FXYD5在高血壓病動(dòng)脈粥樣硬化中調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展

何思陸，李天資

FXYD 基因蛋白是指一類有離子通道或離子通道調(diào)節(jié)作用的小分子單跨膜蛋白，和鈉鉀泵（也稱Na＋－K＋－ATP酶，鈉鉀轉(zhuǎn)運(yùn)體）的結(jié)構(gòu)功能密切相關(guān)［1］。高血壓?。╬rimary hypertension，PH）是以動(dòng)脈血壓持續(xù)升高為主要表現(xiàn)，影響全球近1／3人口的健康，由多種因素導(dǎo)致，具有高度遺傳異質(zhì)性的復(fù)雜疾?。?］，是腦卒中、冠心病、慢性腎臟疾病、栓塞和血管破裂等多種疾病的重要危險(xiǎn)因素，全球每年超過1 000萬患者死于與PH 相關(guān)的疾?。?］。動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerotic disease，AS）是慢性血管疾病共同的病理基礎(chǔ)，與AS 關(guān)系密切。研究表明，血管重塑（vascular remodeling，VR）在PH 及其AS的發(fā)生發(fā)展過程中，F(xiàn)XYD5的表達(dá)不僅在調(diào)節(jié)Na＋－K＋－ATP 酶分布、鈉的重吸收和體液量等扮演著重要的角色，而且在應(yīng)激情況下，如缺血缺氧、內(nèi)皮細(xì)胞損傷等，對(duì)內(nèi)源性的促血管生成細(xì)胞因子水平上調(diào)，內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成等血管再生機(jī)制有著密切的關(guān)聯(lián)性，但其發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚［4］。本研究就FXYD 在高血壓動(dòng)脈粥樣硬化中調(diào)控機(jī)制的研究進(jìn)展簡(jiǎn)要綜述如下。

1 FXYD5

細(xì)胞膜（cell membrane）是脂雙分子層的半透膜，機(jī)體組織中絕大多數(shù)的小分子和無機(jī)離子代謝物質(zhì)，因其不溶于脂，若要有效地進(jìn)出活細(xì)胞，并能在細(xì)胞內(nèi)外達(dá)到適度的濃度梯度，形成生理機(jī)能上的膜電位差，必須通過膜運(yùn)輸?shù)鞍祝╩embrane transport protein，MTP）調(diào)控來實(shí)現(xiàn)［5］。FXYD 就是這樣一類貫穿于細(xì)胞膜兩端的內(nèi)嵌膜蛋白，是細(xì)胞膜功能的承擔(dān)者，是活體細(xì)胞實(shí)現(xiàn)代謝物質(zhì)的跨過生物膜的一類MTP［6］。每一個(gè)FXYD 蛋白都含有一個(gè)包含35個(gè)氨基酸序列的區(qū)域，初始序列為脯氨酸－苯丙氨酸－X－酪氨酸－天冬氨酸，根據(jù)氨基酸編寫代碼簡(jiǎn)寫為P－F－X－Y－D，還包括7個(gè)不變氨基酸和6個(gè)高度保守的氨基酸序列［7］。雖然FXYD 蛋白都比較小，大約只包含60到160個(gè)氨基酸，但每一類的FXYD 蛋白都由含有6至9個(gè)外顯子的基因編碼；而且，在二級(jí)結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)XYD 蛋白都含有的內(nèi)含子－外顯子結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的基因是對(duì)應(yīng)的［8］。提示FXYD 蛋白是由分散的結(jié)構(gòu)區(qū)域組成，這種組成更適應(yīng)于它的生理需要［9］。至今為止發(fā)現(xiàn)FXYD 有12個(gè)成員組成，F(xiàn)XYD 通過提高其表達(dá)含量來增加細(xì)胞的能動(dòng)性和轉(zhuǎn)移潛能［5］。是通過調(diào)節(jié)鈉鉀泵的數(shù)量和活力來實(shí)現(xiàn)的［1］。FXYD5，又稱離子轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器5（dysadherin）在多種組織中都有表達(dá)，而且都在大腦組織中呈高表達(dá)，F(xiàn)XYD5 與鈉鉀泵的α亞基相互作用，可增加它的細(xì)胞電壓［10］。與FXYD 家族里的其他成員不同，F(xiàn)XYD5胞外段含有大于140個(gè)氨基酸，而胞內(nèi)段僅含有15個(gè)氨基酸，其他成員胞外段的氨基酸個(gè)數(shù)均小于40個(gè)。FXYD 蛋白家族最近被證明是一個(gè)組織特異性調(diào)節(jié)鈉鉀泵的小跨膜蛋白，有研究發(fā)現(xiàn)FXYD5和鈉鉀泵的α1和β1 亞單位共表達(dá)使鈉泵活性增加2 倍［11］。研究表明，F(xiàn)XYD5與鈉鉀泵關(guān)系密切并調(diào)控其性能。有研究證實(shí)FXYD5作為FXYD 在結(jié)構(gòu)及功能上的相互作用［8］。其研究顯示，二者具有高度親和性，F(xiàn)XYD5的跨膜區(qū)與鈉鉀泵的α亞基相互作用可介導(dǎo)其速度增長(zhǎng)［11］。FXYD5可以通過修飾細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)及增大細(xì)胞間緊密連接，從而影響細(xì)胞膜通透性及鈉鉀泵活性［12］。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)觀察顯示，特異性沉默F(xiàn)XYD5 基因表達(dá)后組織的血管平滑肌細(xì)胞（VSMC）增殖能力變化不大，但細(xì)胞遷移力和細(xì)胞膜鈉鉀泵活性明顯降低，因此認(rèn)為FXYD5基因可能參與PH 及其AS的發(fā)病機(jī)制［13］。

