C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白（C1q/tumor necrosis factor-related protein, CTRP）是与脂联素具有高度同源性的分泌性蛋白家族，在多种心血管疾病的病理生理过程中发挥着重要作用。CTRP3是CTRP家族成员之一，具有调节糖脂代谢，抑制炎症，减少细胞凋亡，抗组织纤维化，促血管生成等多种生物学效应。本文将从心肌肥厚、心肌缺血以及糖尿病性心肌病三个方面介绍CTRP3在心血管疾病中的作用。
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C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白（C1q/tumor necrosis factor-related protein，CTRP）是与脂联素具有高度同源性的分泌性蛋白家族，目前包括15个家族成员（CTRP1~15）[1]。既往研究表明，CTRPs家族在高血压、动脉粥样硬化及其他心血管疾病的病理生理过程中发挥重要作用。CTRP3是CTRPs家族成员之一，2001年由Maeda等[2]在小鼠间充质干细胞C3H10T1/2中首次发现。随着对其深入研究，其调节糖脂代谢，抑制炎症，减少细胞凋亡，抗组织纤维化，促血管生成等多种生物学效应逐渐被揭示[3,4]。本文从心肌肥厚、心肌缺血和糖尿病性心肌病三个方面总结CTRP3在心血管疾病中的作用。
人类CTRP3编码基因大小为25.3kb，定位于5p13染色体上，由6个外显子和5个内含子组成[3]。过氧化物酶体增殖物激活受体-γ（peroxisome proliferator activated receptor-γ，PPAR-γ）、特异性蛋白1（speicific protein-1，SP-1）和FOS原癌基因（c-FOS）是CTRP3表达的负调节因子，Jun原癌基因（c-Jun）是目前唯一已知的上调CTRP3表达的转录因子[3]。作为高度亲水的分泌蛋白，CTRP3主要存在于血液循环中。结构分析显示，CTRP3由4个不同的结构域组成：指导蛋白质分泌的信号肽、含保守半胱氨酸残基的N末端结构域、可变Gly-X-Y重复胶原样结构域和与补体成分1q（C1q）同源的C-末端球状结构域[4]。在哺乳动物细胞系中，CTRP3通过由N-末端半胱氨酸残基介导的二硫键形成同源三聚体或高级寡聚体[5]。研究证实，CTRP3有两种长度、分子量和糖基化数目不同的剪接变体，分泌蛋白CTRP3A（40kDa）和CTRP3B（32kDa），在结构上，CTRP3B具有高度保守的N-连接糖基化位点，在N-末端区域具有额外73个氨基酸[6]。两种剪接变体在人血清中均可检测到，而高级寡聚体是人和小鼠血液循环中CTRP3存在的主要形式[3]。CTRP3广泛表达于人体组织器官和细胞中，如心、肺、肝脏、肾脏、软骨细胞、血管平滑肌细胞、巨噬细胞、单核细胞及脂肪细胞等，其血清浓度约为（1.0±0.3）mg/ml[6]。
Ma等[7]运用主动脉结扎术构建压力负荷诱导的鼠心肌肥厚模型，发现小鼠肥厚心肌的CTRP3表达上调，主要是由压力负荷诱导的活性氧（reactive oxygen species，ROS）的产生所触发。Ma等使用腺相关病毒（1×1011病毒基因组颗粒/小鼠）经小鼠尾静脉注射使心肌细胞过表达CTRP3，会加重压力负荷诱导的心肌肥厚和心功能障碍的恶化。相反，向小鼠心肌内注射1×109携带短发夹RNA（short hairpin RNA，shRNA）的腺病毒基因组颗粒沉默心脏CTRP3表达可以逆转压力负荷诱导的肥厚表型。进一步研究证实，CTRP3通过活化蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）激活转化生长因子β激活激酶1（transforming growth factor β-activated kinase 1，TAK1）/c-Jun-N末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）信号通路促进心肌肥厚的发展。总之，Ma等的研究结果证实，CTRP3具有促进压力负荷诱导心肌肥厚的作用。Zhang等[8]应用横向主动脉缩窄术构建压力负荷诱导的小鼠心肌肥厚模型，却得出相反结论。Zhang等发现，在压力负荷诱导下，通过心肌内注射5×106携带CTRP3基因的慢病毒（lentivirus，LV-CTRP3）使CTRP3在心脏组织中特异性过表达，可以抑制压力负荷诱导的心肌肥厚，而CTRP3基因敲除小鼠表现出心肌肥厚的恶化。进一步研究表明，CTRP3抗心肌肥厚效应是通过抑制p38丝裂原活化蛋白激酶（protein 38 mitogen-activated protein kinase，p38 MAPK）/环一磷酸腺苷（cyclic adenosin monophosphate，cAMP）反应元件结合蛋白（cAMP response element-binding protein，CREB）途径，减弱内质网应激介导的。
