TNF-α在慢性心力衰竭中的作用

　　心力衰竭是由各种心脏疾病发展而来，严重威胁着人类的健康。随着对心力衰竭病理生理过程研究的深入，发现心力衰竭除了与神经内分泌系统激活密切相关外，细胞因子网络(cytokine network)在心力衰竭的病理生理和发病机制中起着重要作用。与心力衰竭直接相关的炎性细胞因子有TNF-α、IL-1和IL-6、黏附分子等，TNF-α在心力衰竭中的作用的是近几年来研究较广泛和深入的，动物实验和临床研究表明TNF-α是细胞因子网络的关键部分。本文将对TNF-α在心力衰竭中的作用综述如下。

　　1  TNF-α的生物学特征

　　TNF-α基因位于人类第6号染色体上，以同源三聚体形式存在，有跨膜型和分泌型两种分型。跨膜型(TM-TNF-α)是由233个氨基酸组成的，含76个氨基酸残基的信号肽，信号肽部分分离，从巨噬细胞膜上脱出，转变成有157个氨基酸残基的、分子量为17kD的分泌型TNF-α(S-TNF-α)。病毒、过敏毒素、免疫复合物及IL-1等均能诱导TNF-α的合成，但最主要的直接刺激因素是脂多糖(LPS)，其机制可能与核转录因子NF-κB的活化有关。TNF-α通过靶细胞膜上的受体TNFR介导发挥其生物学作用，表现在TNF-α释放后，通过与受体结合，引起细胞间信号效应，包括重要酶的磷酸化，影响细胞行为基因产物的表达或失活。蛋白纯化及基因克隆技术表明TNF-α特异性受体有两种：TNFR1和TNFR2，前者为低亲和力受体，分子量为55kD，后者为高亲和力受体，分子量为75kD。TNFR的胞外区部分在TNF、脂多糖等刺激下经蛋白水解酶水解而脱落，进入血液循环，成为可溶性受体（soluble TNF receptor，sTNFR）。sTNFR在心力衰竭中的作用一般认为可以结合循环中的TNF-α，从而阻止TNF-α与心肌细胞膜上的受体结合，最终缓冲和抑制了TNF-α的生物学作用［1］。TNFR在人的血液和尿液中可测得，临床研究认为循环中的TNFR浓度检测能反映心力衰竭的程度。

　　2  TNF-α在慢性心力衰竭中的作用

　　Levine等于1990年首先发现慢性充血性心力衰竭患者发生心源性恶病质时，血清TNF-α水平明显升高［2］，在以后许多动物实验与临床研究中这一发现得到了支持。研究证实在正常的心脏中并无TNF-α的合成和表达，TNF-α及其蛋白仅存在于衰竭的人类心脏中［3］。心力衰竭时，由于缺氧、炎症，神经内分泌系统激活，压力容量负荷过重引起的血流动力学改变，导致TNF-α的产生，研究发现，活化的免疫细胞如单核/巨噬细胞可产生TNF-α，此外血管内皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞也可产生。而且心力衰竭患者的心脏既是TNF-α的合成场所，也是TNF-α作用靶器官［4］。TNF-α在心力衰竭中和各种神经内分泌因子有紧密联系，通过它们的相互作用推进心力衰竭的进展，TNF-α主要通过以下几个方面起作用。

　　2.1  对心肌收缩力的作用  CHF中TNF-α与血浆肾素活性(PRA)和血清去甲肾上腺素水平呈正相关，提示TNF可能对RAS系统有调控作用，另外，TNF-α可通过对β-肾上腺素能信号途径的作用影响心脏，可使β-肾上腺素能受体在心肌细胞膜上密度减小，亲和力下降，且可使环磷酸腺苷(cAMP)水平降低，增加cAMP降解，引起心肌收缩功能失调。临床研究亦表明，TNF-α对成熟的心肌细胞和乳头细胞具有浓度依赖性负性肌力作用。体内、体外实验已经证明了TNF-α的心肌抑制效应［5］。TNF-α负性肌力的作用可通过NO-依赖性和NO-非依赖性两条途径影响心肌收缩功能。在生理情况下，主要由组织型cNOS合成及释放少量的NO参与扩血管等生理功能的调节，心力衰竭时TNF-α引起组织型NO合成酶（cNOS）mRNA的表达下调，从而诱发巨噬细胞、血管内皮细胞、心肌细胞等表达诱导型NO合成酶(iNOs)，而后引起NO释放［6］。iNOs的合成还需四氢嘌呤(tetrahydrobiopterin，BH4)作为一种重要的辅助因子，TNF-α可以增加细胞内的四氢嘌呤的含量，使心肌内NO的合成增加，抑制心肌收缩力。另一方面，TNF-α可以抑制肌浆网电压依赖的L型钙通道钙离子的内流，抑制和延长钙转运，引起心肌细胞内钙浓度降低，这一途径与激活心肌细胞鞘髓磷脂酶(sphingomyelinase)有关［7］。

　　2.2  引起细胞凋亡  Kubota等发现在充血性心力衰竭的患者和动物模型的心肌细胞中，过度表达TNF-α的转基因鼠所患扩张型心肌病有细胞凋亡现象［8］。CHF发生时，各种凋亡信号分子相互作用，构成了复杂的凋亡通路。

