心肌纖維化的發病機制和治療進展

曾紫凡，王 勇，李 春，夏 愷，王 偉

（1．北京中醫藥大學，北京 100029；2．北京中醫藥大學中藥現代研究中心，北京 100029）

心肌纖維化的發病機制和治療進展

曾紫凡1，王 勇1，李 春2，夏 愷1，王 偉1

（1．北京中醫藥大學，北京 100029；2．北京中醫藥大學中藥現代研究中心，北京 100029）

心肌纖維化是心肌細胞外基質過度沉積導致的心臟病理性改變，導致這一改變的發病機制尚不清晰。因此，心肌纖維化的治療方式的研究仍受限制。本文闡述了近年來對心肌纖維化發病機制——主要包括生長因子、成纖維細胞及其代謝、神經激素系統、炎癥反應的異常以及非編碼RNA等方面的研究進展，為進一步研究心肌纖維化的潛在分子發病機制及治療靶標提供了基礎。本文進一步綜述了中醫藥防治心肌纖維化的研究現狀，以期能夠為臨床提供更多用藥依據，促進中醫藥治療心血管疾病的發展。

心肌纖維化；發病機制；中醫藥；治療

心血管疾病是如今世界慢性疾病之首，而心肌纖維化是心血管疾病的公共病理階段?，F普遍認為，心肌纖維化是心臟中膠原蛋白過度生成、沉積，導致瘢痕組織過度增生的一種心臟病理性改變。增生的主要原因是肌成纖維細胞高度表達α-SMA、生成細胞外基質（ECM）異常。當心肌損傷時，心肌細胞壞死、凋亡，而肌成纖維細胞激活，啟動組織修復。正常修復程序完成后，肌成纖維細胞消失，而在異常情況下， 肌成纖維細胞持續存在，最終導致心肌纖維化[1]。心肌纖維化的具體機制的不明確，藥物療效的 不完善，使心肌纖維化研究成為心血管疾病領域的熱點，也是國家自然基金2016年重點項目的重點支持方向。

1 心肌纖維化的發病機制

研究發現，心肌纖維化與各種生長因子如轉化生長因子-β（TGF-β）的產生和分泌、基質金屬蛋白酶（MMP）及其機制因子（TIMP）的失衡、腎素-血管緊張素-醛固酮系統（RAAS）以及炎癥反應、非編碼RNA（ncRNA）的調控等有著密切的關系。

1.1 TGF-β

TGF-β超家族是一類重要的多功能生長因子，不僅介導細胞的生長、增殖、分化，而且在創傷愈合、細胞外基質（ECM）的形成等方面具有重要作用。TGF-β信號通路被認為是組織修復和纖維化的最后公共通路 。TGF-β包括三種異構體，即TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，最初這三種異構體以復合體的形式與休眠TGF-β結合蛋白（LTBP）結合，LTBP水解即可釋放出具有生物活性的TGF-β[2]。TGF-β的受體有兩種亞型，以Ⅰ與Ⅱ型兩種亞型的異二聚體形式存在，當其被激活時，可磷酸化Smad2、3，磷酸化的Smad2、3繼續與Smad4結合，核轉位繼而開啟目的基因的轉錄；相反，Smad7可以抑制TGF-β信號通路的激活[2]。在心肌中TGF-β1為主要亞型，血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）可使TGF-β1含量可明顯增加，誘導p-Smad2、TAK1、p38 MAPK等蛋白表達顯著增強[3]。此外，TGF-β可與AngⅡ、內皮素（ET）、結締組織生長因子（CCN2）、血小板源生長因子（PDGF）等形成一個信號網絡，共同調節纖維化的發生[2]。

1.2 MMP及TIMP失衡

MMP是一類鋅依賴型內肽酶類，其主要作用是裂解一種或者幾種不同結構的ECM。TIMP主要通過調控MMP的活性從而更新ECM，也可以通過其他獨立于MMP的途徑來作用[4,5]。動物實驗[6]證明，TIMP3基因敲除小鼠在心臟壓力超負荷早期，可增強TGF-β1和TNF信號通路兩種信號通路的交聯反應，導致嚴重的心肌纖維化和早期心力衰竭。在對TIMP2，TIMP3基因敲除小鼠的研究中，AngⅡ灌注可致使TIMP3基因敲除小鼠發生更為嚴重的心肌纖維化，但是心肌肥厚程度微弱，而TIMP2基因敲除小鼠的結果正相反，繼此之后的細胞實驗也同樣驗證了這個結果[7]。該結果提示，TIMP具有調控MMP的作用以外的功能，共同調節纖維化的進程。