两者研究存在差异的可能原因有：首先，Ma等通过鼠尾静脉注射腺相关病毒过表达CTRP3，而Zhang等通过心肌内注射慢病毒使CTRP3的表达上调，Ma等的研究不能完全排除非心脏来源的CTRP3对心脏组织的影响。其次，注射病毒载量不同，心脏组织过表达CTRP3的量可能存在差异，导致CTRP3在不同的表达水平下调控的信号转导通路有所不同，这可能导致不同的表型。再者，Ma等通过心肌内注射携带靶向CTRP3基因shRNA的腺病毒抑制心脏组织CTRP3的表达，而Zhang等应用基因敲除技术沉默小鼠心脏组织CTRP3的表达，同时也下调了其他组织器官和血液循环中CTRP3的表达。这些结果表明CTRP3可能在不同条件下发挥不同的影响，调控不同的信号通路。然而，两者研究均未明确定义CTRP3在病理性心肌肥厚过程中的直接结合的分子或受体，其下游机制仍有待进一步研究。但上述研究为使用CTRP3作为预防和治疗压力超负荷诱导的心肌肥厚的靶点提供了新的视角。
既往研究显示，急性冠状动脉综合征和稳定型心绞痛患者血液循坏中CTRP3水平下降[9]。通过结扎冠状动脉左前降支构建的动物心肌缺血模型发现，在小鼠心肌梗死（心梗）区和边缘区，脂肪组织及血浆中CTRP3蛋白水平显著下降[10,11]。上述结果提示CTRP3水平降低可能是心肌缺血病理性重塑的重要因素。Zhang等[12]利用大鼠原代心肌细胞体外实验发现，CTRP3可以通过一磷酸腺苷（adenosin monophosphate，AMP）活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）/PPAR-γ共激活因子-1α（PPAR-γ co-activator-1α，PGC-1α）途径促进心肌细胞线粒体生物合成，保护心肌细胞免受缺血再灌注损伤。研究表明，CTRP3可以通过激活细胞外信号调节激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2）和MAPK信号通路以剂量依赖性方式促进内皮细胞[13]和血管平滑肌细胞[14]的增殖和迁移。Yi等[11]研究显示，通过小鼠腹膜内渗透泵给予外源性重组CTRP3可以增加Akt磷酸化水平和缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducing factor-1α，HIF-1α）和血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表达，促进梗死边缘新生血管的生成，增加了血运重建，改善了心梗后小鼠左心室收缩和舒张功能。此外，Wu等[10]提出，通过心肌内注射腺病毒过表达CTRP3，可以减轻心梗后心肌肥厚，抑制间质纤维化，减少肌成纤维细胞数量，改善心脏功能。CTRP3通过激活AMPK和Akt抑制Smad3的磷酸化，阻止Smad3核转位及与p300的相互作用，从而抑制成纤维细胞增殖分化和细胞外基质的沉积，减轻心梗后心脏纤维化。
间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）移植为心梗的治疗提供了可能选择。然而，在缺血条件下，抗氧化剂的减少和氧化应激的增强导致梗死心肌ROS水平升高，使移植细胞存活能力受限[15]。研究发现，CTRP3可以抑制缺氧条件下MSCs的凋亡[16]，并且通过PKA信号传导途径抑制氧化应激[17]。最近，Zhang等[18]研究发现，通过CTRP3-ERK 1/2-基质金属蛋白酶9（metalloproteinase 9，MMP9）途径可以促进MSCs增殖和迁移，通过CTRP3-ERK 1/2-超氧化物歧化酶2（superoxide dismutase 2，SOD2）/金属硫蛋白1/2（metallothionein 1/2，MT1/2）途径可以保护移植的MSCs免受梗死后氧化应激微环境的影响；将病毒转染过表达CTRP3的MSCs移植至梗死边缘区，通过旁分泌CTRP3的方式可以抑制纤维化，改善心功能，提高生存率，显著提高MSCs移植对缺血性心脏病的疗效。
上述研究表明，CTRP3可能在心梗后心脏病理性重塑调节中发挥重要作用，并且可能具有抗心梗损伤的治疗潜力。然而细胞移植所带来的诸多问题，也为其今后在基因治疗中的前景带来了挑战。
