肌腱蛋白X在心血管疾病中的研究进展

吴芬 马占龙

(南京医科大学第一附属医院放射科，江苏 南京 210029)

心血管疾病是全球死亡的主要原因，每年死亡人数超过1 730万，因心血管疾病死亡占全球死亡人数的31%。临床研究发现多种心血管疾病的进展与预后与组织重塑具有密切联系，如心血管及心肌的纤维化、动脉瘤、动脉粥样硬化(atherosclerosis，AS)及高血压性心脏病等[1-2]。因此，实现对心血管组织重塑的延缓乃至逆转将是影响心血管疾病治疗与预后的重大突破。组织重塑主要与细胞外基质(extracellular matrix，ECM)合成与降解的稳态失衡紧密相关，转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)信号通路被认为是重要的调节机制之一，但是具体的调节机制尚未完全清楚。

肌腱蛋白家族(tenascins，TNs)是一个大型的ECM糖蛋白家族，目前在脊椎动物体内已发现四种亚型：肌腱蛋白C(tenascin-C，TNC)、肌腱蛋白X(tenascin-X，TNX)、肌腱蛋白R和肌腱蛋白W，每种亚型都由相同类型的结构域组成，表现出时间和组织的表达特异性模式。TNX在主动脉中高度表达，通过直接或间接作用于ECM，参与组织结构的维持及细胞通讯的调节，在心血管疾病中起重要作用[3-5]。TNX基因完全缺乏可导致常染色体隐性Ehlers-Danlos综合征，是一种可遗传的异质性结缔组织疾病，主要临床症状是皮肤过度伸展，全身关节过度活动、易擦伤以及无萎缩性瘢痕等[6]。研究表明TNX可通过TGF-β/Smad信号通路调节ECM沉积与组织重塑，还可通过基质-基质和细胞-基质作用被TGF-β调节，其他ECM分子在TGF-β激活中也起重要作用[7]。

目前TNX的研究主要在于Ehlers-Danlos综合征，心血管方向相对较少，在AS中的研究更为罕见。因此，现主要从TNX的分子结构与功能以及TNX在心血管疾病中的作用进行综述。

1 TNX的结构与功能

TNs成员都由相同类型的结构域组成，包括氨基末端、表皮生长因子重复序列、纤维连接蛋白Ⅲ型重复序列以及纤维蛋白原样球体形成的羧基末端[8]。TNX由N-末端、18.5个表皮生长因子序列、32个纤维连接蛋白Ⅲ型序列以及C-末端组成，组装成三聚体结构。TNC由N-末端、14.5个表皮生长因子序列、8个稳定纤维连接蛋白Ⅲ型序列及可变纤维连接蛋白Ⅲ型序列以及C-末端组成，组装成六聚体结构。由于结构域类型相同，二者之间有可能存在互补作用，不同亚型之间结构域数量不同，导致生物学行为存在差异[3，9-10]。

TNs属于ECM的糖蛋白家族，ECM是一种多分子复合结构，由胶原纤维、弹性纤维和糖蛋白组成，主要功能是维持组织结构及调节细胞通讯，ECM在细胞分化、增殖以及稳态调节和组织重塑等过程中广泛存在[10-11]。因此TNX的分子功能、基质结构与细胞通讯密切相关。

TNX是目前发现的唯一发挥重要结构功能的TNs亚型。TNX分子本身具有内在弹性，可作为ECM的架构，为结缔组织提供生物力学支撑。TNX通过直接或间接连接胶原纤维，调节胶原纤维间的间距和黏合力，从而调节胶原网络[4，12]。然而，TNX不仅是一种结构蛋白，在调节细胞通讯中也起着重要作用，TNX通过与ECM分子相互作用，参与细胞的黏附和扩散[10]。此外，TNX参与胶原纤维的合成与沉积及弹性纤维的进展和维持，通过调节胶原硬度，增强胶原组织的生物力学性质[13]。因此，TNX可认为是结缔组织生物力学特性的调节器，与组织重塑具有重要相关性。

