钙调神经磷酸酶与心肌肥厚的研究现状

王术芳 王晓丽 (辽宁医学院附属第一医院老年医学科，辽宁 锦州 121001)

心肌肥厚是临床上高血压、心肌梗死等心血管疾病共有的病理过程。初期有一定的代偿作用，晚期可以导致心律失常、猝死、心力衰竭。研究表明〔1〕:心肌肥厚的启动和发展与多条细胞信息通道有关，如钙调神经磷酸酶系统(CaN)、蛋白激酶C(PKC)系统、Wnt信号通路、丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)系统、mir-RNA133和磷脂酰肌醇3(PI3K)介导的信号系统等。近年研究CaN系统在心肌肥厚的研究成为热点，本文就CaN系统在心肌肥厚研究中作一综述。

1 钙调神经磷酸酶

CaN属丝苏氨酸蛋白磷酸酶家族成员(又称蛋白磷酸酶2B，PP2B)，是迄今发现的唯一受 Ca2+/钙调素(CaM)调节的丝/苏氨酸蛋白磷酸酶。

1.1 CaN结构组成及功能 它是由一个催化亚基(CaNA)和一个调节亚基(CaNB)组成的异源二聚体，由5个不同结构域组成:N-末端区、催化区、CaNB结合区，CaM结合区及自动抑制区。CaNA氨基端有一催化域，中间是CaNB和CaM结合域，梭基端有一自抑制域。CaNA具有和CaM结合的位点，而Ca2+则通过与CaNB结合增加该酶的活性。人类的CaNA有CaNAα、CaNAβ、CaNAγ 3种异构体，其中 CaNAα/β 存在于心脏，目前认为主要是 CaNAβ参与心肌重构〔2〕。

1.2 CaN-NFAT通路 Molkentin等〔3〕研究发现，通过去磷酸化胞浆中的活化 T细胞核因子(nuclear factor of activated T cells，NFATs)，然后进入细胞核内与锌指转录因子(GATA4)结合，形成复合物，共同激活下游传导系统，引起心脏肥大基因转录:如心房利钠因子(ANF)、肌球蛋白重链(β-MHC)、肌球蛋白轻链-2(MLC-2)和胎儿β-原肌球蛋白等表达。其中NFAT-c2是CaN的下游信号传导分子〔4〕经磷酸酶催化后进入细胞核中，与MEF-2、GATA-4和AP-1等转录因子一起调节基因表达，促使CaN转录增多。在转基因大鼠中，Cain得到表达，可抑制主动脉结扎所诱发的心肌肥厚。从而说明CaN内源性抑制蛋白 Cain在抗心肌肥厚反应方面具有一定的作用〔5〕。

2 CaN通路与其他相关通路

2.1 丝裂素活化蛋白激酶系统 MAPK信号通路是心肌肥大的重要信号转导通路。心肌细胞肥大相关因素可与心肌细胞的G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体、心脏营养素-1等结合，启动MAPK信号调节途径级联反应，传入细胞核，作用于核内底物，促进Fos的转录，调控细胞基因的表达，从而使蛋白质合成增加，导致心肌肥大〔6～9〕。Molkentin 等〔10〕在 CaN 转基因鼠的肥大心脏中发现MAPK活化增加，与CaN增长平行;转基因鼠的肥大心脏中，JNK和ERK激活增加，但是p38 MAPK因子的激活未见明显改变;用CaN-腺病毒感染诱导心肌肥大，同时检测用CaN抑制剂CsA对心肌肥大抑制的作用，实验表明，P38 MAPK的激活对CaN诱导的心肌肥大有一定影响。有实验也表明:在血管紧张素Ⅱ诱导的心肌细胞肥大机制中，存在CaN、和MAPK信号转导通路的交互作用〔11〕。

2.2 蛋白激酶C系统 心肌细胞受外界信号刺激后，激活磷脂酶C(PLC)，水解膜磷脂生成二酰基甘油(DAG)，细胞内DAG浓度升高，促使PKC从胞浆向细胞膜移位，激活PKC。研究显示〔12〕:瓣膜性心脏病患者如果出现左室质量指数增大和左室离心性肥厚，外周淋巴细胞中的CnAα mRNA水平将会明显升高，可能系神经激素分泌增多以及 PKC通路激活所致。经典PKC对CaN的催化活性还有调节作用，PKC也可能经调节GATA-4 mRNA 5'非翻译区，参与调节精氨酸加压素诱导的心肌肥大细胞GATA-4 mRNA核糖体进入位点的活性。CaN表达与神经激素有关，同时与PKC信号通路相互影响。

2.3 Wnt信号通路 Wnt蛋白是一组富含半胱氨酸的糖基化蛋白，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及控制细胞的定位等过程。主要有经典途径和非经典途径，其中非经典途径与Ca2+有这密切关系。由Wnt5a激活，通过增加胞内Ca2+含量激活PKC、PLC和NFAT，NFAT激活后进入造血干细胞(HSCs)细胞核，调节HSCs基因转录〔13〕。目前 Wnt通路与心肌肥厚有一定关联，并与心脏传导细胞的发育有密切关系。该通路与PKC信号通路和CaN下游的NFAT之间有一定的联系，Wnt信号通路在心脏发育各方面和心血管系统有一定作用。

