季肖麗 姚圣蜜 王 倩 張曉明

(浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310058)

糖尿病心肌病(DCM)是糖尿病(DM)患者的主要心臟并發(fā)癥之一，具有發(fā)病率高、危害性大等特點(diǎn)，并與糖尿病患者高心力衰竭的發(fā)生率和病死率密切相關(guān)〔1〕。1972年，Rubler等〔2〕研究發(fā)現(xiàn)DCM是由DM引起的，以左心室功能障礙、心肌間質(zhì)纖維化和心肌細(xì)胞肥大為主要特征的心肌病〔3〕，不伴隨高血壓、冠心病或其他心臟疾病。早期常表現(xiàn)為心肌順應(yīng)性降低和舒張期充盈受阻為主的舒張功能不全，晚期以收縮功能不全為主，易發(fā)生充血性心力衰竭〔4〕。研究表明有多種因子及機(jī)制可能參與了糖尿病心肌病的發(fā)生發(fā)展，而血小板反應(yīng)素(TSP)-1作為一種內(nèi)源性血管生成抑制物，具有活化轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1(TGF-β1)等生物學(xué)特性，可能參與了DCM的發(fā)生與發(fā)展。本文就該信號(hào)通路在糖尿病心肌病中的可能作用做一綜述。

1 概 述

1.1TSP-1的分布及作用 TSP-1首次發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，由Baenziger等〔5〕首次從凝血酶刺激后的血小板細(xì)胞膜中分離，廣泛分布于血液和心、軟骨、腦、肺中，在腎組織、血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、包曼囊上皮細(xì)胞、系膜細(xì)胞、間質(zhì)單核細(xì)胞及腎小管上皮細(xì)胞中均有表達(dá)〔6〕。TSP-1是一種450 kD大小的同源三聚體基質(zhì)糖蛋白，儲(chǔ)存在血小板α顆粒中，能夠在血小板被激活時(shí)釋放與活化〔7〕。目前有關(guān)TSP-1參與腎纖維化的機(jī)制已經(jīng)證實(shí)，TSP-1在整個(gè)腎臟纖維化進(jìn)程中高表達(dá)，通過(guò)TSP-1/TGF-β信號(hào)通路介導(dǎo)參與腎纖維化〔8，9〕。

1.2TSP-1的結(jié)構(gòu)域及與TGF-β1的作用 TSP家族中有TSP-1、TSP-2、TSP-3、TSP-4和TSP-5 5個(gè)亞型。這5個(gè)亞型結(jié)構(gòu)相似，具有共同的生物學(xué)特性和各自獨(dú)特的功能。根據(jù)TSP和其他分子的相互作用，可以將其分為7個(gè)結(jié)構(gòu)域：NH3末端、原膠原同源區(qū)、TypeⅠ型重復(fù)序列、TypeⅡ型重復(fù)序列、Type Ⅲ型重復(fù)序列、RGDA四肽序列、COOH端〔10〕。其中的Type Ⅰ重復(fù)序列可以同TGF-β1等多種蛋白因子結(jié)合，是TSP-1抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡及抑制血管新生等功能的基礎(chǔ)，對(duì)TSP-1結(jié)構(gòu)功能的研究也重點(diǎn)集中在此段〔11〕。

TGF-β1是一種多功能細(xì)胞因子，分子量為25 kD。大部分細(xì)胞都能合成并以潛活性復(fù)合物的形式分泌TGF-β1，分泌后其游離存在或者結(jié)合到細(xì)胞外基質(zhì)分子上，激活后才能發(fā)揮活性?；钚孕问絋GF-β1的結(jié)構(gòu)為二硫鍵相連的兩條相同多肽鏈形成的二聚體，具有調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)、促進(jìn)細(xì)胞增殖、血管生成、傷口愈合和組織纖維化的重要作用〔12～14〕。

TSP-1能夠在高糖環(huán)境下激活內(nèi)皮細(xì)胞和腎小球系膜中的非活性TGF-β1〔15，16〕。TSP-1能與非活性TGF-β1(L-TGF-β1)的潛活相關(guān)蛋白(LAP)區(qū)域結(jié)合，改變LAP的空間構(gòu)型，使TGF-β1上與受體結(jié)合的位點(diǎn)暴露，成為激活型的TGF-β1(A- TGF-β1)〔17，18〕,進(jìn)而發(fā)揮促進(jìn)組織纖維化的作用。

2 TSP-1在DCM纖維化中的表達(dá)及意義

葡萄糖是TSP-1表達(dá)的重要激活物，可使細(xì)胞中TSP-1的表達(dá)增加30倍〔19〕。激活產(chǎn)生的TSP-1是除纖溶酶和組織蛋白酶之外TGF-β1重要的生理激活物，能夠促進(jìn)A- TGF-β1的產(chǎn)生〔20〕，進(jìn)而促進(jìn)組織纖維化。