1.3 RAAS

RAAS為腎球旁細胞分泌的腎素進入血液循環而激活的一種酶參與的激素級聯反應，使血管緊張素原轉化為AngⅡ，最終通過結合血管緊張素受體（AT-R）發揮收縮血管、升高血壓的作用，是調節心血管系統活動的重要機制之一。在纖維化心臟中，RAAS能夠被持續激活。AngⅡ可以作為心肌成纖維細胞的有效激動劑，直接或者通過TGF-β激活小鼠心肌成纖維細胞[8]。有研究[9]顯示，AngⅡ能夠促進心肌成纖維細胞分泌白細胞介素（IL）-6，IL-6可誘導TGF-β產生以及Smad3磷酸化，從而促進心肌成纖維細胞分化為肌成纖維細胞，加快心肌纖維化的進程。也有研究[10]發現，AngⅡ能夠下調miR-29b，降低miR-29b對TGF-β/Smad3通路的抑制作用，從而促進心肌纖維化。此外，醛固酮是RAAS調節心血管系統活動的另一個效應因子。體外研究[11]顯示，醛固酮能夠濃度依賴性增加結締組織生長因子（CTGF）蛋白的表達，增強RhoA活性，從而調控膠原的產生。

1.4 炎癥反應

單核巨噬細胞可能通過吞噬清除壞死細胞來參與纖維化的發展，或通過清除凋亡成纖維細胞和細胞基質碎片來減少纖維化的發生[12]。骨髓源性CD133+細胞經TGF-β調控，分化為可分泌膠原的成纖維細胞，參與了此后TGF-β介導的心肌纖維化[13]，反應了急性炎癥反應向典型心力衰竭終末期表型的轉變過程[14]。肥大細胞可以分泌各種與纖維化相關的物質，類胰蛋白酶是肥大細胞特異性的產物之一，其含量增加可通過激活蛋白酶激活受體（PAR）2，繼而選擇性誘導絲裂原活化蛋白激酶家族（MAPKs），從而促進心肌成纖維細胞合成分泌膠原蛋白[15-16]。有研究[17]證明，巨噬細胞和中性粒細胞分泌的OPN與細胞因子例如IL-1β、腫瘤壞死因子（TNF）-α通過非NO依賴途徑協同增強成纖維細胞表達OPN。

1.5 ncRNA

近年來，越來越多研究顯示ncRNA在心肌纖維化的發生和發展中具有重要作用。van Rooij等人[18]首次發現miR-208能夠導致心肌肥厚及纖維化。也有研究[19]發現，miR-21表達增強能夠抑制ERK-MAPK信號通路抑制因子SPRY1，從而增強心肌成纖維細胞該信號通路活性，促進成纖維細胞存活，分泌生長因子。miR-21也可通過抑制TGF-βⅢ型受體從而增加膠原的產生，促進心肌纖維化[20]。Br?nnum等人[21]進一步證明了miR-21能夠作用于程序性死亡因子（PDCD）4以及SPRY1，從而參與內皮-間質細胞，上皮-間質細胞的轉化，促進心臟重塑。另外，miR-29、miR-1、miR-133等各種microRNA以及lncRNA在心肌纖維化發展過程中的不同作用及作用機制，還有以ncRNA為靶標的治療方法也在進一步研究當中。

2 心肌纖維化的治療進展

2.1 RAAS相關藥物

血管緊張素轉化酶抑制劑（ACEI）及血管緊張素受體拮抗劑（ARB）已廣泛應用于治療高血壓和各類心肌病。研究證明[22]，ACEI enalaprilat可通過阻滯ROS/P38 MAPK/TGF-β1信號轉導通路，從而抑制AngⅡ誘導的心肌成纖維細胞的增殖以及ECM沉積。ARB losartan可通過慢性阻滯AT1-R有效減輕動物模型和人體的心肌纖維化[23,24]。另外，Nicole等人[25]的研究顯示，腎素抑制劑aliskiren可通過抑制高半胱氨酸所導致的Akt的激活，對心肌成纖維細胞的膠原代謝發揮直接的抑制作用。中國已于2016年引進aliskiren用于治療高血壓，但aliskiren相關的臨床試驗 ATMOSPHERE[26]發現，與單用enalapril相比，aliskiren與enalapril聯用治療慢性心力衰竭時低血壓、高血清肌酐、高血鉀以及腎損傷的患者增多，且單用aliskiren時較單用enalapril并無更大優勢。這對進一步應用阿利吉侖治療心血管疾病帶來了極大障礙。

