揭秘 ITIH5：从缺血性心肌病的诊断新标靶到心肌修复调控 “密码”

为解决 ITIH5 在 ICM 患者中的诊断价值及在 MI 后调节机制不明的问题，杭州市第一人民医院的研究人员开展 ITIH5 相关研究。结果发现其可作 ICM 诊断标志物且促进 MI 后纤维化重塑，为相关疾病治疗提供新方向，值得科研读者一读。

　　

在心血管疾病的大舞台上，心肌梗死（MI）和随后引发的缺血性心肌病（ICM）堪称 “头号反派”，它们是导致心力衰竭的主要原因。当心肌梗死发生时，心脏就像遭遇了一场 “地震”，心肌缺血缺氧，引发一系列连锁反应，局部或弥漫性心肌纤维化逐渐出现，心脏的收缩和舒张功能受到严重影响，进而发展成缺血性心肌病。

为了维持心脏的泵血功能，身体会启动一系列复杂的急性和慢性反应，但这个过程就像一场 “失控的派对”，炎症和免疫细胞信号异常活跃。在急性缺血损伤中，免疫介导的纤维化激活原本是为了防止心肌破裂，可一旦过度，就会导致细胞外基质（ECM）大量堆积，心脏组织变得僵硬，心肌细胞的生存环境恶化，心脏功能不断下降。

近年来，免疫信号对急性和慢性纤维化的影响成为了研究热点，大家都希望能找到针对免疫调节的心脏病治疗新方法。虽然嵌合抗原受体 T 细胞免疫疗法展现出了一定的潜力，但目前针对心肌梗死后心力衰竭，仍然缺乏特异性的免疫调节靶点，这就像在黑暗中摸索，急需一盏明灯照亮前行的道路。

在这样的背景下，一种名为 Inter-α trypsin inhibitor heavy chain 5（ITIH5）的细胞外基质蛋白进入了科研人员的视野。它之前被报道与多种疾病相关，比如在肿瘤领域，它被认为是一种肿瘤抑制基因；在肥胖研究中，发现它在肥胖患者的腹部皮下脂肪组织中表达较高。而且，它还在调节细胞外基质和免疫环境稳态方面发挥着重要作用。然而，在心血管疾病方面，ITIH5 在 ICM 患者中的诊断价值，以及它在心肌梗死后调节组织修复和重塑的功能及分子机制，还是未知数，这就像一个个神秘的谜题等待着科研人员去解开。

为了揭开这些谜题，杭州市第一人民医院的研究人员在《Journal of Translational Medicine》期刊上发表了题为 “Inter-α trypsin inhibitor heavy chain 5 promotes cardiac fibrotic remodeling after myocardial infarction by mediating fibroblast–macrophage crosstalk” 的论文。他们发现，ITIH5 就像一个 “双面间谍”，在心血管疾病的发展过程中起着复杂的作用。它不仅可以作为 ICM 的诊断标志物，而且在心肌梗死后，其表达会上调，加速细胞外基质 - 成纤维细胞 - 巨噬细胞之间的相互作用，促进巨噬细胞向促纤维化表型转化，激活心脏成纤维细胞（CFs），进而推动心脏纤维化重塑。这一发现为心肌梗死和 ICM 的治疗提供了新的方向，就像在黑暗中找到了一把开启宝藏的钥匙。

研究人员在探索 ITIH5 奥秘的过程中，运用了多种先进的技术方法。他们从公共数据库中下载了多个基因表达谱数据，通过生物信息学分析，筛选出与 ICM 相关的差异表达基因和关键基因。同时，收集了临床样本，包括 ICM 患者和健康对照者的外周血，检测其中 ITIH5 的蛋白水平。此外，还建立了小鼠心肌梗死模型和细胞共培养模型，从动物实验和细胞实验两个层面深入研究 ITIH5 的功能和作用机制。这些技术方法相互配合，为研究人员深入了解 ITIH5 提供了有力的工具。

