SFRP5及Wnt/JNK通路在七氟醚心肌保护作用中的研究进展

常 鑫，韩冲芳，杨文曲

缺血性心脏病是世界上主要死亡原因之一。早期恢复缺血区血液灌流是治疗缺血性心脏病最有效的方法。然而，恢复血流之后可能会导致组织严重损伤，称为心肌缺血再灌注损伤(I/R)[1]。先前研究已经表明，在缺血前和再灌注开始时给予麻醉药物可有效减少心肌缺血再灌注损伤[2]。七氟醚是一种新型的吸入性麻醉药，已经广泛应用于临床麻醉，其起效快、可控性强，对循环系统影响小，易于在细胞膜上扩散和转运[3]。在再灌注开始时使用七氟醚可发挥心肌保护作用，如抑制心肌细胞凋亡、减少氧化应激和减轻线粒体损伤[4]。最近的研究表明，分泌型卷曲相关蛋白5(SFRP5)作为一种新型抗炎脂肪因子，通过Wnt信号通路在心血管疾病中发挥了重要作用，但其参与缺血再灌注损伤的具体机制需要更详细的阐明[5]。现综述SFRP5及Wnt/ c-Jun氨基端激酶(JNK)信号通路在七氟醚心肌保护作用中的研究进展。

1 七氟醚的心肌保护作用

七氟醚对围术期心脏局部缺血具有保护作用，可改善心室顺应性，维持血流动力学稳定，减轻心肌细胞的氧化应激，从而减轻细胞凋亡。其主要作用机制为：激活磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)通路、激活细胞外调节蛋白激酶(ERK)1/2通路、激活线粒体膜三磷酸腺苷(ATP)敏感性钾离子通道(mKATP)、阻断线粒体通透性转运孔(mPTP)的开放、减少有害活性氧的生成和抑制钙超载。

1.1 激活PI3K-Akt通路 PI3K是一种细胞内磷脂酰肌醇激酶，参与细胞增殖、分化、凋亡和葡萄糖转运等多种细胞功能的调节。PI3K-Akt通路通过磷酸化多种底物参与细胞过程。研究发现，七氟醚后处理激活PI3K可促使Akt活化，活化的Akt磷酸化多种下游因子，减少mPTP的开放，调节促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白的表达，从而抑制细胞凋亡，减少心肌梗死面积[6]。

1.2 激活ERK1/2通路 ERK1/2通路是细胞内丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路的重要成员。张静等[7]的研究表明，心肌缺血再灌损伤使ERK1/2表达增加，七氟醚后处理后表达进一步增加，并且下调细胞胀亡蛋白Porimin和Calpin-Ⅰ的表达，给予ERK1/2抑制剂PD98059后，ERK1/2的表达减少，并且取消了下调胀亡蛋白的作用，提示七氟醚后处理可能通过激活ERK1/2产生心肌保护作用。

1.3 激活线粒体膜ATP敏感性钾离子通道 线粒体膜ATP敏感性钾离子通道存在于线粒体内膜上，在正常生理情况下处于关闭状态，但在缺血时开放。七氟醚后处理可以激活线粒体膜ATP敏感性钾离子通道，使钙离子内流减少，减少线粒体氧自由基的生成，同时抑制细胞色素C的释放，促进ATP的生成，从而抑制再灌注时mPTP的开放，减少心肌细胞凋亡[8]。

1.4 阻断mPTP的开放 mPTP是存在于线粒体内膜上，由多种蛋白共同组成，是具有非特异性、电压依赖性的复合物孔道，维持线粒体膜电位及细胞内外的离子平衡。其开放可以导致线粒体基质肿胀，并将细胞色素C及多种促凋亡蛋白释放至胞浆，启动线粒体的凋亡通路[9]。并且可以增强活性氧(ROS)生成和Ca2+超载，从而诱导其他未受损的线粒体发生进一步结构和功能的破坏。缺血再灌注发生时产生过多的活性氧、线粒体内的Ca2+超载、ATP耗竭和磷堆盐积累等都可以导致mPTP开放。而七氟醚可以通过激活PI3K-Akt、ERK1/2通路及抑制钙超载等抑制mPTP开放，减少线粒体发生功能障碍及心肌细胞的坏死[10]。

