陳香凝，劉萌萌

(海南大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，?？?570228)

1 貓肥厚型心肌病的概述

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是貓最常見(jiàn)的心臟病，其典型特征為左心室室壁增厚，導(dǎo)致左心室肥大，該病影響10%～15%的寵物貓種群[1-2]。大約23%的HCM患貓?jiān)?年之內(nèi)因心臟病死亡,在突然死亡的心臟病貓中，常見(jiàn)心肌纖維化病理，該病理變化被認(rèn)為是導(dǎo)致貓心因性猝死的重要風(fēng)險(xiǎn)因素[3-5]。據(jù)報(bào)道，HCM在老年貓尤其高發(fā)，其中原發(fā)性HCM概率可高達(dá)29%[6]。目前認(rèn)為貓的HCM多為非遺傳性，雖然已證實(shí)部分貓品種高發(fā)HCM[7-12]，但迄今為止，只有在緬因貓與布偶貓等少數(shù)貓品種中證實(shí)了與MYBPC3基因突變相關(guān)的遺傳性HCM[13]。大多數(shù)HCM貓發(fā)病原因仍不明確。內(nèi)分泌疾病、高血壓、脫水、炎癥、腫瘤等疾病都可能引起貓左心室肥厚[14]。大部分HCM患貓?zhí)幱趤喤R床狀態(tài)，但是一旦疾病發(fā)展到終末期，HCM患貓可能出現(xiàn)充血性心力衰竭(congestive heart failure，CHF)、動(dòng)脈血栓栓塞(arterial thromboembolism，ATE)，甚至猝死。目前臨床上常用的HCM檢查方法包括超聲心動(dòng)圖、胸部X線(xiàn)檢查以及心臟生物標(biāo)志物檢測(cè)，其中超聲心動(dòng)圖是診斷貓HCM的金標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于大部分平均體型的貓來(lái)說(shuō)，在M型超聲或者2D超聲掃查的超聲心動(dòng)圖上，舒張期末期左心室壁厚<5 mm被認(rèn)為是正常，≥6 mm則提示為肥厚。對(duì)于左心室壁厚在5～6 mm之間的貓，應(yīng)結(jié)合其體型、家族病史、左心房和左心室的形態(tài)及功能進(jìn)行定量評(píng)估[15]。在病理學(xué)上，HCM貓的心肌有3個(gè)主要特征：左心室明顯增厚、心肌細(xì)胞紊亂和纖維化。大多數(shù)貓表現(xiàn)為室間隔和左心室游離壁的向心性增厚，導(dǎo)致左心室腔縮小，同時(shí)伴有心肌纖維排列紊亂，心肌細(xì)胞以垂直和傾斜的角度排列、冠狀動(dòng)脈壁異常增厚和心肌纖維化[16]。

目前，用于治療貓HCM的藥物很少，并且大多是對(duì)癥治療。如心衰時(shí)常用髓袢利尿藥藥物呋塞米、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑貝那普利[17-18]；預(yù)防ATE常用抗血小板藥物氯吡格雷、阿司匹林[19-20]等。新型的肌節(jié)蛋白抑制劑——馬瓦卡坦(mavacamten)MYK-461及其替代物MYK-581具有治療貓HCM的潛力，其作用機(jī)制是抑制肌節(jié)力從而降低收縮力，減少左心室流出道阻塞，改善心室舒張功能[21-23]。然而該藥物雖然目前在貓HCM模型上表現(xiàn)出有改善心室舒張作用[24]，但其在臨床上對(duì)貓HCM的治療效果與安全性評(píng)價(jià)尚缺乏有力的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。而對(duì)于貓的心肌纖維化問(wèn)題，目前尚無(wú)針對(duì)性的治療藥物，鑒于心肌纖維化的臨床重要性，新型抗纖維化藥物亟需開(kāi)發(fā)。