2.4 microRNA-133(miR-133) 国内 研究表明〔14〕:calcineurin/NFAT通路和miR-133在心肌肥厚过程中发挥关键作用。HEK293细胞转染miR-133下调calcineurin的表达，共转染miR-133和miR-133特异反义寡核苷酸抑制miR-133下调calcineurin的作用。miR-133或calcineurin通过彼此相互抑制的方式，正反馈调节自身表达;心肌肥厚的发生发展依赖于MiR-133与calcineurin相互作用的结果。

2.5 磷脂酰肌醇3介导的信号系统 Vecchione等〔15〕研究发现AngⅡ通过 PI3Kγ激活蛋白激酶B(PKB/Akt)，继而增加 L型钙通道介导的外钙内流，PI3Kγ缺陷小鼠上述反应明显受抑。由于PI3K/Akt信号通路是 PTEN作用的主要信号通路，提示PTEN可能对G蛋白βγ亚基 /PI3Kγ/Akt介导的 L型钙通道开放具有抑制作用。

3 CaN的下游转录因子

3.1 T细胞激活核因子 转录因子NFAT家族包括NFAT1，NFAT2，NFAT3，NFAT4等。NFAT3存在于包括心脏在内的多种组织细胞中。NFAT蛋白活性均依赖于胞浆中钙离子转运至细胞核内的流量，胞浆内钙离子的增加激活钙调蛋白，进而激活钙调神经磷酸酶，随之NFAT穿梭到细胞核内，并与一系列包括AP-1、NF-κB在内的转录因子共同调节基因转录，从而导致心肌细胞的肥大。

3.2 GATA-4 GATA结合蛋白是调节细胞生长与分化的重要转录因子，GATA-1～3主要在造血系统中表达，GATA-4～6大多表达于心脏。在心血管系统中，GATA-4也参与了心肌重塑过程。Liu等〔16〕在研究脂多糖在心肌肥厚中的作用时发现，脂多糖在H9C2细胞系中能够显著激活 GATA-4，进而上调ANP和BNP的表达。GATA-4的下游靶分子有ANP、BNP、α-MHC、β-MHC和ET-1等蛋白质分子，近年发现其他心脏表达基因也受到 GATA-4的转录调控。Liang等〔17〕的研究发现，利用重组腺病毒转染技术过表达 GATA-4，使体外培养的心肌细胞表面积蛋白增多，肥厚的相关基因激活，提示GATA-4是心肌肥厚的有效调节因子。

3.3 核因子κB 核因子κB(NF-κB)是一种具有基因转录多向调控作用的核转录因子，在心肌肥厚、心肌细胞凋亡、心力衰竭的发生中，NF-κB的过分表达导致心肌细胞肥大。Purcell等〔18〕研究证明苯肾上腺素、ET-1及 AngⅡ 导致的心肌肥厚，均通过NF-κB介导。Gupta等〔19〕研究显示心肌肥厚需要 NF-κB激活。内分泌-细胞因子引起的心室重构、心室肥厚的信号通路最终都经过NF-κB。众多的研究表明:NF-κB是心肌肥厚的发生发展的关键因子之一，是CaN下游的转录因子中与之相关的共同转录调节因子之一。

3.4 肌细胞增强因子2 肌细胞增强因子2(MEF2)是一种特定的转录因子，主要促进肌细胞分化过程中的基因转录，在骨骼肌、心肌、平滑肌的发育过程中起介导细胞分化的作用。近年研究发现MEF2提供了心室肥厚信号转导中的作用靶点，其信号通路与Ca2+密切相关。当Ca2+浓度增加时，可以通过Ca2+→MAPK→p38→MEF2、Ca2+→PKC→MEF2、Ca2+→CaN→NFAT→MEF2三条通路来进行调节。Ma等〔20〕通过对钙调磷酸酶抑制剂CsA、FK506、MEF2阻遏蛋白的干预及RNA干扰等多种方法研究证明:在基因转录过程中，Ca2+信号经由钙调磷酸酶和NFAT介导。Kim等〔21〕的研究发现，MEF2D与心肌纤维化过程有关，为延缓心肌纤维化、逆转心室重构提供了新的研究方向。

3.5 组蛋白去乙酰化酶 组蛋白去乙酰化酶(HDACs)调节包括N F-κB等多种转录因子非组蛋白的乙酰化，进而抑制或激活基因的转录。蛋白活性调节通过乙酰化或去乙酰化，可以改变染色质的结构或转录因子的活性，从而可以调节基因转录的活性。陆莹等〔22〕研究显示:HDAC2可能参与了心肌细胞肥大的过程，给予相关抑制剂后，HDAC2的表达减少且伴随心肌细胞肥大程度而下降。Lee等〔23〕学者曾在大鼠心肌梗死动物模型中亦观察到组蛋白脱乙酰基酶抑制剂-丙戊酸对于心肌细胞肥大的改善作用，两实验结果相一致。

4 展望

大通路相互协调、相互调控的机制，阐明心血管疾病的信号传递机制，阻断肥大信号的传递可能达到阻止心肌肥大晚期向心衰发展和缺血性心肌损伤的目的，为防治高血压、心衰等心血管疾病向终末期发展开拓了新的思路。随着研究的不断深入，CaN信号通路在心血管疾病的研究中日益成为热点。心肌肥厚是众多心血管事件的始动因素，尚未找到特异性的药物阻止或者逆转心肌肥厚的进一步恶化，本综述试图从CaN通路方面上做了一个概述，从而为药物治疗心肌肥厚寻找新的靶点，为开发新药提供一个新思维。

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