第 10 章：心脏中的细胞间通讯——心肌细胞因子作为分子社交网络的介导者（Communication in the Heart: Cardiokines as Mediators of a Molecular Social Network）

作者在引言中将组织、器官乃至整个生物体比作"由细胞组成的社群"：细胞与细胞之间的有效通讯是这些"细胞社会"整体功能得以实现的前提。短距离通讯主要依赖细胞间的物理接触，而长距离通讯则依赖分泌——即物质穿过完整的质膜由胞内运送至胞外的过程。心脏由多种细胞类型组成，这些细胞彼此之间、并与其他组织中的细胞之间都通过分泌进行通讯。虽然心肌所分泌分子的化学性质多样，本章主要聚焦于其中一大类——由心肌细胞分泌的蛋白质，即心肌细胞因子（cardiokines）。心肌细胞因子及其受体共同构成了一个"分子社交网络"，其组织方式使心脏内不同细胞之间、以及心脏与其他组织之间的相互作用得以最优化。作为这一网络的关键元素，心肌细胞因子以组合方式（combinatorial fashion）参与构成本网络的基础——心肌细胞对环境刺激的急性与慢性反应都建立在这一基础之上。

作者随后交代了本章的写作策略：第一节将以心房利钠肽（ANP）——这一分子社交网络的"原型"（archetype）元素，也是第一个被识别的成员——为例，详述心肌细胞合成与释放心肌细胞因子的多种机制，并凸显心脏区别于大多数其他分泌组织的独特特征。后续章节则转向近年来陆续被描述的几个网络节点，展示心脏内部以及"由心脏出发"通讯的复杂性与微妙性。

The Classical Secretory Pathway

经典分泌途径（classical secretory pathway）是第一个被详细表征的蛋白质分泌通路，其核心特征是内质网（ER）依赖性的合成以及新生多肽的共翻译转运（co-translational translocation）穿过 ER 膜。该途径最初在来源于内分泌与外分泌腺的细胞（如胰腺中的 β 细胞与腺泡细胞）中被阐明，但后续研究证明它存在于所有被检的哺乳动物细胞类型中，包括心房与心室肌细胞。

信号序列（signal sequences）：约一半经由经典途径分泌的蛋白质在其 N 端带有一段长 20–26 个氨基酸的疏水性信号序列，负责将新生多肽靶向 ER。翻译此类蛋白质的核糖体通过 SRP（signal recognition particle）的 ER 局部受体与 ER 结合。信号序列不仅将新生多肽链、核糖体与 mRNA 定位至 ER，还促进该蛋白以共翻译方式穿过 ER 膜，进入经典分泌途径。多数此类分泌蛋白的早期修饰之一，是由信号肽酶在 ER 膜上进行的信号序列的共翻译切除，这一过程由调节性膜内蛋白水解（regulated intramembrane proteolysis，RIP）介导。信号序列切除后翻译继续进行，最终整个前体蛋白（常被称为激素原，prohormone）穿过 ER 膜进入 ER 腔。多数激素原还要经历进一步的后翻译修饰——糖基化、二硫键形成、蛋白水解加工以及 C 端 α-酰胺化——才能成为成熟、有完全生物活性的形式。

蛋白水解加工（proteolytic processing）：激素原的翻译后蛋白水解成熟过程通常由激素原转化酶（prohormone convertases，PCs）完成。PCs 是一类 subtilisin/kexin 样内蛋白酶，成熟形式定位于经典分泌途径的分泌颗粒中。PC 家族包含七个成员：furin、PC1/3、PC2、PC4、PACE4、PC5/6 与 PC7。它们特异性地在单个、成对或四碱性氨基酸残基的 C 端对激素原进行切割。切割产物随后往往被羧肽酶 E 和 D（也定位于经典分泌途径）进一步修剪。PCs 与羧肽酶负责加工多种由粗面 ER 合成后分泌或投递到细胞表面的蛋白，包括神经肽（如脑啡肽、强啡肽）、肽类激素（如催产素、生长抑素）、生长与分化因子（如 BMP/TGF-β 家族）、受体（如 Notch、胰岛素受体）、酶（如 PC 本身、基质金属蛋白酶）、黏附分子（如部分整合素与胶原）、凝血因子（如 vWF、IX 因子）以及血浆蛋白（如白蛋白、α1-微球蛋白）。多个 PCs 以组合方式（combinatorial fashion）对同一激素原产生不同的切割产物，因此 PCs 实际上是细胞-细胞通讯的重要调控者。值得注意的是，心肌细胞与多数其他分泌组织不同，不表达任何通常参与激素原加工的 PCs，这意味着心肌中激素原的翻译后蛋白水解加工是"非典型的"（见下文 ANP 部分）。

