TRPV4在心血管疾病中作用的研究进展_董倩.pdf

中国病理生理杂志 Chinese Journal of Pathophysiology 2023，39（2）：373-378杂志网址：http:/TRPV4在心血管疾病中作用的研究进展*董倩，俞坤武，杜以梅（华中科技大学同济医学院附属协和医院心内科，湖北 武汉 430000）Progress in role of TRPV4 in cardiovascular diseasesDONG Qian，YU Kun-wu，DU Yi-mei（Department of Cardiology，Union Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430000，China.E-mail：）ABSTRACT Transient receptor potential cation channel subfamily V member 4（TRPV4）is a non-selective cation channel that is widely expressed in the cardiovascular system.Activation of TRPV4 induces an increase in intracellular calcium concentration and plays an important role in both physiological and pathological conditions.Recent studies have revealed that TRPV4 plays an important role in many pathophysiological processes closely related to cardiovascular diseases，including regulating vasodilation and protecting the integrity of the endothelial cell barrier，etc.This review discusses the evidence and its potential mechanisms of TRPV4 in diverse responses including hypertension，myocardial infarction，cardiac remodeling，congestive heart failure-induced pulmonary edema，atherosclerosis，and arrhythmia.关键词 瞬时受体电位阳离子通道V亚家族成员4；心血管疾病；机制KEY WORDS Transient receptor potential cation channel subfamily V member 4；Cardiovascular diseases；Mechanism中图分类号 R54；R363 文献标志码 A doi：10.3969/j.issn.1000-4718.2023.02.021瞬时受体电位阳离子通道V亚家族成员4（transient receptor potential cation channel subfamily V member 4，TRPV4）是瞬时受体电位阳离子通道（transient receptor potential cation channel，TRP）家族成员，是一种非选择性阳离子通道，对Ca2+离子具有适中通透性，对 Na+和 Mg2+少量通透（PCa/PNa约为 610，PCa/PMg约为 23）。TRPV4在心血管系统表达广泛，主要表达于血管内皮细胞、血管平滑肌细胞、心肌细胞和成纤维细胞等，可调节血管张力和血管通透性，参与机械信号传导等。已知TRPV4的表达和功能异常，参与了高血压、动脉粥样硬化、心肌缺血再灌注损伤、心力衰竭和肺水肿、心律失常等疾病的发生发展，本文旨在对心血管系统TRPV4的生理功能及其异常导致的相关疾病进行概述。1 TRPV4的结构与功能TRPV4是一种渗透机械敏感性的非选择性阳离子通道，主要对 Ca2+离子通透。TRPV4是由具有六个跨膜结构域的亚基形成的对称四聚体，每个亚基共871个氨基酸，包含6次跨膜结构域（S1S6），N端和C端均位于胞内，S5和S6以及它们之间的P环构成通透阳离子的孔区。此外，TRPV4也可与TRP家族其他单体（如TRPC1和TRPP2）组成异源四聚体发挥功能1。TRPV4广泛表达在心血管系统，既可被机械（热、肿胀、剪切力）和化学（花生四烯酸及其代谢产物、内源性大麻素、ATP、钙调蛋白、4-PDD、GSK1016790A）等多种刺激激活，也可被钌红、链霉素、AB159908、HC-067047、GSK2193874 和 RN-1734等选择性阻断2-3。现已阐明 TRPV4在生理状态下维持机体渗透压平衡和内皮细胞屏障，并调节血管通透性4。TRPV4激活后介导胞内Ca2+浓度的升高，不仅参与体温调节、渗透压、血管舒张等生理过程，同时参与缺血再灌注损伤、心律失常、心肌肥大、纤文章编号 1000-4718（2023）02-0373-06 收稿日期 2022-08-31 修回日期 2022-12-13*基金项目 国家自然科学基金青年科学基金资助项目（No.82100339）通讯作者 Tel：027-85726462；E-mail：373维化等病理过程5-6。2 TRPV4与心血管疾病的关系2.1TRPV4在高血压中的作用高血压发病机制复杂，其中内皮细胞功能障碍与高血压联系密切，两者互为因果。