孙陈琛， 邵晨， 杜荣增

(江苏大学附属医院心内科，江苏省镇江市 212001)

心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)严重威胁人类的健康,是导致中国人口死亡的首要原因[1]。赖氨酰氧化酶样蛋白2(lysyl oxidase-like 2，LOXL2)是赖氨酰氧化酶家族的一员，LOXL2功能失调与许多心血管疾病有关[2]，LOXL2或许可以成为治疗CVD的新靶点。本文就LOXL2在心血管疾病中的研究进展进行综述，以期为治疗心血管疾病提供新的思路。

1 LOXL2的结构和功能

LOXL2基因定位于人染色体8p21.3，编码区由14个外显子和13个内含子组成[3]。LOXL2的C-末端保守性较高，包含铜结合位点、赖氨酸酪氨酰醌残基(lysine tyrosylquinone，LTQ)和细胞因子受体结构域(cytokine receptor-like domain，CRL)，而保守性较低的N-末端则含有4个富含半胱氨酸的清道夫受体结构域(scavenger receptor cysteine-rich domains，SRCR)[4]。Zhang等[5]在2018年首次揭示了人赖氨酰氧化酶样蛋白2(human lysyl oxidase-like 2，hLOXL2)前体状态的晶体结构，发现hLOXL2的整体结构呈三角形，SRCR3、SRCR4和催化结构域分别占据三角形的一角，铜结合序列和LTQ位于由3个α螺旋和14个β折叠结构组成的催化结构域中，当铜结合位点被锌占据后hLOXL2的酶活性明显下降，而铜进入后则能稳定地激发hLOXL2的活性。

细胞外基质(extracellular matrix，ECM)由细胞表面或细胞之间的多糖和蛋白质等大分子物质构成,在维持正常组织结构的完整性和稳定性方面起着重要作用。胶原蛋白和弹性蛋白是ECM的重要组成部分，LOXL2通过催化上述两种蛋白上的赖氨酸残基，将其交联成韧性更强的胶原纤维和弹性纤维，从而维持ECM的结构和功能[6]。Martin等[7]发现，敲除小鼠LOXL2基因后，约1/3小鼠在围生期因严重的心脏缺陷而死亡。LOXL2的基础表达水平对于心脏正常的ECM组成至关重要。LOXL2也广泛分布于小动脉和主动脉的血管壁中，不仅能催化弹性蛋白交联促进血管发育[8]，还能直接调节IV型胶原和纤连蛋白的沉积，促进血管生成[9]。Neumann等[10]通过沉默内皮细胞中LOXL2基因的表达抑制血管的萌芽。然而当LOXL2基因过表达后可能会使胶原等ECM成分过度沉积，造成心脏、血管等器官的纤维化，最终引起各种心血管疾病。研究发现，LOXL2参与肿瘤细胞的生长、黏附、侵袭和转移[11]。

2 LOXL2与心血管疾病

LOXL2与心力衰竭、心房颤动、高血压等心血管疾病之间存在复杂而密切的联系(图1)。

图1 LOXL2与心血管疾病的关系

2.1 LOXL2与心力衰竭

主动脉弓缩窄(transverse aortic constriction，TAC)常被用来诱导小鼠产生压力负荷性心力衰竭。Nishimura等[12]在TAC和异丙肾上腺素刺激共同构建的心力衰竭小鼠模型中观察到了左心室心肌的纤维化，并且发现LOXL2基因表达上调。Yang等[13]在动物实验中发现，心脏在应激状态下，间质中的成纤维细胞会大量分泌LOXL2，产生转化生长因子-β2(transforming growth factor，TGF-β2)，刺激成纤维细胞向肌成纤维细胞转化。同时，LOXL2也可作用于TGF-β2下游，刺激肌成纤维细胞迁移。给予LOXL2抑制性单克隆抗体和敲除LOXL2基因均可减轻心脏纤维化。

糖尿病是CVD发病的危险因素，其通过氧化应激、炎症和免疫调节功能失调等途径来诱导心肌间质纤维化，使心脏收缩及舒张功能受限，诱发心力衰竭[14]。Johnson等[15]观察到糖尿病小鼠血清和心脏组织中的LOXL2水平与左心室舒张功能之间存在明显的负线性关系，LOXL2或许可以成为诊断糖尿病心肌病的潜在生物标志物。

心肌梗死后，肌成纤维细胞会参与心肌的修复，防止梗死范围扩大，但同时心肌非损伤区域的成纤维细胞也会增殖，造成心室重构和心力衰竭的发生[16]。Gonzalez-Santamaria等[17]发现，C57BL/6小鼠发生心肌梗死时，LOXL2的表达明显上升，梗塞区域出现胶原纤维积聚，而使用阻断抗体对LOX亚型进行抑制后，心肌纤维化程度减轻，心脏重构改善。Schilter等[18]发现，LOXL2/LOXL3抑制剂可减少胶原含量，降低心肌梗死小鼠的心肌纤维化面积，改善射血分数，但不会对正常的胶原交联产生影响。

