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文档简介
HIPPO信号通路在心血管疾病中的研究进展总结2026目前,尽管心血管疾病(cardiovasculardisease,CVD)各类防治策略不断取得进展,但其发病率和死亡率仍呈上升趋势
[1]
。了解CVD发病机制、探寻有效治疗靶点是当下亟需关注的研究方向。当前临床已有多重干预措施,但成熟心肌细胞在出生后不久即出现不可逆的细胞周期停滞,细胞生长转向肥大分化,丧失分裂再生能力
[2]
;心血管病变造成心肌细胞坏死后,心肌组织无法完成内源性功能修复,最终可能进展为心力衰竭,甚至导致死亡。因此,靶向调控心肌细胞再生修复已成为国内外研究热点。HIPPO信号通路是调控器官发育与大小的高度保守通路
[3]
。近年来,该通路因可调控心肌细胞增殖、肥大及死亡过程,在心血管研究领域广受关注。本文综述HIPPO信号通路在CVD发生发展过程中的调控机制与生物学作用,展望未来研究方向,为CVD防治提供新的思路与参考。一、HIPPO信号通路与核心激酶反应HIPPO信号通路是保守的生长调控通路,其命名源自通路核心组分HIPPO蛋白激酶。有关该通路的研究始于1995年果蝇抑癌基因Wts(也称为LATS)的发现,Wts突变可造成机体多组织异常增殖
[4]
。后续研究陆续鉴定出该通路其余关键分子:Sav、Hpo、Mats、Yki、Sd等
[5]
。HIPPO信号通路依靠激酶级联反应发挥功能,自果蝇至哺乳动物进化上高度保守。果蝇Hpo、Sav、Wts、Mats、Yki、Sd蛋白在哺乳动物体内的同源分子依次为哺乳动物不育20样激酶1/2(mammaliansterile20-likekinase1/2,MST1/2)、萨尔瓦多同源蛋白1(salvadorhomolog1,SAV1)、大肿瘤抑制激酶1/2(largetumorsuppressorkinase1/2,LATS1/2)、MOB激酶激活因子1、Yes相关蛋白(Yes-associatedprotein,YAP)/转录共激活因子PDZ结合基序蛋白(transcriptionalco-activatorwithPDZ-Bindingmotif,TAZ)、TEA结构域转录因子(TEAdomaintranscriptionfactor,TEAD)1~4
[6]
。经典HIPPO激酶级联反应模式如下:上游信号激活后,哺乳动物MST1/2结合接头蛋白SAV1形成活性复合物,继而激活下游核心激酶LATS1/2及其辅因子MOB激酶激活因子1;活化的LATS1/2进一步磷酸化效应蛋白YAP/TAZ,一方面阻碍YAP/TAZ核转位,促使其与胞质中14-3-3蛋白结合滞留于胞质,另一方面介导YAP/TAZ经泛素化修饰发生降解
[7,8]
。相反,若上游MST1/2或LATS1/2失活,YAP/TAZ可进入细胞核,结合TEAD家族及其他转录辅因子,启动细胞增殖、存活、迁移相关靶基因表达(图1)
[7,8]
,最终参与心脏等多器官的发育、内环境稳态与损伤再生调控
[7,8,9]
。二、HIPPO信号通路在心血管系统中的调控作用与分子机制HIPPO信号通路在心血管生理稳态维持与病理损伤过程中均可被激活,诱导通路活化的生理性刺激包括细胞间相互作用、各类细胞因子及生长因子
[7,9,10]
;病理性刺激涉及氧化应激(缺血再灌注损伤)、机械应激(压力超负荷)与心肌梗死等组织损伤。其中,YAP是介导心血管调控的核心效应蛋白。1.心肌细胞增殖:YAP作为HIPPO信号通路关键效应蛋白,入核结合转录因子TEAD后,可上调MCM3、MCM6、细胞周期蛋白依赖性激酶1和DNA聚合酶α1等细胞周期基因,进而促进心肌细胞增殖与存活
[11]
。YAP的促增殖活性受HIPPO信号通路上游分子调控,敲除Sav可促进YAP核易位,重启心肌细胞周期并诱导分裂与增殖
[12]
。2.心肌细胞凋亡:YAP基因杂合敲除可升高心肌细胞凋亡水平
[13]
,而心肌特异性过表达YAP能够抑制细胞凋亡,该保护效应可能与ATM/ATR通路介导的DNA损伤反应途径有关
[11]