糖尿病性心肌病（diabetic cardiomyopathy，DCM）定义为糖尿病患者出现的心室功能障碍，是独立于高血压和冠状动脉粥样硬化性心脏病外导致心力衰竭的重要原因，其特征是心肌细胞横截面积增大，胶原蛋白的沉积，间质纤维化和舒张功能障碍[19]。脂肪因子被证实是糖尿病及其并发症的潜在生物标志物和治疗靶点[20]。CTRP3作为新型脂肪因子，在DCM中的作用逐渐被发现。近年研究表明，在2型糖尿病、糖尿病视网膜病变、糖尿病肾病和代谢综合征患者血液中CTRP3水平降低[21,22,23]。Ma等[24]在经腹腔注射链脲佐菌素（streptozotocin，STZ）构建的SD大鼠糖尿病模型中发现，心脏组织中CTRP3表达水平明显下调，提示CTRP3在维持血糖稳态方面发挥着重要作用。
2014年Li等[25]研究表明，CTRP3可以增加葡萄糖转运蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）的表达并激活胰岛素信号通路中的Akt信号传导途径，增加胰岛素依赖性组织对胰岛素的敏感性。2015年Li等[26]进一步研究证实，CTRP3可减轻胰岛素抵抗，用胰高血糖素样肽-1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）受体激动剂治疗增强CTRP3表达可以改善胰岛素敏感性。2019年有学者提出，胰岛素治疗期间CTRP3血浆谱的显著变化表明其在监测2型糖尿病患者引入胰岛素治疗后代谢变化方面的潜在价值[27]。
Wolf等[28]报道，CTRP3基因敲除小鼠血液循环中白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）水平比野生型小鼠高，表明CTRP3调节全身炎症并可能抑制炎症诱发的疾病，如胰岛素抵抗。Wei等[29]研究发现，心脏组织中CTRP3特异性过表达可以减少脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的炎症细胞浸润，降低肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和IL-6的表达。进一步研究发现，CTRP3可以抑制高糖刺激下Janus激酶2（Janus kinase 2，JAK2）/信号转导因子和转录激活因子3（signal transducers and activators of transcription 3，STAT3）途径的激活，抑制人体肾小球系膜细胞细胞增殖，降低ROS水平和细胞外基质沉积[30]。Ma等[24]发现，经鼠尾静脉注射腺相关病毒使心脏过表达CTRP3可以改善糖尿病大鼠心功能障碍和心肌面积；降低促炎细胞因子TNF-α和人单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1）的转录水平；显著降低心脏组织中还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶亚基67phox的水平和脂质过氧化物丙二醛（malondialdehyde，MDA）的产生，增加SOD2的表达；上调B细胞淋巴瘤-2蛋白（B-cell lymphoma-2，BCL-2）的表达，降低B细胞淋巴瘤-2相关的x蛋白（Bcl-2 associated X protein，BAX）的表达。同时，体外研究发现，通过携带靶向CTRP3基因shRNA的腺病毒感染大鼠心肌细胞H9C2发现，沉默CTRP3的表达可以增加基线TNF-α和MCP-1的表达及ROS的产生，提示CTRP3可以抑制DCM的炎症，控制氧化损伤和减少细胞凋亡。与肥厚型心肌病和缺血性心脏病不同，CTRP3改善DCM功能障碍是通过cAMP直接激活的交换蛋白（cAMP-exchange protein directly activated by cAMP，EPAC）/丝裂原活化细胞外信号调节激酶（mitogen-activated extracellular signal regulated kinase，MEK）/肝激酶B1（liver kinase B1，LKB1）信号途径激活AMPKα介导的[24]，提示在不同心血管疾病中，CTRP3通过调控不同的信号转导通路产生不同的影响。
CTRP3作为一种心脏组织中高表达的新型脂肪因子，在心肌肥厚、心肌细胞凋亡、心肌炎症、心肌纤维化和氧化应激等病理过程中发挥重要作用。由于CTRP3在心血管疾病中的作用机制尚未完全清楚，涉及信号转导通路也较复杂。因此，未来的研究应该旨在准确地阐明CTRP3在心血管疾病中的作用及其机制。如果机制全面揭示，靶向CTRP3的基因治疗方案很有可能成为多种心血管疾病的有效治疗方法之一。
所有作者均声明无利益冲突
