康永安 楊榮軍 王慶海

1 三峽大學(xué)附屬第二人民醫(yī)院,湖北省宜昌市 443000； 2 宜昌市慢性心力衰竭防治臨床醫(yī)學(xué)研究中心

神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白-1(NRG-1)是表皮生長因子(EGF)配體家族的一員，由Neuregulin基因調(diào)控表達(dá)，是介導(dǎo)神經(jīng)、循環(huán)及內(nèi)分泌等系統(tǒng)間相互作用的信號(hào)蛋白。NRG-1與靶細(xì)胞表面受體相互結(jié)合，促使下游信號(hào)活化，從而誘導(dǎo)細(xì)胞分化、增殖及減少細(xì)胞凋亡。新的研究顯示，NRG-1對(duì)慢性心力衰竭(CHF)的治療有益，通過注射重組NRG-1提高了膿毒癥所致心力衰竭大鼠的存活率并防止了血流動(dòng)力學(xué)紊亂。有關(guān)NRG-1在CHF中的診斷及治療已有相關(guān)研究，未來NRG-1有望成為心力衰竭診治的新靶點(diǎn)，本文現(xiàn)對(duì)NRG-1在CHF中發(fā)揮作用的新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 NRG-1及其受體的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 NRG-1的結(jié)構(gòu)與功能 NRG-1分子中包含一個(gè)高度保守的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(ICD)和一個(gè)表皮生長因子(EGF)樣的胞外結(jié)構(gòu)域(ECD)，后者為NRG-1與酪氨酸激酶受體ErbB3和ErbB4結(jié)合所必需。NRG-1共有三種亞型(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)，所有亞型都含有相同的EGF結(jié)構(gòu)域。其中，Ⅰ和Ⅱ型都是單程跨膜蛋白，被a-解聚素和金屬蛋白酶(ADAM)家族成員如ADAM17和ADAM19裂解為活性片段，進(jìn)而參與旁分泌發(fā)揮作用。而Ⅲ型不參與旁分泌，它是2次跨膜蛋白，水解后產(chǎn)生一個(gè)跨膜N末端片段，主要存在于神經(jīng)突觸。同時(shí)，NRG-1中EGF結(jié)構(gòu)域的可變剪切決定了該結(jié)構(gòu)的α與β型變異，在大多數(shù)研究中，具有β型EGF樣結(jié)構(gòu)域的NRG1比具有α型EGF樣結(jié)構(gòu)域的NRG1效能高10～100倍。

1.2 ErbB 的結(jié)構(gòu)與功能 ErbB是與NRG-1結(jié)合的細(xì)胞表面受體，屬于表皮生長因子受體家族，由胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域、胞質(zhì)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域組成，已知有四種亞型：ErbB1、ErbB2、ErbB3和ErbB4。NRG-1主要與ErbB3或ErbB4受體結(jié)合，同時(shí)招募ErbB2共受體，且只有在與ErbB3或ErbB4結(jié)合后才與ErbB2相互作用。NRG-1與受體ErbB結(jié)合后形成同源二聚體，向下激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最常見的包括磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/絲、蘇氨酸激酶(Akt)/蛋白激酶B(PKB)，MRK/ERK1/2，Src/FAK三條信號(hào)通路。此外Ras/絲分裂原激活蛋白激酶(MAPK)通路也作為ErbB受體的下游分子激活的補(bǔ)充進(jìn)而發(fā)揮作用，在心肌細(xì)胞中常與PI3K通路共同參與調(diào)節(jié)蛋白表達(dá)、信號(hào)肽等物質(zhì)的釋放。

2 NRG-1與心力衰竭

較早的臨床研究提示NRG-1與慢性心力衰竭具有相關(guān)性，899名心衰患者均觀察到不同程度的循環(huán)NRG-1水平增高，癥狀重的患者更為明顯[1-2]。針對(duì)CHF患者，血清NRG-1水平與病情程度、左室舒張末期內(nèi)徑成正相關(guān)，并由其下游信號(hào)通路對(duì)抗心室重構(gòu)、心肌凋亡[3]。在糖尿病引起的射血分?jǐn)?shù)保留型心衰中，單獨(dú)使用NRG-1或二甲雙胍都可以有效降低心室順應(yīng)性，改善心臟舒張功能[4]。以上研究提示，NRG-1可能作為體內(nèi)對(duì)抗心衰發(fā)展的內(nèi)源性因子，在慢性心衰過程中代償性升高以滿足機(jī)體需要，未來作為心力衰竭的輔助診斷指標(biāo)及治療手段前景廣闊。