C 端 α-酰胺化（C-terminal peptidyl α-amidation）：许多经由经典途径分泌的肽类激素需要在 C 端进行 α-酰胺化才具有完全生物活性。这一修饰将 C 端氨基酸的羟基替换为氨基，由肽酰甘氨酸 α-酰胺化单加氧酶（peptidylglycine α-amidating monooxygenase，PAM）催化。PAM 浓度最高的细胞是那些含有大密度核心囊泡（LDCVs）的细胞，它既存在于颗粒腔中、也存在于颗粒膜上。有趣的是，PAM 浓度最高的细胞类型是心房肌细胞——但心房肌细胞目前已知不表达任何需要 C 端酰胺化的分泌蛋白，这暗示 PAM 在心脏中可能具有尚未被发现的新作用（见 p.132，作者原书页码，下同）。

激素原加工的时机与位置：经典途径分泌细胞的一个共同特征是，生成最终生物活性产物所需的所有翻译后加工都在分泌之前完成。因此，成熟生物活性激素被储存在 LDCV 中（在受刺激时才以受调节方式释放），或者被打包进小囊泡，以组成型（constitutive）方式几乎在合成后立即释放。心肌细胞在这方面非常独特：它储存的并非 ANP 的成熟生物活性形式，而是 pro-ANP 这种激素原形式——这暗示心脏中的激素原加工机制与众不同（见下文）。

The Non-classical Secretory Pathway

非经典分泌途径（non-classical secretory pathway）：进一步的研究发现了更多以ER 非依赖方式从细胞释放的蛋白质，称为非经典分泌。最早被确认以非经典方式分泌的蛋白质是 IL-1β、galectin 和 FGF；后续研究已识别出至少 100 种额外蛋白质以非经典方式释放。非经典分泌的蛋白缺乏常规信号肽，合成于游离核糖体上。合成后可走数条路径穿越质膜，宏观上可分为囊泡依赖型与囊泡非依赖型两类。在囊泡依赖型中，胞质游离核糖体合成的蛋白在合成后被内吞入分泌性溶酶体、被运入外泌体（exosomes），或驻留于从细胞表面脱落的微泡（microvesicles）中。囊泡非依赖型则通常通过蛋白质传导通道或孔道将胞质蛋白直接转位过质膜。

Biosynthesis of Secreted Proteins: Implications for the Heart

虽然经典与非经典两条途径都参与心肌细胞因子的分泌，但迄今大多数研究都集中于经典途径。而且心脏中产量最高的心肌细胞因子是 ANP，它由经典途径分泌。基于这一原因，本节后续内容将聚焦于经典分泌途径，并以 ANP 作为心肌细胞因子的范例来展开。

The Endocrine Heart: Discovery of ANP

心房颗粒与利钠肽（atrial granules and natriuretic peptides）：1950–1960 年代的几项研究用电子显微镜观察不同组织的超微结构，发现心房肌细胞中、而非心室肌细胞中存在 LDCVs。由于心房的 LDCVs 与其他组织中含肽类激素的囊泡相似，研究者据此推测心房肌细胞除收缩功能外，可能还具有内分泌功能。直到 1981 年心脏的内分泌功能才被真正发现：用生物测定法观察到，给大鼠注射心房组织提取物（而非心室提取物）后产生强烈的利钠、利尿以及降压效应。1983 年，介导这些效应的活性循环形式——ANP——被分离出来，并被证明是一个28 个氨基酸、含一个对其活性所必需的二硫键的肽。1988 年，两个 ANP 相关的利钠肽在猪脑中被发现，命名为 BNP 与 CNP，它们与 ANP 一样由独立基因编码。BNP 随后被发现以相对高水平存在于心室，被认为是循环 BNP 的来源；CNP 不在心脏中表达。与 ANP 类似，BNP 也由心房肌细胞产生，但产量远低于 ANP。

