陶新宇，曲晨

(南京醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院老年醫(yī)學科，南京 210011)

心臟纖維化的突出特征是心肌成纖維細胞過度重塑和細胞外基質(zhì)積聚。在致病因素作用下，細胞外基質(zhì)代謝紊亂、膠原過度沉積等因素導致心肌代謝、傳導功能下降；心肌成纖維細胞異常增生導致心肌僵硬度和心肌重塑增加，破壞正常心肌的結(jié)構(gòu)和功能。心力衰竭、心肌梗死等心臟疾病均與心肌纖維化有關(guān)，且發(fā)病率和病死率均較高[1]。心臟衰老的重要特征之一是發(fā)生纖維化。心臟纖維化及其相關(guān)心血管疾病嚴重威脅人類健康，但目前仍缺乏有效的防治手段。研究顯示，免疫炎癥反應是啟動和促進心肌纖維化形成及發(fā)展的關(guān)鍵步驟，而P物質(zhì)不僅是一種小分子神經(jīng)遞質(zhì)，也是一種重要的炎癥誘導因子[2]。有研究發(fā)現(xiàn)，P物質(zhì)可減輕缺氧/復氧誘導的H9C2心肌細胞凋亡，但加入神經(jīng)激肽-1受體(neurokinin-1 receptor，NK-1R)抑制劑后，P物質(zhì)對蛋白激酶B信號通路的活化作用以及抗心臟凋亡作用均顯著減弱[3]。目前P物質(zhì)在心臟纖維化中的作用機制尚未完全明確，因此深入了解P物質(zhì)在心臟纖維化過程中的作用及相關(guān)信號通路，對于減輕心臟纖維化、降低纖維化相關(guān)心血管疾病的發(fā)生率和病死率均具有重要意義?，F(xiàn)就P物質(zhì)在心臟纖維化過程中的作用機制予以綜述。

1 P物質(zhì)

P物質(zhì)是一種由11個氨基酸殘基(十一肽)與氨基酸序列Arg-Pro-Lys-Pro-Gln-Gln-Phe-Phe-Gly-Leu-Met-NH2組成的小分子神經(jīng)遞質(zhì)，也是重要的炎癥誘導因子[3]，參與疼痛反應、免疫調(diào)節(jié)、炎癥反應和傷口愈合等過程。P物質(zhì)存在于正常心臟冠狀動脈和小動脈的感覺神經(jīng)中，少量存在于冠狀動脈的內(nèi)皮細胞中[4]，可感受冠狀動脈壓力、流量、穩(wěn)態(tài)的變化。P物質(zhì)水平升高在最初可能是有利的，但其表達長期上調(diào)可導致心臟微環(huán)境紊亂，并產(chǎn)生心臟重構(gòu)不良及心力衰竭等不利影響[5]。NK-1R是一種具有407個氨基酸的G蛋白偶聯(lián)受體，廣泛存在于各種細胞組織中，包括血管內(nèi)皮細胞、成纖維細胞、白細胞以及神經(jīng)元等[6]。

P物質(zhì)與NK-1R結(jié)合形成的復合物在心臟傳導系統(tǒng)中廣泛存在，可啟動信號級聯(lián)，通過胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導通路[如1，4，5-三磷酸肌醇(inositol triphosphate，IP3)、二酰甘油(diacylglycerol，DG)及環(huán)腺苷酸(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)等]參與體內(nèi)生理反應，這些信號通路通過控制細胞因子的表達，調(diào)節(jié)離子通道的活動[7]。Mehboob[8]研究發(fā)現(xiàn)，病毒感染后，普通小鼠心臟中的P物質(zhì)水平升高，而缺乏速激肽-1基因的小鼠可免受心臟炎癥的損害，因此P物質(zhì)可能是導致2019新型冠狀病毒肺炎(新冠肺炎)患者心力衰竭的一個重要介質(zhì)，而阿普雷帕霉素可阻止新冠肺炎患者心臟炎癥的級聯(lián)反應，但其具體作用機制及臨床效果目前尚不明確。

目前關(guān)于P物質(zhì)的研究主要集中于腫瘤及疼痛方面，NK-1R拮抗劑在臨床上主要用于抗炎、抗抑郁、鎮(zhèn)痛、抗病毒以及抗腫瘤等方面[9]。如張渝等[10]研究發(fā)現(xiàn)，P物質(zhì)/NK-1R可促進鼻咽癌細胞增殖、侵襲等。但目前關(guān)于P物質(zhì)在心臟纖維化方面的體內(nèi)外研究較少，仍需未來進一步研究探索。