3 NRG-1調(diào)節(jié)心力衰竭的機(jī)制

3.1 組織炎癥水平 CHF患者的免疫激活與疾病嚴(yán)重程度和預(yù)后相關(guān)。在使用重組神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白-1(rNRG-1)的患者中，單核細(xì)胞表面ErbB3受體與腫瘤壞死因子(TNF-α)mRNA表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，并在隨后的體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，ErbB信號(hào)的上游分子神經(jīng)膠質(zhì)生長因子2(GGF2)抑制了TNF-α產(chǎn)生，確定了NRG-1對(duì)于CHF患者單核細(xì)胞促炎癥激活中的保護(hù)作用[5]。Pascual-Gil S等[6]的研究顯示，對(duì)于心梗后心衰炎癥狀態(tài)，加用裝載NRG-1的微粒治療后，可觀察到巨噬細(xì)胞向再生表型極化，幫助心臟組織修復(fù)。慢性心力衰竭中有報(bào)道NRG-1減弱心肌巨噬細(xì)胞浸潤和細(xì)胞因子的表達(dá)[7]，其具體機(jī)制是NRG-1激活巨噬細(xì)胞中的ErbB4受體，通過PI3K/Akt下游的STAT3信號(hào)通路，從而減少炎性細(xì)胞因子的釋放。

3.2 氧化應(yīng)激損傷 在心肌組織感染、缺血等因素影響下，毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞氧化酶增多、線粒體功能障礙等因素都將導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到損傷。有學(xué)者使用rhNRG-1作用于缺氧心肌細(xì)胞模型來研究其對(duì)線粒體功能的效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)rhNRG-1預(yù)處理有效地緩解細(xì)胞凋亡并通過PI3K/Akt途徑激活下游內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(eNOS)[8]，產(chǎn)生的NO通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB功能，減輕氧化應(yīng)激損傷[9]，穩(wěn)定線粒體膜電位[8]，亦或是由PI3K/Akt途徑抑制線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔(mPTP)的開放來應(yīng)對(duì)氧化應(yīng)激損害。使用NRG-1β治療心梗后心衰大鼠，可檢測(cè)到抗氧化酶(谷胱甘肽過氧化物酶)的表達(dá)增加[10]。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示，用NRG-1預(yù)處理可以減輕過氧化物處理過的大鼠心肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激水平，這種效應(yīng)能夠被PI3K抑制劑能消除，表明NRG-1/PI3K是抑制過氧化物異常升高所致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的重要通路[11]。

3.3 細(xì)胞凋亡途徑 心肌細(xì)胞凋亡是CHF的發(fā)生發(fā)展中的主要形式。Bcl-2家族蛋白在細(xì)胞凋亡過程中起著重要的作用，多數(shù)研究中常常以二者的比值Bcl-2/Bax來表示組織凋亡趨勢(shì)的變化。通過rhNRG-1預(yù)處理可以有效上調(diào)抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL的表達(dá)，保護(hù)線粒體膜電位，減輕心肌細(xì)胞凋亡[12]。Cai MX的研究顯示，經(jīng)過運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的大鼠NRG-1表達(dá)上調(diào)，ErbB/PI3K/Akt信號(hào)激活，抑制了細(xì)胞凋亡和纖維化、促進(jìn)心肌細(xì)胞的增殖，延緩了心室重構(gòu)[13]。阿霉素作為廣泛使用的抗腫瘤藥物，能夠?qū)е虏豢赡嫘孕募〔?，最終發(fā)展為心力衰竭。在安濤[14]的研究中，與阿霉素處理的大鼠相比，重組RNG-1預(yù)處理使得細(xì)胞色素C和凋亡相關(guān)因子caspase-3表達(dá)顯著下降，并觀察到Bax被磷酸化而失活的程度增加。

3.4 收縮與電傳導(dǎo)功能 縫隙連接是心肌細(xì)胞間電導(dǎo)的主要參與者，由相鄰細(xì)胞之間的連接蛋白(Connexin,Cx)鉚接的離子通道組成。在慢性心力衰竭中?？捎^測(cè)到心肌細(xì)胞肥大與縫隙連接蛋白表達(dá)減少及定位錯(cuò)誤。縫隙連接的減少或功能紊亂，將導(dǎo)致細(xì)胞水腫及惡性心律失常的發(fā)生。在Wang Z等[15]的研究中，觀察到NRG-1增加了胚胎干細(xì)胞中Cx40和Cx45的表達(dá)，可能潛在影響心肌電傳導(dǎo)性。

CHF還包括心肌功能受損、能量代謝不足所致的收縮力降低。鈣離子是心肌收縮的關(guān)鍵因素，主要儲(chǔ)存于肌漿網(wǎng)，由肌漿網(wǎng)膜上的Ca2+ATP酶2a(SERCA2a)及鈉鈣離子交換體1(Na+/Ca2+exchanger1，NCX1)釋放及回收。SERCA2a是一種Ca2+ATP酶，在心肌松弛期間，它將Ca2+從細(xì)胞的胞質(zhì)溶膠轉(zhuǎn)移到肌漿網(wǎng)的內(nèi)腔。NCX1是一種從細(xì)胞中去除Ca2+的反向轉(zhuǎn)運(yùn)膜蛋白。這兩種蛋白質(zhì)的功能和活性變化直接影響心臟的收縮和舒張功能，心衰時(shí)SERCA2a功能的抑制和NCX1的活動(dòng)增強(qiáng)都將導(dǎo)致心肌收縮力的減少。Wang X等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，NRG-1β部分增加了心力衰竭大鼠L型電壓依賴性Ca2+通道α1C亞單位(Cav1.2)與肌漿網(wǎng)SERCA2a的表達(dá)水平，降低了NCX1表達(dá)，可減輕容量超負(fù)荷心衰模型的心功能惡化。