综上所述，心肌纤维化是心脏功能障碍的一个特征，纤维化会导致心室壁弹性下降，使心室收缩和舒张能力减弱，最终导致心力衰竭。当压力负荷、高血糖等因素长期作用于心脏时，心脏成纤维细胞中的LOXL2基因表达上调，促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，肌成纤维细胞合成的大量胶原在心脏间质中沉积，心脏逐渐出现反应性纤维化，最终引起心力衰竭。心肌梗死后，肌成纤维细胞通过瘢痕形成参与心肌的修复，心脏出现替代性纤维化，若纤维化面积较大则容易导致心功能下降。给予LOXL2抑制剂或敲除LOXL2基因也许可以减轻心脏纤维化程度，改善心功能。目前LOXL2抑制剂种类较少，有研究发现，LOXL2抑制剂PAT-1251可显著降低小鼠肺纤维化，抑制剂已进入健康志愿者I期试验，成为最先进入临床试验的LOXL2抑制剂之一[19]。但PAT-1251是否具有改善心肌纤维化的功能仍未明确，未来还需要大量的动物实验和多中心大样本的临床试验来验证。

2.2 LOXL2与心房颤动

心房颤动(atrial fibrillation，AF)是一种常见的心律失常类型，其患病率随着年龄的增加而增长。心房纤维化与AF密切相关，极易造成心房内激动传导方向和速度的不均一，从而参与AF的发生与维持[20]。Zhao等[21]发现，阵发性、持续性心房颤动患者血清中的LOXL2含量明显升高，并且AF患者的平均左心房电压与血清LOXL2含量呈负相关，而心房电压标测系统识别到的低电压区即认为是心房纤维化区域。Zhong等[22]发现，LOXL2在永久性心房颤动患者的心房组织中的表达显著上调，同时伴随胶原(I型和III型)的增加。Wu等[23]通过动物实验发现LOXL2抑制剂可以抑制心房组织中转化生长因子-β1和I型胶原的表达及Smad2/3的磷酸化，显著减轻心房炎症和纤维化，降低AF易感性。由此可见，LOXL2可能通过胶原沉积使心房产生大量纤维化区域，破坏心房正常的电传导，最终促进AF的发生和维持，而使用LOXL2特异性抑制剂或许可以减慢甚至逆转这一过程。

心房纤维化的评估包括心肌活检、心房多极电压标测、延迟增强磁共振成像(DE-MRI)等。心肌活检是诊断心肌纤维化最可靠的方法，但因其对心脏有一定的损伤，临床难于开展。心房电压标测需将标测导管送入心腔，同样属于有创操作，实施较为困难。DE-MRI可操作性较高，但由于其高昂的费用，普遍性不强，临床上应用较少。因此，寻找能够快速、准确反映心房纤维化的生物学指标可能会成为未来的一项重大课题。

2.3 LOXL2与高血压

高血压的发生、发展与动脉硬化有关[24]。ECM是血管壁的重要组成部分，其过度沉积会导致血管僵硬度增加。Craighead等[25]发现，与同龄血压正常受试者相比，LOXL2在中年高血压患者微血管内皮细胞的外基质中表达更高。Steppan等[26]观察到老年小鼠主动脉中的LOXL2含量较年轻小鼠升高，主动脉血管硬化程度也更高。LOXL2通过促进主动脉纤维化，增加血管僵硬度，进而引起血压升高，而敲除LOXL2基因则可显著延缓这一过程。

综上所述，LOXL2可能通过ECM沉积促进微血管和大血管纤维化，造成血压升高。LOXL2的表达水平与年龄相关，年龄越大，血管硬化越严重，高血压患病风险越高。目前关于LOXL2与高血压关系的研究尚少，LOXL2在未来可能成为预测高血压发生与进展的一个潜在生物标志物。

3 总 结

LOXL2在心血管系统发育过程中起了重要作用，但其过表达会增加细胞外基质的过度沉积，引起心脏、血管纤维化，导致其功能障碍，进而引发一系列心血管疾病。LOXL2引起心血管系统纤维化过程中的信号通路及其分子调控机制尚不明确。特异性LOXL2抑制剂可以显著减轻心血管系统的纤维化进程，但其具体疗效仍需要大规模临床试验来支持。目前尚无有效治疗心肌纤维化及血管硬化的方法，LOXL2或许可以成为切入点来帮助开发新的治疗方案。