神经调节蛋白-1在心力衰竭治疗中的进展_康永安.pdf

医学理论与实践2023年第36卷第3期Vol.36，No.3，Feb2023J Med Theor Prac神经调节蛋白-1 在心力衰竭治疗中的进展*基金项目:湖北省宜昌市医疗卫生科研项目(A21 2 036);三峡大学研究生课程建设项目基金(SDKC201917)。通信作者:王庆海康永安1，2杨荣军1王庆海1，21三峡大学附属第二人民医院，湖北省宜昌市443000;2宜昌市慢性心力衰竭防治临床医学研究中心摘要神经调节蛋白-1 与心血管疾病密切相关。近年来发现，神经调节蛋白通过下游信号产物调节慢性心力衰竭患者组织炎症水平、细胞凋亡程度，可能成为慢性心力衰竭风险评估指标或治疗的新靶点。本文就 NG-1 在慢性心衰中的调节作用及最新研究进行综述。关键词神经调节蛋白-1慢性心力衰竭治疗进展中图分类号:541.6文献标识码:Adoi:10.19381/j.issn.1001-7585.2023.03.008神经调节蛋白-1(NG-1)是表皮生长因子(EGF)配体家族的一员，由 Neuregulin 基因调控表达，是介导神经、循环及内分泌等系统间相互作用的信号蛋白。NG-1 与靶细胞表面受体相互结合，促使下游信号活化，从而诱导细胞分化、增殖及减少细胞凋亡。新的研究显示，NG-1 对慢性心力衰竭(CHF)的治疗有益，通过注射重组 NG-1 提高了脓毒症所致心力衰竭大鼠的存活率并防止了血流动力学紊乱。有关 NG-1 在 CHF 中的诊断及治疗已有相关研究，未来 NG-1 有望成为心力衰竭诊治的新靶点，本文现对 NG-1 在 CHF 中发挥作用的新进展进行综述。1NG-1 及其受体的结构与功能1 1NG-1 的结构与功能NG-1 分子中包含一个高度保守的胞内结构域(ICD)和一个表皮生长因子(EGF)样的胞外结构域(ECD)，后者为 NG-1 与酪氨酸 激 酶 受 体 ErbB3 和 ErbB4 结 合 所 必 需。NG-1 共有三种亚型(、)，所有亚型都含有相同的 EGF 结构域。其中，和型都是单程跨膜蛋白，被 a-解聚素和金属蛋白酶(ADAM)家族成员如 ADAM17 和 ADAM19 裂解为活性片段，进而参与旁分泌发挥作用。而型不参与旁分泌，它是 2 次跨膜蛋白，水解后产生一个跨膜 N 末端片段，主要存在于神经突触。同时，NG-1 中 EGF 结构域的可变剪切决定了该结构的 与 型变异，在大多数研究中，具有 型 EGF 样结构域的 NG1 比具有 型EGF 样结构域的 NG1 效能高 10 100 倍。1 2ErbB 的结构与功能ErbB 是与 NG-1 结合的细胞表面受体，属于表皮生长因子受体家族，由胞外结构域、跨膜结构域、胞质酪氨酸激酶结构域组成，已 知 有 四 种 亚 型:ErbB1、ErbB2、ErbB3 和ErbB4。NG-1 主要与 ErbB3 或 ErbB4 受体结合，同时招募 ErbB2 共 受 体，且 只 有 在 与 ErbB3 或ErbB4 结合后才与 ErbB2 相互作用。NG-1 与受体ErbB 结合后形成同源二聚体，向下激活细胞内信号级联 反 应，最 常 见 的 包 括 磷 脂 酰 肌 醇-3 激 酶(PI3K)/丝、苏氨酸激酶(Akt)/蛋白激酶 B(PKB)，MK/EK1/2，Src/FAK 三条信号通路。此外 as/丝分裂原激活蛋白激酶(MAPK)通路也作为 ErbB受体的下游分子激活的补充进而发挥作用，在心肌细胞中常与 PI3K 通路共同参与调节蛋白表达、信号肽等物质的释放。2NG-1 与心力衰竭较早的临床研究提示 NG-1 与慢性心力衰竭具有相关性，899 名心衰患者均观察到不同程度的循环 NG-1 水平增高，症状重的患者更为明显1-2。针对 CHF 患者，血清 NG-1 水平与病情程度、左室舒张末期内径成正相关，并由其下游信号通路对抗心室重构、心肌凋亡3。