2 HCM貓的心肌纖維化特點(diǎn)

心肌纖維化是由于細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)合成增多、降解不足從而引起的ECM蛋白過(guò)度沉積，可導(dǎo)致心臟功能障礙和心電異常[25]。心肌纖維化是貓HCM的標(biāo)志，臨床上，心肌纖維化的貓可能出現(xiàn)室性心動(dòng)過(guò)速、左心室功能障礙、心力衰竭以及心源性猝死[4]。根據(jù)心肌病變過(guò)程，心肌纖維化分為兩種不同的類(lèi)型：間質(zhì)性心肌纖維化和替代性心肌纖維化[26]。間質(zhì)性心肌纖維化是指在不同因素影響下，以膠原纖維為代表的ECM合成異常增多，并在細(xì)胞間或血管周?chē)练e，該病變通?？赡?。而替代性心肌纖維化則是由于心肌細(xì)胞損傷壞死后，引起膠原纖維原替代肌細(xì)胞，此時(shí)病程往往不可逆。在疾病的晚期，心肌間質(zhì)纖維化也會(huì)發(fā)展成替代性纖維化[27-28]。

HCM貓心肌纖維化的發(fā)展呈動(dòng)態(tài)變化。在亞臨床HCM貓的心肌組織中，與正常貓相比，其組織中中性粒細(xì)胞和膠原含量增多，出現(xiàn)小動(dòng)脈壁肥大和不同程度的間質(zhì)纖維化，心肌纖維排列輕度紊亂，這表明HCM疾病初期的貓的心肌存在炎性變化，并在此過(guò)程伴有膠原沉積增加[29]。隨著疾病的發(fā)展，心肌整體細(xì)胞數(shù)量減少，心肌間質(zhì)巨噬細(xì)胞增多，心肌細(xì)胞排列紊亂，血管周?chē)霈F(xiàn)明顯的纖維化灶[30-31]。在疾病發(fā)展的終末期伴有單核細(xì)胞浸潤(rùn)和多灶性大面積心肌纖維化[32]，并且出現(xiàn)左心室管腔和左心房擴(kuò)張，左心室大量纖維組織沉積和病理性壁內(nèi)冠狀動(dòng)脈數(shù)量增加的現(xiàn)象。近期，對(duì)貓HCM心肌超微結(jié)構(gòu)變化的研究確定了最終HCM心臟能量耗盡是心肌中線(xiàn)粒體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的結(jié)果[33-34]。為了更好地了解這一系列復(fù)雜的病理變化，探索貓心肌纖維化發(fā)病的潛在機(jī)制必不可少。

3 心肌纖維化的發(fā)病機(jī)制

關(guān)于貓心肌纖維化的發(fā)病機(jī)制，目前鮮有報(bào)道，鑒于貓與人HCM病理變化的相似性[2]，在人類(lèi)醫(yī)學(xué)方向關(guān)于心肌纖維化發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展，可作為貓心肌纖維化發(fā)病機(jī)制的重要參考。心肌損傷后，由于其對(duì)損傷的響應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)一系列復(fù)雜的ECM重塑過(guò)程，ECM的過(guò)度重塑可造成心肌纖維化，引起心臟的幾何形狀和力學(xué)性能的改變，最終發(fā)生心衰。目前已知心肌纖維化的形成與腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS)過(guò)度激活、細(xì)胞因子調(diào)控、ECM調(diào)節(jié)失衡以及microRNA的調(diào)控有關(guān)。