2 TNX与主动脉瓣膜钙化的相关性

主动脉瓣膜钙化(aortic valves calcification，AVC)是老年人最常见的瓣膜疾病，是仅次于冠状动脉疾病和系统性动脉高血压的第三大心血管疾病病因，目前尚未有治疗药物能够阻止或延缓其进展到晚期，主动脉瓣置换术是改善临床结果和增加生存率的唯一可用选择。AVC早期一般不出现临床症状，晚期可导致主动脉瓣狭窄，严重者出现心力衰竭甚至死亡[14]。

AVC初始以主动脉瓣增厚为主，随后演变为纤维化和钙化，ECM过度沉积导致瓣膜过度生长、硬化和结疤，机制与TGF-β有关，细胞释放TGF-β通过Smad信号通路刺激ECM的形成和沉积；AVC终末期以Ⅰ型与Ⅲ型胶原、弹性蛋白含量减少以及ECM重塑为主，机制与瓣膜间质细胞的病理生理学改变相关[15]。Matsumoto等[16]发现在AVC晚期，控制胶原结构和功能的蛋白相应减少，其中TNX是表达量减少最多的蛋白。因此，TNX可能通过TGF-β/Smad信号通路调节瓣膜组织中胶原、弹性蛋白及其他ECM分子的表达，参与AVC的发生与发展。

3 TNX与主动脉瘤的联系

主动脉瘤(aortic aneurysm，AA)是一种严重甚至可能威胁生命的血管疾病，表现为主动脉管腔不可逆的病理性扩张，以胸主动脉及腹主动脉常见，在65岁以上男性老年患者中发病率为1.7%～10%。AA常处于亚临床阶段，只有破裂时才出现症状，AA破裂可导致65%～85%的致命出血和死亡率，是65岁以上男性死亡的主要原因[17-18]。

目前被认为是促进AA的发展机制，主要包括ECM重塑、炎症和免疫反应、氧化应激和血管平滑肌细胞(smooth muscle cell，SMC)的凋亡。动脉管壁的结构完整性很大程度上取决于ECM成分，主要包括弹性蛋白、胶原、糖蛋白和蛋白聚糖。ECM重塑的主要特征是弹性蛋白和胶原的降解，被认为是AA发生发展的关键因素，而ECM合成和降解之间的失衡是由基质金属蛋白酶(matrix metallopoteinases,MMPs)及MMPs抑制剂介导的，TGF-β信号通路参与MMPs活性的调节。而ECM分布的变化与主动脉壁强度降低及刚度增加有关，从而增宽主动脉的直径，破坏生理功能，促进AA的形成[18-20]。

Satoh等[21]实验表明TNX在胸主动脉瘤和腹主动脉瘤组织中表达均显著升高。Lareyre等[22]实验发现TGF-β抑制剂可以诱导小鼠腹主动脉瘤。Zhang等[23]发现在结肠慢传输型便秘中TNX可能通过上调Smad 2/3信号蛋白激活TGF-β/Smad信号通路，诱导上皮间质转化发生，促进结肠慢传输型便秘的发生和发展。在AA中，TNX与TGF-β及ECM之间的具体的调节机制尚未有报道阐明，亟待进一步实验论证。

4 TNX与血管及心肌的纤维化

纤维化以ECM过度合成与沉积为主，血管纤维化与许多临床疾病有关，涉及血管SMC增殖、ECM积累和基质降解抑制等病理机制。血管损伤时，合成型SMC分泌大量的ECM和MMPs，导致ECM的组成、结构和组装发生改变。血管壁内ECM重塑可能导致动脉硬化增加，导致收缩期高血压，以及终末器官如脑、肾和心脏的血流动力学改变[24-25]。

