子宮珠蛋白與炎癥控制

馬　玲　陳　玉

摘要:子宮珠蛋白(UG)是一種進(jìn)化保守的分泌型蛋白,它的結(jié)構(gòu)已為人們所知,現(xiàn)在其生理功能吸引了大批學(xué)者研究。大量研究集中在對其抗炎癥和免疫調(diào)節(jié)方面的功能上。UG具有抗趨化、抗變應(yīng)性、抗腫瘤生成,并可刺激胚胎生長,是一種多功能蛋白質(zhì)。

關(guān)鍵詞:子宮珠蛋白/Clara細(xì)胞分泌蛋白/CC10;炎癥;抗炎素(antiflammins)

子宮珠蛋白(uteroglobin,UG),最初發(fā)現(xiàn)它是由妊娠早期的兔子宮分泌的一種由類固醇誘導(dǎo)的低分子量蛋白,有刺激植入前胚胎發(fā)育的作用,故早先稱其為胚泡激肽(blastokinin)[1],之后才被稱作子宮珠蛋白。隨著對其研究的深入,研究人員從不同生物來源分離鑒定這種蛋白,并按其來源及已被證明的性質(zhì)為其命名,其中較常見的為Clara細(xì)胞分泌蛋白(Clara cell secretory protein,ccsp),還有Clara細(xì)胞蛋白10(CC10)、CC16、尿蛋白(Urine protein)1、多氯化聯(lián)苯(PCB)結(jié)合蛋白等。2000年,人類UG被歸類為分泌性球蛋白(Secretoglobin,Scgb) 超家族的成員(Scgb 是一類相對較小、分泌性的、由二硫鍵連接的二聚體蛋白,它們的編碼序列有著高度相似性,這個家族分為五個亞科,A-E)[2]。UG維持生物體穩(wěn)態(tài)的作用已受到廣泛關(guān)注。目前對UG結(jié)合蛋白(UG-binding proteins,UGBP,UG的假定受體)的研究,使我們對UG這種多功能蛋白有了進(jìn)一步的了解。

一、UG結(jié)構(gòu)特征

UG(Scgb超家族A亞科)的結(jié)構(gòu)是一個球形的同源二聚體,每個亞基由四個α螺旋構(gòu)成,它們并不是規(guī)則的螺旋束,而是在第2、3個α螺旋間形成一個β轉(zhuǎn)角,類似飛去來的形狀,使螺旋H1、H3、H4與另一亞基結(jié)合。這兩個70個氨基酸的亞基反向平行排列并被兩個二硫鍵連接而成,二硫鍵分別在Cys 3和Cys 69之間及Cys 3和Cys 69之間形成。二硫鍵利于二聚體的穩(wěn)定及中央疏水口袋的形成,這個大的疏水口袋,能夠結(jié)合疏水性配體,如甾類激素、多氯聯(lián)苯、視黃醇,對孕酮有很強(qiáng)的特異性。每個單體也各形成一個較小的疏水口袋。

二、UG生物學(xué)性質(zhì)

1.與疏水配體的相互作用

早期對兔UG的研究顯示它可與孕酮、多氯聯(lián)苯、維生素A酸類等疏水配體相互作用,生理重要性仍不能非常明確被定義,但可以想象UG很可能通過與這些復(fù)合物結(jié)合而將它們隔離,以降低其毒性。有報道稱重組的人類UG也可結(jié)合前列腺素(PGs),如PGD2、PGF2α,它們都是有效的脂類炎癥介導(dǎo)素。研究表明[3]UG樣蛋白與類二十碳烷酸(PGs和白三烯(LTs))在兒童鼻粘膜及人子宮內(nèi)分別成反相關(guān)。曾有報道UG隔離PGs除具有抗炎作用外,可以維護(hù)妊娠,因為一些PGs(如PGF2α)可引起子宮肌層收縮,導(dǎo)致流產(chǎn);還可以抑制可溶性磷酯酶A2 (sPLA2)的活性,這些結(jié)果被Singh等人[4]證實。sPLA2可催化甘油磷酸酯Sn-2位置的酯鍵水解,并釋放游離脂肪酸(常為花生四烯酸(AA)),AA在環(huán)加氧酶和脂氧化酶的作用下進(jìn)一步代謝,分別產(chǎn)生PGs和LTs,它們都是炎性介質(zhì)。因此UG通過抑制PLA2活性來限制關(guān)鍵物質(zhì)AA及PGs、LTs的產(chǎn)生速率,并可結(jié)合且有可能隔離這些炎性介質(zhì)。

