基于TGF-β1/ Smads 通路治疗心肌纤维化的研究进展

傅为武 欧阳雅蓉 黄彩依 黄景伟 吴 聪 秦晓君 王庆高

1.广西中医药大学研究生学院，广西南宁 530001；2.广西中医药大学第一附属医院心血管科，广西南宁 530023

心肌纤维化（myocardial fibrosis，MF）是由中至重度的冠状动脉粥样硬化性狭窄引起心肌纤维持续性和/或反复加重的心肌缺血缺氧所产生的结果，导致逐渐发展为心力衰竭的慢性缺血性心脏病。临床上可表现为心律失常或心力衰竭。因此，抑制心肌纤维化的发展，对防治各种心血管疾病的进展具有重要临床意义。

1 转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β/Smads 信号通路概述

TGF-β 是由一类结构及功能相关的多肽生长因子组成，虽有多个亚型，但TGF-β1 是最重要的亚型。TGF-β1 具有调节纤维结缔组织增生、胶原合成和沉积作用。Smads 蛋白存在于细胞质内，其中Smad2/3是心肌纤维化最重要的影响因子[1]，Smad2 和Smad3是TGF-β1 下游的信号分子，TGF-β1 可通过其进行信号转导，并且Smad2和Smad3 在TGF-β1 的刺激下发生磷酸化，成为p-Smad2 和p-Smad3。磷酸化的信号分子具有生物学活性，能够增加胶原蛋白合成和沉积、增强成纤维细胞活力，进而导致组织纤维化或组织重塑的发生[2-3]。因此，TGF-β1/Smads 通路是体内促进组织纤维化的重要信号通路，在心肌、肝脏等多种组织中被证实能够调控胶原代谢、成纤维细胞活力。

2 基于TGF-β1/Smads 信号通路治疗相关心血管疾病的进展

目前心血管疾病已经成为世界性难题，多具有发病率高、难以治愈、病程长的特点。心肌纤维化是众多心血管疾病的病理改变，也是引起心脏功能和结构改变的主要因素。其中高血压、冠心病、心肌病、心力衰竭与心肌纤维化关系重大，从以上述四个方面探讨目前国内外相关研究进展，意义重大。

2.1 TGF-β1/Smads 信号通路治疗高血压病

在诱发心肌纤维化的众多原因中，高血压是最主要的因素之一，MF 是高血压导致心室重构的基本特征。既往多项研究均显示，TGF-β1/Smads 信号通路参与其中，并有相关治疗性实验证实。Zhou 等[4]将黄嘌呤毒素为原料的欧前胡素衍生物喂食高血压大鼠，作为实验组，并与硝苯地平常规剂量组比较，每天1 次通过管饲法给予药物或媒介物，持续5 周，发现实验组血浆中TGF-β1 水平降低。而方汉军等[5]通过构建TGF-β1 为靶向基因的mRNA 和siRNA 表达质粒，取第3 代脂肪干细胞进行慢病毒转染，进行脂肪干细胞移植，研究盐敏感性高血压大鼠心肌纤维化。发现细胞移植2 周后，高血压模型大鼠的TGF-β1 蛋白表达下降、电镜下心肌细胞排列较有序且无纤维化瘢痕形成。证实TGF-β1 基因沉默脂肪干细胞移植能有效减轻盐敏感性高血压大鼠心肌纤维化。Meng 等[6]用积雪草酸治疗自发性高血压大鼠，发现高血压大鼠收缩压降低，心肌肥厚减轻，同时TGF-β1 的表达和Smad2/3磷酸化被抑制。针对TGF-β1/Smads 信号通路治疗高血压心肌纤维化，目前多集中在某一药物成分对其影响，且研究标本多不足、治疗效果一般，还需要进一步研究。