在糖尿病引起的射血分数保留型心衰中，单独使用 NG-1 或二甲双胍都可以有效降低心室顺应性，改善心脏舒张功能4。以上研究提示，NG-1 可能作为体内对抗心衰发展的内源性因子，在慢性心衰过程中代偿性升高以满足机体需要，未来作为心力衰竭的辅助诊断指标及治疗手段前景广阔。3NG-1 调节心力衰竭的机制3 1组织炎症水平CHF 患者的免疫激活与疾病严重程度和预后相关。在使用重组神经调节蛋白-1(rNG-1)的患者中，单核细胞表面 ErbB3 受体与肿瘤坏死因子(TNF-)mNA 表达呈负相关，并在随后的体外实验证实，ErbB 信号的上游分子神经胶质生长因子 2(GGF2)抑制了 TNF-产生，确定了NG-1 对于 CHF 患者单核细胞促炎症激活中的保护作用5。Pascual-Gil S 等6 的研究显示，对于心梗后心衰炎症状态，加用装载 NG-1 的微粒治疗后，可观察到巨噬细胞向再生表型极化，帮助心脏组织修复。慢性心力衰竭中有报道 NG-1 减弱心肌巨噬细胞浸润和细胞因子的表达7，其具体机制是NG-1 激活巨噬细胞中的 ErbB4 受体，通过 PI3K/Akt 下游的 STAT3 信号通路，从而减少炎性细胞因子的释放。3 2氧化应激损伤在心肌组织感染、缺血等因素783J Med Theor PracVol.36，No.3，Feb20232023年第36卷第3期医学理论与实践影响下，毛细血管内皮细胞氧化酶增多、线粒体功能障碍等因素都将导致细胞结构受到损伤。有学者使用 rhNG-1 作用于缺氧心肌细胞模型来研究其对线粒体功能的效应，发现 rhNG-1 预处理有效地缓解细胞凋亡并通过 PI3K/Akt 途径激活下游内皮型一氧化氮合成酶(eNOS)8，产生的 NO 通过抑制核转录因子 NF-B 功能，减轻氧化应激损伤9，稳定线粒体膜电位8，亦或是由 PI3K/Akt 途径抑制线粒体通透性转换孔(mPTP)的开放来应对氧化应激损害。使用 NG-1 治疗心梗后心衰大鼠，可检测到抗氧化酶(谷胱甘肽过氧化物酶)的表达增加10。细胞实验显示，用 NG-1 预处理可以减轻过氧化物处理过的大鼠心肌细胞内质网应激水平，这种效应能够被 PI3K 抑制剂能消除，表明 NG-1/PI3K 是抑制过氧化物异常升高所致内质网应激的重要通路11。3 3细胞凋亡途径心肌细胞凋亡是 CHF 的发生发展中的主要形式。Bcl-2 家族蛋白在细胞凋亡过程中起着重要的作用，多数研究中常常以二者的比值 Bcl-2/Bax 来表示组织凋亡趋势的变化。通过 rh-NG-1 预处理可以有效上调抗凋亡蛋白 Bcl-2 和Bcl-xL 的表达，保护线粒体膜电位，减轻心肌细胞凋亡12。Cai MX 的研究显示，经过运动训练的大鼠NG-1 表达上调，ErbB/PI3K/Akt 信号激活，抑制了细胞凋亡和纤维化、促进心肌细胞的增殖，延缓了心室重构13。阿霉素作为广泛使用的抗肿瘤药物，能够导致不可逆性心肌病，最终发展为心力衰竭。在安涛14 的研究中，与阿霉素处理的大鼠相比，重组NG-1 预处理使得细胞色素 C 和凋亡相关因子caspase-3 表达显著下降，并观察到 Bax 被磷酸化而失活的程度增加。3 4收缩与电传导功能缝隙连接是心肌细胞间电导的主要参与者，由相邻细胞之间的连接蛋白(Connexin，Cx)铆接的离子通道组成。在慢性心力衰竭中常可观测到心肌细胞肥大与缝隙连接蛋白表达减少及定位错误。缝隙连接的减少或功能紊乱，将导致细胞水肿及恶性心律失常的发生。在 WangZ 等15 的研究中，观察到 NG-1 增加了胚胎干细胞中 Cx40 和 Cx45 的表达，可能潜在影响心肌电传导性。CHF 还包括心肌功能受损、能量代谢不足所致的收缩力降低。钙离子是心肌收缩的关键因素，主要储存于肌浆网，由肌浆网膜上的 Ca2+ATP 酶 2a(SECA2a)及钠钙离子交 换 体 1(Na+/Ca2+ex-changer1，NCX1)释 放 及 回 收。SECA2a 是 一 种Ca2+ATP 酶，在心肌松弛期间，它将 Ca2+从细胞的胞质溶胶转移到肌浆网的内腔。