負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)機(jī)體體液平衡的RAAS是心肌纖維化研究的經(jīng)典對(duì)象。在該系統(tǒng)中，腎素水解血管緊張素原釋放血管緊張素I(angiotensin I，AngI)，而血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(angiotensin coverting enzyme,ACE)可以將AngI轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，AngⅡ)以及促進(jìn)醛固酮的分泌,從而引起心肌纖維化。AngⅡ可以作用于血管緊張素1型受體(angiotensin Ⅱ type 1 receptor，AT1R)，通過(guò)絡(luò)氨酸激酶的途徑使細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶激活，然而大量的AT1R可導(dǎo)致細(xì)胞肥大、血管收縮、炎性細(xì)胞因子釋放，使心肌成纖維細(xì)胞合成大量的纖連蛋白和膠原蛋白，進(jìn)而以旁分泌或自分泌的方式發(fā)揮促纖維化作用。血管緊張素2型受體(angiotensin Ⅱ type 2 receptor，AT2R)則是可釋放緩激肽從而減輕氧化應(yīng)激、抗炎及抗纖維化。過(guò)量的AngII和醛固酮通過(guò)調(diào)節(jié)心臟中的細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)引起炎癥和心血管重塑。AngⅡ可以通過(guò)心肌細(xì)胞和心肌成纖維細(xì)胞誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor beta,TGF-β)的轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)從而刺激膠原蛋白合成，并結(jié)合心肌成纖維細(xì)胞膜上的高親和力I型受體，使III型膠原水平升高，導(dǎo)致ECM沉積和膠原含量增加，從而引發(fā)心肌纖維化[35-42]。

已有研究表明,TGF-β是由一類(lèi)結(jié)構(gòu)及功能相關(guān)的多肽生長(zhǎng)因子組成，最初在免疫系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)中發(fā)現(xiàn)，其有多個(gè)亞型，如TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3[43]。由于在正常心臟組織中，TGF-β1調(diào)節(jié)多種不同類(lèi)型細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)和功能，因此最常作為心肌纖維化發(fā)生發(fā)展的研究靶點(diǎn)[44-45]。激活的TGF-β1主要通過(guò)與TGFβ受體Ⅱ(TGFβ receptor type-2,TβRⅡ)的結(jié)合導(dǎo)致Ⅰ型受體ALK5和Ⅰ型受體ALK1的磷酸化，進(jìn)而激活典型通路Smad2/3、Smad1/5/8途徑，以及非典型通路，包括ERK、JNK、p38MAPK、PI3K/Akt及其下游靶基因的表達(dá)。磷酸化后的信號(hào)分子具有生物學(xué)活性,能夠促進(jìn)Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白合成和沉積、增強(qiáng)成纖維細(xì)胞的活力,進(jìn)而導(dǎo)致心肌纖維化或心肌重塑的發(fā)生[43，46-50]。在發(fā)生輕度和重度心肌纖維化的貓中,TGF-β2和TGF-β3在心肌細(xì)胞的表達(dá)水平升高，伴有Ⅰ型和Ⅲ型膠原的沉積，而TGF-β1未見(jiàn)明顯變化[51]。目前TGF-β在貓心肌纖維化中的作用尚不明確，具體機(jī)制還有待深究。最新的一項(xiàng)關(guān)于貓HCM發(fā)病機(jī)制的研究指出， HCM貓心肌中促炎因子與包括TGF-β在內(nèi)的促纖維化因子顯著增多，先前研究已證實(shí)，隨著年齡的增長(zhǎng)，貓心肌由促炎因子高表達(dá)狀態(tài)轉(zhuǎn)為促纖維化因子高表達(dá)。在貓HCM疾病發(fā)展的初期，心肌中有大量炎癥因子的存在，如IL-1、IL-2、IL-4、IL-6、IL-18、IFN-γ、TNF-α[52]。這些炎癥因子也參與心肌修復(fù)，代償性心室肥厚和心肌調(diào)節(jié)以改變血流動(dòng)力學(xué)。心肌損傷初期發(fā)生炎癥反應(yīng)可能有益，但一直處在炎癥狀態(tài)下易導(dǎo)致心肌進(jìn)一步損傷和纖維化，此時(shí)心肌由促炎狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦弑磉_(dá)TGF-β以及ECM重塑酶的促纖維化狀態(tài)[30，53-57]。

