于甜樂 劉宏

急性心肌梗死是心血管疾病主要的死亡原因之一，其發(fā)病機(jī)制是冠狀動(dòng)脈血管內(nèi)斑塊的破裂，導(dǎo)致急性閉塞和心肌組織缺血壞死[1]。治療急性心肌梗死的主要手段是快速開通閉塞的冠狀動(dòng)脈，恢復(fù)心肌血供，減少心肌梗死范圍和心肌細(xì)胞死亡，然而血流灌注的恢復(fù)同時(shí)又可加重并引起新的損傷，即心肌缺血再灌注損傷（MIRI）。了解MIRI 的機(jī)制并探索有效的措施對抗MIRI 是當(dāng)前心血管領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。近年發(fā)現(xiàn)，CD147 在多種心血管疾病中發(fā)揮著重要作用，參與心室重構(gòu)、心肌纖維化、動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗死和心力衰竭等過程[2-6]。

1 MIRI

MIRI 是指心臟血液供應(yīng)中斷，恢復(fù)血流后發(fā)生的心肌損傷或功能障礙，可導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡、壞死，甚至心臟驟停[7]。心肌缺血誘導(dǎo)多種細(xì)胞代謝和超微結(jié)構(gòu)的改變，促進(jìn)促炎性因子的表達(dá)，加重再灌注對組織的損傷。在心肌缺血再灌注過程中，心肌細(xì)胞內(nèi)會(huì)發(fā)生鈣離子和氫離子積累以及線粒體膜電位破壞，產(chǎn)生活性氧[8]?；钚匝踔虚g體不僅激活應(yīng)激反應(yīng)途徑，還可對細(xì)胞DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)造成直接損傷。這種非特異性損傷會(huì)啟動(dòng)細(xì)胞因子介導(dǎo)的級聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致心肌收縮功能障礙和心肌細(xì)胞死亡。隨著焦磷酸鈣復(fù)合物的產(chǎn)生和尿酸的形成，細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度增加，成為一個(gè)強(qiáng)有力的炎性刺激因素。心肌再灌注時(shí)，肌漿網(wǎng)和線粒體之間的胞漿鈣振蕩可以誘導(dǎo)心肌細(xì)胞過度收縮和線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔開放，進(jìn)而導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡[9]。此外，急性ST 段抬高型心肌梗死患者在血流重建期會(huì)出現(xiàn)無復(fù)流現(xiàn)象、心肌頓抑、再灌注性心律失常等再灌注損傷，是臨床預(yù)后不良的獨(dú)立因素[10]。因此，迫切需要研究新的靶點(diǎn)來抑制MIRI 的發(fā)展。

2 CD147的生物學(xué)特性

CD147 是一種跨膜糖蛋白，屬于免疫球蛋白超家族，最先從腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲，是腫瘤預(yù)后不良的新標(biāo)志物[11]。CD147由胞內(nèi)區(qū)、胞外區(qū)、免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)域以及跨膜區(qū)構(gòu)成，其中胞外區(qū)包含3 個(gè)N 端糖基化位點(diǎn)，CD147 的糖基化程度與CD147 的生物學(xué)功能有關(guān)，糖基化程度越高，CD147 產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）的能力就越強(qiáng)，高糖基化CD147 可以誘導(dǎo)鄰近成纖維細(xì)胞產(chǎn)生MMP，故又稱為細(xì)胞外MMP誘導(dǎo)蛋白[12]。CD147 還通過與多種配體相互作用參與疾病的病理生理過程。CD147 表達(dá)于白細(xì)胞、血小板和內(nèi)皮細(xì)胞上，其表達(dá)水平升高與許多疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，包括急性肺炎、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、動(dòng)脈粥樣硬化、心肌梗死和缺血性卒中[13]。CD147的表達(dá)及生物學(xué)效應(yīng)均需與配體結(jié)合并受其調(diào)控。近期研究表明，CD147 在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，包括促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂、參與心肌梗死的發(fā)生、促進(jìn)MIRI 等。