。HIPPO信号通路上游激酶同样参与心肌细胞凋亡调控,除经典HIPPO级联通路外,MST1还可通过MST1/沉默信息调节蛋白3(silentmatingtypeinformationregulation2homolog3,SIRT3)通路促进心肌细胞凋亡
[14]
。3.心肌肥厚:目前YAP在心肌肥厚中的调控作用尚存争议。Khan等
[11]
的研究证实,YAP可协同激活Wnt/β-连环蛋白通路与ATM激酶/ATR激酶通路介导的DNA损伤反应途径,进而抑制心肌肥厚。另有研究表明,YAP可通过活化Akt通路
[13]
、促进糖酵解
[15]
等途径诱导心肌肥厚。HIPPO信号通路上游激酶MST1、LATS1能够通过抑制YAP活性缓解心肌肥厚
[16]
。除此之外,上游激酶MST2可不依赖下游效应分子YAP,通过调控Raf1/ERK1/2通路发挥促心肌肥厚作用
[17]
。4.心肌纤维化:心肌细胞内YAP可调控半乳糖凝集素-3、CTGF等促纤维化相关基因转录,进而抑制心肌纤维化
[18]
;下调HIPPO信号通路上游激酶MST2
[18]
及接头蛋白SAV1
[12,19]
同样能够改善心肌纤维化。但YAP在心脏成纤维细胞中作用相反,可加重纤维化,其机制为:通过促进心脏成纤维细胞增殖介导心肌纤维化重塑
[20]
,同时介导血小板活化因子/血小板活化因子受体通路发挥促纤维化作用
[21]
,YAP促纤维化的生物学效应受上游激酶LATS1/2调控
[22]
。5.炎症:人脐静脉内皮细胞中,YAP/TAZ可诱导血管炎症
[23]
,上游激酶LATS1通过HIPPO信号通路参与炎症反应调控
[24]
。巨噬细胞内YAP/TAZ同样表现促炎活性,其机制可能与白细胞介素-6水平上调有关
[25]
。6.自噬、去分化与线粒体功能障碍:HIPPO信号通路还参与心肌细胞自噬
[26]
、去分化及线粒体功能的调控,LATS2可拮抗YAP介导的心肌细胞去分化
[27,28]
;YAP表达缺失可诱发线粒体损伤与功能异常
[18]
,而抑制上游激酶MST1能够逆转该病理改变
[29]
。三、HIPPO信号通路与CVD目前,多项研究围绕HIPPO信号通路在心肌梗死、心律失常、心肌病、心力衰竭等各类CVD中的作用开展,通过靶向调控该通路,以期实现修复受损心肌、改善疾病预后、提高患者生存率的治疗效果]
。1.心肌梗死:Leach等
[19]
的研究显示,敲除HIPPO信号通路组分Sav可诱导心肌细胞增殖、存活相关修复性基因程序,从而促进梗死瘢痕周边新生血管形成、抑制心肌纤维化并优化心脏泵血功能。Liu等
[12]
在心肌梗死猪模型梗死边缘区局部敲除Sav基因,得到了一致的实验结论。过表达YAP可通过抑制心肌细胞损伤、肥厚与凋亡,在缺血再灌注损伤中发挥心脏保护效应
[11]
。另有研究证实,HIPPO信号通路还可下调自噬相关蛋白表达、减少自噬体生成,以此拮抗缺血再灌注损伤,为缺血心肌的防护提供新的研究思路
[26]
。Han等
[33]
在纤维化人成纤维细胞中筛选得到702条与HIPPO等通路相关的差异表达长链非编码RNA,证实HIPPO信号通路可能参与成纤维细胞介导的心肌纤维化过程。动物实验进一步证实,小鼠心肌梗死后心脏成纤维细胞内YAP的表达上调与功能激活,直接驱动心肌纤维化进程
[21]
。由此可见,YAP可能是心脏再生与纤维化发展的关键因素。除此之外,HIPPO信号通路还参与心肌梗死后炎症反应调控。Mia等
[25]
发现,YAP/TAZ缺失可削弱心肌梗死早期炎症应答,最终改善受损心肌修复效率与心功能;Li等
[34]
利用心肌梗死早期CD11b阳性单核细胞、中性粒细胞向梗死灶趋化聚集的特性,构建负载三七皂苷R1的CD11b靶向抗体,实现三七皂苷R1无创靶向心脏递送;该制剂通过促进YAP核易位,提升心肌细胞存活水平、改善心功能
[34]
。2.心律失常:HIPPO信号通路参与心脏传导系统的稳态调控。Zheng等
[22]
证实,经典HIPPO信号通路对维持窦房结正常结构、抑制异常纤维化具有重要作用;敲除LATS1/2可促进窦房结成纤维细胞增殖、加剧纤维化,进而诱发心房颤动(房颤)等多种心律失常。Li等
[35]
借助生物信息学分析方法,证实HIPPO信号通路是房颤进展的关键调控通路;Yu等
[36]
的研究表明,该通路在房颤患者左心房组织中富集程度最高。Pan等
[37]