ANP 的生理作用：发现后不久，ANP 的一系列特异生理作用被阐明：降低血管平滑肌张力与外周阻力、增加肾小球滤过率、抑制肾小管钠重吸收。除了这些内分泌效应，在肥大、缺血、衰竭的心脏中表达上调的 ANP 还对心肌细胞自身发挥自分泌与旁分泌保护性、抗肥大作用。ANP 的信号转导通过其与膜结合的鸟苷酸环化酶受体——即利钠肽受体（NPRs）——结合实现。该家族有 NPR-A 与 NPR-B 两个主要亚型，ANP 优先结合 NPR-A，由此介导其大部分生理效应。通过基因修饰小鼠研究 ANP、NPR-A、NPR-B 的功能获得与缺失，已证明该系统在调控血压、钠排泄与水排泄之外，还调控心室生长。

ANP Synthesis and Secretion from the Heart

ANP 在发育与病理中的表达：ANP 在心脏中的表达模式随发育阶段与心脏健康状态而变化。在胚胎与胎儿心脏中，ANP 在心房与心室中均有表达；出生后不久，心室 ANP 水平显著下降，而心房中的表达随年龄持续上升。健康成体心脏中，心房 ANP 表达量约为心室的 1000 倍。心房牵张（响应血容量增加）可刺激 ANP 释放，此时 ANP 作为维持血容量于窄区间内的内分泌回路的一部分。儿茶酚胺、内皮素等血管活性肽、以及细胞因子等多种神经体液物质也可刺激 ANP 分泌。由于胎儿基因程序在压力/容量超负荷肥大、心肌缺血、心衰等病理条件下被重新激活，与许多其他胎儿基因程序成员一样，ANP 在成体心室中的表达在这些条件下常升高。然而即便在最高点，病变心室中的 ANP 表达仍远低于心房：估计心衰患者循环 ANP 中仅约 30–40% 来自心室，其余源自心房。

ANP 表达的转录调控：心腔与发育阶段特异的 ANP 表达受多种转录因子调控，主要包括 GATA-4、GATA-6、Nkx2.5、MEF-2、Tbx5、SRF 与 FOG-2。这些因子在胎儿心室 ANP 的转录诱导以及病变心脏中 ANP 转录的再激活中起重要作用。健康成体心室中 ANP 表达的抑制至少部分由 Hey（抑制 GATA-4、GATA-6 介导的转录）与 Jumonji（抑制 GATA-4 与 Nkx2.5）介导。此外，神经元限制性沉默因子（NRSF） 与 ANP 基因中的 NRSE 元件结合，在健康心室中抑制其转录。然而在肥大或衰竭的心室中，ANP 转录抑制至少部分被一种新型 NRSF 结合蛋白——锌指蛋白 90（Zfp90） 的上调所解除，Zfp90 抑制 NRSF 介导的 ANP 转录沉默。

ANP 在心脏中的合成机制（Figure 10.1, C）：ANP 生物合成最引人入胜也最不寻常的一面是其合成机制。ANP 基因编码一个带 N 端信号序列的蛋白，在共翻译切除后产生一个126 个氨基酸的 ANP 形式（即 pro-ANP）——在某些物种中是 128 个氨基酸。在表达 128 氨基酸形式的物种中，该 pro-ANP 的 C 端有两个精氨酸残基，在分泌途径中（很可能是由心房颗粒中已知存在的一种羧肽酶）被切除。到此为止 ANP 的生物合成仍属典型。然而与其他肽类激素不同，126 氨基酸的 pro-ANP 才是心肌细胞中储存的形式，循环中的 ANP 实际是 pro-ANP 的切割产物，由其 C 端 28 个氨基酸构成。这一储存形式向循环活性形式的转化在何处、如何发生，曾长期不明。一度有人猜测可能是分泌后、甚至循环中由某种酶加工完成，但用培养心房肌细胞进行无血清脉冲-追踪标记实验以及用去除了血源性蛋白酶的离体灌流大鼠心脏进行实验，证明 126 氨基酸储存形式向 28 氨基酸循环形式的转化发生在分泌的那一刻。七年后（1999 年）一个偶然的发现揭示了执行者：一种 II 型跨膜丝氨酸蛋白酶——corin（人类中 1042 个氨基酸、116 kDa，活性位点朝向胞外）以共分泌方式（co-secretionally）将 pro-ANP 切割为 ANP。因此 corin 被认为是健康心脏中由心房肌细胞分泌的 ANP 与病理心脏中由心室肌细胞分泌的 ANP 共同分泌成熟过程的执行者。支持证据来自 corin 基因敲除小鼠：这些小鼠心房中检测不到 ANP、并发生自发性高血压（高盐饮食会加剧），同时还出现心肌肥大——后者与 ANP 作为一种独立于其降压效应的抗肥大激素的角色一致。

