抗增殖蛋白与心肌保护

本文原载于《国际麻醉学与复苏杂志》年第1期

抗增殖蛋白(prohibitin，PHB)是一种高度保守的蛋白质，广泛存在于细菌、酵母、原虫、植物和哺乳动物等真核生物细胞中，因其具有明显的抗细胞增殖作用而得名。PHB可参与细胞的增殖、分化、衰老、凋亡及生长调控等多种生物学功能。近期的研究发现，PHB蛋白与微小RNA怕泛素之呈白酶体系统一样，可参与心肌缺，再灌注损伤(ischemia／reperfusioninjury，及氧化应激过程，减少心肌细胞的凋亡，对心肌细胞有保护作用。本文结合国内外相关研究，就PHB的结构与定位、生物学功能、在心脏以及其进一步的研究进展作一简要的阐述。

1PHB的结构与定位

PHB最初被发现是存在于大鼠的肝细胞核中，被认为是核内转录调控因子，发挥负转录调控作用。随后在多种生物体内都发现了该蛋白的存在。人类的PHB基因定位于染色体17q21，由个氨基酸组成，PHB基因编码蛋白的相对分子质量约为32x10。研究发现，PHB基因在进化上高度保守，从低等的酵母一直到鼠、人，其氨基酸序列具有高度的同源性，如小鼠和大鼠的PHB氨基酸序列完全相同，与人类仅相差1个氨基酸残基一1；并且在人类和大鼠PHB基因的外显子与内含子交界区含有相同的剪接点，它们的启动子也均缺乏一个TATA盒。PHB蛋白是一种多细胞器定位的蛋白质，目前PHB蛋白的亚细胞定位和蛋白质结构尚不完全清楚。越来越多的证据表明，它主要定位于细胞膜和线粒体内膜上，同时还存在于细胞核内，起到负性转录调控的作用。最近的研究发现在某些类型的细胞中，PHB可定位于浆膜上，作为其表面结合位点。此外，有研究发现细胞质里也有少量的PHB表达，可以抑制转化生长因子书诱导的成纤维细胞增生和活化。

2PHB的生物学功能

2．1抗增殖作用

早期的研究表明该蛋白具有抑制细胞增殖的活性。当把合成的PHBmRNA显微注射到正常人的成纤维细胞中，发现可以阻断细胞进入S期，使细胞周期不能正常完成，后来Manjeshwar等研究结果提示PHB基因的3’端非翻译区(3’UTR)是发挥抗增殖作用的部位。当把PHB基因的3’UTR用RNA干扰掉后，又会促进细胞的增殖。

2．2抗凋亡作用

随着研究的深入，人们发现PHB不仅仅具有增殖调控的作用，而且也具有抗凋亡作用。有研究显示，PHB能够保护细胞抵抗拓扑酶I抑制剂喜树碱诱导的凋亡。并且在骨肉瘤细胞中，PHB的过表达也可以极大地降低细胞毒类药物诱导的细胞凋亡作用。除此之外，PHB还可以与抗凋亡蛋自Hax一1结合，使Hax．1免遭蛋白水解酶的降解，能够与caspase-9等多种因子相结合起到抗凋亡的作用。

2．3对线粒体的作用

线粒体是细胞内一种重要的细胞器，完整的线粒体结构与正常的线粒体功能对维持细胞正常的生命活动起着重要的作用。现已有大量的研究证明，线粒体机制是心肌损伤的重要环节之一。研究发现PHB对维持线粒体正常的形态和功能起到重要的作用。Osman等报道了酵母细胞中PHB缺失，会导致线粒体网状结构发生改变，诱发线粒体破碎，导致异常的线粒体堆积，使线粒体形态发生改变，在哺乳动物身上也得到了相同的结果。并且在线粒体内膜上，PHB的缺失可以导致新合成的蛋白质降解以及线粒体呼吸链功能的损害。当呼吸链功能受到抑制时，可引起活性氧自由基(reactiveoxygenspecies，ROS)的产生增加，导致氧化应激的发生，使线粒体形态以及膜电位发生改变，最终诱导细胞的损伤。除此之外，PHB还影响细胞的生长、分化、衰老等进程。鉴于PHB的多种功能，以及在多种疾病中存在表达差异的现象，推断它很有可能参与了多种疾病的发生与发展，并在其中发挥着重要的调控作用。

3PHB与心肌保护

3．1PHB参与心肌I／RI

有研究显示，PHB在缺血／再灌注(ischemia／reperfusion，I／R)的心肌和正常心肌之间的表达存在差异，说明PHB可能参与了心肌I／RI的过程。Kim等在离体兔心脏Langendorff灌注模型中发现，与I／R组比较，缺血预处理组心肌的梗死面积明显地减少，并且乳酸脱氢酶的释放量也相对的较少，心肌细胞线粒体PHB蛋白的表达量也相对的增多；该研究提示PHB有可能参与了心肌I／RI的保护。Muraquchi等Ⅲ1通过基因工程技术也发现，过度表达的PHB对心肌有保护作用；体外培养的心肌细胞在缺氧等环境中观察到，PHB过表达的心肌细胞凋亡明显减少，并且过度表达的PHB可以降低线粒体MPTP的开放，降低Bcl-2的水平和细胞色素c的释放，对低氧诱导的H9c2心肌细胞的死亡产生保护作用。Jia等旧¨在缺血15min，再灌注60min的心肌豫模型中，证明了定心方预处理可以明显降低I／RI导致的心律失常及心肌的梗死面积，并且发现其机制可能与PHB蛋白的表达上调有关，定心方预处理组与I／R组比较，其PHB的表达明显增多。由此说明了PHB参与了心肌损伤的保护作用。上述这些结果均提示PHB在心肌I／RI中起到重要作用，但由于PHB是一种肿瘤抑制基因，并且具有抗增殖能力，所以大部分关于PHB的研究还都是与肿瘤有关，在心肌I／RI保护这一方面的研究还是比较局限的。

3．2I／R时PHB释放的调节机制

研究发现在心肌I／R等病理情况下，ROS是与心肌低氧／复氧损伤密切相关的重要因子，心脏产生的大量ROS可加重心肌损伤，并且ROS增多可造成细胞的损伤和细胞凋亡嵋引。用ROS清除剂可以减轻低氧／复氧心肌损伤，提高心肌的收缩功能，对细胞产生保护作用。研究发现心肌缺血后大量活性氧的释放，不仅导致心肌损伤和凋亡，同时也可能是引起PHB表达的关键因素。有研究证明，过氧化氢能够明显促进心肌细胞中PHB的表达，表明活性氧能够促进PHB的释放。采用过度表达PHB的转基因小鼠进行研究，发现这类小鼠比野生型小鼠能明显减轻氧化应激引起的肠上皮细胞损伤，并且发现信号转导和转录激活子3(activatoroftranscription3，STAT3)信号通路参与了PHB的调节，当把STAT3基因沉默掉后，发现PHB的表达量明显降低。Jia等怛引的实验也同样证实了STAT3参与了PHB蛋白的调节，用蛋白酪氨酸激酶2(januskinasesignaltransducers2，JAK2)／STAT3通路特异性抑制剂AG后，PHB的表达量明显降低。并且近年来发现JAK-STAT通路在心脏保护机制中的作用倍受







































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