2 P物質(zhì)在心臟纖維化中的作用通路

心臟成纖維細胞的異常增殖及細胞外基質(zhì)的過度合成和沉積是導致心臟纖維化形成的重要機制。隨著成纖維細胞生存微環(huán)境的改變，其生長及代謝等活動過程也會發(fā)生改變，而P物質(zhì)可通過影響心臟成纖維細胞生存環(huán)境的成分激活不同信號通路，從而調(diào)節(jié)或直接參與心臟纖維化的進程。如P物質(zhì)可產(chǎn)生Ca2+，并經(jīng)磷脂酶C(phospholipases C，PLC)-IP3/DG-Ca2+通路參與成纖維細胞的有絲分裂過程，促進已經(jīng)活化的成纖維細胞增殖和遷移[11]；而細胞間黏附分子-1 (intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)可通過激活促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)/蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)通路參與調(diào)節(jié)炎癥相關(guān)的心臟纖維化[12]。此外，P物質(zhì)還可刺激肥大細胞脫顆粒釋放糜蛋白酶等物質(zhì)，通過轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)/Smads通路促進細胞外基質(zhì)的合成和沉積[13]?？傊?，P物質(zhì)可通過多種通路參與心臟纖維化的發(fā)生發(fā)展，但具體機制目前尚未完全闡明。

2.1通過PLC-IP3/DG-Ca2+通路參與心臟纖維化過程 細胞內(nèi)的Ca2+可誘導心臟成纖維細胞增殖，Ca2+通過參與某些信號轉(zhuǎn)導通路促進心肌纖維化的發(fā)展。Kumaran和Shivakumar[14]研究顯示，P物質(zhì)可提高成年大鼠心臟成纖維細胞內(nèi)的Ca2+和超氧陰離子水平，引起增生性反應，促進心臟纖維化的發(fā)生發(fā)展。P物質(zhì)還可刺激心臟中性粒細胞中的磷脂酰肌醇二磷酸水解為DG和IP3，導致細胞內(nèi)Ca2+水平升高[15]。此外，P物質(zhì)及其相關(guān)的速激肽也可促進細胞外Ca2+通過L型和N型Ca2+通道內(nèi)流，從而激活Ca2+信號通路，而該信號通路可被鈣通道阻滯劑阻斷[16]。胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)可促進細胞有絲分裂，在細胞增殖和分化中發(fā)揮關(guān)鍵作用，減少ERK1/2磷酸化可顯著降低Ⅰ型、Ⅲ型膠原信使RNA和蛋白的表達[17]。而ERK1和ERK2激活是心臟成纖維細胞DNA合成所必需的[18]，也是啟動和促進心臟纖維化的關(guān)鍵步驟。P物質(zhì)可通過PLC-IP3-Ca2+通路升高胞質(zhì)內(nèi)Ca2+水平，從而激活ERK通路[19]。因此，P物質(zhì)可能通過PLC-IP3-Ca2+信號通路參與成纖維細胞有絲分裂，促進成纖維細胞增殖。Tanabe等[20]研究證明，P物質(zhì)可通過激活NK-1R-PLC-DG-PKC通路產(chǎn)生Ca2+和氧自由基，而Ca2+作用于線粒體可促進活性氧的產(chǎn)生，活性氧又可作用于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Ca2+-ATP酶，促進內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放，導致胞質(zhì)內(nèi)Ca2+水平進一步升高，兩者相互作用、互相促進，形成惡性循環(huán)，進一步促進心臟纖維化進程。綜上，P物質(zhì)可通過NK-1R-PLC-DG-PKC通路參與心臟纖維化的發(fā)生發(fā)展，早期阻斷該通路可能成為治療心臟急慢性損傷以及心臟纖維化的關(guān)鍵靶點。

2.2通過cAMP-PKA通路參與心臟纖維化過程 cAMP是一種在人體內(nèi)普遍存在的第二信使，G蛋白的α亞基與興奮性G蛋白結(jié)合形成復合物，進而激活腺苷酸環(huán)化酶，催化cAMP形成[21]。磷酸二酯酶可通過將cAMP水解為不活躍的5′腺苷-磷酸降低cAMP活性[22]。cAMP的效應因子PKA是一種具有廣泛特異性的堿性絲氨酸/蘇氨酸激酶，其可激活心臟成纖維細胞中的一種可抑制RhoA活性的物質(zhì)，而該物質(zhì)可通過Ca2+循環(huán)以及肌纖維收縮直接調(diào)節(jié)肌動蛋白的細胞骨架動力學，從而控制細胞的形態(tài)、遷移和黏附[23]。

cAMP是纖維反應的主要調(diào)節(jié)因子，其調(diào)控的信號通路可很大程度上影響心臟成纖維細胞的功能，進而影響心臟纖維化的發(fā)展。Zhang等[24]研究表明，在異丙腎上腺素誘導的新生大鼠心肌細胞肥大過程中，cAMP/PKA信號通路顯著增強。因此，增強抗纖維化cAMP效應物的活性、抑制促纖維化cAMP復合物的信號傳遞，或可成為未來減輕或逆轉(zhuǎn)心臟纖維化的新策略。