Novel Features of Cardiokine Synthesis in the Heart

就分泌蛋白合成与分泌而言，与大多数其他内分泌细胞相比，心肌细胞表现出许多独特特征，提示心脏是一个非典型的内分泌腺。这些特征不仅区分了心脏作为非典型分泌组织的地位，也提供了心肌分泌机器中分子组分在心脏中可能具有（也可能对其他组织有意义）新作用的范例。

PAM 在心脏中的新功能：PAM 几乎存在于所有被检的肽分泌组织中。PAM 至少有两种形式：一种是跨膜蛋白形式，另一种位于颗粒腔中。PAM 表达水平最高的组织是心房——这一点耐人寻味，因为心房肌细胞的分泌途径中目前并不存在任何已知的酰胺化肽，PAM 被发现时唯一已知的功能就是肽酰 α-酰胺化。因此曾有假说认为心房肌细胞可能表达一些尚未被发现的酰胺化分泌蛋白。然而至今这样的蛋白尚未被找到。更进一步地，对高纯度心房颗粒的蛋白质组学分析揭示出 100 种不同蛋白，其中没有任何一种被酰胺化，这提示 PAM 在心脏中可能具有新功能。支持这一推测的是：跨颗粒膜形式 PAM 的胞质结构域在特定条件下被切割、转入细胞核，作为转录因子调控分泌颗粒生成所需的基因。另一些研究表明，虽然 pro-ANP 本身并非跨颗粒膜蛋白，却与心房分泌颗粒膜紧密结合——结合到跨颗粒膜形式 PAM 的腔内部分，提示 PAM 与 pro-ANP 可能在颗粒生成中协作。还有研究表明心房颗粒中钙离子水平相对较高，PAM 与 pro-ANP 在该钙水平下以钙依赖方式结合；破坏这一结合（仅需在 pro-ANP 上突变两个氨基酸）就会破坏心房分泌颗粒的生物发生与 ANP 的受调节分泌。在 ANP 基因缺失小鼠中，心房肌细胞不含分泌颗粒，进一步支持这一观点。

pro-ANP 在心脏中的新功能：早期的研究显示 pro-ANP 储存于心房肌细胞中，这些研究是在激素原转化酶家族被发现之前进行的（但当时已知许多细胞类型都有分泌前对激素原进行加工所需的蛋白酶）。为解释分泌前未对 pro-ANP 进行加工这一现象，当时有假说认为要么心房肌细胞在胞内不表达激素原加工蛋白酶，要么即使表达、pro-ANP 也不是这些蛋白酶的底物。后续研究测试了这些假说：在一项研究中，pro-ANP 在一种已知能加工 pro-ACTH/β-end啡肽、且不表达 pro-ANP 的内分泌细胞系中表达，结果显示 pro-ANP 在分泌前被加工——支持"心房肌细胞不表达激素原加工蛋白酶"的假说。在 PC 家族被发现后，对纯化心房肌细胞的蛋白质组学分析表明心房不表达任何 PC；进一步实验显示在培养的心房肌细胞中过表达 PC1 可以使 pro-ANP 在分泌前被高效加工。这使学界清楚地认识到心房肌细胞在分泌细胞中与众不同——不表达 PC。至于储存 pro-ANP 的具体作用尚不完全清楚，但可能pro-ANP 必须保持完整以与 PAM 共同参与心房颗粒的生物发生。

心脏中 pro-ANP 加工的新机制：pro-ANP 在分泌蛋白中与众不同之处在于它在分泌的同时由 corin 切割为最终循环产物 ANP(1–98) 与 ANP(99–126)——后者常被简称为 ANP。这种非常规共分泌加工的具体原因尚不清楚，但可能除了心房颗粒生物发生对完整 pro-ANP 的需求外，还存在其他原因。例如，对 corin 水平和/或活性的调控可能为精细调节生物活性 ANP 从心脏的释放速率提供机制。与此一致的是，培养的心肌细胞用 α1-肾上腺素能激动剂苯肾上腺素处理后，pro-ANP 水平升高、同时细胞表面的 corin 蛋白量也增加；同一研究还发现心衰小鼠心室中 corin 水平升高。另一项研究则显示虽然心衰动物或人的心脏中 corin 水平未变或略升，但 corin 的活性在所有心衰样品中均下降——这与此前发现的心衰患者循环 pro-ANP 水平升高相吻合。1992 年发现的 ANP 共分泌加工与1999 年发现的 corin——一个能在分泌瞬间执行这一非常规加工事件的细胞表面蛋白酶——相互补充。未来的研究将有助于充分理解 corin 介导的 ANP 生成的非常规方面、以及 corin 在心脏中如何与 ANP 共释放的其他心肌细胞因子的合成机制相关联。

