施冰，冬蘭

(北京軍區(qū)總醫(yī)院干部病房一科，北京100700)

心力衰竭作為各種心臟疾病并發(fā)癥的發(fā)展階段，目前已成為公共衛(wèi)生領(lǐng)域需要解決的主要問題之一。流行病學(xué)資料顯示，全世界心力衰竭患者目前已達(dá)2250萬，并以每年200萬的速度增長(zhǎng)，心力衰竭患者反復(fù)住院醫(yī)治消耗了大量的醫(yī)療資源。為了最大效能地應(yīng)用醫(yī)療資源，降低心力衰竭患者對(duì)有限醫(yī)療資源的消耗，人們迫切需要尋找心力衰竭早期診斷的新的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。半乳糖凝集素(Galectin-3)是由激活的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的一種蛋白，文獻(xiàn)報(bào)道其可預(yù)測(cè)心力衰竭患者的不良預(yù)后［1］，作為心力衰竭的新的診斷標(biāo)記物和治療靶點(diǎn)，本文就Galectin-3的特性及其與心力衰竭的相關(guān)研究做一綜述。

1 Galectin-3的結(jié)構(gòu)特征

Galectins即β-半乳糖血凝素超家族，是一類鈣非依賴性的糖結(jié)合蛋白，具有高度保守性。目前，已發(fā)現(xiàn)該家族有14個(gè)成員，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的先后順序依次編號(hào)為1-14。Galectins家族的每個(gè)成員都具有以下特性:(1)具有特征性的氨基酸序列:每個(gè)Galectin家族成員至少包含一個(gè)由約130個(gè)氨基酸組成的糖識(shí)別結(jié)構(gòu)域(CRD)(2)具有對(duì)β-半乳糖苷的親和性。

根據(jù)Galectins的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以將其分為3組:(1)原型，即含有一個(gè)CRD的單體，以單體(Galectin-5，-7，-10)或二聚體(Galectin-1，-2，-11，-13，-14)的形式存在;(2)嵌合體型，由一個(gè)糖基與一個(gè)非糖基配體交聯(lián)結(jié)合而成(Galectin-3);(3)串聯(lián)重復(fù)型，由兩個(gè)CRD串聯(lián)融合而成(Galectin-4，-6，-8，-9，-12)

Galectin-3是Galectins家族唯一的嵌合體成員，由一個(gè)糖基與一個(gè)非糖基配體交聯(lián)結(jié)合而成，分子量為32KD。在人類基因組中由單個(gè)基因編碼，位于14號(hào)染色體q21-22位點(diǎn)，總長(zhǎng)約17KD。Galectin-3包括3個(gè)結(jié)合域，NH2末端結(jié)合域，即1個(gè)糖結(jié)構(gòu)識(shí)別域和1個(gè)特有的富含甘氨酸、脯氨酸和酪氨酸重復(fù)序列的結(jié)構(gòu)域;NH2末端結(jié)合域包括控制細(xì)胞靶向的12個(gè)氨基酸殘基，為與具有糖軛合物的細(xì)胞表面結(jié)合時(shí)發(fā)揮多種功能所必需;羧基末端的糖結(jié)合域可被胰蛋白酶裂解為包含140個(gè)氨基酸殘基的糖結(jié)構(gòu)識(shí)別域。

2 Galectin-3的分布

作為一種多功能的蛋白，Galectin-3廣泛分布于心臟、腎臟、肝臟、肺臟以及腸道等組織器官。Galectin-3廣泛分布于成骨細(xì)胞、上皮細(xì)胞和腸組織等各種組織和細(xì)胞中，并在激活的巨噬細(xì)胞、噬堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞等血液細(xì)胞中高表達(dá)［2］。根據(jù)細(xì)胞類型，Galectin-3可存在于細(xì)胞漿、細(xì)胞核、細(xì)胞膜或細(xì)胞外基質(zhì)，其在細(xì)胞內(nèi)的分布依賴于細(xì)胞的增殖狀態(tài)。在靜止期細(xì)胞，Galectin-3主要分布在胞漿;在增殖期細(xì)胞，Galectin-3主要分布在細(xì)胞核。Galectin-3可通過非經(jīng)典分泌途徑分泌到細(xì)胞外，與細(xì)胞表面受體和糖蛋白相互作用，參與跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［3］。

3 Galectin-3與心力衰竭

Galectin-3可參與細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞黏附、細(xì)胞凋亡、炎性反應(yīng)、免疫調(diào)節(jié)、新生血管形成、腫瘤分化轉(zhuǎn)移等各種生理和病理過程［4-8］。研究表明，Galectin-3作為一種重要的促有絲分裂原能在旁分泌方式下通過凝集素-碳水化合物相互作用來刺激肌成纖維細(xì)胞的增殖和膠原合成［9-10］。

