋亡，導致心力衰竭。p53 的促凋亡作用可能參與了肥厚性心肌病、糖尿病性心肌病和擴張性心肌病的發展[14]。

2.3 p53 調控自噬的作用與心臟疾病的關系

自噬是一個吞噬自身細胞質蛋白或細胞器并使其包被進入囊泡，并與溶酶體融合形成自噬溶酶體，降解其所包裹的內容物的過程。p53 蛋白可根據其亞細胞位置的不同，對此過程產生不同的調節作用。在細胞核中，p53 作為轉錄因子，激活自噬，然后促進心肌細胞死亡[21]。然而，在細胞質中，p53通過抑制腺苷酸激活蛋白激酶和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白抑制自噬[22]，從而保護心肌細胞。p53 可能通過上述對自噬的調節作用間接影響心肌細胞。研究顯示，p53 的自噬調控作用參與缺血性心肌病和阿霉素誘導的心臟中毒的發生與發展[14]。

2.4 p53 阻滯細胞周期的作用與心臟疾病的關系

p53 可以靶向G1 期到有絲分裂末期的檢查點調節劑，調控細胞周期，進而調節細胞的增殖和衰老進程。因此，p53可通過以上機制來調控心肌細胞與心肌纖維細胞的增殖和衰老，如p53 表達減少或失活會導致成纖維增殖，進而導致心肌纖維化和心肌重構[23]，加重心臟疾病的發展。

2.5 p53 調節代謝的作用與心臟疾病的關系

p53 的代謝調節作用也可能參與心臟疾病的發生與發展，如p53 向線粒體遷移可導致線粒體功能損傷，影響細胞的代謝，進而造成心肌細胞病理性損傷[24]，引起心臟疾病。此外，還有研究顯示，p53 的代謝調節作用參與缺血性心肌病、肥厚性心肌病、糖尿病性心肌病和阿霉素誘導的心臟中毒等的發展[14]。在糖尿病心臟病中，p53 可以通過降低葡萄糖轉運蛋白GLUT-1 和GLUT-4 以及關鍵糖酵解酶的表達來調節葡萄糖代謝[25]，造成糖尿病心臟病的加重。

3 p53 與心臟疾病治療的關系

3.1 p53 體內治療心臟疾病

p53 的表達或活性異常可通過多種機制影響心臟疾病的發生和發展，故調控p53 在心臟疾病的治療中可能具有重要作用。目前已有多種藥物或分子通過調控p53 來治療心臟疾病，如納米姜黃素通過防止p53 易位至線粒體來保持線粒體的穩定，以防止低氧誘導的人原發性心室肌細胞的應激[24]；哺乳動物Sirt 家族通過p53 的去乙酰化和失活來抑制心肌細胞凋亡以保護心臟[26]；長鏈非編碼RNA（Long intervening noncoding RNAs，LincRNAs）NR_045363 的過表達通過抑制p53途徑減輕心肌細胞的凋亡而對心臟修復產生積極的作用[27]；p53 促凋亡蛋白抑制劑作為一種p53 抑制劑可通過抑制p53的表達從而抑制心肌細胞凋亡來保護心臟免受缺血損傷[28]。由此可見，抑制p53 的表達或p53 介導的相關途徑可以發揮心臟疾病的治療作用。

3.2 p53 參與干細胞治療心臟疾病

心力衰竭是大多數心臟疾病的終末環節，也是心臟疾病患者死亡的重要原因。目前，對心力衰竭的治療多為藥物或介入等姑息性療法，并不能恢復或長期維持正常的心功能[29]。干細胞療法，尤其是移植干細胞誘導分化的成熟心室肌細胞作為一種新興技術已受到廣泛關注，不僅可以緩解心力衰竭癥狀，還可通過修復或再生受損的心肌組織來恢復心功能[30]。但是，干細胞誘導分化為心肌細胞的效率低，且干細胞誘導分化的心肌細胞多處于未成熟的狀態[5]，這對治療心肌梗死造成了極大的阻礙，故提高干細胞誘導分化效率、促進干細胞誘導分化的心肌細胞成熟顯得尤為重要[31]，而p53 可在這方面發揮積極作用。