至此本章以 ANP 为例讨论了心肌细胞因子的表达、合成与分泌。然而自 ANP 被发现以来（部分可能受其发现的推动），众多研究揭示了许多其他心肌细胞因子的存在——它们响应各种生理相关刺激而分泌。这些因子中的多数表达和分泌量都显著低于 ANP，这很可能是它们主要承担自分泌与旁分泌作用的原因。这些额外心肌细胞因子的发现使人们认识到：心肌细胞与心脏中所有其他细胞类型之间的通讯对心脏的最佳功能至关重要。与 ANP 类似，这些额外的心肌细胞因子也响应多种多样的环境刺激而分泌，包括神经体液物质、机械力或牵张、电信号以及氧张力的变化。本章余下部分将聚焦于描述分子社交网络的若干"模块（modules）"——它们构成心肌细胞与心脏中其他细胞类型之间通讯的基础。在每一个模块中，通讯都从心肌细胞感知生理相关的环境线索开始；心肌细胞通过分泌心肌细胞因子将信息传递给心脏中的其他细胞类型，这些细胞再分泌额外的心肌细胞因子共同参与生理反应。因此，与所有社交网络一样，这一分子社交网络对信息的有效分配至关重要——只不过在这里，需要被分配的是心肌细胞根据环境线索整合出来的、最终被转化为恰当生理反应的信息。

Roles of Mechanical Force on Cardiokine Release in the Heart

高血压诱导的左室肥大会改变心肌的基因程序，导致结构与功能变化——起初是压力超负荷的适应性心室反应，但最终增加心衰、猝死、室性心律失常与冠心病的风险。除了心肌缺血与纤维化等已知因素外，心肌细胞因子促成肥大基因程序的具体机制是近些年才被逐渐认识的。推动这一理解的一个进展是观察到：培养的心肌细胞在受到机械力或牵张时会肥大生长——这种牵张在体内模拟了高血压期间所经历的应变。这一发现促使人们进一步研究心肌细胞如何将牵张引起的机械力转化为介导肥大生长的生化信号。已知多种自分泌与旁分泌因子——由心肌细胞及心脏其他来源的细胞分泌——参与肥大生长，但机械力与负责的生长因子分泌之间的联系一直未明。血管紧张素 II（Ang II） 可由培养的心肌细胞与成纤维细胞产生，并可在心脏体内产生的发现，以及它能诱导培养心肌细胞蛋白合成的发现，为 Sadoshima 等的奠基性研究奠定了基础：他们用体外模型证明，受牵张的离体心肌细胞分泌 Ang II，并以自分泌方式诱导心肌细胞肥大。这一结果不仅为心肌细胞来源的 Ang II 在培养细胞与体内提供了令人关注的功能，也与"心肌内 Ang II 局部生成"这一更早的发现一起，提出了 Ang II 如何能在心肌局部生成的疑问。

经典或系统性肾素-血管紧张素系统（RAS） 因调节血压与水盐平衡而闻名。然而，系统性 Ang II 的生成需要血管紧张素原（肝脏产生的大分子前体）经血管紧张素转换酶（ACE）介导的水解——这一过程需要肝、肾、血管内皮等多种组织的共同参与。因此 Ang II 如何能在心肌局部生成曾是多年的谜题。后续研究表明心肌细胞与心肌成纤维细胞可通过 ACE 非依赖、糜酶（chymase）依赖的方式将血管紧张素原转化为 Ang II，并经由经典分泌途径从这些细胞释放。局部 Ang II 生成谜题的另一个部分则在发现心肌细胞慢性牵张诱导血管紧张素原 mRNA 生成后得到解决——支持了"机械牵张与心肌细胞 Ang II"之间存在正反馈局部机制的观点。

