综述：Anoctamin-1在心脏和脑血管疾病中的新兴作用

《Frontiers in Cardiovascular Medicine》：The emerging role of anoctamin-1 in cardiac and cerebrovascular diseases

本综述系统阐述了钙激活氯通道ANO1（TMEM16A）在心脏和脑血管疾病中的关键作用。文章详述了ANO1的结构、分布与激活机制，并重点探讨了其在心肌缺血/再灌注损伤、心律失常、心脏纤维化、高血压及中风等疾病中的病理生理学功能。通过对ANO1药理学调控靶点的总结，为开发以ANO1抑制剂为代表的心脑血管治疗药物提供了新的见解与方向。

　　

1 引言

Anoctamin-1（ANO1），也被称为跨膜蛋白16A（TMEM16A），是钙激活氯通道（CaCCs）的分子实体。ANO1蛋白是一个同源二聚体，其四级结构包含两个孔道，每个亚基由胞质N端和C端结构域、十个跨膜α螺旋以及胞外部分组成。在跨膜结构域内存在两个保守的钙离子（Ca²⁺）结合位点，其与Ca²⁺的结合会触发构象变化，导致氯离子（Cl^?）外流。

在心血管系统中，ANO1广泛分布于各种血管内皮细胞（ECs）和平滑肌细胞（SMCs）中。当血管收缩剂（如内皮素-1、血管紧张素II）激活G_q蛋白偶联受体（G_qPCRs）后，会引发胞内Ca²⁺浓度升高，从而激活ANO1。ANO1的激活导致Cl^?外流，引起膜电位去极化，进而激活电压门控L型钙通道（LTCC），导致大量Ca²⁺内流，最终引起平滑肌收缩。

大量研究表明，ANO1的功能异常与多种心脑血管疾病密切相关，包括心肌缺血/再灌注损伤（MIRI）、心律失常、心脏纤维化、高血压和中风。本部分将概述ANO1的基本特性，为后续深入探讨其在疾病中的作用奠定基础。

2 ANO1在心脏疾病中的作用

ANO1在内源性存在于心脏血管内皮细胞、冠状血管平滑肌细胞（VSMCs）、心室肌细胞、心房成纤维细胞和心脏成纤维细胞（CFs）中。其表达或功能异常是MIRI、心律失常和心脏纤维化的重要发病机制。

在MIRI过程中，ANO1的表达上调，而miR-144-3p表达下调，进而激活NLRP3炎症小体。研究表明，miR-144-3p可通过结合ANO1的3‘-非翻译区负向调控其表达，抑制NLRP3炎症小体的激活，从而减轻心肌细胞凋亡和MIRI损伤。因此，miR-144-3p/ANO1轴可能成为心肌缺血的一个潜在治疗靶点。

在心律失常中，心肌缺血条件下小鼠心室肌细胞中ANO1表达和活性增加，会加速动作电位的1期复极，影响心脏动作电位时程，从而部分导致心律失常的发生。此外，心脏成纤维细胞中ANO1的激活可能通过间隙连接影响心肌细胞的电生理活动，导致异位起搏。

关于ANO1在心脏纤维化中的作用存在争议。一些研究发现，在心肌梗死（MI）后的缺氧条件下或TGF-β刺激下，大鼠心脏组织和CFs中ANO1表达显著增加，并且ANO1可能通过AT1R介导的MAPK信号通路加剧心脏纤维化。抑制ANO1可降低CFs的增殖、迁移和胶原分泌。然而，另一些研究则表明，ANO1的过表达通过抑制TGF-β/smad3信号通路，延缓了CFs的增殖和分化，从而减轻了体内MI模型中的心脏纤维化。这些差异可能与实验模型、干预时间或微环境的不同有关。推测ANO1可能在疾病的不同阶段通过不同机制调控纤维化进程。

3 ANO1在高血压中的作用

高血压以血压升高和血管重构为特征。ANO1不仅在血管收缩中起作用，也参与血管重构，包括内皮细胞和VSMC功能的改变。

在系统性高血压中，ANO1参与压力诱导的肌源性收缩，在肾脏短期自身调节中发挥作用。在自发性高血压大鼠（SHR）的主动脉等血管中，ANO1表达和活性上调，增强了血管对收缩剂的反应性。血管紧张素II（AngII）可通过AT1R/PI3K/Akt通路上调SHR的VSMC中ANO1表达。然而，在AngII诱导的高血压模型中，AngII通过促进Kruppel样因子5（KLF5）表达，破坏了ANO1与心肌素之间的反馈环路，反而拮抗了人主动脉SMC中ANO1的转录。这种表达差异凸显了高血压病理的复杂性。

ANO1在内皮功能失调中也扮演多重角色。一方面，ANO1可诱导人脐静脉内皮细胞功能障碍，通过增加Nox2-containing NADPH氧化酶活性导致活性氧（ROS）生成增加。另一方面，在高胆固醇等病理状态下，ANO1的激活反而会限制内皮细胞血管生成，这可能对动脉粥样硬化等疾病有益。

在肺动脉高压（PAH）中，ANO1在肺动脉平滑肌细胞（PASMCs）中表达上调，通过激活c-fos磷酸化或ERK1/2、p38MAPK信号通路，促进PASMC增殖、肺小动脉重构和右心室肥厚。在肺动脉内皮细胞（PAECs）中，ANO1表达增加可能通过mtROS-p38-caspase-3通路促进线粒体依赖性凋亡，或通过ERK1/2通路导致内皮功能障碍和一氧化氮（NO）减少，抑制PAEC增殖。