3.2.1 p53 作用于干細胞

p53 作用于干細胞可提高干細胞分化效率，同時可促進干細胞誘導分化的心肌細胞成熟[32]。Miller 等[33]將經p53 處理的人誘導多能干細胞（Induced pluripotent stem cells，iPSCs）與未經p53 處理的iPSCs 分別誘導分化為心肌細胞，前者在心肌細胞數量和成熟度方面均高于后者，可見p53 在干細胞誘導分化為心肌細胞的過程中發揮著重要作用。在此過程中，p53 不僅可以提高干細胞的分化效率，還可促進誘導分化的心肌細胞成熟，但這種作用的具體機制尚不明確，認為p53可能通過促進DNA 受損的iPSCs 凋亡來提高整體iPSCs 的分化能力，iPSCs 中的p53 激活，可特異性殺傷DNA 損傷的iPSCs，繼續培養穩定的DNA 未損傷iPSCs 并將其分化為心肌細胞，可提高分化效率和最終心肌細胞的成熟度[33]。

3.2.2 p53 作用于干細胞誘導分化的早期心肌細胞

p53 作用于干細胞誘導分化的早期心肌細胞可促進其成熟。有研究在iPSCs 誘導分化的早期心肌細胞中添加小分子以上調p53 的表達，發現經此處理的心肌細胞在收縮力、收縮幅度、代謝等方面都更加成熟[32]，這說明p53 的表達增加具有促進干細胞誘導分化的早期心肌細胞成熟的作用。該研究團隊認為，p53 的這種作用是通過阻滯細胞周期造成早期心肌細胞處于靜止狀態完成的[32]。

哺乳動物的心肌細胞在生長發育過程中經歷了從胎兒期的增殖狀態向出生后的靜止狀態轉變的過程[34]，這種狀態的轉變可能與心肌細胞的成熟機制關系密切。雖然處于靜止期的心肌細胞不再具有再生能力，但其并非處于睡眠狀態，而是依舊保持著代謝及轉錄活性，并可能促進早期心肌細胞發育成熟。有研究發現，進入靜止期后心肌細胞變得更加成熟，其肌節結構更加整齊、動作電位持續時間延長、代謝更加成熟[32，35]。這說明退出細胞周期，抑制增殖，進入靜止期有促進心肌細胞成熟的作用，而p53 可以通過阻滯細胞周期抑制增殖，介導細胞進入靜止期[36]，故p53 可能通過此途徑促進干細胞誘導分化的早期心肌細胞成熟。

4 總結與展望

p53 是一種腫瘤抑制基因，由這種基因編碼的蛋白質可以參與多個基因的調控，影響細胞進程，如抑制細胞增殖，促進細胞分化與凋亡，從而參與多種生理及病理性進程。其中，p53 因可參與心臟疾病的發生、發展而被廣泛關注，其參與心臟疾病的途徑極其復雜，可通過抗血管生成、促進凋亡、調控自噬、阻滯細胞周期、調節代謝等途徑來影響心血管的病理性改變。有研究嘗試通過抑制p53 的表達或阻滯p53 介導的相關途徑來治療心臟疾病。此外，p53 在體外可提高干細胞誘導分化為心肌細胞的效率，并促進干細胞誘導分化的心肌細胞成熟，這有助于心臟疾病干細胞療法的臨床應用。未來p53可能成為治療心臟疾病的重要靶點，我們可以嘗試體外調控p53 來得到足夠數量成熟干細胞誘導分化的心肌細胞，再移植成熟的心肌細胞治療心臟疾病；同時，可再次體內調控p53的表達來協同治療心臟疾病。這可能成為未來治療心臟疾病的新方式。