Hippo-YAP信号通路与心血管疾病研究进展

汪 泽 杨学文 张 莹 焦 磊

哈尔滨医科大学药学院药理学教研室，黑龙江哈尔滨 150081

Hippo通路相关基因是在对果蝇进行遗传基因筛查过程中被发现，并确定其与生长控制相关[1]。随后，在对脊椎动物的研究中，研究者发现Hippo通路具有保守性，并且影响组织生长、再生以及肿瘤的发生与发展[2]。目前，已经明确的Hippo通路组成成分超过30个，主要分为核心激酶模块和转录模块两类[3]，其中，激酶模块包括MSTs（Mammalian sterile 20-like kinases）、LATSs（Large tumor suppressor kinases）、SAV1（Salvador homolog 1）、MOBs（Mps One Binder kinase activator proteins）、RASSFs（Ras Associated Domain Family），他们负责抑制转录共激活因子YAP（Yes-associated protein）及其同源物TAZ（Transcriptional coactivator with PDZ-binding motif）。当Hippo信号通路被激活后，MST1/2与SAV1形成复合体，磷酸化并激活LATS1/2-MOB1复合体，该复合体可以磷酸化YAP和TAZ，被磷酸化的YAP和TAZ复合体使二者在胞质中滞留，难于进入细胞核发挥作用[4-5]。相反，当Hippo信号通路失活时，YAP的磷酸化水平降低，未被磷酸化的YAP从细胞质移至细胞核中，诱导下游基因表达，参与细胞增殖、分化和迁移等过程[6]。简而言之，LATS1/2激酶以及YAP/TAZ转录共激活因子的激活与失活是Hippo通路能否发挥功能的关键[7]。目前，Hippo-YAP信号通路在心血管系统、神经系统等方面被大量研究，在心血管系统的疾病领域还取得了一定的进展。因此，本文综述了Hippo-YAP信号通路调控心血管疾病（CVD）的机制。

1 Hippo-YAP信号通路与CVD

CVD包括心肌纤维化、心肌梗死、心肌肥厚、心律失常等，在世界范围内，其仍然是造成人类死亡的首要原因。探究CVD新的、关键的发病机制十分必要。近年来，研究者发现Hippo-YAP信号通路对多种CVD具有明显的调控作用。具体研究进展主要包括如下几个方面。

1.1 Hippo-YAP信号通路与心肌梗死

心肌梗死主要是由于心脏冠状动脉的持续痉挛、阻塞而引发。心肌梗死发生后，心肌细胞处于急性缺血缺氧的环境中，易于发生死亡。

Yamamoto等[8]研究发现，MST1与细胞凋亡密切相关。当心肌细胞发生凋亡时，MST1被显著激活。心脏特异性过表达MST1的转基因小鼠心脏组织中凋亡相关蛋白Caspase3和Caspase9被活化，心肌细胞凋亡增加。小鼠心脏组织特异性敲除MST1后，心肌梗死模型小鼠心肌细胞凋亡得到显著改善[9]。

研究表明，YAP在调控心脏发育中发挥重要作用。有研究显示，新生小鼠心肌细胞具有增殖能力，随着心脏成熟，增殖能力逐渐消失[10]。Xin等[11]研究发现，YAP的缺失会损伤新生鼠心肌细胞的增殖能力；YAP的高表达可以增加成年心肌细胞的数量，促进心肌细胞再生，改善心肌梗死后的心脏功能。

以上研究表明，Hippo-YAP通路的基因与心肌梗死后心肌细胞的凋亡和增殖密切相关，对Hippo-YAP通路的分析，有利于推动心肌梗死的诊断和治疗。调控Hippo-YAP信号通路可能提供一种促进心脏损伤后修复的手段。

1.2 Hippo-YAP信号通路与心肌纤维化

在心肌缺血等损伤性心脏疾病发生后，心脏组织中大量心肌细胞丢失，成纤维细胞大量增殖分化，产生胶原沉积，瘢痕组织，严重时将引起心力衰竭[12]。因此，减少心肌细胞的损伤，抑制成纤维细胞的增殖、分化以及胶原的沉积是心肌纤维化治疗的策略。

研究者发现，新生儿的心肌细胞仍具有增殖潜力，唤醒心肌细胞增殖的能力可以有效增加正常心肌细胞的数量，弥补疾病诱发的心肌细胞丢失。在小鼠胚胎发育过程中，敲减MST1/2或LATS1/2，诱导心肌细胞增殖[13]。心脏特异性过表达MST1转基因小鼠表现出扩张型心肌病，并且会增加心肌细胞凋亡[8]，表明激活Hippo信号通路可以促进心肌细胞凋亡。在受损的心脏中，失活的SAV1和LATS1/2引发心肌细胞重新进入有丝分裂细胞周期，随后发生胞质分裂，表明Hippo信号通路具有调节心肌细胞再生的潜能[14]。

此外，还有研究发现，YAP的核转位可以诱导心肌纤维化。血管紧张素Ⅱ（angiotensin Ⅱ）可以激活YAP/TAZ的转录活性，洛伐他汀可通过抑制YAP/TAZ信号，进而缓解血管紧张素Ⅱ诱导的心肌纤维化[12]。