本課題組首先在DM大鼠心肌組織內(nèi)發(fā)現(xiàn)TSP-1表達(dá)較正常心肌組織明顯增加，并推測(cè)TSP-1可能參與了DCM的發(fā)生發(fā)展〔21〕。Zhong等〔22〕的研究表明，TSP-1在DCM大鼠纖維化心肌組織中高表達(dá)可以促進(jìn)DCM個(gè)體心肌間質(zhì)纖維化，實(shí)驗(yàn)采用高脂高熱量飲食的方法誘導(dǎo)胰島素抵抗，并采取小劑量鏈脲佐菌素注射建立DCM動(dòng)物大鼠模型，12 w后進(jìn)行對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組大鼠各指標(biāo)的檢測(cè)和比較。結(jié)果顯示DCM大鼠左室心肌組織膠原、TGF-β1mRNA和蛋白表達(dá)水平均明顯高于對(duì)照組，且TGF-β1mRNA水平、TGF-β1蛋白質(zhì)表達(dá)水平與血糖、心肌組織膠原含量、左心室舒張期末壓(LVEDP)均呈正相關(guān)。TGF-β1作為強(qiáng)烈的致纖維化因子，促進(jìn)了左室壁膠原沉積，導(dǎo)致心室僵硬度增加，引起左室舒張功能受損。此外，DCM組TSP-1 mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平均明顯升高，并且左室TSP-1 mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平與血糖、左室膠原含量均具有明顯的相關(guān)性。TSP-1通過(guò)激活TGF-β1參與心肌的纖維化進(jìn)程。另外還有研究表明，與正常組大鼠相比，DM組大鼠存在心肌間質(zhì)纖維化，心肌組織結(jié)構(gòu)也有顯著改變，心肌細(xì)胞內(nèi)的TSP-1表達(dá)顯著增強(qiáng)，同時(shí)TGF-β1的表達(dá)也有顯著的增強(qiáng)〔9，23〕。上述結(jié)果共同顯示在DCM中TSP-1和TGF-β1表達(dá)水平顯著升高。葡萄糖作為T(mén)SP-1的上游激活因子，可通過(guò)激活TSP-1引起TGF-β1的激活，使L-TGF-β1轉(zhuǎn)變?yōu)锳-TGF-β1，進(jìn)一步導(dǎo)致心肌間質(zhì)纖維化的形成，揭示了糖/TSP-1/ TGF-β1信號(hào)傳導(dǎo)途徑在DCM的心肌間質(zhì)纖維化發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起著重要作用。

3 TSP-1在DCM中的作用途徑

正常個(gè)體中，TSP-1的表達(dá)濃度較低，在DM情況下濃度升高，進(jìn)而參與調(diào)節(jié)其他細(xì)胞因子引起相應(yīng)生物學(xué)改變。TSP-1介導(dǎo)活化TGF-β1的機(jī)制是TSP-1中的TypeⅠ型重復(fù)序列與TGF-β1中的LAP區(qū)域結(jié)合，使TGF-β1激活〔24〕。其分子間的相互作用的位點(diǎn)定位在TSP-1的Type Ⅰ和Type II重復(fù)序列之間的K412RFK415序列和LAP中的L54SKL57序列〔25〕。此外陳玲等〔26〕觀(guān)察到TGF-β1(20 μg/L)在促進(jìn)CFs增殖、膠原合成的同時(shí)還能夠上調(diào)TSP-1 mRNA的表達(dá)。TGF-β1濃度增加和時(shí)間延長(zhǎng)誘導(dǎo)CFs高表達(dá)TSP-1,同時(shí)TSP-1又能活化TGF-β1。因此， TSP-1的持久表達(dá)，可能對(duì)TGF-β1在心肌成纖維細(xì)胞中的生物活性起到了正反饋調(diào)節(jié)的作用。

綜合上述研究，DM情況下TSP-1的表達(dá)增強(qiáng)TGF-β1激活效應(yīng)與相關(guān)試驗(yàn)中DCM大鼠的分子表達(dá)情況一致。TSP-1蛋白質(zhì)表達(dá)水平的增高促使更多的TGF-β1活化，明顯加強(qiáng)了組織纖維化能力，導(dǎo)致心肌細(xì)胞外基質(zhì)的增生。而心肌間質(zhì)纖維化在舒張性心力衰竭的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，是DM進(jìn)展中的重要特征。阻斷TSP-1的表達(dá)或者阻斷TSP-1激活TGF-β1可能有利于減緩心肌纖維化，在DCM的治療中具有重要意義，上述假設(shè)有待于進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。

4 參考文獻(xiàn)

1Zhou G,Li X,Hein DW.Metallothionein suppresses angiotensin Ⅱ-induced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase activation,nitrosative stress,apoptosis,and pathological remodelingin the diabetic heart〔J〕.J Am Coll Cardiol,2008;52(8):655-6.

2Rubler S,Dlugash J,Yuceoglu YZ,etal.New type of cardiomyopathyassociated with diabetic glomerulosclerosis〔J〕.Am J Cardiol,1972;30(6):595-602.

3Kim DH,Kim YJ,Kim HK,etal.Usefulness of mitral annulus velocity for the early detection of left ventricular dysfunction in a rat model of diabetic cardiomyopathy〔J〕.Cardiovasc Ultrasound,2010;18(1):6-11.

