龍文杰 楊忠奇 楊軼

心血管疾病目前已經(jīng)是全球發(fā)病率最高的疾病，心力衰竭(簡稱心衰)是所有心血管疾病的最終歸宿，心衰已經(jīng)是危害人類生命的第一殺手，雖然目前的治療方式能穩(wěn)定心衰的過程，但發(fā)病率和死亡率仍然相當高，約50％的心衰患者將在5年內(nèi)死亡[1]，因此仍然需要創(chuàng)新的突破，為患者提供新的治療策略。

近年來，隨著對心衰以及心肌細胞研究的不斷深入，肌漿網(wǎng)鈣離子泵在心血管疾病的發(fā)生及進展中發(fā)揮重要作用。多項研究中發(fā)現(xiàn)，心肌細胞內(nèi)肌漿網(wǎng)(Sarcoplasmic Reticulum，SR)功能影響著心肌細胞的鈣循環(huán)，而且在心肌細胞舒張過程，SR對鈣離子的重吸收與心肌肌漿網(wǎng)鈣ATP酶(SERCA2a)的活性有著密切聯(lián)系[2-3]，這與心肌收縮力密切相關，SERCA2a活性降低會引起并加劇心衰的進程。故SERCA2a一直是研究熱點，近年來，圍繞SERCA2a的研究不斷取得突破，為治療心力衰竭提供了新的方向。

一、興奮收縮偶聯(lián)與SERCA

1.興奮收縮偶聯(lián)與鈣循環(huán)參與的結構：在心肌興奮收縮耦聯(lián)中，鈣的調(diào)節(jié)中起著核心作用。在收縮階段，去極化首先使L型鈣離子通道開放，使細胞外少量的鈣離子內(nèi)流，并誘導肌漿網(wǎng)內(nèi)鈣離子通過蘭尼堿受體2(RyR2)釋放至胞漿中，此時釋放的鈣結合至肌鈣蛋白(Tn)，最終使心肌細胞的收縮；而在舒張階段，鈣從肌鈣蛋白中釋放，約80％的鈣離子則會通過SERCA2a重攝至SR，而SR儲存鈣離子等待下一次去極化[4]。因此SERCA2a的活性直接影響著SR中鈣離子的數(shù)量，在心衰心肌細胞中，SR中可釋放的鈣離子減少，則直接影響心肌收縮力，即SERCA2a表達的下降會導致心肌收縮力下降，這是心衰發(fā)病過程中，心肌收縮力下降的重要原因[5]。

2.SERCA的功能與分型：SERCA是一類分布廣泛且發(fā)揮重要作用的肌漿網(wǎng)鈣離子泵，其主要有3種異構體，SERCA1、2和3。SERCA2是SERCA最廣泛分布的蛋白質，具有3個亞型：2a，2b和2c，SERCA2a主要在心肌細胞上表達；SERCA2b主要在平滑肌中高表達；SERCA2c主要分布在上皮細胞和內(nèi)皮細胞內(nèi)皮中，SERCA2a在人體心肌上最廣泛分布，而且是一種參與肌漿網(wǎng)重攝取鈣離子的蛋白。

二、SERCA2a與心力衰竭的研究

目前心衰的機制尚未清楚，但其中引起心衰的另一重要機制是SERCA2a表達水平的顯著下調(diào)[6]，進而引起心肌收縮力下降，導致心衰且加速心衰的進程[7]，目前，恢復或提高SERCA2a蛋白的表達被認為是治療心衰最具潛力的方法。

多項研究發(fā)現(xiàn)，心衰患者心肌細胞的肌漿網(wǎng)鈣離子重攝取明顯減弱，SERCA2a敲除小鼠已證實SERCA2a在肌漿網(wǎng)鈣離子重攝取過程中發(fā)揮重要作用，SERCA2a雜合子小鼠其SERCA2a蛋白表達量下降35％，并表現(xiàn)出心肌細胞功能的受損。從SERCA2a雜合子小鼠中分離心肌細胞后發(fā)現(xiàn)，其肌漿網(wǎng)中鈣離子濃度顯著降低，并且心肌細胞的收縮功能明顯降低[8]。在壓力負荷下，SERCA2a雜合子小鼠表現(xiàn)出心衰的加速進展，且心衰的發(fā)病率和死亡率顯著升高，這主要是由于心肌細胞收縮和舒張功能的降低所導致的。心衰細胞的研究表明Ca瞬變幅度的降低伴隨著SRCa含量的減少[9]。在心衰患者在進行腺相關病毒基因轉移增加SERCA2a表達的臨床試驗中[10]，也得到良好的結果?；谶@些結果表明，SERCA2a表達下降是心衰中影響鈣釋放和心肌收縮力的主要原因之一，恢復或增強SERCA2a的表達是治療心衰最具有前景的方法之一。