2.2 TGF-β1/Smads 信号通路治疗心肌梗死

心肌梗死（myocardial infarction，MI）后，梗死区及边缘区细胞外基质（extracellular matrix，ECM）过度沉积，心肌纤维胶原蛋白合成和降解失衡，导致心肌僵硬，形成心肌纤维化，这是一个逐渐发展的过程。Hou等[7]利用骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC）联合吡格列酮治疗心肌梗死模型大鼠，发现心肌梗死大鼠的TGF-β1/Smads 信号通路被抑制，心功能及心肌纤维化有所改善。Yuan 等[8]通过心肌梗死大鼠生物信息学、蛋白质印迹分析和荧光素酶报告基因检测，发现miR-21 通过调节TGF-β1 信号通路可以减弱心肌梗死后心肌纤维化进程。他汀类药物因为降脂稳斑功效，早已广泛应用于心血管疾病，同时其对于改善心肌纤维化的研究，近年来也有所发现。Xiao 等[9]发现辛伐他汀和阿托伐他汀通过下调转化生长因子激活激酶1（TGF-activated kinase 1，TAK1），减少TGF-β1 及下游Smad3 的表达，并且上调Smad7 水平，可以抑制心肌细胞肥大和间质纤维化。非编码小分子RNA（miRNA）在调节心肌纤维化中起重要作用，正越来越被认为不仅可以作为诊断标志物，也可作为心肌纤维化治疗新靶点。如miR-133a[10]、MiR-1908[11]、miR-24[12]等都可以调控TGF-β1/Smads 信号通路，改善MI 后心肌纤维化。目前对于TGF-β1/Smads 信号通路对MI 后心肌纤维化研究广泛，但目前仍未取得突破性进展，需要更进一步的研究。

2.3 TGF-β1/Smads 信号通路治疗心肌病

心肌病是一组异质性心肌疾病，原因各异，常表现为心室肥厚或扩张。其中扩张型、肥厚型最为多见，也有继发性，如糖尿病心肌病。扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）是一种以病理重塑为特征的心脏疾病，包括斑块状间质纤维化和心肌细胞变性。Zhang 等[13]用人脐带间充质干细胞（human umbilical mesenchymal stem cells，HuMSC）治疗扩张型心肌病模型大鼠，发现HuMSC 治疗可降低心肌纤维化和结缔组织生长，可能是通过抑制TGF-β1 途径。Sun 等[14]发现能通过MiR-34a 抑制TGF-β1/smads 信号通路，改善肥厚型心肌病模型大鼠心肌纤维化。金智生等[15]予红芪多糖治疗糖尿病心肌病大鼠，通过检测小鼠左心室心肌纤维病理形态学变化，观察小鼠左心室心肌胶原纤维化程度，检测心肌组织TGF-β1 及Smad2、Smad3 蛋白和miRNA 的表达，可改善模型小鼠心肌纤维化的程度，延缓糖尿病心肌病病情进展，其作用机制可能与其抑制TGF-β1/Smads 信号通路有关。目前TGF-β1/Smads 信号通路治疗心肌病的研究尚不足，也未研究出确切有效的治疗药物，需要进一步研究。