　　TNFR是介导细胞程序性死亡的死亡受体(death receptor)家族的成员，是由3个亚基装配而成的膜蛋白。受体的每一个亚基都含有一段由70～80个氨基酸残基组成的跨膜死亡结构域(death domain)。介导细胞凋亡(apoptosis，Apo)信号主要是通过TNFR-1。TNF-α刺激下，TRADD(TNFR-associated death domain)三聚化，从而启动细胞内的Caspase信号转导通路，引起细胞的程序性死亡、诱导细胞凋亡。这一过程可以和Fas介导的细胞凋亡相互影响。

　　TNF与NF-κB也存在复杂的相互作用，心肌缺血或再灌注时，NF-κB激活，转位至核内，与含有特定DNA序列的TNF-α基因结合，促进其转录并翻译，从而调节细胞因子的表达，另一方面，TNF-α可介导NF-κB活化（TNF-α-induced NF-κB activation）可以通过激活IKK(IκB kinases，是NF-κB信号传导通路的关键性激酶)使IκB磷酸化，激活NF-κB，NF-κB在一定程度上抑制了细胞凋亡，所以相对细胞凋亡的Fas途径，TNF介导的凋亡反应较弱。

　　BcL-2是Apo的原癌基因（proto－oncogene），其表达的蛋白质BcL-2蛋白具有抗凋亡作用，TNF-α可通过减少BcL-2的表达，促进细胞凋亡。心力衰竭时NO合成增多，产生细胞毒效应，也是引起细胞凋亡的一个因素。

　　2.3  与心源性恶病质的关系  TNF-α与终末期心力衰竭患者出现的心源性恶病质有直接关系。TNF-α称为恶病质素，可造成消瘦、脂肪重新分布等恶病质状态，自从在小鼠体内发现这一物质后，相继的许多研究都发现心力衰竭恶病质患者体内TNF-α含量较非恶病质组明显升高，并认为胞浆TNF-α浓度是体重减轻程度最强的预报因子［9］。TNF-α能诱发骨骼肌蛋白的断裂，使得肌纤维萎缩，也与脂肪组织的萎缩有关。脂肪细胞表达TNF-α，可通过干扰胰岛素受体后的信号传导，抑制胰岛素依赖的葡萄糖转运和内皮细胞NO的产生；还可加速脂溶，增加游离脂肪酸（FFA）释放而加重胰岛素抵抗（IR），促进恶病质进展。马爱闻等发现恶病质组的血清瘦素与TNF-α呈显著相关性（P<0.05）［10］。说明TNF与胰岛素抵抗、瘦素等内分泌因素相关，从而促进恶病质发生及发展。

　　2.4  参与左室重构(ventricular remodeling)  心力衰竭时机械负荷和神经体液的调控影响可导致心室重构，TNF可起协同作用共同促进重构过程。其主要机制是TNF可激活基质金属蛋白酶(MMPs)［11］，使胶原纤维减少，胶原纤维溶解导致心肌束之间的滑行和排列紊乱。但TNF在心肌炎症的进展中的作用并非始终不变的，在炎症后期，MMPs活性减低，MMPs的组织型抑制物(TIMPs)增多，胶原纤维含量增多。说明MMPs/TIMP比值的变化呈时间依赖性，其机制尚不明确。

　　TNF-α并可促进内皮素-1（ET）的分泌，进而促进心肌细胞肥大，影响成纤维细胞的胶原合成代谢，导致心肌间质纤维化，构成了心室重构的病理基础。TNF-α还可能增加心房利钠肽表达以及增加NO的产生，都可能参与心室重构。

　　综上所述，TNF-α通过影响心肌收缩力、介导细胞凋亡、参与心室重构、促进心源性恶病质发生发展等多种途径对心力衰竭的进程起作用。这几个方面是相互作用，构成了心力衰竭复杂的病理生理机制。研究TNF-α在心力衰竭中作用对心力衰竭的治疗具有重要意义。目前心力衰竭的治疗上，抗细胞因子治疗已经作为一种调节免疫的手段进入临床研究。资料显示β-肾上腺素能激动剂、磷酸二酯酶抑制剂、腺苷、血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）、胺碘酮等均可减少循环中TNF含量、改善心力衰竭症状。氨力农、毒毛花苷G、雌激素等可以抑制TNF的表达。TNF拮抗剂如可溶性人类TNFR融合蛋白质(etanercept)及抗TNF单克隆抗体(infliximab)均可与TNF结合并使其功能失活，几个小型临床观察表明应用该类制剂可降低血中TNF-α水平，改善患者心功能状况，但以后进行的应用Etan-ercept的RENAISSANCE、RECOVER和RENEWAAL随机、双盲、安慰对照试验以及应用Infliximab的ATTACH试验均未取得预期效果，而提前终止［12，13］。抗细胞因子治疗尚有待进一步研究，但其前景是值得期望的。对在细胞因子网络中起关键作用的TNF-α的从分子水平到临床应用的研究必然会为心力衰竭的治疗开辟道路。

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　　12  Bozkurt B，TorreAmione G，Warrem MS，et al.Results of targeted anti-tumor necrosis factor therapy with etanercept (ENBREL) in patients with advanced heart failure.Ci-rculation，2001，103：1044-1047.

　　13  Coletta AP，Clark AL，Banarjee P，et al.RENEWAL(RENAISSANCE and RECOVER)and ATTACH.Eur J Heart Fail，2002，42：559-561.

　　作者单位：1 350003 福建福州，福建中医学院（2003级研究生）

　　　　　　　2 353000 福建南平，南平市第一医院心血管内科

　　(编辑：于  伽)