3 CD147在MIRI中的變化和作用機(jī)制

缺血再灌注伴隨著廣泛的炎性反應(yīng)，誘導(dǎo)復(fù)雜的炎性趨化因子網(wǎng)絡(luò)形成，進(jìn)而產(chǎn)生MMP[14-15]。炎性反應(yīng)和細(xì)胞外基質(zhì)降解是MIRI 的兩個(gè)重要過程。近期研究表明，CD147 作為炎性反應(yīng)和免疫反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)發(fā)揮作用，有望成為治療炎性反應(yīng)相關(guān)疾病的靶點(diǎn)[16]。CD147 通過與配體相互作用，介導(dǎo)細(xì)胞因子的釋放和單核細(xì)胞的激活，導(dǎo)致心血管疾病的進(jìn)展。CD147 在急性心肌梗死（AMI）后的單核/巨噬細(xì)胞、人心肌細(xì)胞和缺血再灌注動(dòng)物模型中高表達(dá)[17]。Cuadrado 等[18]發(fā)現(xiàn)抑制CD147 可以改善心功能和再灌注損傷。CD147 在MIRI 過程中涉及多個(gè)信號通路。

3.1 CD147-親環(huán)素A介導(dǎo)炎性反應(yīng)

MIRI 會(huì)引發(fā)廣泛的炎性反應(yīng)，導(dǎo)致心室損傷，破壞心臟完整性。白細(xì)胞募集是組織損傷時(shí)重要的細(xì)胞反應(yīng)。親環(huán)素A（CyPA）屬于親免疫蛋白家族，是CD147 的關(guān)鍵配體，在細(xì)胞內(nèi)參與免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)以及蛋白質(zhì)折疊和運(yùn)輸，在細(xì)胞外介導(dǎo)各種細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，對白細(xì)胞產(chǎn)生趨化作用，在炎性反應(yīng)中直接促進(jìn)白細(xì)胞募集，引發(fā)組織和器官損傷。心肌缺血再灌注會(huì)誘發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)和活性氧增多，進(jìn)而刺激多種細(xì)胞分泌大量CyPA，CyPA 通過其肽脯氨酰順反異構(gòu)酶位點(diǎn)上的殘基與CD147 跨膜區(qū)的Pro211 殘基相互作用，啟動(dòng)信號級聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)CD147 在細(xì)胞表面高表達(dá)，CD147-CyPA 通過核因子κB（NF-κB）和細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶1/2（ERK1/2）途徑顯著增加人髓系白血病單核細(xì)胞（THP-1）白細(xì)胞介素（IL）-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α 和MMP-9 等炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[19]，促使白細(xì)胞募集，導(dǎo)致組織器官損傷，造成MIRI[20]。另外，CD147-CyPA 復(fù)合體相互作用需要依賴細(xì)胞表面的硫酸乙酰肝素來優(yōu)化結(jié)合和傳遞信號，從中性粒細(xì)胞表面移除硫酸乙酰肝素可以消除CD147-CyPA 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，并抑制CyPA 對中性粒細(xì)胞和T 細(xì)胞的趨化和黏附作用。研究發(fā)現(xiàn)，CD147 與CyPA 的相互作用在許多疾病的炎性反應(yīng)中發(fā)揮作用，包括肺炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和心血管疾病等[21-23]，這表明CD147 與CyPA 的相互作用可能是未來抗炎治療的靶點(diǎn)。Seizer 等[5]發(fā)現(xiàn)抑制CD147 與CyPA 相互作用可減少M(fèi)IRI 后的梗死面積，并保持心臟收縮功能，缺血再灌注24 h 和7 d 后的CD147＋/-小鼠較CD147＋/＋小鼠的心肌梗死面積縮??；CyPA-/-小鼠與CyPA＋/＋小鼠相比，缺血再灌注24 h 單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞募集減少，7 d 時(shí)心臟收縮功能保持不變，這提示缺乏或抑制CD147、CyPA 可減輕MIRI。因此，CD147-CyPA是心肌缺血再灌注后的炎性介質(zhì)，是預(yù)防MIRI 的潛在靶點(diǎn)。