4 治療研究

4.1 西藥治療進(jìn)展 早期研究使用重組NRG-1治療心衰也被證明其有效性，患者每天連續(xù)rhNRG-1靜脈內(nèi)給藥，注射11d后，心輸出量增加約30%，后續(xù)12周隨訪發(fā)現(xiàn)左室射血分?jǐn)?shù)增加了12%[17]。我國對(duì)于重組NRG-1治療心衰的研究開展較早，Ⅱ期臨床試驗(yàn)得到了相同結(jié)論，使用rhNRG-1治療可長期逆轉(zhuǎn)心室重構(gòu)。提高左室射血分?jǐn)?shù)改善CHF患者心功能，并顯示潛在的抗心律失常作用[18]，目前Ⅲ期臨床實(shí)驗(yàn)(ChiCTR-TRC-10000890)已經(jīng)于2019年完成，主要指標(biāo)為全因死亡率，次要指標(biāo)包括NT-proBNP、心功能(ECHO、QOL、NYHA、6MWT)、再入院率，相關(guān)結(jié)果暫未公布。另一項(xiàng)莫斯科國立醫(yī)科大學(xué)的研究正在進(jìn)行中，主要觀察NRG-1在心衰患者血清代謝水平及相關(guān)炎癥指標(biāo)變化(NCT 04391491)。

4.2 中藥治療進(jìn)展 糖尿病心肌病是糖尿病患者的常見心血管并發(fā)癥，由于血糖異常增高所帶來的代謝紊亂引起的由多種炎癥介質(zhì)介導(dǎo)性心肌損害，最終引起心肌肥大和纖維化，早期表現(xiàn)為心臟舒縮功能不全，晚期則發(fā)生充血性心力衰竭。常曉等[19]研究顯示，黃芪多糖在降低糖尿病大鼠血糖的同時(shí)，能夠通過改變NRG-1水平抑制大鼠心肌細(xì)胞凋亡，減緩心肌細(xì)胞肥大。王玲等[20]有相同的發(fā)現(xiàn)，加用姜黃素能夠有效增加因高血糖導(dǎo)致心肌損害大鼠體內(nèi)的NRG-1水平，明顯阻止心肌纖維化的發(fā)展，并增大Bcl-2/Bax比值，減輕心肌細(xì)胞凋亡，以上變化可能是通過NRG-1/ErbB2通路最終降低纖維化因子TGF-β1的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的。

芪藶強(qiáng)心膠囊是中藥制劑中慢性心力衰竭的常用藥，研究發(fā)現(xiàn)，芪藶強(qiáng)心通過NRG-1/ErbB/PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路減弱大鼠心肌組織微血管中的缺氧誘導(dǎo)損傷，而NRG-1基因的敲除消除了這種保護(hù)作用[21]。針對(duì)缺血引起的心功能不全，人參皂苷可通過調(diào)控NRG-1下游信號(hào)通路降低心梗大鼠的心肌組織炎癥及纖維化程度,改善存活率[22]。

5 前景與展望

對(duì)于心血管的NRG-1研究已持續(xù)數(shù)十年，近年來新有中藥作用于該分子通路的報(bào)道，但相對(duì)于重組NRG-1或運(yùn)動(dòng)療法而言，中藥在NRG-1治療心衰方面還是些許保守，未來還有很大的研究空間。對(duì)于心衰的治療而言，除開心肌細(xì)胞自身功能異常，還有免疫因子、腎素血管緊張素系統(tǒng)、交感神經(jīng)系統(tǒng)激活等多途徑交相參與的結(jié)果，目前NRG-1對(duì)于腎素血管緊張素、免疫因子的影響的研究卻還十分少見。且現(xiàn)如今的NRG-1對(duì)心血管疾病的機(jī)制研究主要指向心肌梗死方面，對(duì)于慢性心衰這一嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量的疾病的相關(guān)研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。當(dāng)然，對(duì)于NRG-1治療心力衰竭的研究尚未止步。目前有正在進(jìn)行的隨機(jī)對(duì)照研究，也有已經(jīng)完成研究，數(shù)據(jù)尚未公開的大型隨機(jī)對(duì)照研究數(shù)十個(gè)，未來在NRG-1治療心衰的安全劑量，合理配伍尚有空白，中藥通過NRG-1治療心衰的臨床研究也大有可為。總之，NRG-1參與抑制細(xì)胞凋亡、心肌纖維化并保護(hù)心肌細(xì)胞等一系列過程，有望成為心衰治療的新靶點(diǎn)。