研究表明，TRPV4是内皮细胞（endothelial cell，EC）中Ca2+流入的重要途径7，主要通过与肌内皮映射区（myoendothelial projection，MEP）定位的蛋白激酶 C（protein kinase C，PKC）锚定蛋白150（A-kinase anchoring protein 150，AKAP150）组成耦合门控通道，介导胞外的Ca2+内流从而使得血管舒张8。见图1。目前研究显示，高血压的危险因素，如肥胖、高盐饮食、压力应激等均可导致内皮功能障碍，加速高血压的发生发展。Ottolini等9报道，高脂饮食可诱导肥胖小鼠血管 EC 中以一氧化氮（nitric oxide，NO）为底物的过氧亚硝酸盐生成增多，进一步损伤AKAP150EC-TRPV4EC介导的钙离子信号通路，使得血管舒张受阻，导致肥胖小鼠静息状态平均动脉血压升高，从而揭示了肥胖所致高血压的新机制。越来越多的证据表明，TRPV4 在调节活性氧（reactive oxygen species，ROS）产生和血管舒张中起着重要作用。NADPH氧化酶2（NADPH oxidase 2，Nox2）已被证明是ROS生成的重要调节器10。以往的研究也证明，TRPV4-Nox2能够形成复合物，调节氧化应激和血管舒张反应11。国内马鑫教授团队研究显示，肥胖和ROS可导致小鼠血管内皮细胞TPRV4功能受损与血管舒张功能障碍；相反，通过调整肥胖小鼠的饮食结构或阻断TRPV4与Nox2的耦合，可激活TRPV4 的活性，改善血管的舒张功能12-13，可见，TRPV4功能受损在肥胖症小鼠血管内皮功能紊乱中扮演重要角色。此外，在高盐诱导的高血压小鼠模型中，葛根素可通过激活TRPV4-IKCa/SKCa轴，诱导小鼠肠系膜动脉的内皮依赖性舒张，有效降低血压14。最近，马鑫教授团队开发了一种小分子药物 JNc-463，它可以增加 TRPV4 与主动脉内皮型 NO 合酶（endothelial NO synthase，eNOS）相互作用以增强血管舒张从而在小鼠中发挥抗高血压作用15。由此可见，TRPV4可能成为治疗高血压新靶点，尤其适用于合并肥胖等相关危险因素的高血压人群。然而，靶向血管内皮细胞TRPV4的药物研发、进一步的临床试验、甚至药物安全性皆有待研究。2.2TRPV4通道在动脉粥样硬化中的作用已知内皮功能障碍、白细胞粘附和巨噬细胞泡沫化是动脉粥样硬化的标志16。Xu等研究显示：TRPV4激动剂 GSK1016790A 可通过 CaMKK/AMPK 通路促进主动脉内皮细胞中eNOS的磷酸化，并减少TNF-诱导的单核细胞和内皮细胞粘附，在体实验进一步验证口服GSK1016790A可减少ApoE-/-小鼠的动脉粥样硬化斑块形成，表明激活TRPV4可能作为治疗动脉粥样硬化的潜在方法17。然而，另一项研究表明，牙龈卟啉单胞菌脂多糖或机械压力刺激可激活TRPV4，加剧巨噬细胞泡沫化，预示阻断或敲除TRPV4可能对动脉粥样硬化有治疗作用，但未进一步行动物实验和机制研究18。另外，腹主动脉瘤（abdominal aortic aneurysm，AAA）死亡率极高，而动脉粥样硬化是其重要的病因19。Shannon等验证，在弹性蛋白酶处理的 WT 小鼠和 Ang II 诱导的 ApoE-/-小鼠所建立的AAA模型中，阻断TRPV4可抑制中性粒细胞的跨内皮迁移和炎症因子的释放，从而延缓 AAA形成20。上述研究结果表明TRPV4在动脉粥样硬化中的作用不一致，甚至相反，故TRPV4在动脉粥样硬化中的确切作用有待深入探讨。2.3TRPV4通道在心肌梗死中的作用急性心肌梗死是全球死亡率最高的疾病之一，急性心肌梗死后进行血运重建是有效的治疗方法，但缺血再灌注Figure 1.Function of TRPV4 in the vasculature.MEP：myoendothelial projection.EC：Endothelialcells.SMC：Smooth muscle cells；PKC：Protein kinase C；AKAP150：A-kinase anchoring protein 150；eNOS：endothelial NOS；NO：nitric oxide.图1TRPV4在血管中的作用374后可伴发心肌损伤加重即心肌缺血再灌注损伤（myocardial ischemia/reperfusion injury，MIRI）。目前普遍认为 MIRI 的发生机制与再灌注后 Ca2+超载、ROS攻击、以及炎症反应等有关21。TRPV4激活后可升高 Ca2+i，导致 Ca2+超载，从而介导心肌损伤。我们课题组前期通过建立 MIRI 小鼠模型，观察到MIRI（172 h）后，梗死周边心肌组织TRPV4表达明显增多，而腹腔注射TRPV4阻断剂HC-06747可显著缩小MIRI小鼠的心梗面积，而其机制与抑制心肌细胞凋亡、ROS的产生和炎症细胞的浸润有关22。我们及他人课题组建立心肌细胞缺氧模型，进一步证实阻断TRPV4通道减轻心肌细胞 Ca2+i，可通过活化 AKT/Nrf2途径，增加抗氧化酶活性，使 ROS产生减少，减轻线粒体损伤，从而减少心肌细胞凋亡坏死23-25。为了深入探讨TRPV4参与心肌缺血/再灌注（ischemia/reperfusion，I/R）的机制，我们分离小鼠心脏进行Langendorff灌流试验，观察到TRPV4可通过促进JNK-CaMKII磷酸化，从而导致细胞凋亡，加剧心肌 I/R 损伤。而阻断 TRPV4 可抑制 GSK101 诱导的上述作用26。此外，在老年小鼠离体灌流I/R模型中也验证了TRPV4的表达和功能显著增强，而阻断TRPV4可抑制老年小鼠MIRI诱导的心肌细胞死亡，该研究对MI风险增加的老年人群具有潜在临床意义27。基于目前已有的研究，我们推测在心肌 I/R中，TRPV4有望成为治疗MIRI的新靶点。纤维化主要由肌成纤维细胞产生过多的细胞外基质（extracellular matrix，ECM）引起，是 MI 后心室重塑的关键机制，而Ca2+信号传导对调控心肌纤维化至关重