3.2 CD147介導(dǎo)中性粒細(xì)胞浸潤及細(xì)胞外基質(zhì)降解

在MIRI 早期，受損傷的血管內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞會(huì)主動(dòng)釋放趨化因子，趨化中性粒細(xì)胞聚集到心肌梗死區(qū)周圍，造成中性粒細(xì)胞浸潤[10]，導(dǎo)致血管堵塞，釋放更多的活性氧和蛋白水解酶，進(jìn)而導(dǎo)致心肌細(xì)胞凋亡和細(xì)胞外基質(zhì)降解等不良后果，從而造成再灌注后損傷。在再灌注和愈合過程中，早期靶向中性粒細(xì)胞募集可能是選擇性抑制損傷和促進(jìn)修復(fù)的有效方法。接受抗CD147 抗體的小鼠在缺血再灌注24 h 后單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞募集明顯減少，心功能得到改善，表明抑制CD147 可減輕中性粒細(xì)胞浸潤帶來的MIRI[5]。

MMP 可分解細(xì)胞外基質(zhì)成分、趨化因子、血管活性因子、細(xì)胞因子、血管生成因子和黏附分子等[24]。CD147 在單核細(xì)胞、心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)，調(diào)節(jié)多種MMP 的表達(dá)和激活，包括MMP-2、MMP-9 和膜型MMP。當(dāng)心肌細(xì)胞損傷時(shí)，CD147 誘導(dǎo)MMP 激活，引起心肌細(xì)胞壞死和左心室功能障礙，并導(dǎo)致不利的左心室重構(gòu)[25]。同時(shí)，MMP 激活后會(huì)降解細(xì)胞外基質(zhì)，使不穩(wěn)定斑塊更易破裂，進(jìn)一步加重?fù)p傷。另外，細(xì)胞外基質(zhì)的蛋白水解片段在白細(xì)胞募集、組織損傷和炎性反應(yīng)中起重要作用。暴露或釋放這些細(xì)胞外基質(zhì)分子中的基質(zhì)衍生結(jié)構(gòu)域可以導(dǎo)致不同的炎性反應(yīng)和組織損傷。細(xì)胞外基質(zhì)成分具有與中性粒細(xì)胞表面CD147 相互作用的結(jié)構(gòu)域，利用特異性封閉抗體，可顯著減輕細(xì)胞外基質(zhì)配體引起的炎性反應(yīng)和組織損傷[26]。急性心肌梗死患者血清中的MMP-9水平升高，在左室重構(gòu)及缺血后心力衰竭過程中發(fā)揮作用[27]。有研究表明，急性心肌梗死時(shí)單核細(xì)胞CD147 和膜型MMP 表達(dá)上調(diào)，CD147 誘導(dǎo)單核細(xì)胞（MMP-9）和平滑肌細(xì)胞（MMP-2）中的MMP，提示CD147 可能對MMP 的活性起著關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。