4Van Herpen NA,Schrauwen-Hinderling VB.Lipid accumulation in non-adipose tissue and lipotoxicity〔J〕.Physiol Behav,2008;94(2):231-41.

5Baeniziger NL,Brodie GN,Majerus PW.A thrombin-sensitive protein of human plate membemes〔J〕.Proc Nail Sci,1971;68:240-3.

6Hugo C,Kang DH,Johnson RJ,etal.Sustained expression of thrombospondin-1 is associated with the development of glomerular and tubulointerstitial fibrosis in the remnant kisney mode〔J〕.Nephron,2002;900(4):460-70.

7Ahamed J,Janczak CA,Wittkouski KM,etal.In vitro and in vivo evidence that thrombospondin-1(TSP-1)contributes to stirring- and shear-dependent activation of platelet-derived TGF-b1〔J〕.PLoS ONE,2009;4(8):e6608.

8Kim JH,Kim BK,Moon KC,etal.Activation of the TGF-beta /Smad signaling pathway in focal segmental glomer ulosclerosis〔J〕.Kidney Int,2003;64(5):1715-21.

9Ma Ji,Wang Li.Study on the increasing expres-sion of thrombospondin-1(TSP-1)and transforming growth factor-β(TGF-β1)in myocardium of diabetic rats〔J〕.J Mol Cell Biol,2008;41(5):429-34.

10孔 剛，呂學(xué)愛(ài).Thrombospondin-1在糖尿病腎病中的表達(dá)及其意義〔J〕.泰山醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008；29(12):1013-6.

11Ribeiro SM,Poczatek M,Schultz-Cherry S,etal.The activation sequence of thrombospondin-1 interacts with the latency-associated peptide to regulate activation of latent transforming growth factor-beta〔J〕.Biol Chem,1999;274:13586-93.

12Blobe GC,Schiemann WP,Lodish HF.Role of transforming growth factor beta in human disease〔J〕.N Engl J Med,2000;342:1350-8.

13Li MO,Flavell RA.TGF-beta:a master of all T cell trades〔J〕.Cell,2008;134:392-404.

14Massague J.TGF-beta in Cancer〔J〕.Cell,2008;134:215-30.

15Poczatek MH,Hugo C,Darley-Usmar V,etal.Glucose stimulation of transforming growth factor-beta bioactivity in mesan gial cells is mediated by thrombospondin-1〔J〕.Am J Pathol,2000;157(4):1353-63.

16Yung S,Lee CY,Zhang Q,etal.Elevated glucose induction of thrombospondin-1 up-regulates fibronectin synthesis in proximal renal tubular epithelial cells through tgf-beta1 dependent and tgf-beta1 independent pathways〔J〕.Nephrol Dial Transplant,2006;21(6):1504-13.

17Daniel C,Wiede J,Krutzsch HC,etal.Thrombospondin-1 is a major activator of TGF-beta in fibrotic renal disease in the rat in vivo〔J〕.Kidney Int,2004;65:459-68.

18Souad B,Juan B,Wei CC,etal.A thrombospondin-1 antagonist of transforming growth factor-β activation blocks cardiomyopa-thy in rats with diabetes and elevated angiotensin Ⅱ〔J〕.Am J Pathol,2007;171(3):777-89.

19Stenina OI,Krukovets I,Wang K,etal.Increased expression of thrombospondin-1 in vessel wall of di abetic Zucker rat〔J〕.Circulation,2003;107:3209-15.

20Daniel C,Wiede J,Krutzsch HC,etal.Thrombospondin-1 is a major activator of TGF-beta in fibrotic renal disease in the rat in vivo〔J〕.Kidney Int,2004;65:459-68.

21Zhang XM,Shen F,Xv ZY,etal.Expression changes of thrombospondin-1 and neuropep-tide Y in myocardium of STZ-induced rats〔J〕.Int J Cardiol,2005,2;105(2):192-7.

22Zhong M,Mao Y,Ma X,etal.Expression and significance of thrombospondin-1 in myocardium of type 2 diabetic cardiomyopathy rats〔J〕.Chinese J Pathophysiol,2007;23(9):1671-5.

23Zhong M，Zhang W，Miao Y,etal.The role of glucose/TSP-1/TGF-β1 signal pathways in diabetic cardiomyopathy〔J〕.China Cardiol,2006;34(3):217-21.

24Kang DH,Joly AH,Oh SW,etal.Impared angiogene-sis in the remnant kidney model:potential role of vascular endothelial growth factor and thrombospongin-1〔J〕.J Am Soc Nepgrol,2001;12(7):1434-47.

25Schultz-Cherry S,Ribeiro S,Gentry L,etal.Thrombospondin binds and activates the small and large forms of latent transforming growth fac-tor-beta in a chemically defined system〔J〕.J Biol Chem,1994;269(43):26775-82.

26陳 玲，胡建新，程曉曙，等.血小板反應(yīng)蛋白-1在轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1誘導(dǎo)的大鼠心肌成纖維細(xì)胞中的作用〔J〕.中國(guó)病理生理雜志，2009；25(1):69-72.