揭秘 ITIH5：缺血性心肌病诊断新希望与心肌梗死后纤维化调控 “密码”

为解决 ITIH5 在 ICM 诊断价值及调控心肌梗死后修复重塑机制不明的问题，杭州市第一人民医院研究人员开展相关研究，发现 ITIH5 可作 ICM 诊断标记物且促进心肌纤维化重塑。推荐科研读者阅读，以了解心血管疾病研究新进展。

　　

在医学领域，心肌梗死（MI）就像一颗 “定时炸弹”，时刻威胁着人们的生命健康。它是导致心力衰竭的主要原因之一，后续引发的缺血性心肌病（ICM）更是让心脏问题雪上加霜。当心肌梗死发生时，心脏局部或弥漫性心肌纤维化，心脏的收缩和舒张功能受损，就像一台精密的机器出现了故障，无法正常运转。

为了修复受损的心脏，身体会启动一系列复杂的反应，其中炎症和免疫细胞信号传导起着关键作用。在急性缺血损伤阶段，免疫介导的纤维化激活是为了防止心肌破裂，就像给受伤的心脏打上 “补丁”。然而，如果这个 “补丁” 打得太多，也就是成纤维细胞反应过度，会导致细胞外基质（ECM）过度积累，心脏组织变得僵硬，影响心肌细胞的正常环境，使得心脏功能逐渐恶化。

近年来，免疫信号对急性和慢性纤维化的影响受到了广泛关注。科学家们希望通过靶向免疫调节来治疗心脏病，虽然嵌合抗原受体 T 细胞免疫疗法等新方向带来了希望，但目前仍然缺乏针对心肌梗死后心力衰竭的特异性免疫调节靶点，这就像在黑暗中摸索，还没有找到准确的方向。

在这样的背景下，有一种名为 Inter-α trypsin inhibitor heavy chain 5（ITIH5）的细胞外基质蛋白进入了研究人员的视野。此前的研究发现，ITIH5 与 ICM 以及慢性肾病存在关联，可作为 ICM 的心肌标记物 ，但它在 ICM 患者中的诊断价值究竟如何？在调节心肌梗死后组织修复和重塑过程中又扮演着怎样的角色？其背后的分子机制是什么？这些问题都还是未解之谜。

为了揭开这些谜团，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 modulating fibroblast-macrophage crosstalk” 的论文。研究发现，ITIH5 不仅可以作为 ICM 的诊断标记物，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和潜在靶点，就像在黑暗中找到了一盏明灯。

研究人员在探索过程中运用了多种技术方法。他们从公共数据库中收集并处理了大量的基因表达数据，就像从海量的信息海洋中筛选出有用的线索。通过生物信息学分析，他们对这些数据进行深入挖掘，寻找与 ICM 相关的关键基因。同时，收集临床样本，包括外周血和临床信息，为研究提供了真实可靠的依据。此外，还利用动物实验，构建小鼠心肌梗死模型，在动物身上模拟疾病发生过程，直观地观察 ITIH5 的作用。并且使用细胞实验，如细胞培养、转染等技术，从细胞层面深入研究 ITIH5 的功能和机制。