2.3通過MAPK/PKC-ICAM-1通路參與心臟纖維化形成 哺乳動物體內(nèi)的MAPK通路主要包括ERK、p38 MAPK和c-Jun氨基端激酶，ERK激活可促進細胞有絲分裂，在細胞增殖和分化中發(fā)揮關(guān)鍵作用；而c-Jun氨基端激酶和p38 MAPK可被環(huán)境應激(如紫外線照射)激活，在細胞凋亡和細胞因子表達中發(fā)揮重要作用[25]。

ICAM-1是一種重要的促炎分子，主要分為可溶型和膜型，經(jīng)蛋白酶裂解后，膜型ICAM-1細胞外成分脫落進入血液，形成可溶型ICAM-1，可溶型ICAM-1水平升高，預示心血管疾病風險增加[26]。MAPK和PKC是ICAM-1表達過程中的重要調(diào)節(jié)劑。Tsakadze等[27]研究表明，在心臟纖維化過程，MAPK和PKC參與調(diào)節(jié)可溶型ICAM-1的產(chǎn)生。使用p42/44 MAPK抑制劑和PKC抑制劑處理小鼠可完全消除P物質(zhì)對可溶型ICAM-1的影響，表明P物質(zhì)可通過MAPK/PKC信號通路介導可溶型ICAM-1的產(chǎn)生和釋放[28]。Lang等[29]研究發(fā)現(xiàn)，抑制ICAM-1可減少巨噬細胞的積聚和TGF-β的表達，從而減輕血管中層增厚以及由血管生成素Ⅱ誘導的纖維化。有研究發(fā)現(xiàn)，腎素-血管緊張素誘導的高血壓大鼠心肌中ICAM-1水平顯著升高，同時在大鼠循環(huán)的白細胞中也檢測到相應配體，其心臟伴有慢性纖維化改變[30]。ICAM-1的細胞間特異性識別功能使其成為反映炎癥的可靠標志物，可引導白細胞黏附和遷移至炎癥部位，從而介導炎癥過程，同時增加特異性單核細胞趨化蛋白-1的產(chǎn)生，從而趨化和激活單核細胞至炎癥部位，促進其他炎癥因子的表達并調(diào)節(jié)機體免疫，在進行性心臟纖維化過程中起重要作用[31]。Trial等[32]研究發(fā)現(xiàn)，C57BL/6J衰老小鼠心臟單核巨噬細胞在特異性單核細胞趨化蛋白-1誘導下向心臟遷移，并極化為M2型巨噬細胞，進而促進年齡相關(guān)的纖維化和心臟舒張功能障礙的發(fā)展。

總之，P物質(zhì)通過激活MAPK/PKC/ICAM-1通路不僅可增加心臟成纖維細胞的細胞外基質(zhì)合成，還可介導心臟成纖維細胞向肌成纖維細胞表型轉(zhuǎn)化，從而促進成纖維細胞的增殖。而ICAM-1的增加可能涉及MAPK和PKC依賴機制的轉(zhuǎn)錄后和(或)翻譯后調(diào)節(jié)，但目前P物質(zhì)與ICAM-1基因的關(guān)系尚未明確，仍需未來進一步研究闡明。

2.4通過肥大細胞激活TGF-β/Smads通路參與心臟纖維化的形成 心臟肥大細胞在驅(qū)動不利的心肌重塑中具有重要作用，而P物質(zhì)是一種肥大細胞促分泌素，可促進肥大細胞釋放大量介質(zhì)，打破心臟微環(huán)境的平衡，引起一系列病理反應。Li等[33]報道顯示，人心臟移植后肥大細胞數(shù)量增加，且與纖維化呈正相關(guān)；肥大細胞在心臟移植后第1周即出現(xiàn)，第2周肥大細胞脫顆粒并釋放大量介質(zhì)，第3周檢測心臟纖維化程度發(fā)現(xiàn)具有較高數(shù)量肥大細胞的患者心臟纖維化增加17%，而具有較少數(shù)量肥大細胞的患者心臟纖維化僅增加3.5%。研究表明，P物質(zhì)可通過NK-1R激活心臟肥大細胞[2]，導致肥大細胞脫顆粒并釋放大量與纖維化有關(guān)的介質(zhì)，如糜蛋白酶、類胰蛋白酶、組胺以及細胞因子等[34]，這些物質(zhì)均由肥大細胞合成或儲存，共同參與心肌纖維化過程。胰蛋白酶主要儲存于心臟肥大細胞的顆粒中，主要通過MAPK或蛋白酶活化受體-2通路促進心臟成纖維細胞增殖及膠原合成[35]。而根據(jù)既往研究，糜蛋白酶在心臟纖維化過程中的作用主要通過TGF-β/Smads通路實現(xiàn)[36]。