在正常的ECM中，心肌間質(zhì)的膠原蛋白可以保持心的形態(tài)和功能，主要的膠原成分是Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白，Ⅰ型約占80%，Ⅲ型約占12%。而基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)及其組織抑制劑(tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs)可以互相調(diào)節(jié)從而降解膠原蛋白，維持ECM的穩(wěn)定。當(dāng)心臟受到損傷時(shí)，主要由活化的成纖維細(xì)胞——肌成纖維細(xì)胞介導(dǎo)ECM重塑。心臟損傷初期，炎性細(xì)胞和介質(zhì)聚集在損傷區(qū)域，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞激活分化為肌成纖維細(xì)胞。具有高度收縮性的α-平滑肌肌動(dòng)蛋白通過(guò)特殊的細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)與ECM連接，重塑周?chē)腅CM。當(dāng)成纖維細(xì)胞過(guò)度激活時(shí)可導(dǎo)致MMPs與TIMPs產(chǎn)生與代謝失調(diào)，引起ECM蛋白的過(guò)度沉積而造成心肌纖維化[58-61]。在正常的貓心臟中，心肌細(xì)胞表達(dá)TIMP-3、TIMP-2；正常的心肌成纖維細(xì)胞表達(dá)MMP-2、MMP-3、MMP-9、MMP-13、MMP-14和TIMP-1。而在發(fā)生輕度和重度心肌纖維化的貓中，MMP-2的表達(dá)量增加，但TIMP-2的表達(dá)量降低，這可能是MMP2過(guò)度降解膠原蛋白的結(jié)果[51]。

除了上述描述的機(jī)制外，近期有研究發(fā)現(xiàn)心肌纖維化與miRNA的調(diào)控有關(guān)。miRNA是小的非編碼的RNA，被稱(chēng)為mRNA表達(dá)和蛋白質(zhì)水平的重要轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子。人類(lèi)醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-21可以通過(guò)TGF-β/Smads信號(hào)通路促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖與分化以及通過(guò)MAPK/ERK、PTEN/MMP-2信號(hào)通路抑制成纖維細(xì)胞的凋亡從而加重心肌纖維化的發(fā)展，而含有micRNA-378的微泡可通過(guò)抑制MAPK的磷酸化來(lái)減輕心肌纖維化[62]。在一項(xiàng)貓的研究中發(fā)現(xiàn)MiR-381-3p和MiR-486-3p在HCM貓血清中顯著表達(dá)，并且預(yù)測(cè)在心血管信號(hào)通路中調(diào)節(jié)蛋白磷酸酶2、調(diào)節(jié)亞基B(PPP2R2C)和miR-320e可能參與了HCM的病理通路，具體機(jī)制有待深入研究[63]。血清中的miRNA是各種疾病的潛在生物標(biāo)志物，因?yàn)樗鼈冊(cè)谘逯蟹€(wěn)定存在[64]。然而，目前尚不清楚血清中的miRNA在多大程度上反映了特定組織的損傷。

4 貓的抗心肌纖維化藥物的發(fā)展現(xiàn)狀

由于RAAS的激活在心血管疾病的發(fā)病機(jī)制中起著核心作用，阻斷RAAS被認(rèn)為是最有效的心臟保護(hù)干預(yù)措施之一，通常使用血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(angiotensin-coverting enzyme inhibitor,ACEI)抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶活性，減少AngⅡ及醛固酮的合成，從而減少Ⅰ型膠原的合成和沉積，發(fā)揮抑制纖維化的作用[65]。然而有研究表明，在獸醫(yī)臨床上常常使用的ACEI貝那普利，雖然患有心臟病的貓對(duì)其耐受性良好，但其對(duì)貓心臟病的治療效果有待進(jìn)一步的研究[18]。AT1R阻斷劑替米沙坦是貓高血壓的新型治療藥物，研究證據(jù)表明，在高血壓性左心室肥厚的大鼠模型中，替米沙坦通過(guò)抑制心肌的瘦素信號(hào)通路，改善心功能以及心肌纖維化重塑[66]。醛固酮受體阻斷劑螺內(nèi)酯是貓CHF時(shí)常用的利尿藥物之一，在一項(xiàng)關(guān)于家族性HCM的緬因貓的研究中，螺內(nèi)酯改善了左心室的舒張功能，減少左心室肥厚。在心肌肌鈣蛋白T轉(zhuǎn)基因大鼠HCM模型中，螺內(nèi)酯逆轉(zhuǎn)了間質(zhì)纖維化，減少了50%的心肌細(xì)胞紊亂，并在治療10周內(nèi)通過(guò)二尖瓣流入速度測(cè)量評(píng)估發(fā)現(xiàn)其可以改善心舒張功能[67-68]。托拉塞米是一種與呋塞米相似的強(qiáng)效髓袢利尿劑，可用于貓的CHF治療。除利尿作用外，托拉塞米還具有抗心肌纖維化的功能，其可以通過(guò)糾正賴(lài)氨醯胺氧化酶過(guò)表達(dá)和增強(qiáng)膠原交聯(lián)的能力從而起到對(duì)抗心纖維化的作用[69-70]。