Ang II 在协调心肌对牵张的反应中作为关键通讯者的复杂作用进一步通过以下发现得到体现：除心肌细胞外，Ang II 还在多种心脏细胞类型上发挥自分泌与旁分泌作用。Ang II 可通过经典分泌途径增加心肌细胞对 TGF-β 的释放；心肌细胞来源的 TGF-β 进一步以旁分泌方式增加血管内皮细胞中内皮素（ET-1） 的表达与组成型释放（亦由经典分泌途径）。TGF-β 还可作用于心肌成纤维细胞、增加 IL-6 与 TNF-α 的表达与分泌（亦由经典分泌途径）。这些因子又可增加心肌成纤维细胞中胶原的表达与分泌（同样经经典分泌途径）——胶原被释放到细胞外基质后促成心肌纤维化。除了这种间接作用外，Ang II 还能直接通过诱导心肌成纤维细胞中纤连蛋白与胶原等多种细胞外基质蛋白的表达影响纤维化。Ang II 依赖的胶原分泌增加伴随胶原酶分泌减少，进一步加剧胶原介导的纤维化对心肌收缩力的不利影响。Ang II 还能刺激心肌成纤维细胞分泌 TGF-β 与 ET-1。

Roles of Oxygen Tension on Cardiokine Release in the Heart

缺氧是多种心脏疾病（包括肥大与缺血性心脏病）病理生理学中的反复出现的主题。在病理性心肌肥大中，新生血管生成的速度跟不上心肌生长的速度，可能产生慢性缺血状态；在心肌梗死中，心肌缺血是冠状动脉血流（通常由于动脉粥样硬化）不足的直接结果。两种情况下，缺氧应激都激活多种信号通路，其目的之一是帮助心脏适应氧张力的变化。虽然生理机制可在心脏工作量急性变化时动态协调心肌氧平衡，编码调节冠脉供血蛋白的基因表达变化也在长期适应中起关键作用——通常作为对改变心肌氧耗（如肥大）或氧供（如冠心病）的心脏应激源的适应反应。心肌对氧张力的敏感性促使人们研究缺氧条件下心肌细胞因子分泌如何变化、以及心脏与冠脉血管床在缺氧到高氧整个氧浓度范围内如何响应。心肌细胞与其他心脏细胞之间的通讯已被证明是局部心肌适应缺氧与高氧的基础。例如，Winegrad 等证明当氧浓度大于 6% 时，心肌细胞分泌血管紧张素——后者进而引起内皮细胞分泌 ET-1、与邻近血管平滑肌细胞作用诱发血管收缩。在小于 6% 的氧浓度下，同一研究显示心肌细胞释放腺苷——后者引起血管平滑肌细胞舒张，导致血管舒张。此外，腺苷还能通过上调 VEGF mRNA 表达促进血管生成。这些机制使心肌细胞能够以旁分泌方式与附近细胞通讯、依据缺氧与高氧状态自动调节血管张力，从而在窄区间内维持心肌最佳氧水平。

对慢性缺氧下心肌氧供的另一种调节机制是心肌细胞释放促新生血管生成的心肌细胞因子。例如，缺氧诱导因子 1α（HIF1α） 在心肌细胞中对缺氧的响应可诱导编码血管生成因子的基因，包括由经典途径分泌的 VEGF 与由非经典途径分泌的碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）——两者协同诱导新血管生长。HIF1α 还诱导其他基因，编码参与血液输送（如血管重塑与红细胞生成）、代谢、凋亡、活性氧调控、血管运动反应性与血管张力以及炎症等过程的蛋白。

Roles of Cardiokines in Heart Failure

心衰的进展依赖于神经体液物质的过表达，包括去甲肾上腺素、Ang II 与其他心肌细胞因子。这些因子通过促进左室重塑与最终的心功能障碍推动疾病进程。这一认识与早先关于 Ang II 作为心肌生长因子的研究一起，催生了以 ACE 抑制剂、血管紧张素受体阻滞剂、β 受体阻滞剂 对抗肾素-血管紧张素与肾上腺素能信号系统以缓解心衰不良后果的治疗策略。然而尽管这些策略可延缓心衰进展，目前仍没有可长期根治心衰的方法。因此已有大量研究试图识别促心衰或保护心衰的细胞因子——前者被归为促炎细胞因子，后者为抗炎细胞因子。