2.2 TGF-β通路抑制劑

TGF-β中和抗體以及ALK5抑制劑被認為是治療心肌纖維化的有效靶點。但是有研究[27]顯示，使用TGF-β中和抗體治療壓力超負荷所致心肌纖維化、心肌肥厚動物模型，盡管中和抗體能夠抑制成纖維細胞的激活以及膠原蛋白mRNA的表達，但是未能改善心肌肥厚、血壓、心臟收縮功能。更有研究[28]顯示，TGF-β中和抗體雖然降低了心肌梗死小鼠膠原的產生，增強MMP的表達，但是卻使小鼠心室重塑更為嚴重，心臟收縮紊亂，死亡率增高。這些研究提示針對TGF-β單一靶點的、廣泛的拮抗治療方式的療效不令人滿意。同樣，被認為是潛在治療靶點的TGF-β受體ALK5，經其抑制劑SM16處理后盡管改善了小鼠的心臟舒張功能，減緩了心肌纖維化的發展和膠原纖維的交聯，但同時發現SM16可增加小鼠的死亡率，使左心室擴張，導致小鼠炎性心臟瓣膜病變，從而限制了SM16在臨床上的應用[29]。

2.3 中醫藥

中醫藥治療纖維化有著確切的臨床療效。無論是中藥復方、單味藥還是中藥單體，在治療高血壓、心肌病等慢性心血管疾病方面都有很大的發展。目前，臨床應用較多的為活血化瘀通絡類藥物。例如，丹參的有效成分丹參酮ⅡA可以下調AngⅡ所致心肌纖維化大鼠TGF-β1/Smad2/3信號通路活性，有效抑制膠原沉積，CTGF、纖溶酶原激活物抑制劑（PAI）-1過表達，改善大鼠心肌纖維化[30]。復方芪參益氣可以通過抑制TNF-α/NF-κB以及IL-6/STAT3信號通路來保護心肌，減緩氧化應激和炎癥導致的心室重塑以及心肌纖維化[31]?；钛铕龉欧酱簏S?蟲丸可以抑制異丙腎上腺素（ISO）誘導的心肌纖維化大鼠心肌間質細胞產生的膠原蛋白，減輕心肌纖維化，從而改善心肌重構[32]。也有其它功效的中藥具有抗心肌纖維化的作用。例如苦參的主要成分氧化苦參堿可以通過抑制Smad2、3、4來降低醛固酮誘導的心肌成纖維細胞增殖、抑制其分化成為肌成纖維細胞[33]。黃芪中有效成分黃芪甲苷可能可能是通過抑制心肌組織中TGFβ1的過度表達從而抑制慢性心力衰竭（CHF）大鼠的心肌纖維化[34]。廖火城等[35]研究證明，經典復方四逆湯能夠下調ISO所致心肌纖維化大鼠Smad2表達，上調Smad7表達，從而干預心肌纖維化的發展。

中藥單味藥、中藥復方、中藥有效提取成分可以通過多靶點預防和治療心肌纖維化的發生和發展，提示需要在對心肌纖維化發病機制研究的基礎上來研究中藥抗心肌纖維化的作用機制。另外，中醫藥病證結合的治療理念，能夠根據所致心肌纖維化的病因不同采取不同的治療方法，促進“個體化”治療的發展。

3 總結和展望

心肌纖維化是各種心血管疾病的共有病理表現，纖維化致使心肌僵硬度增加，心臟的舒張、收縮能力紊亂，最終引起心力衰竭。治療心肌纖維化，研究TGF-β、PDGF等心肌纖維化發病過程中所涉及到的信號的表達是目前研究的熱點，針對不同靶點的藥物也正在研發當中。此外microRNA也成為治療心肌纖維化的潛在靶點，miR-208和miR-195反義核酸用于治療心肌肥大已處于臨床前研究[36]。但如何在副作用最小化的情況下預防和治療心肌纖維化是現階段的一個難題。中藥的多靶點作用為治療心肌纖維化帶來了希望。然而在其被證明有顯著治療效果的情況下，其治療機制仍舊不夠明確。因此，心肌纖維化的具體發病機制、藥物對疾病的效果及副作用、中藥多點微調的協同作用機制亟待進一步研究。

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本文編輯：趙小龍

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