1.5 减少有害ROS的生成和抑制钙超载 先前的研究已经证实心肌缺血时细胞中的ROS水平会增加，再灌注后组织和血液中的ROS由于进入氧气而大量增加引发脂质过氧化及细胞内钙离子失衡，使损伤加重[11]。另外，ROS是ERK1/2的上游活化因素，七氟醚可直接促进ROS生成，进而激活ERK1/2，通过磷酸化作用使糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)失活，随即减少再灌注时mPTP的开放，减轻心肌组织损伤[12]。

2 SFRP5与Wnt信号通路

SFEP5是一类分泌蛋白，是由脂肪组织，特别是内脏脂肪组织产生的分泌型卷曲相关蛋白家族的成员。SFRP5主要的生物学功能是在胚胎发育过程中调节细胞极性和器官形成[13]。研究发现，SFRP5与代谢稳态的改变有关，如导致胰岛素抵抗和肥胖相关的代谢紊乱以及抑制炎症反应等[14]。最近发现SFRP5是一种新型抗炎脂肪因子，在白色脂肪组织中有较高的表达水平，可以诱导脂肪前细胞的增殖、分化和成熟过程。

Wnt信号传导途径与细胞增殖和分化过程密切相关[15]。该途径不仅参与人类胚胎发育和器官形成，而且在某些病理生理过程中发挥关键作用，例如肿瘤形成、肥胖、胰岛素抵抗、炎症反应以及多种心血管疾病发生发展等[16]。Wnt信号通路由Wnt蛋白家族、细胞膜卷曲受体(Fizzled)、细胞质蛋白β-连环蛋白(β-catenin)、共受体低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(LRP5/6)组成。Wnt蛋白家族由富含半胱氨酸的糖基化配体和350～400个氨基酸残基组成，这些蛋白质是高度保守的信号分子，具有高度的同源性。Wnt信号通路包括经典的Wnt/β-catenin信号通路和非经典的通路，如Wnt/平面细胞极化(PCP)、Wnt/Ca2+、Wnt/JNK等[17]。经典的Wnt信号通路包括转录共激活因子β-catenin的稳定和亚细胞的定位，Wnt配体与其同源Fizzled受体的结合会引起Wnt共受体低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(LRP5/6)的磷酸化，从而形成轴抑制蛋白(AXIN)的对接位点，随后AXIN易位至质膜破坏复合物，并促使非磷酸化的β-catenin稳定和核易位，从而导致下游靶基因的转录[18]。在非经典的Wnt/JNK信号通路中，Wnt与细胞表面的Frizzled受体结合，再将信号传递到细胞中以激活下游的JNK，然后通过激活蛋白-1(AP-1)启动子[如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1(IL-1)和白细胞介素-6(IL-6)]参与细胞骨架活化和下游基因的调控[19]。非经典的Wnt/Ca2+信号通路是在没有共受体LRP5/6的情况下，Wnt信号通过Frizzled受体激活G蛋白和磷脂酶C，从而导致细胞内Ca2+水平的升高和蛋白激酶C(PKC)的激活，再进一步激活T细胞启动子的核因子，从而导致下游靶基因的转录。分泌型卷曲相关蛋白家族分子包含一个功能性结构域以及一个富含半胱氨酸的结构域，这两个结构域均与卷曲的富含半胱氨酸的结构域具有紧密的同源性，可与Wnt配体和卷曲的受体在细胞外结合，从而使其能够与卷曲的蛋白质竞争，这种结合调节了Wnt信号通路的级联反应，并与其受体相互作用，起到抑制Wnt信号通路的作用[20]。近年来，研究证实SFRP5/Wnt信号通路在许多疾病中发挥重要作用。糖原合成酶激酶(GSK)通过经典和非经典Wnt通路激活信号转导子和转录激活子5(STAT5)磷酸化，从而刺激SFRP5基因表达，调节脂肪形成过程，与肥胖的发生有关[21]。体外实验也表明，在胰岛素水平升高时SFRP5水平会明显降低。然而，降糖药物治疗后SFRP5表达上调。因此，SFRP5/Wnt信号通路可能参与了糖尿病的发生[22]。此外，SFRP5/Wnt5a介导的非经典通路与许多炎症相关疾病的发病机制有关。SFRP5与无翅型鼠乳腺肿瘤病毒整合位点家族5a(Wnt5a)的结合，抑制Wnt信号通路下游JNK的激活，随后促炎性细胞因子的产生减少，促凋亡作用减弱[23]。Wnt5a蛋白在多种炎性疾病中起关键作用，如败血症病人的Wnt5a水平与健康对照相比明显增加，并且与白细胞计数呈正相关，病人康复后，Wnt5a水平会发生明显下降。又如牙周炎的发生与Wnt5a的高表达水平和SFRP5的低表达水平相关[24]。因此，SFRP5通过Wnt信号通路对Wnt5a的拮抗作用，调节炎症和代谢功能障碍[25]。另外，SFRP5可阻止ROS生成，下调促凋亡蛋白Bax表达，对抗氧化应激导致的细胞凋亡。