2.4 TGF-β1/Smads 信号通路治疗心力衰竭

心力衰竭的病理改变之一就是心室重塑，表现为心肌细胞、细胞外基质、胶原纤维网等均发生改变，心肌纤维化加重。因此，利用TGF-β1/Smads 信号通路减轻心肌纤维化、改善心功能，从而达到治疗心力衰竭的目的，成为了研究的目标。Lu 等[16]通过腹主动脉缩窄建立慢性心力衰竭（chronic heart failure，CHF）大鼠模型，证实赖氨酰氧化酶（lysyl oxidase，LOX）的抑制减弱了CHF 大鼠的RAAS 激活，也减缓心室重构、心肌纤维化和胶原沉积。富马酸（fumaric acid，FA）是衍生自一类烟酸衍生物的新型化合物，具有抗癌活性。为明确其在调节心脏损伤中的作用，Li 等[17]利用异丙肾上腺素（isoprenaline，ISP）诱导心脏纤维化和肥大，造出心力衰竭大鼠模型，通过管饲法将FA 溶解于盐水中给予实验组，通过测量心脏体重、免疫组织化学测定、实时定量PCR（qRT-PCR）分析及超声心动图，得出FA 治疗可以抑制TGF-β1/Smads，从而减弱ISP 诱导的细胞和小鼠心脏纤维化的发展。Chen 等[18]喂食表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）给心力衰竭小鼠模型中，通过蛋白质印迹等方法检测了小鼠心脏组织中TGFβ1、Smad3、磷酸化Smad3，发现EGCG 可以抑制TGF-β1/smad3 信号通路，减少心室胶原重塑、心肌纤维化，而抑制小鼠心力衰竭的进程和发展。Zhang等[19]通过心脏收缩性调节，治疗CHF 兔模型，通过蛋白质印迹分析测量TGF-β1 和Smad3 的蛋白水平，发现TGF-β1 和Smad3 蛋白水平被下调。此外，组织学检查结果显示，CHF 兔的心肌纤维化和胶原蛋白沉积减轻。心力衰竭作为各种心血管疾病的终末期表现，心肌纤维化也作为其病理特征，从TGF-β1/Smads 信号通路寻求延缓心肌纤维化进展，有很大的研究意义。

3 中医药关于TGF-β1/Smads 信号通路治疗心肌纤维化进展

目前减轻甚至逆转心肌纤维化，改善心功能，成为心血管领域急需突破的难题，西医目前的治疗方式有限，效果不佳，并且有不同程度的副作用。中医药治疗心肌纤维化在临床上效果显著，并且副作用很少。近年来中医药在此方面的研究，包括研究中药成分、中药汤剂和中成药等多种方式，也证实了这一点。

单味或数味中药提取物成分研究，方便进行实验证实，一直作为挖掘中药材宝库的重要的研究方式。刘畅等[20]发现五味子酚可以抑制心肌成纤维细胞增殖及下调TGF-β 表达，抑制纤维化。乔璐等[21]发现氧化苦参碱能够明显抑制TGF-β1，降低胶原蛋白的合成水平。李庆敏等[22]发现铁皮石斛可有效阻止缺血再灌注后心衰心气虚症候大鼠心肌纤维化改变，其机制可能为下调Gal-3、TGF-β、Smad3 蛋白表达。张立双等[23]发现丹参酮ⅡA 可降低纤维化心肌组织中TGF-β1水平、左心室质量指数及胶原容积分数。胡艳红等[24]发现人参-三七-川芎提取物对糖尿病小鼠心肌纤维化的保护作用。

中药汤剂作为传统中医在临床上最为重视的方式，临床效果显著。陈纪烨等[25]桂枝汤不同桂芍比例配伍可以改善盐敏感高血压大鼠的心肌纤维化程度，其机制可能与调节TGF-β1／Smads 信号通路及减轻炎症反应有关，且桂枝汤桂芍1:1 组减轻炎症反应，改善心肌纤维化效果最好。孟慧等[26]发现保元汤能调控TGF-β1 途径抑制心肌纤维化进而防治CHF。王健等[27]发现加味真武汤治疗阳气亏虚型CHF 患者，能改善心功能，减轻心衰程度，增加活动能力，提高了临床效果；并能减轻心肌纤维化，防止和延缓心肌重构。

中成药具有使用方便的特点，已经过一定临床和实验研究，如百令胶囊、芪苈强心胶囊、芪参益气滴丸、丹红注射液等，均被证实能一定程度上抑制TGFβ1/Smad 信号通路，减轻心肌纤维化。

4 小结与展望

综上，TGF-β1/Smads 通路研究取得了较多的成果，从多疾病、多药物方面进行了相关研究。中医药在治疗心肌纤维化上有了大量的研究证实，不管是中药成分还是中药汤剂及中成药，都有明确效果。对于临床指导用药辨证论治和挖掘中医药宝库具有实际意义，TGF-β1/Smads 通路可能为心肌纤维化的治疗提供新的方向。但不论是TGF-β1/Smads 通路研究，还是心肌纤维化的治疗，目前仍存在着许多亟待解决的问题，需要我们更进一步的研究及发现。