下面我们来看看具体的研究结果：

1. ITIH5 作为缺血性心肌病的潜在标志物：研究人员整合了三个公开的基因芯片数据集，经过一系列复杂的处理和分析，发现了 18,813 个基因和 206 个差异表达基因（DEGs）。这些差异表达基因主要富集在 “细胞外基质组织”“含胶原的细胞外基质” 等功能基因簇以及 “补体和凝血级联反应” 等信号通路中。接着，通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）算法，构建了共表达模块，发现 ITIH5 所在的模块与 ICM 显著相关。随机森林分析进一步表明，ITIH5 在 ICM 评估模型中具有重要意义。利用两个外部数据集进行验证，结果显示 ICM 样本心肌组织中 ITIH5 表达水平显著高于正常样本，并且具有良好的诊断价值。这就像是找到了一个能识别 ICM 的 “特殊标签”，为 ICM 的诊断提供了新的思路。
2. ITIH5 作为 ICM 的外周血标志物：研究人员收集了 53 例 ICM 患者和 40 例非心力衰竭（NF）对照者的外周血和基本临床信息。ELISA 检测发现，ICM 患者外周血中 ITIH5 蛋白水平显著高于 NF 对照组。通过线性回归和逻辑回归分析发现，外周血 ITIH5 水平与 BMI、C 反应蛋白（CRP）和左心室射血分数（LVEF）等因素相关，并且 ITIH5 升高与 ICM 风险独立相关。受试者工作特征（ROC）曲线评估显示，ITIH5 诊断 ICM 的能力较好，其截断值为 26.488 ng/mL 时，灵敏度为 83%，特异性为 67.5%。这意味着通过检测外周血中的 ITIH5 水平，有可能帮助医生更早地发现 ICM，为患者争取治疗时间。
3. ITIH5 在 MI 后表达上调，由成纤维细胞表达并定位于 ECM：研究人员构建了小鼠心肌梗死模型，发现 MI 后 ITIH5 蛋白和 mRNA 表达在急性期（3 天内）上调，7 - 14 天达到峰值并持续保持较高水平。免疫荧光检测显示，MI 后 7 天梗死区域 ITIH5 荧光强度显著增加。通过分析小鼠单细胞 RNA 测序（scRNA - seq）数据集以及进行组织免疫荧光共定位等实验，证实 ITIH5 主要由成纤维细胞表达，最终分泌到细胞外基质中。这就像是发现了 ITIH5 在心肌梗死后的 “工作地点” 和 “来源”，为进一步了解它的作用机制奠定了基础。
4. ITIH5 加剧 MI 后的纤维化重塑：研究人员利用 AAV9 - pPOSTN - shITIH5 抑制 CFs 中 ITIH5 的表达，在小鼠 MI 模型中观察其对小鼠死亡风险、心脏功能、组织形态和生物学功能的影响。结果发现，ITIH5 下调虽在 28 天内未显著改变小鼠死亡率，但在 7 天内显著增加了死亡率。不过从长期来看，ITIH5 下调能改善小鼠心脏功能，抑制心脏纤维化程度。进一步研究表明，ITIH5 下调抑制了 CFs 的增殖，促进其凋亡，对 MI 后的血管生成无显著影响。这表明 ITIH5 在 MI 后的纤维化重塑过程中起着重要作用，就像一把双刃剑，在短期内可能会增加风险，但长期来看却影响着心脏的修复和功能恢复。
5. ITIH5 促进 CF 增殖、迁移和细胞存活而非激活：在体外实验中，研究人员用血管紧张素 II（Ang II）或缺氧处理 CFs，发现 ITIH5 的 mRNA 和蛋白表达上调。通过 siRNA 抑制 ITIH5 基因表达或用慢病毒过表达 ITIH5，发现 ITIH5 对 CFs 的激活作用有限，但能促进 CFs 的增殖、迁移和细胞存活。这说明 ITIH5 在 CFs 中有着独特的作用方式，与之前人们对它的认知有所不同。
6. ITIH5 调节 MI 后修复阶段的巨噬细胞功能：由于 ITIH5 在体外对 CFs 激活的调节作用与体内显著的纤维化反应不一致，研究人员对 MI 后 7 天各组小鼠梗死心肌进行 mRNA 测序。结果发现，ITIH5 下调影响了免疫细胞趋化和细胞外信号转导等相关基因的表达。进一步研究发现，ITIH5 下调显著抑制了巨噬细胞向梗死区域的浸润，广泛抑制了巨噬细胞的分化、成熟、表型转化以及相关细胞因子和分泌蛋白的表达。这表明 ITIH5 在调节巨噬细胞功能方面发挥着重要作用，影响着心肌梗死后的免疫反应和组织修复过程。
7. ITIH5 通过介导成纤维细胞 / 巨噬细胞相互作用促进巨噬细胞向促纤维化表型转化：体内实验表明 ITIH5 调节的严重纤维化反应可能由巨噬细胞表型转化介导。研究人员通过在巨噬细胞中敲低或过表达 ITIH5，发现 ITIH5 能促进巨噬细胞的成熟和向促纤维化表型转化。构建成纤维细胞与巨噬细胞的共培养模型后发现，CFs 来源的 ITIH5 能增强巨噬细胞的成熟和促纤维化表型转化，同时促进共培养系统中胶原合成和成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化。这揭示了 ITIH5 促进心肌梗死后纤维化的一种新机制，即通过调节成纤维细胞和巨噬细胞之间的相互作用来实现。
8. ITIH5 通过 HA 和 CD44/STAT3 信号介导成纤维细胞 / 巨噬细胞相互作用：研究人员发现，ITIH5 下调会促进梗死区域透明质酸（HA）排列紊乱，HA 合酶抑制剂 4 - MU 能逆转 ITIH5 过表达导致的巨噬细胞促纤维化表型和 CFs 激活。免疫沉淀和免疫荧光实验表明，ITIH5 与巨噬细胞膜上的 CD44 受体结合，且 HA 合成抑制会削弱这种结合。阻断 CD44 信号可抑制 ITIH5 介导的巨噬细胞分化、促纤维化表型转化和 CFs 激活。进一步研究发现，ITIH5 通过激活巨噬细胞 STAT3 信号通路促进其向促纤维化表型转化。这一系列实验揭示了 ITIH5 介导成纤维细胞 / 巨噬细胞相互作用的具体信号通路，让我们对其作用机制有了更深入的了解。

综合上述研究结果和讨论，ITIH5 在缺血性心肌组织中显著激活，可作为 ICM 患者外周血中的生物标志物，为 ICM 的早期诊断提供了潜在的指标。同时，ITIH5 在心肌梗死后的纤维化重塑过程中发挥着关键作用，它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，促进巨噬细胞向促纤维化表型转化，进而推动心脏纤维化重塑。这一发现为心肌梗死和 ICM 的治疗提供了新的靶点和思路，有望开发出针对 ITIH5 的治疗方法，改善患者的预后。虽然研究还存在一些局限性，如需要扩大临床统计、使用基因敲除或转基因小鼠进一步研究等，但这一研究成果无疑为心血管疾病的治疗带来了新的希望，为后续的研究指明了方向，让我们朝着攻克心血管疾病的目标又迈进了一步。