由上可见，Hippo-YAP信号通路的抑制对心肌纤维化具有促进作用，靶向激活Hippo-YAP信号通路可能成为缓解心肌纤维化的有效手段。

1.3 Hippo-YAP信号通路与心肌肥厚

心脏容量超负荷及心肌梗死均是诱发心肌肥厚的重要原因。长期的心肌肥厚最终可发展为心力衰竭。

Ikeda等[15]研究发现，心脏特异性过表达MST1的转基因小鼠表现出心脏扩张和室壁压力增加，但是并未显示出左心室重量/胫骨长度比值显著增加，且MST1转基因鼠左心室分离得到的心肌细胞大小较野生型小鼠的心肌细胞小，表明MST1对代偿性心肌肥厚具有抑制作用。LATS2心脏特异性过表达的转基因小鼠也表现出与MST1转基因小鼠相似的扩张型心肌病表型，未表现出心脏肥大[16]。心脏特异性敲除LATS1/2的小鼠以及心脏特异性敲除SAV1的小鼠中，心肌细胞增殖均显著增加，细胞肥大减少[15]，表明Hippo通路上游激酶对心肌肥厚可以发挥调控作用。

还有研究表明，YAP可以诱发心肌肥厚[15]。当内源性YAP低表达时，代偿性心肌肥厚受到抑制。当心脏受到压力作用时，需要一定表达水平的YAP维持心脏代偿性肥厚，当YAP表达量不足时，代偿性肥厚受到抑制，心脏压力得不到缓解，因此进一步加重心脏功能障碍。已有研究显示，YAP的过度激活会诱导心肌细胞增殖，那么YAP的激活是介导心肌细胞增殖还是肥大呢？研究者发现，YAP是调节心肌细胞增殖还是肥大主要取决于其下游信号转导机制。不同的干预措施可能会使YAP与不同的转录因子相互作用，产生不同的生物学效应。例如，沉默心肌细胞中miR-206可以缓解YAP诱导的心肌肥厚。miR-302/367同样也是通过抑制Hippo通路的核心成分来诱导YAP激活，增加成年心脏的心脏增殖，而这些小鼠一样没有显示出心脏肥大[17]。此外，YAP与其他调节细胞生长的信号通路（如Wnt和mTOR信号通路）之间的串扰也可能影响YAP介导心肌细胞的肥大或是增殖[15]。

1.4 Hippo-YAP信号通路与心律失常性心肌病

心律失常性心肌病又称是心动过速性心肌病，其是由快速性心律失常引起，临床主要表现为左心室扩大和射血分数显著降低，并且具有可逆性的心力衰竭，严重威胁人们的身体健康。心律失常性心肌病的病理学特征是纤维脂肪细胞替代心肌细胞，进而导致心室扩大和功能障碍以及致死性的室性心律失常[18]。其发病机制被证明与Hippo-YAP信号通路有关[19]。

心律失常性心肌病是与桥粒有关的遗传性心肌疾病[20]，桥粒破坏可导致Hippo通路上游调控机制和YAP/TAZ激活及其定位的改变。通过下调Hippo通路的激酶模块，可以抑制脂肪生成效应，由此表明高活性Hippo通路可能是心律失常性心肌病的潜在发病机制。

在细胞核中，YAP与β-连环蛋白（β-catenin）相互作用以驱动Wnt通路下游相关靶基因的表达。在对心律失常性心肌病患者的心肌样本、心律失常性心肌病小鼠心脏组织样本和敲减PKP2（Plakophilin-2）的HL-1心肌细胞进行实验分析，Hippo通路激酶级联的异常激活导致YAP的磷酸化，抑制了经典Wnt信号传导，进而导致心肌细胞死亡和纤维成脂增加，促进心律失常性心肌病[18]。在致心律失常性心肌病小鼠模型中也观察到了Hippo通路上游NF2（neurofibromin 2）的激活、YAP的磷酸化以及Wnt/β-catenin信号通路被抑制的变化[21]。

以上研究表明，Hippo-YAP信号通路可以协同其他信号通路分子共同调控心律失常性心肌病的发生与发展。

1.5 Hippo-YAP信号通路与动脉粥样硬化

在动脉粥样硬化的发展进程中，内皮细胞的激活会引发血管壁的炎症过程，活化的内皮细胞通过整合来自血流的各种信号，在动脉粥样硬化的发生中起着重要的作用[22]。

研究表明，YAP与内皮细胞激活和血流诱导的动脉粥样硬化有关。结扎ApoE-/-小鼠颈动脉导致了严重的颈动脉粥样硬化，并伴有YAP/TAZ的激活[23]。这是由于受动脉粥样硬化阻碍的血流会促进YAP/TAZ活化并转移到细胞核中，层流则降低了人类内皮细胞中的YAP核定位和活性[23-24]。此外，内皮特异性过表达YAP显著加重了ApoE-/-小鼠斑块的形成[23]。相反，吗啉代寡核苷酸抑制YAP/TAZ的翻译过程，降低了血管内膜中部分颈动脉结扎所诱导黏附分子的表达，并降低了白细胞的附着。这种治疗还减小了动脉粥样硬化斑块的大小，从而缓解了血流诱发的颈动脉粥样硬化[25]。

整合素是介导细胞与细胞外基质之间物理附着并传递信号的跨膜受体家族，其为潜在的剪切应力的机械传感器[26]。研究发现，单向剪切应力通过促进整合素与Gα13的相互作用和抑制RhoA来增加YAP磷酸化[22]，磷酸化YAP难以进入细胞核发挥转录活性，从而抑制c-Jun N端激酶信号传导，并下调炎症因子如细胞周期蛋白A1和CCL2的表达，减少了动脉粥样硬化的发生[26]。

以上研究进展表明，Hippo-YAP信号通路参与调控动脉粥样硬化，其中YAP有望成为动脉粥样硬化治疗的关键靶点。

2 展望

近年来，Hippo-YAP信号通路在CVD中的作用和影响引发研究者的广泛关注，并且已取得一定研究进展。这些研究成果对推动CVD的诊断和治疗具有十分重要的意义。疾病的发生发展是多种信号通路网络共同的调控结果。因此，构建以Hippo-YAP信号通路为核心的信号网络，探索该信号网络对CVD的调控作用和分子机制，将为临床CVD的预防和诊疗带来更加充分的理论依据。