多条证据表明心衰相关细胞因子的来源至少部分是心肌细胞：心肌特异性过表达 TNF-α 足以引起心衰。循环 TNF-α 以及 IL-6 家族成员（包括 IL-6、LIF、cardiotrophin）——可能源自外周或心肌——随心衰严重程度增加。这些细胞因子的大部分效应源于它们与 gp130（一种细胞表面受体）结合的能力；gp130 在扩张型心肌病患者中比在瓣膜性或缺血性心肌病患者中上调更显著，提示这些细胞因子的效应至少部分取决于心衰的病因。

与"机械牵张"小节中所述一致，RAS 与细胞因子表达和分泌之间存在串扰——这种串扰可能放大并维持一个正反馈回路，导致肥大、心功能障碍并最终心衰。这提示细胞因子可能既是心衰的原因也是心衰的结果。除压力超负荷下的细胞因子产生外，心肌梗死也增加 TNF-α、IL-1β、IL-5、IL-6 等细胞因子的产生。心梗后用 ACE 抑制剂治疗可减少细胞因子产生；用 AT1R 拮抗剂治疗心衰患者也显示循环 TNF-α 水平下降——提示 ACE 抑制剂的作用之一可能是通过抑制细胞因子的产生。反之，细胞因子可上调 RAS 的组分，助长正反馈回路，在某些情况下使 RAS 的上调继发于心肌病的发生。

重要的是，心衰中循环炎症细胞因子的水平远低于脓毒症等炎症性疾病中观察到的水平。因此这些细胞因子可能根据其水平不同而发挥不同效应。例如，用 TNF-α 或 IL-6 激活免疫系统可通过STAT3（信号转导与转录激活因子 3） 介导生存——STAT3 磷酸化后转位至细胞核与线粒体，在那里发挥保护作用。该通路在梗死与缺血性心衰中最近被发现，被称为心脏中的 SAFE 通路（survivor activating factor enhancement pathway）。有趣的是，该通路的保护作用在缺血性心衰中不延伸至非缺血性心衰。此外，大量实验模型与临床研究还调查了造血细胞因子在心脏修复与干细胞招募与归巢中的作用——这些研究也揭示了细胞因子疗法的潜在心脏保护作用，并显示结果取决于治疗的时间窗、干细胞动员、患者群体以及细胞因子的非动员依赖性效应。

Conclusions

自 1981 年心脏首次被证明为内分泌器官以来，对心脏如何进行自、旁、内分泌通讯的研究已揭示出一个由心肌细胞因子及其受体构成的复杂网络。作为分子社交网络的基本元素，这些因子为发育、健康与病理心脏的所有通讯提供了基础。这种通讯是心脏对环境线索的所有急性与慢性反应的关键框架。因此，未来旨在阐明心肌细胞因子在心肌再生与减轻病变心脏损伤等领域作用的研究，可能为新型治疗方法的开发做出贡献。

本章个人批注

本章（Doroudgar & Glembotski）以一个高度整合的视角把"心肌细胞因子（cardiokines）"作为分子社交网络来组织——这是我此前不太熟悉的一种"以通讯为中心的"框架。以下几点对我有启发：

第一，ANP 的"非典型"加工是教科书与本章叙述的鲜明对比。Ch5（Gerdes）和 Ch6（Calvert & Lefer）都把心脏当成收缩泵来写；本章则把心脏当成"非典型内分泌腺"——储存 pro-ANP 而非成熟 ANP，不表达 PC 家族，需要 corin 在分泌瞬间完成加工。这打破了我此前"分泌前成熟是普遍规律"的印象，也解释了为什么"心房颗粒是 ANP 储存场所、而 pro-ANP 又是这种颗粒生成所必需"——一个看起来矛盾的"鸡生蛋"问题（PAM 与 pro-ANP 协作参与颗粒生物发生；颗粒又储存 pro-ANP）。

第二，PAM 在心房的高丰度与"无所事事"之谜。PAM 在心房肌细胞中浓度最高，但心房分泌蛋白中目前没有已知的酰胺化底物。作者给出的解释是 PAM 可能具有"颗粒生成"和"转录因子"（被切割后入核）两类新功能——这种"发现酶的丰度→寻找底物失败→发现新功能"的逻辑很值得学习：酶的"过量表达"可能暗示其有未被发现的功能。Zfp90 解除 NRSF 对 ANP 启动子的抑制也是一个精细的"解除刹车"机制——让原本关闭的基因在肥大/心衰条件下被允许转录。