下面让我们一起来看看研究人员通过这些方法都发现了什么吧。

1. ITIH5 作为缺血性心肌病的潜在标志物：研究人员首先对三个基因表达谱数据集进行了合并、批次效应校正和标准化处理，就像整理杂乱的文件一样，让数据变得有序。经过一系列复杂的分析，他们发现 ITIH5 在 ICM 患者的心肌组织中表达明显上调，并且具有良好的诊断价值。为了进一步验证这一结果，他们又使用了两个外部数据集进行验证，结果再次证实了 ITIH5 在 ICM 诊断中的重要性，它就像一个精准的 “探测器”，能够敏锐地察觉到 ICM 的存在。
2. ITIH5 作为 ICM 的外周血标志物：ITIH5 不仅在心肌组织中表现突出，在血液中也有 “戏份”。研究人员收集了 53 名 ICM 患者和 40 名健康对照者的外周血，通过 ELISA 检测发现，ICM 患者外周血中 ITIH5 蛋白水平显著高于健康人。而且，经过一系列的统计分析，发现 ITIH5 水平与多个因素相关，并且它还是 ICM 的独立危险因素。通过绘制 ROC 曲线评估其诊断能力，发现 ITIH5 诊断 ICM 的能力相当不错，甚至比一些传统的危险因素预测能力还要好，这意味着它有望成为 ICM 诊断的新 “利器”。
3. ITIH5 在 MI 后的表达变化、细胞来源及定位：研究人员利用小鼠心肌梗死模型，观察 ITIH5 在缺血条件下的变化。他们发现，MI 后，ITIH5 的蛋白和 mRNA 表达就像坐过山车一样，在急性期（3 天内）开始上调，7 - 14 天达到高峰，之后一直维持在较高水平。通过免疫荧光检测和单细胞 RNA 测序分析，确定 ITIH5 主要由成纤维细胞表达，并且最终会分泌到细胞外基质中，就像成纤维细胞派出的 “信使”，在细胞外发挥着重要作用。
4. ITIH5 加剧 MI 后的纤维化重塑：为了探究 ITIH5 的具体功能，研究人员使用 AAV9 - pPOSTN - shITIH5 抑制 CFs 中 ITIH5 的表达，然后观察小鼠的变化。结果发现，抑制 ITIH5 表达后，小鼠在 MI 后 7 天内的死亡率明显增加，但从长期来看，却能改善心脏功能，减轻心脏纤维化。进一步研究发现，ITIH5 下调会抑制 CFs 的增殖，促进其凋亡，同时对 MI 后的血管生成没有明显影响，这表明 ITIH5 在心脏纤维化重塑过程中扮演着重要角色，就像一个 “指挥官”，调控着心脏修复的进程。
5. ITIH5 促进 CF 增殖、迁移和细胞存活而非激活：在体外实验中，研究人员发现，用血管紧张素 II（Ang II）或缺氧处理 CFs 后，ITIH5 的表达会上调。随后，通过抑制或过表达 ITIH5，研究人员发现它对 CFs 的激活影响较小，但却能显著促进 CFs 的增殖、迁移和细胞存活。这就像是给 CFs 注入了 “活力因子”，让它们变得更加活跃，在心脏修复过程中发挥着独特的作用。
6. ITIH5 调节 MI 修复期巨噬细胞的功能：体外实验中 ITIH5 对 CFs 激活的影响与体内的纤维化反应不太一致，这让研究人员感到好奇。于是，他们对 MI 后 7 天小鼠梗死心肌进行 mRNA 测序，发现 ITIH5 下调会影响免疫细胞的趋化和细胞外信号传导。进一步研究发现，ITIH5 下调会显著抑制巨噬细胞的浸润、分化、成熟和表型转化，这表明 ITIH5 在调节巨噬细胞功能方面发挥着重要作用，就像一个 “开关”，控制着巨噬细胞在心脏修复过程中的行为。
7. ITIH5 通过介导成纤维细胞 / 巨噬细胞串扰促进巨噬细胞促纤维化表型转变：体内实验表明，ITIH5 调节的严重纤维化反应可能与巨噬细胞表型转化有关。研究人员通过在巨噬细胞中敲低或过表达 ITIH5，发现它能影响巨噬细胞的成熟和纤维化表型转化。为了进一步探究其机制，他们构建了成纤维细胞和巨噬细胞的共培养模型，发现 CFs 来源的 ITIH5 能增强巨噬细胞的成熟和纤维化表型转化，同时促进成纤维细胞的胶原合成和肌成纤维细胞分化，这揭示了 ITIH5 在成纤维细胞和巨噬细胞之间的 “沟通桥梁” 作用，促进了心脏纤维化的发展。
8. ITIH5 通过 HA 和 CD44/STAT3 信号介导成纤维细胞 / 巨噬细胞串扰：研究人员还发现，ITIH5 介导的纤维化重塑与 HA 密切相关。ITIH5 下调会导致梗死区域 HA 排列紊乱，使用 HA 合成抑制剂 4 - MU 可以逆转 ITIH5 过表达引起的巨噬细胞促纤维化表型和 CFs 激活。进一步研究发现，ITIH5 与 CD44 相互作用，激活巨噬细胞的 STAT3 信号通路，促进巨噬细胞的促纤维化表型转化。这就像一条紧密相连的 “信号链”，ITIH5 通过 HA 和 CD44/STAT3 信号，在成纤维细胞和巨噬细胞之间传递信号，推动着心脏纤维化的进程。

综合以上研究结果，ITIH5 在缺血性心肌组织中被显著激活，它不仅可以作为 ICM 患者的血液生物标志物，还能通过调节细胞外基质 - 巨噬细胞 - 成纤维细胞之间的相互作用，促进心肌梗死后的纤维化重塑。这一发现为心肌梗死和 ICM 的治疗提供了新的潜在靶点，具有重要的临床意义。

不过，研究人员也清楚地认识到，这项研究还存在一些不足之处。比如，需要收集更多的临床统计数据，包括随访数据，来更全面地评估外周血 ITIH5 水平在 ICM 患者中的诊断和预后价值；由于实验中使用的 AAV 可能存在潜在的脱靶效应，需要构建 ITIH5 基因敲除或转基因小鼠来进一步明确其生物学功能；此外，ITIH5 调节 HA 功能以及与 CD44 受体相互作用的详细机制，还有是否存在其他细胞外基质蛋白与 ITIH5 结合发挥生物学功能等问题，都有待进一步研究。

尽管如此，这项研究仍然为心血管疾病的研究开辟了新的道路。它揭示了 ITIH5 在心脏纤维化过程中的重要作用，让我们对心肌梗死和 ICM 的发病机制有了更深入的了解。相信在未来，随着研究的不断深入，基于 ITIH5 的治疗策略有望成为治疗心肌梗死后纤维化重塑以及其他炎症和纤维化相关心血管疾病的新希望，为众多心血管疾病患者带来新的曙光。