多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究和臨床研究也證實(shí)Galectin-3作為炎性反應(yīng)的重要介質(zhì)在心肌重塑和心力衰竭的病理發(fā)展過程中具有重要作用［11-12］。Sharma等［13］應(yīng)用心力衰竭大鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，衰竭心肌組織中巨噬細(xì)胞被大量激活并且Galectin-3的合成增加。即使對(duì)于正常的心臟，如果心包內(nèi)給予Galectin-3灌注也將導(dǎo)致心肌纖維化與心力衰竭的發(fā)生［14］。此外，Sharma等在主動(dòng)脈瓣狹窄患者心肌穿刺活檢樣本中發(fā)現(xiàn)左心室射血分?jǐn)?shù)降低時(shí)心肌組織中g(shù)alectin-3表達(dá)上調(diào)［13］。Thandavarayan等［15］研究也發(fā)現(xiàn)左心室功能不全時(shí)血漿中g(shù)alectin-3的表達(dá)增高。Milting等［16］比較了終末期心力衰竭患者和正常對(duì)照者血漿中Galectin-3的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)心力衰竭患者血漿中Galectin-3的表達(dá)遠(yuǎn)高于健康對(duì)照組，提示Galectin-3參與了心肌重塑。Lok等［17］對(duì)240例慢性心力衰竭患者平均隨訪3.4年，發(fā)現(xiàn)血漿Galectin-3水平與心力衰竭患者的不良預(yù)后密切相關(guān)，可應(yīng)用血漿中Galectin-3表達(dá)水平預(yù)測(cè)心力衰竭患者的預(yù)后。

上述多項(xiàng)研究顯示，隨著心力衰竭程度的加重，血漿Galectin-3的表達(dá)水平呈逐漸升高趨勢(shì)，與健康對(duì)照組比較，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。心力衰竭組心功能III級(jí)、IV級(jí)患者血漿Galectin-3水平較健康對(duì)照組升高，提示Galectin-3水平的升高可能提示心力衰竭失代償，可能成為評(píng)價(jià)心功能分級(jí)的新的生物學(xué)標(biāo)志物和治療新靶點(diǎn)。

［1］ Van Kimmenade RR，Januzzi JL Jr，Ellinor PT，et al.Utility of animo-terminal pro-brain natriuretic peptide，galectin-3，and apelin for the evaluation of patients with acute heart failure［J］.J Am Coll Cardiol，2006，48(6):1217-1224.

［2］ Lippert E，F(xiàn)alk W，Bataille F，et al.Soluble galectin-3 is a strong，colonic epithelial-cell-derived，laminaproprisfibroblast-stimulatingfactor［J］.Gut，2007，56(1):43-51.

［3］ Nakahara S，Oka N，Wang Y，et al.Characterization of the nuclear import pathways of galectin-3［J］.Cancer Res，2006，66(20):9995-10006.

［4］ Rubinstein N，llarregui J M，Toscano M A，et al.The role of galectins in the initiation，amplification and resolution of the inflammatory response［J］.Tissue antigens，2004，64(1):1-12.

［5］ Rabinovich GA，liu FT，Hirashima M，et al.An emerging role for galectins in tuning the immune response:lessons from experimental models of inflammatory disease，autoimmunity and cancer［J］.Scand J Immunol，2007，66(2-3): 143-158.

［6］ Friedrichs J，manninen A，muller DJ，et al.galectin-3 regulates integrin alpha-betal-mediated adhesiontocollagen-I-and-IV［J］.JBiolChem，2008，283(47):32264-32272.

［7］ Nishi Y，Sano H，Kawashima T，et al.Role of galectin-3 in human pulmonary fibrosis［J］.Allergol Int，2007，56(1): 57-65.

［8］ Henderson NC，mackinnon AC，F(xiàn)arnworth SL，et al.Galectin-3 regulates myofibroblast activation and hepaticf ibrosis［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2006，103(13): 5060-5065.

［9］ De Boer RA，Voors AA，Muntendam P，et al.Galectin-3:a novel mediator of heart failure development and progression［J］.Eur J Heart Fail，2009，11(9):811-817.

［10］Henderson NC，mackinnon AC，F(xiàn)arnworth S L，et al.Galectin-3 expression and secretion links macrophages to the promotion of renal fibrosis［J］.Am J pathol，2008，172 (2):288-298.

［11］Frangogiannis NG.The immune system and cardiac repair［J］.Pharmacol Res 2008，58(2):88-111.

［12］ Reifenberg K，Lehr HA，Torzewski M，et al.Interferongamma induces chronic active myocarditis and cardiomyopathy in transgenic mice［J］.Am J pathol，2007，171 (2):463-472.

［13］SharmaUC，pokharelS，Van BT，et al.Galectin-3 marks activated macrophages infailure-prone hypertrophiedhearts and contributes to cardiac dysfunction［J］.Circulation，2004，110(19):3121-3128.

［14］Liu YH，D’Ambrosio M，Liao TD，et al.N-acetyl-seryl-aspartyl-lysy-proline prevents cardiac remodeling and dysfunction induced by galectin-3，a mammalian adhesion/ growth-regulatory lectin［J］.Am J Physiol heart Circ Physiol，2009，296(1):H404-H412.

［15］Thandavarayan RA，Watanabe K，Ma M，et al:14-3-3 protein regulates Ask1 signaling and protects against diabetic cardiomyopathy［J］.Biochem Pharmacol，2008，75(9): 1797-1806.

［16］Milting H，Ellinghaus P，Seewald M，et al.Plasma biomarkers of myocardial fibrosis and remodeling in terminal heart failure patients supported by mechanical circulatory support devices［J］.J heart lung transplant，2008，27(6): 589-596.

［17］Lok D，Van dermeer P，de LA porte PB，et al.Galectin-3，a novel marker of macrophage activity，predicts outcome in patients with stable chronic heart failure［J］.J Am Coll Cardiol，2007:49:98A.