由于CCSP/UG為細(xì)支氣管肺泡液、血漿、子宮分泌物中的親脂性物質(zhì),故它可作為攜帶固醇類激素和多氯聯(lián)苯代謝產(chǎn)物載體。

2.谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(TG)的底物

妊娠早期,兔子宮上皮表達(dá)高水平的UG,然而前列腺對這種蛋白質(zhì)有高水平的組成性表達(dá)。而且子宮和前列腺液表達(dá)TG(凝集因子XIII)一種催化一個蛋白質(zhì)中谷氨酰胺與另一個的賴氨酸殘基共價交聯(lián),形成一個異肽鍵。有研究發(fā)現(xiàn)[5],UG是TG的優(yōu)良底物,當(dāng)UG被微量TG孵育時,會形成一個巨大的UG聚合物。當(dāng)UG與催化劑量的TG結(jié)合時,可能具有免疫抑制及抗炎的活性,并可調(diào)節(jié)人的精子功能。UG衍生肽與TG靠近時也能抑制sPLA2活化。這兩者的協(xié)同作用機(jī)制以及在血液中TG不會介導(dǎo)UG聚合的原因不明。

3.抗趨化作用

UG抑制單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞有效的趨化吸引肽formyl-met-leu-phe (fMLP)誘導(dǎo)的趨化。fMLP是通過G蛋白偶連受體——甲酰肽受體(FPRs)介導(dǎo)趨化的。在RPR的兩個亞型——FPR和FPR2中,fMLP對FPR的結(jié)合表現(xiàn)出高親和性,而對FPR2(人類為FPRL1R)表現(xiàn)低親和性?？乖?變應(yīng)原)暴露于呼吸系統(tǒng),刺激急性相蛋白,如:血清淀粉樣蛋白A(SAA)的表達(dá)。主要抗原提呈樹突狀細(xì)胞(DCs)表達(dá)FPR2,它可促進(jìn)SAA與這些細(xì)胞的結(jié)合。因此,SAA與DCs上的FPR2可能會刺激這些抗原提呈細(xì)胞向抗原位點趨化性游走,促進(jìn)了對抗原的加工提呈。有研究顯示[6],輔助T細(xì)胞2(TH2)的分化需要來自DCs的信號輸入,而這個信號是由抗原初始活化位點的細(xì)胞因子環(huán)境決定的。UG抑制抗原誘導(dǎo)的TH2細(xì)胞因子的產(chǎn)生。UG結(jié)合FPR2會抑制趨化,而且UG下調(diào)SOCS-3基因的表達(dá)及STAT-1的活化,這對TH2細(xì)胞的分化至關(guān)重要。

4.血小板聚集抑制

UG是TG或稱活化的血凝集因子XIII (XIIIa)的優(yōu)良底物。凝血酶是XIII的激活劑,且能引起血小板聚集。因為UG存在于血液循環(huán)中,所以UG對凝血酶誘導(dǎo)的血小板聚集效應(yīng)值得研究。經(jīng)研究[7]發(fā)現(xiàn)UG是凝血酶誘導(dǎo)的血小板聚集的有效抑制劑,而對ADP誘導(dǎo)血小板聚集無效。由UG衍生肽決定這些肽是否對血小板聚集起作用并找到它們抑制ADP誘導(dǎo)的血小板聚集及血清素分泌。Hayashi[8]的研究顯示,凝血酶活化血小板導(dǎo)致Ca2+動員、細(xì)肌絲濃聚、整聯(lián)蛋白αIIbβ3 作用。

5.對植入前胚胎的生長刺激

子宮環(huán)境對胚胎發(fā)育——早期的快速生長起了重要作用,其分泌物中的一種蛋白,被稱為“胚泡激肽(blastokinin/UG)”,由于其能在體外刺激植入前胚胎的生長。Riffo M等[9]證實了UG在體內(nèi)引導(dǎo)胚胎正確發(fā)育和細(xì)胞增殖的功能。有報道稱[10]UG促進(jìn)了母嬰間的通信,其機(jī)制有可能是UG受體在信號傳導(dǎo)中啟動重要作用。