NCX1 是一种从细胞中去除 Ca2+的反向转运膜蛋白。这两种蛋白质的功能和活性变化直接影响心脏的收缩和舒张功能，心衰时 SECA2a 功能的抑制和 NCX1 的活动增强都将导致心肌收缩力的减少。Wang X 等16 的研究发现，NG-1 部分增加了心力衰竭大鼠 L 型电压依赖性 Ca2+通道 1C 亚单位(Cav1 2)与肌浆网SECA2a 的表达水平，降低了 NCX1 表达，可减轻容量超负荷心衰模型的心功能恶化。4治疗研究4 1西药治疗进展早期研究使用重组 NG-1 治疗心衰也被证明其有效性，患者每天连续 rhNG-1静脉内给药，注射 11d 后，心输出量增加约 30%，后续 12 周随访发现左室射血分数增加了 12%17。我国对于重组 NG-1 治疗心衰的研究开展较早，期临床试验得到了相同结论，使用 rhNG-1 治疗可长期逆转心室重构。提高左室射血分数改善 CHF 患者心功能，并显示潜在的抗心律失常作用18，目前期临床实验(ChiCT-TC-10000890)已经于 2019年完成，主要指标为全因死亡率，次要指标包括 NT-proBNP、心功能(ECHO、QOL、NYHA、6MWT)、再入院率，相关结果暂未公布。另一项莫斯科国立医科大学的研究正在进行中，主要观察 NG-1 在心衰患者血 清 代 谢 水 平 及 相 关 炎 症 指 标 变 化(NCT04391491)。4 2中药治疗进展糖尿病心肌病是糖尿病患者的常见心血管并发症，由于血糖异常增高所带来的代谢紊乱引起的由多种炎症介质介导性心肌损害，最终引起心肌肥大和纤维化，早期表现为心脏舒缩功能不全，晚期则发生充血性心力衰竭。常晓等19 研究显示，黄芪多糖在降低糖尿病大鼠血糖的同时，能够通过改变 NG-1 水平抑制大鼠心肌细胞凋亡，减缓心肌细胞肥大。王玲等20 有相同的发现，加用姜黄素能够有效增加因高血糖导致心肌损害大鼠体内的 NG-1 水平，明显阻止心肌纤维化的发展，并增大 Bcl-2/Bax 比值，减轻心肌细胞凋亡，以上变化可能是通过 NG-1/ErbB2 通路最终降低纤维化因子 TGF-1 的表达来实现的。芪苈强心胶囊是中药制剂中慢性心力衰竭的常用药，研究发现，芪苈强心通过 NG-1/ErbB/PI3K/Akt/mTO 信号通路减弱大鼠心肌组织微血管中的缺氧诱导损伤，而 NG-1 基因的敲除消除了这种保护作用21。针对缺血引起的心功能不全，人参皂苷可通过调控 NG-1 下游信号通路降低心梗大鼠的心肌组织炎症及纤维化程度，改善存活率22。5前景与展望对于心血管的 NG-1 研究已持续数十年，近年来新有中药作用于该分子通路的报道，但相对于重组 NG-1 或运动疗法而言，中药在 NG-1 治疗心衰方面还是些许保守，未来还有很大的研究空间。对于心衰的治疗而言，除开心肌细胞自身功能异常，还有免疫因子、肾素血管紧张素系统、交感神经系统激活等多途径交相参与的结果，目前 NG-1 对于肾素血管紧张素、免疫因子的影响的研究却还十分少见。且现如今的 NG-1 对心血管疾病的机制研究主要指向心肌梗死方面，对于慢性心衰这一严重影响患883医学理论与实践2023年第36卷第3期Vol.36，No.3，Feb2023J Med Theor Prac者生活质量的疾病的相关研究还远远不够。当然，对于 NG-1 治疗心力衰竭的研究尚未止步。目前有正在进行的随机对照研究，也有已经完成研究，数据尚未公开的大型随机对照研究数十个，未来在NG-1 治疗心衰的安全剂量，合理配伍尚有空白，中药通过 NG-1 治疗心衰的临床研究也大有可为。总之，NG-1 参与抑制细胞凋亡、心肌纤维化并保护心肌细胞等一系列过程，有望成为心衰治疗的新靶点。参考文献 1Juretic N，Diaz J，omero F，et al.Interleukin-6 and neuregulin-1as regulators of utrophin expression via t