第三，非经典分泌途径的存在提示我们对"分泌"概念的扩展。教科书通常以"信号肽→ER→Golgi→分泌颗粒"作为唯一通路；本章给出至少 100 个非经典分泌蛋白，包括 IL-1β、galectin、FGF，它们经外泌体、微泡、分泌性溶酶体或跨膜通道释放。bFGF 走非经典、VEGF 走经典——同一种细胞可以同时使用两条通路，这让"分泌组（secretome）"的预测比想象中更复杂。Ch15–17 关于心肌代谢、线粒体的章节可能也会涉及非经典分泌的成分。

第四，机械牵张→Ang II→TGF-β→ET-1/IL-6/TNF-α→纤维化这条信号链是 Ch8 GPCR 主题的延伸。Ch8 集中讨论 β-AR 与 Ang II 受体（AT1R）作为 GPCR 的下游；本章则把它们放到心肌细胞因子网络内：Ang II 既作为 GPCR 配体（Ch8）也作为自分泌/旁分泌的"心肌细胞因子"（本章）——同一分子在不同框架下具有不同身份。carvedilol 等 β 受体阻滞剂在 Ch8 中被讨论为 GPCR 偏向性配体；本章提到的 ACE 抑制剂、AT1R 阻滞剂、β 受体阻滞剂作为心衰的"标准三联"——这三种药实际上靶向同一个 RAAS + 肾上腺素能通讯网络的不同节点。

第五，心衰中细胞因子的"双刃剑"特征。TNF-α 在脓毒症水平时是有害的促炎因子，但在 SAFE 通路低水平时是保护性的存活信号——这与 Ch9 中讨论的"EGFR 反式激活在 β1-AR 慢性刺激下是保护性的、在过度激活下是有害的"形成一致的图景：剂量、时机、亚细胞定位共同决定同一信号分子的最终效应。这种"上下文依赖性"在系统生物学层面比单基因 knock-out 复杂得多。

第六，Winegrad 等的"双向氧张力分泌谱"是本章最美的一个实验。同一群心肌细胞在 >6% O₂ 时分泌 Ang II/ET-1（血管收缩）以减少氧供，在 <6% 时分泌腺苷/VEGF/bFGF（血管舒张 + 新生血管）以增加氧供——形成"窄区间氧稳态"的双向调节回路。这种"双向分泌谱"的概念与 Ch15（心肌代谢）中可能涉及的"代谢底物切换"有相似的结构。

最后想指出的是，本章与 Ch9（RTK）形成了一个有趣的对比：Ch9 讨论的是细胞表面受体的下游信号，本章讨论的是细胞分泌的上游信号。两者一起把"输入（受体）—处理（细胞内通路）—输出（分泌）"两端都展示了一遍，而 Ch8（GPCR）则是连接两者的桥梁——很多 GPCR 既是输入端（接受循环儿茶酚胺、Ang II、腺苷、内皮素），其下游又涉及细胞因子分泌的调控。

与上下章的衔接（一段话）

本章位于 Ch9（受体酪氨酸激酶）与 Ch11（钙通量与稳态）之间，承担"心脏作为分泌器官"这一与 Ch8–9 接收端视角互补的输出端视角。Ch7–9 集中讨论心脏细胞的电活动与膜表面受体信号（离子通道、GPCR、RTK），本章则把视角从"细胞如何接收外界信号"翻转过来，讨论细胞如何分泌信号——即"分子社交网络"中由心脏出发的输出端。Ch8 中讨论的 GPCR 主题在本章被延伸：Ang II、肾上腺素、内皮素、腺苷等既可作为 GPCR 配体（Ch8 视角）也可作为心肌细胞因子（本章视角）出现——这种"同一分子跨章节身份切换"是编辑卷的典型组织策略。Ch9 末段讨论的 GPCR→RTK 反式激活在本章得到平行的延伸：GPCR 激活（如 α1-AR）也可上调 corin、pro-ANP 的分泌。下一章 Ch11 转向钙通量与稳态，从分泌/信号重新回到电活动—收缩耦联的核心离子事件，把"分子社交网络"中的细胞间通讯层与细胞内钙信号层重新连接起来——这与 Ch7（动作电位）、Ch12（兴奋-收缩耦联）共同构成"钙主题"的三联章。