的研究进一步证实,MYC、ID1和MIF可通过HIPPO信号通路介导房颤的发生与发展。心律失常既源于传导系统原发病变,也可继发于各类CVD代偿性心肌肥厚
[38,39]
。Zhang等
[30]
通过抑制HIPPO信号通路活性,诱导保护性心肌细胞肥厚,降低实验动物室性早搏、房性心动过速发生率。选择性调控HIPPO信号通路(激活成纤维细胞内通路、抑制心肌细胞内通路)在心律失常治疗中具有突出潜力。3.心肌病:心肌病是一类病因异质性较强、以心肌机械收缩和(或)心电活动异常为特征的心肌病变。Ruijmbeek等
[31]
在3个扩张型心肌病家族中检出FLII基因双等位变异,进一步将FLII突变体导入斑马鱼基因组证实FLII参与调控心肌细胞黏附、心室小梁形成等关键过程;FLII突变引发小梁缺陷的同时,会伴随心室壁HIPPO信号通路受损。上述结果提示HIPPO信号通路参与心室形态发育
[31]
。HIPPO信号通路下游效应分子WWTR1/TAZ已被证实对心室壁成熟至关重要
[31]
,过表达通路激酶MST1可诱发扩张型心肌病合并心肌间质纤维化
[18]
。另有研究证实,HIPPO信号通路异常激活后下游YAP与TEAD1相互作用减弱,下游大量线粒体相关基因转录受抑制,诱发线粒体损伤与功能异常,推动扩张型心肌病发展
[18]
。HIPPO信号通路介导的线粒体功能失衡还与Takotsubo综合征发病机制相关。Wu等
[29]
利用异丙肾上腺素构建Takotsubo综合征小鼠模型,发现小鼠一过性心功能下降与大范围心肌线粒体损伤密切相关;其机制为HIPPO信号通路激活、MST1表达增强,继而造成线粒体功能受损、心肌产能不足和活性氧蓄积,敲除MST1可缓解Takotsubo综合征小鼠急性期线粒体病变。提示抑制HIPPO信号通路有望通过保护线粒体改善扩张型心肌病和Takotsubo综合征。在糖尿病心肌病中,通过调控MST1/SIRT3信号通路及MST1泛素化水平,可经由HIPPO信号通路抑制心肌细胞凋亡
[14]
。因此,抑制MST1/SIRT3通路有望成为糖尿病心肌病富有前景的新型治疗靶点。不同于前述心肌病中抑制HIPPO信号通路可发挥心脏保护作用,在肥厚型心肌病中,HIPPO信号通路下调反而会促进病情进展。Wang等
[32]
在肥厚型心肌病患者及模型小鼠心肌组织中观察到YAP表达上调;体外原代心肌细胞实验同样证实,过表达YAP能够促使心肌细胞体积增大。4.心力衰竭:心力衰竭是各类心脏结构或功能病变造成心室充盈、射血功能受损,心输出量无法满足机体代谢需求的临床综合征。压力负荷过载诱发的病理性心肌肥厚是心力衰竭最常见的诱因之一
[13]
。YAP介导心肌细胞发生代偿性肥大,可抵御压力负荷过载诱导的心功能损伤
[15]
。利用主动脉缩窄构建短期(1周)压力负荷过载模型,相较于野生型小鼠,心肌细胞特异性YAP杂合敲除小鼠心肌肥厚程度较轻,心肌细胞凋亡、间质纤维化增多,出现左心室扩张、心功能恶化,加速心力衰竭进展
[13]
。Kashihara等
[15]
的研究也证实,急性压力负荷过载刺激(2d)下YAP短暂激活可拮抗血压骤升诱发的心力衰竭。但YAP的心脏保护效应仅局限于急性压力负荷过载,长期刺激下反而表现出有害作用:持续12周压力负荷过载可激活YAP/TEAD1/抑瘤素M正反馈环路,诱导心肌细胞去分化并加剧心功能损伤,推动心力衰竭进展
[27]
。采用YAP抑制剂或敲减TEAD1基因可延缓心力衰竭发展
[27]
。与此一致,Ikeda等
[28]
通过4周高脂饮食构建压力负荷过载模型,证实高脂环境可激活YAP/TEAD1通路,通过促进心肌细胞去分化诱发心力衰竭。可见压力负荷过载时长是影响YAP发挥保护或致病作用的关键因素。以上研究提示,靶向调控HIPPO信号通路有望成为抑制心室重塑、防治心力衰竭的新策略。四、总结与展望近年来,HIPPO信号通路在心血管领域的相关研究不断深入,该通路在调控受损心脏修复与再生过程中发挥重要作用。Hippo通路核心激酶、下游YAP/TAZ效应蛋白,以及YAP/TAZ与TEAD相互作用,均是具有研发潜力的药物作用靶点。MST1选择性抑制剂XMU-
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