3.3 CD147與一氧化氮

一氧化氮（NO）是由內(nèi)皮型一氧化氮合酶（NOS）在乙酰膽堿作用下產(chǎn)生的，被稱為“內(nèi)皮源性舒張因子”。NO 具有抗炎屬性，給予NOS 抑制劑會(huì)導(dǎo)致白細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞中聚集[28]。NO 通過抑制中性粒細(xì)胞，減少活性氧生成，對抗中性粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子的表達(dá)，減輕細(xì)胞內(nèi)鈣超載等途徑，發(fā)揮MIRI 保護(hù)作用。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，NO 還可通過CD147 相關(guān)通路參與心肌再灌注過程。Tarin 等[17]發(fā)現(xiàn)NO 通過環(huán)磷酸鳥苷蛋白激酶G（cGMP/PKG）途徑限制心肌細(xì)胞中CD147 的轉(zhuǎn)錄，使MMP 表達(dá)水平降低，進(jìn)而阻止細(xì)胞外基質(zhì)降解，保持心臟的收縮功能。Cuadrado 等[18]在小鼠心肌缺血再灌注模型中干預(yù)NO 供體阻止CD147糖基化，低糖基化的CD147 與小窩蛋白-3 在心肌中結(jié)合后，小鼠的MMP 表達(dá)明顯減少，心功能明顯改善，說明NO 通過抑制缺血再灌注后心臟中CD147 的水平，調(diào)節(jié)MMP 的表達(dá)，進(jìn)而改善MIRI。因此，CD147 是NO 在心肌缺血再灌注過程中的靶點(diǎn)，加強(qiáng)心肌中NO 介導(dǎo)的抑制CD147 的策略可能有助于減輕MIRI。

NO 還通過介導(dǎo)蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基修飾，產(chǎn)生S-亞硝基硫醇，稱為S-亞硝基化。S-亞硝基化是與氧化還原相關(guān)的半胱氨酸硫醇被NO 修飾的過程，可傳遞NO 的生物活性[29]。NO 在心血管系統(tǒng)中的主要功能都涉及S-亞硝基化。NO 可以通過多種途徑限制白細(xì)胞黏附所需整合素的表達(dá)，同時(shí)可以抑制細(xì)胞內(nèi)黏附分子的表達(dá)，這些促炎效應(yīng)分子均受到NF-κB 的直接轉(zhuǎn)錄調(diào)控，通過抑制NF-κB 及其上游激活酶復(fù)合物，抑制S-亞硝基化。NO 可能通過S-亞硝基化抗炎參與動(dòng)脈粥樣硬化和MIRI 等的一系列血管病變過程。

S-亞硝基化與MIRI 密切相關(guān)，有助于解釋他汀類藥物、雌激素和線粒體呼吸鏈抑制劑的保護(hù)作用。阿托伐他汀藥物通過刺激誘導(dǎo)型NOS 介導(dǎo)的環(huán)氧合酶S-亞硝基化，產(chǎn)生細(xì)胞保護(hù)性前列腺 素[30]。此外，雌激素通過增強(qiáng)線粒體蛋白的S-亞硝基化發(fā)揮心臟保護(hù)作用，然而失調(diào)的S-亞硝基化可通過不可逆地抑制線粒體復(fù)合體Ⅰ，促進(jìn)心肌損傷。靶向線粒體遞送硝酸酯類藥物在缺血再灌注中具有保護(hù)作用。S-亞硝基化缺陷可能在動(dòng)脈粥樣硬化的病理生理學(xué)中起重要作用。硝酸甘油可以通過利用S-亞硝基化血紅蛋白介導(dǎo)的氧傳遞來改善MIRI。在動(dòng)物模型中已證明，外源性給予S-亞硝基化-白蛋白可改善MIRI 后的心功能[31]。NO通過誘導(dǎo)CD147 的S-亞硝基化，改善MIRI。

4 小結(jié)

CD147 的作用機(jī)制復(fù)雜，通過與多種分子相互作用發(fā)揮生物學(xué)功能，目前關(guān)于通過抑制CD147治療疾病的研究越來越多，但是在抑制CD147 的同時(shí)，是否會(huì)有其他不利影響目前尚不明確。因此需要深入研究CD147 信號通路在多器官之間的相互影響及利弊關(guān)系。抑制CD147 及相關(guān)配體過表達(dá)可充分保護(hù)心臟免受MIRI。此外，NO 抑制CD147 糖基化對心臟產(chǎn)生保護(hù)作用，硝酸酯類藥物在釋放NO 擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈的同時(shí)，也可能會(huì)通過抑制CD147 糖基化對抗MIRI。因此，CD147 可能成為預(yù)防MIRI 新的分子機(jī)制和治療靶點(diǎn)。