6.抑制正常細(xì)胞、癌細(xì)胞的游走、侵入功能

Diaz Gonzalez和Nieto[11]首次證實了高親和力的UG結(jié)合蛋白在正常細(xì)胞及癌細(xì)胞表達(dá),且UG通過這些結(jié)合蛋白起到調(diào)節(jié)一些類型細(xì)胞的運動和侵入。Zhang等[12]報道UG作用是通過受體介導(dǎo),自分泌和旁分泌途徑,從而逆轉(zhuǎn)癌細(xì)胞一些改變了的表型,如運動性和侵入性。腎臟系統(tǒng)對UG的分解代謝有一條兩受體途徑,Yoon等[13]用腺病毒為載體的UG-cDNA轉(zhuǎn)染肺癌細(xì)胞,這通過抑制核因子κB的(NF-κB)活性減弱了環(huán)氧化酶-2(COX-2)基因的表達(dá)。最近,又發(fā)現(xiàn)UG也與脂質(zhì)運載蛋白1(lipocalin-1)受體以及fMLP受體FPR2 存在相互作用。

7.抑制腫瘤的發(fā)生

腫瘤會起于正常表達(dá)UG但極少合成這種蛋白的組織中。在肺部致癌的轉(zhuǎn)基因鼠模型中,發(fā)現(xiàn)腫瘤在器官中的生長與UG表達(dá)的顯著下降呈正相關(guān)。UG在對抗腫瘤形成中起到了保護(hù)作用,而這可能源于它的抗炎作用,有報道[14]表明慢性炎癥是某些類型腫瘤的易感因素。

三、UG的生物活性肽與炎癥控制

UG最突出的一個特性就是抗炎。這是因為UG可以抑制sPLA2活化,并通過結(jié)合隔離PGs這類的脂質(zhì)促炎分子實現(xiàn)它的抗炎能力。UG在肺部的表達(dá)可由糖皮質(zhì)激素(抗炎藥,可誘導(dǎo)脂殼素類lipocortin,部分脂殼素類可減弱PLA2作用、抑制炎癥),且如lipocortin一樣,UG能有效抗PLA2、抗炎、進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)。故Miele等[15]用兔UG與lipocortin-I (也稱鈣磷脂結(jié)合蛋白Ⅰannexin I)的氨基酸序列做了比較,發(fā)現(xiàn)UG的α螺旋3區(qū)(殘基39-47)與lipocortin-1的殘基247-255相似。按此序列合成的肽經(jīng)檢測,具有很強(qiáng)的sPLA2抑制性和抗炎活性。由于具有這種抗炎作用,源于UG和lipocortin-I的這個肽段被稱為“antiflammins(AF)”。除了抗sPLA2、抗炎活性外,它還有藥理重要性使它成為候選藥物靶點,如:抑制手術(shù)后血小板聚集、粘附的形成,調(diào)節(jié)粘附分子的表達(dá),而且這些肽能有效抑制外眼的炎癥。然而AF調(diào)節(jié)TG和s PLA2的活性,它們可以通過抑制輔助T (Th)細(xì)胞sPLA2負(fù)調(diào)節(jié)IL-1的作用。有研究顯示[16],AF-1(一種合成的九肽,與CC10的保守序列、殘基39-47序列(MQMKKVLDS)相似)可以通過與UG結(jié)合蛋白(UGBP,九次跨膜蛋白,UG的假定受體,與UG結(jié)合可抑制細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的侵入)結(jié)合,UGBP初步被認(rèn)定為AF-1介導(dǎo)細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)磷酸化的下游點。之后有報道[17],AF-1通過調(diào)節(jié)TLR-4的表達(dá)及上調(diào)IL-10的分泌,從而調(diào)節(jié)肺泡巨噬細(xì)胞對脂多糖(LPS)的反應(yīng),從而抑制炎癥。

四、結(jié)語

由子宮珠蛋白的生物學(xué)功能可以看出,這種小的分泌型蛋白對機(jī)體穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)具有關(guān)鍵作用。盡管其序列短且進(jìn)化保守,但其轉(zhuǎn)錄調(diào)控及其功能的作用機(jī)制卻很復(fù)雜。UG現(xiàn)已應(yīng)用于臨床診斷,它也是一個潛在的藥物靶點,故對其深入研究具有重大意義。隨著生物技術(shù)的發(fā)展,相信會不斷發(fā)掘出子宮珠蛋白更多更新的生物學(xué)特性,對其作用機(jī)制的研究會有更多更快的突破。

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