在门脉高压中，ANO1参与门静脉平滑肌细胞（PVSMC）的自发性收缩。在胆汁淤积性肝硬化模型中发现ANO1表达下调，导致自发性收缩减少。ANO1对PVSMC增殖的调控作用在体内外结果不一致，表明其受到体内多重因素的影响。

4 ANO1在中风中的作用

中风是一种脑血管意外。ANO1参与脑动脉肌源性张力的调节，并通过RhoA/ROCK信号通路增强AngII诱导的基底动脉收缩。

在缺血性中风后，ANO1在脑毛细血管内皮细胞（BCECs）中的表达上调。抑制或敲低ANO1可通过下调细胞间粘附分子-1（ICAM-1）和核因子κB（NF-κB）依赖的方式减少中性粒细胞积聚，从而减轻缺血导致的血脑屏障（BBB）损伤。ANO1还调控BCECs的增殖和迁移以及跨内皮通透性。此外，收缩性周细胞中的ANO1介导的Ca²⁺激活氯离子外流会加剧毛细血管收缩，靶向ANO1可促进周细胞松弛，改善微血管血流和BBB功能。

在高血压导致的脑血管重构过程中，ANO1的表达在基底动脉平滑肌细胞（BASMCs）中下调，这可能与CaMKIIγ介导的ANO1丝氨酸727磷酸化或AngII通过内吞蛋白A2（endophilin A2）增强ANO1蛋白的泛素化降解有关。ANO1的减少通过增加细胞周期蛋白D1和E的表达促进BASMC增殖和脑血管重构。

相反，VSMC特异性转基因表达ANO1对BASMC凋亡、迁移和细胞外基质（ECM）积累具有保护作用。ANO1通过与亲环蛋白D（CypD）相互作用参与过氧化氢诱导的线粒体依赖性BASMC凋亡。ANO1还能抑制WNK1，进而抑制RhoA/ROCK2/MLCP/MLC20和整合素β3/FAK通路，从而拮抗AngII诱导的BASMC迁移。此外，ANO1通过降低WNK1的激活，减少基质金属蛋白酶（MMPs）的水平，进而减弱典型TGF-β1/Smad3和非典型TGF-β1/ERK、JNK通路的活性，最终对抗细胞外基质沉积和脑血管重构。

5 ANO1靶向的药理学调控与治疗

针对ANO1的调节剂可分为天然化合物和合成药物。天然化合物如植物木脂素类化合物（kobusin, eudesmin）、单宁酸及相关没食子单宁、多酚等具有一定的ANO1抑制活性和心血管保护作用，但其半数抑制浓度（IC₅₀）通常较高。

一些已上市药物也被发现具有ANO1抑制效应，如痛风药物苯溴马隆（benzbromarone）可降低右心室压力，改善PAH；L型钙通道阻滞剂尼莫地平（nimodipine）可通过降低胞内Ca²⁺浓度间接或直接抑制ANO1。

此外，新研发的ANO1抑制剂如T16A_inh-A01、CaCC_inh-A01、MONNA、TM_inh-23、Ani9、氯硝柳胺（Niclosamide）等在临床前研究中显示出潜力。例如，T16A_inh-A01可减轻VSMC收缩、降低SHR的局部血压、逆转PAH、改善肺小动脉重构和右心室肥厚。TM_inh-23是已知效力较强的ANO1抑制剂之一，能在体外减少血管收缩，在体内降低SHR的收缩压和舒张压。

新的治疗策略包括靶向小分子生物标志物，如miR-144-3p/ANO1轴用于治疗心肌缺血，或针对内吞蛋白A2和内皮素-1（ET-1）等。此外，ANO1初级转录本的可变剪接产生具有不同电压依赖性和Ca²⁺敏感性的变体，也提示了潜在的治疗方向。

然而，ANO1的药理学调控仍面临挑战，如其组织分布广泛、结构与其他离子通道相似可能导致脱靶效应，大多数抑制剂仅在细胞或动物实验中得到验证，其具体结合位点和相互作用机制尚不明确。

6 临床应用的挑战

将ANO1转化为心脑血管疾病的治疗靶点仍面临诸多挑战。首先，需要在不同类型的高血压实验室模型和形式中全面研究阻断ANO1对血压的影响，因为这可能对脑和门脉微循环产生不利后果。其次，ANO1在多种病理生理过程中的作用复杂且存在矛盾，尤其是在心脏纤维化中，其确切信号通路和上下游关系需通过进一步的细胞和动物实验来阐明。最后，迫切需要系统阐述ANO1及其调节剂的晶体结构，以理解其结构-功能关系、生理作用和药理学调控。这些努力将为未来ANO1靶向治疗方法的广泛应用奠定基础。

7 结论

ANO蛋白家族，特别是ANO1，因其Ca²⁺依赖性和电压敏感性而成为一类备受关注的离子通道。ANO1在心脑血管系统中的广泛分布及其在多种干扰中的作用，加上ANO1敲除或通道抑制所带来的显著不良反应的改善，使其成为一个有吸引力的治疗靶点。本综述总结了ANO1及其相关心脑血管疾病的知识，强调了ANO1功能紊乱在心脑血管疾病发病机制中的参与，并归纳了现有和潜在的靶向ANO1的治疗策略。期望这篇综述能为未来更深入地理解与ANO1相关的心脑血管机制和治疗方法奠定基础。