心肌纤维化中胶原组织紧绕心肌细胞，使心肌僵硬度增高，顺应性下降，细胞因慢性缺氧死亡或触发细胞凋亡，导致心脏电生理异常以及舒缩功能明显减退，临床表现为顽固性心力衰竭甚至猝死[26]。心脏中心肌细胞、成纤维细胞和血管细胞通过ECM(主要是胶原纤维)连接，有助于保持结构完整性和可塑性。除以心肌细胞为中心的损伤外，ECM变化和心肌重塑在心力衰竭进程中也起着重要作用，机制与肌成纤维细胞的演变与发展有关，肌成纤维细胞及其产生的纤维组织导致进行性心肌负性重构[27-28]。

TGF-β/Smad是参与纤维化最重要的通路之一，TGF-β是纤维化和炎症发生的关键介质[29]。心肌纤维化中，TGF-β/Smad3通路激活导致肌成纤维细胞增殖和Ⅰ型胶原的显著上调，也可影响ECM基因转录，导致心肌肥大。肝纤维化中，TGF-β促进肝星形细胞的活化同时抑制凋亡，诱导ECM过量合成，干扰基质降解蛋白酶的产生，参与肝纤维化的调节[30-31]。Yamaguchi等[32]利用高脂高胆固醇饲料喂养TNX基因敲除小鼠，发现TNX可促进小鼠的肝纤维化。因此，可以合理假设TNX可能通过影响TGF-β信号通路调节ECM的合成与沉积，从而促进纤维化的发生与发展。

5 TNX与AS的关系

AS是个复杂的慢性炎症过程，以进行性脂质沉积、炎性细胞浸润及纤维组织增生为主要特征。SMC是AS所有阶段的主要细胞类型，在AS中具有双重作用，参与斑块的形成发展、血管重塑及纤维化过程[33]。

血管受刺激后，SMC去分化为合成型SMC，合成型SMC大量增殖并产生ECM及MMPs，MMPs促进ECM结构降解，导致组织重塑及血管纤维化。TGF-β/Smad信号通路是AS中调节的重要通路，AS中多种细胞可合成分泌TGF-β分子，通过Smad通路参与炎症反应、ECM沉积与血管重塑等过程[34-35]。TNC主要由巨噬细胞及合成型SMC合成，可通过调节TGF-β表达上调巨噬细胞及SMC内MMPs活性，TNC也可通过减弱结缔组织间的黏附，促进肌成纤维细胞的募集，调节炎症反应，在组织重塑中发挥重要作用[36-37]。Alcaraz等[38]发现α11β1整合素可介导TNX-TGF-β复合体形成，激活Smad信号通路，诱导上皮间质转化发生，参与ECM的合成与沉积的调节。由于TNC与TNX的结构相似性，TNX与TNC可能存在协同作用，通过TGF-β信号通路共同调节AS中炎症反应、斑块形成、血管重塑及纤维化过程。

6 结语

在TNs中，TNC是迄今为止研究最多且最深入的亚型，关于TNX的报道仍主要在于Ehlers-Danlos综合征，心血管方向相对少见。然而，TNX在某些心血管疾病中扮演着重要角色，如AVC、AA、纤维化及AS等，TNX与组织重塑及纤维化有着重要的关联。

首先，TNX被认为是结缔组织生物力学特性的调节器，可以调控胶原网络，直接或间接参与组织重塑，干扰心血管疾病的发展与预后。其次，TNX参与基质细胞通讯的调节，机制可能与TGF-β/Smad信号通路相关，与ECM及MMPs等也有着密切联系，参与心血管疾病中某些病理过程(如炎症、组织重塑、纤维化和肿瘤侵袭过程等)的发生与发展。最后，TNX基因缺乏型Ehlers-Danlos综合征中，TNX缺乏可减少动脉僵硬度松弛引起的心血管不良事件的发生。然而，有关TNX的具体调节机制尚未详细阐明，TNX在心血管疾病中的确切作用需要更详细的解释与证明，这将为心血管疾病的诊疗提供新的方向。

综上所述，由于独特的分子结构特性，TNX有可能作为心血管疾病诊断和风险分级中潜在的有效生物标志物，进一步提高心血管疾病的诊疗水平。