激活后的肥大細胞發(fā)生緩慢脫顆粒，使糜蛋白酶被釋放至細胞外，從而發(fā)揮作用[37]。糜蛋白酶是人、犬和小鼠體內(nèi)血管緊張素Ⅱ產(chǎn)生過程中的調(diào)節(jié)劑[38]，大鼠心臟血管緊張素Ⅱ的形成約25%歸因于糜蛋白酶，而血管緊張素Ⅱ是參與高血壓誘導心肌纖維化進展的重要物質(zhì)之一[39]。研究表明，血管緊張素Ⅱ可顯著抑制心功能減弱相關(guān)的心肌纖維化過程[40]；同時，其還可激活成纖維細胞并使其轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞，促進細胞增殖和膠原沉積[41]。Stewart等[42]首次證實，抑制糜蛋白酶的表達可減少心臟纖維化、改善左心室舒張功能。研究發(fā)現(xiàn)，與未使用糜蛋白酶抑制劑大鼠相比，使用糜蛋白酶抑制劑NK3201心肌梗死大鼠心臟內(nèi)Ⅰ型和Ⅲ型膠原水平顯著降低[43]。Shimizu等[44]研究發(fā)現(xiàn)，雄性倉鼠主動脈縮窄可導致糜蛋白酶活性增加、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶活性降低，進而導致倉鼠心臟纖維化。心肌內(nèi)的糜蛋白酶可通過激活膠原酶產(chǎn)生血管緊張素等激活TGF-β/Smads通路，進而參與細胞外基質(zhì)的形成和降解，增強心臟纖維化[45]。在細胞水平上，用糜蛋白酶處理離體心臟的成纖維細胞24 h，可導致成纖維細胞增殖，同時伴隨TGF-β1信使RNA和蛋白水平升高[46]。TGF-β1可通過細胞內(nèi)的Smad2和Smad3激活成纖維細胞并產(chǎn)生膠原，在心肌肥厚和纖維化中發(fā)揮重要作用[40]。且Smad和非Smad途徑均可被TGF-β1激活，TGF-β1首先以非Smad依賴的方式引起c-Jun氨基端激酶的快速激活，隨后以Smad依賴的方式持續(xù)激活c-Jun氨基端激酶[25]。Wu等[47]給予心肌梗死致心肌纖維化模型大鼠纈沙坦后，大鼠心功能顯著改善，且該保護作用主要通過抑制TGF-β1/Smads通路實現(xiàn)。因此，糜蛋白酶可直接或通過血管緊張素Ⅱ間接調(diào)節(jié)心肌纖維化過程。

總之，外來因素長期刺激可導致心臟內(nèi)的P物質(zhì)及其受體水平上調(diào)，并刺激心臟肥大細胞脫顆粒，釋放大量介質(zhì)，從而破壞心臟細胞微環(huán)境的平衡，且P物質(zhì)誘導產(chǎn)生的介質(zhì)主要通過糜蛋白酶以及血管緊張素Ⅱ使TGF-β1/Smads等相關(guān)通路活化，促進成纖維細胞增殖和細胞外基質(zhì)異常沉積，導致心臟纖維化進程。因此，阻斷TGF-β1/Smads等相關(guān)通路可成為延緩或治療心肌纖維化的重要靶點。

3 小 結(jié)

P物質(zhì)長期上調(diào)可導致心臟微環(huán)境成分異常，進而通過各種信號通路直接或間接導致心臟的不良重構(gòu)，促進心臟纖維化進展。在缺血再灌注病變的急性期，P物質(zhì)及其受體對于心臟主要發(fā)揮保護作用[3]；在慢性心功能不全時，P物質(zhì)可通過各種信號轉(zhuǎn)導通路促進心室重構(gòu)，但具體作用機制目前尚未完全明確。目前關(guān)于P物質(zhì)上調(diào)在心臟纖維化過程中的作用機制研究仍較少，未來深入研究P物質(zhì)在心臟纖維化中的相關(guān)作用通路，有利于尋找心臟纖維化的治療靶點，對改善心血管相關(guān)疾病以及并發(fā)癥均具有重要意義。