三、SERCA2a治療心力衰竭研究進展

1.增加SERCA2a表達的基因治療研究：目前針對心衰的基因治療研究集中在探索潛在靶點以及安全的運載模式，全球的臨床專家和科研工作者正在實現(xiàn)這一目標。這提示著我們利用靶向基因轉移技術治療心衰的已不是空談。

Michael等[11]的實驗團隊在主動脈結扎的心衰大鼠模型中，通過腺病毒轉染增加SERCA2a表達，結果顯示在心衰的動物模型中，SERCA2a表達的恢復使收縮功能和舒張功能恢復正常水平。在對大動物羊的心衰模型實驗中，Power[12]等利用基因環(huán)閉系統(tǒng)向動物心臟遞送AdS16E突變基因，從而增加SERCA2a表達。結果心衰羊的左心室射血分數(shù)顯著改善(27.3％～50.4％)。

經(jīng)過多年的臨床前研究評估，美國一項對晚期心衰患者進的臨床1期研究中評估了腺相關病毒1型(AAV1)/SERCA2a的基因治療：(CUPID)于2008年啟動。試驗目標通過使用重組AAV載體(AAV1/SERCA2a)的SERCA互補 DNA(cDNA)基因轉移來恢復患有心衰的SERCA2a，第1階段試驗證實了其安全性及功效，而安全性性令 AAV1/SERCA2a雙盲安慰劑對照的隨機的二期試驗得以實行。

而CUPID在對晚期心衰患者進行隨機、雙盲、安慰劑對照的2期研究中評估了AAV1/SERCA2a的有效性、安全性[13]，患者接受SERCA2a介導的冠狀動脈內(nèi)輸送低、中、高3個劑量基因與安慰劑，在6個月時，包括癥狀、功能測試、生物標志物水平、LVEF等均得到穩(wěn)定以及改善。另外，在12個月后，高劑量組與安慰劑組的患者主要心血管事件風險降低88％，平均住院時間對照安慰組有明顯改善，沒有不良反應。盡管該臨床試驗目前取得一定成果，但仍需要更大的研究來建立AAV1/SERCA2a治療晚期心衰的治療方式，但由于SERCA2a蛋白由多于2000多個氨基酸組成，其轉錄、表達效率較慢，而且AAV作為載體在人體中會產(chǎn)生免疫反應，不能長時間存在于人體，這都是目前需要解決的問題，

此時需要能激活SERCA2a的內(nèi)源性因子，而Olson等[14]的團隊從人類身上找出了命名為“DWORF”的長非編碼RNA轉錄蛋白，在其高表達以及基因敲除動物模型中進行試驗，DWORF高表達組均表現(xiàn)出增加SERCA2a活性作用，SR內(nèi)鈣儲存量等其他方面均顯著優(yōu)于模型組及基因敲除組，并進一步證明其轉錄分子作用機制是通過爭奪抑制SERCA2a結合位點蛋白(PLN，SLN，MLN)，從而提高SERCA活性。46個氨基酸長度的DWORF小分子蛋白大大少于SERCA2a，大大提高了轉錄、翻譯效率，可能為未來新一輪的基因治療帶來新的方案。

四、結論

綜上所述，SERCA2a是研究心衰的熱點，隨著臨床研究的開展，基因治療在未來對心衰治療有著很好應用前景，盡管如此，SERCA2a蛋白轉錄翻譯效率、AAV所面臨的免疫反應問題仍需解決，隨著小分子蛋白(DWORF)的發(fā)現(xiàn)，這有可能是一個重要突破點，為心衰患者帶來新的治療靶點以及更好的治療手段。

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