5 貓的抗心肌纖維化藥物的未來(lái)方向

在人類(lèi)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，抗心肌纖維化藥物的相關(guān)研究與應(yīng)用較多，主要是作用于RAAS以及TGF-β1信號(hào)通路。除上述提到的ACEI、AT1R阻斷劑等針對(duì)RAAS的藥物外，通過(guò)TGF-β1信號(hào)通路干預(yù)心肌纖維化的藥物也有報(bào)道。他汀類(lèi)藥物可以通過(guò)干預(yù)TGF-β1和MMPs信號(hào)通路阻止或逆轉(zhuǎn)心肌纖維化的進(jìn)展，例如，普伐他汀在AngⅡ過(guò)表達(dá)的小鼠成纖維細(xì)胞中表現(xiàn)出抑制MMP-3和MMP-9能力[71]；阿托伐他汀可以作用于TGF-β1信號(hào)通路從而降低膠原沉積[72]；GW788388被鑒定為ALK5和TβRⅡ的有效抑制劑[73]，也具有抗心肌纖維化的潛力。Liu等[74]在小鼠模型中研究表明，富含亮氨酸的α-2糖蛋白1(leucine-rich α-2 glycoprotein 1,LRG1)可以通過(guò)與TGF-β1競(jìng)爭(zhēng)TβRⅡ結(jié)合來(lái)抑制心肌成纖維細(xì)胞的活化，而PPARβ/δ和TGF-β1可以通過(guò)SMRT共同調(diào)節(jié)LRG1的表達(dá)，起到抑制纖維化的作用，并且發(fā)現(xiàn)血清LRG1水平的升高與心室功能不全和心衰密切相關(guān)。這一結(jié)果在貓的血清研究中得以證明，與健康貓相比，CHF貓血清中的LRG1顯著增加，表明LRG1可能與CHF貓的心臟重塑相關(guān)[75]。

近年來(lái)，miRNA、干細(xì)胞、外泌體以及中醫(yī)藥物等也是抗心肌纖維化新藥研發(fā)的熱點(diǎn)，未來(lái)也可能成為對(duì)抗貓心肌纖維化藥物研發(fā)的方向[76-78]。無(wú)論如何，治療心肌纖維化都是通過(guò)調(diào)節(jié)其病理生理學(xué)機(jī)制從而達(dá)到治療或逆轉(zhuǎn)的效果，目前在貓關(guān)于心肌纖維化的機(jī)制以及臨床前藥理學(xué)研究均需進(jìn)一步探索，因此開(kāi)發(fā)新型藥物用于治療貓HCM以及心肌纖維化的工作任重而道遠(yuǎn)。

6 小 結(jié)

目前獸醫(yī)臨床上治療貓HCM的手段有限，貓HCM的特征性病理變化-心肌纖維化對(duì)疾病的轉(zhuǎn)歸起著重要的作用。研究心肌纖維化在貓HCM發(fā)展過(guò)程中的作用機(jī)制，有助于為治療疾病提供新思路。鑒于RAAS以及TGF-β1信號(hào)通路在心肌纖維化發(fā)展中的重要性，探索有效的靶向抑制RAAS以及TGF-β1信號(hào)通路將是貓心肌纖維化藥物未來(lái)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)方向。