3 SFRP5及Wnt/JNK信号通路与I/R的关系

越来越多的证据表明，SFRP5参与了缺血性心血管疾病的发展。先前已经有研究证明，冠心病病人的循环Wnt5a水平较高，循环SFRP5水平较低，血浆Wnt5a/SFRP5比率较高。并且循环中的Wnt5a水平与钙化的冠状动脉斑块和新发的冠状动脉钙化呈正相关[15]。也有研究表明，SFRP5通过Wnt5a/JNK信号通路增加内皮一氧化氮(NO)的产生来发挥其血管舒张功能[26]。这些证据都表明SFRP5在人类动脉粥样硬化中起到重要作用。最近有研究发现，对WT小鼠进行缺血/再灌注后，与假手术组相比，其SFRP5表达水平下降，Wnt5a阳性细胞明显增加。对敲除SFRP5的WT小鼠进行缺血/再灌注，敲除SFRP5小鼠在心肌缺血再灌注损伤后表现出心肌梗死面积增大、心肌细胞凋亡加重和心脏功能减弱，并且敲除SFRP5小鼠的心肌缺血性损伤具有更强的Wnt5a阳性巨噬细胞浸润和JNK的活化以及更多的炎症细胞因子和趋化因子的表达。这些结果表明，SFRP5可能通过非经典Wnt5a/JNK信号通路来拮抗心肌缺血再灌注损伤后心脏的炎症反应，从而在心肌缺血再灌注损伤中发挥保护作用[27]。另外，也有研究表明，在心肌缺血再灌注损伤过程中血清SFRP5水平与心肌肌钙蛋白和C反应蛋白表达水平呈负相关[28]。这些证据均表明，SFRP5可以通过非经典Wnt5a/JNK信号通路抑制炎症反应，减轻心肌细胞的凋亡，起到心肌保护的作用。

SFRP5及其所拮抗的Wnt信号通路在心血管疾病形成方面发挥的作用越来越受到人们的关注，深入研究其病理生理机制，可为寻找新的作用靶点和临床治疗提供新思路。七氟醚的心肌保护作用途径涉及多个方面。然而，七氟醚减轻缺血再灌注损伤的作用机制是否与SFRP5及Wnt信号通路有关尚不清楚，有待于未来的进一步研究，这对明确七氟醚作用机制以及更好地应用于临床治疗缺血性心脏病具有重要意义。