2 VR

重塑（restore）的原意是指物體大小和形狀的改變，VR 是指血管直徑的慢性變化或血管壁的結(jié)構(gòu)改變，也就是說是血管腔／壁比例和幾何形狀的改變，包括血管橫截面積的增大或縮?。?4］。VR 是一種普遍現(xiàn)象，可貫穿整個(gè)生命過程，是細(xì)胞增殖、壞死、遷移以及細(xì)胞外基質(zhì)合成、降解所致的動(dòng)態(tài)性血管構(gòu)型變化過程［15］。由于血管新生內(nèi)膜增厚而動(dòng)脈擴(kuò)張不足所致的管腔狹窄，以及可引起管腔狹窄的動(dòng)脈收縮過程也可成為VR 的范疇［16］。1989年，Baur nback和Heistad研究發(fā)現(xiàn)，在自發(fā)性高血壓大鼠（SHR）組軟腦膜動(dòng)脈血管內(nèi)徑＜100μm 的小動(dòng)脈血管外徑與正常大鼠組比較有明顯的縮小現(xiàn)象，因此提出了血管重塑的概念，目前認(rèn)為血管結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)而發(fā)生變化，這種變化的主要特征是VSMC 增生、肥大并向內(nèi)膜遷移，造成血管壁肥厚、管腔狹窄，進(jìn)而導(dǎo)致外周阻力和血壓的持續(xù)升高［17］。VR 可分為代償性重塑（或稱為擴(kuò)張性重塑、向外重塑和正性重塑）和失代償性重塑（或稱為收縮性重塑、向內(nèi)重塑和負(fù)性重塑）兩大類型。即可分為肥厚性重塑與非肥厚性重塑，前者是指VSMC以增生和肥大為主，又稱廣義的VR；后者是指VSMC以重新排列為主，又稱狹義的VR［18］。依據(jù)管腔直徑變小、變大或不變稱之為向心性重塑、外向性重塑或代償性重塑［19］。血管重塑已成為動(dòng)脈粥樣硬化管腔狹窄的又一重要決定因素。其發(fā)生機(jī)制涉及血流動(dòng)力學(xué)刺激，氧化還原狀態(tài)的改變，細(xì)胞增殖、遷移、凋亡以及RNA 合成與降解等，是一種多因素、多階段、多基因參與的過程，且各因素又并非孤立存在，而是相互滲透、相互影響，共同作用于血管，使血管構(gòu)型發(fā)生改變［20］。雖然在臨床上通過干預(yù)負(fù)性血管重塑已取得一定的效果，但仍有一些問題并沒有得到解決［5］。這就說明人們對(duì)這一病變的認(rèn)識(shí)還不夠深入，其詳盡機(jī)制可能比人們已了解的要復(fù)雜得多，仍然需要進(jìn)行進(jìn)一步深入的研究。

心腦血管事件（cardiovascular events，CE）是指由于危險(xiǎn)因素作用引起心臟血管和大腦血管病變而產(chǎn)生的急性特發(fā)性疾病，包括猝死，急性心肌梗死、急性腦出血、急性腦栓塞、腦血栓形成等［1］。PH 是AS和CE發(fā)生、發(fā)展的重要因素，AS引發(fā)CE，而AS所致的狹窄又可導(dǎo)致繼發(fā)性高血壓，因此PH、AS與CE三者之間互相影響，互相促進(jìn)，形影不離，密切相關(guān)［5］。目前認(rèn)為VR 是由于機(jī)體內(nèi)皮損傷、VSMC增生、基質(zhì)沉積所引起的血管壁增厚和管腔狹窄性疾病，是PH、AS和CE三者的病變基礎(chǔ)［6］，而血壓增高導(dǎo)致的基因表達(dá)水平變異，內(nèi)皮損傷反應(yīng)，F(xiàn)XYD5代謝障礙，離子通道功能障礙等可引起的細(xì)胞增殖、遷移和分泌細(xì)胞外基質(zhì)等，使VSMC 發(fā)生病理性表型轉(zhuǎn)化，由收縮型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣尚?，喪失收縮功能，是VR 形成與發(fā)展的根本原因，但其機(jī)制還不完全被詮譯［7］。

3 FXYD 與AS

鈉鉀泵為機(jī)體細(xì)胞中的一種蛋白酶，由α亞基，β亞基和FXYD 蛋白組成。是維持細(xì)胞膜內(nèi)外Na＋，K＋離子濃度的主要酶，調(diào)節(jié)鈉離子和鉀離子之間的交換，調(diào)控血壓和心臟的功能［21］。每當(dāng)三個(gè)鈉離子被轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞，就有兩個(gè)鉀離子被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)部［18］。保持膜內(nèi)高鉀膜外高鈉的不均勻離子分布。鈉鉀泵中的α亞基為分子量約120 KD 的催化ATP 水解跨膜蛋白，既有Na－K 結(jié)合位點(diǎn)，又具ATP 酶活性，β亞基為小亞基，是分子量約50 KD 的糖蛋白［22］。研究證實(shí)FXYD5 與鈉鉀泵在結(jié)構(gòu)及功能上的相互作用［23］。FXYD5與鈉鉀泵具有高度親和性，F(xiàn)XYD5的跨膜區(qū)可介導(dǎo)鈉鉀泵的細(xì)胞電壓的增長(zhǎng)［16］。目前認(rèn)為不同的FXYD 蛋白的跨膜區(qū)在功能影響方面起著重要的作用［10］。鈉鉀泵通過磷酸化和去磷酸化過程發(fā)生構(gòu)象的變化，導(dǎo)致與Na＋，K＋的親和力發(fā)生變化，α亞基以親Na＋態(tài)結(jié)合Na＋后，觸發(fā)水解ATP，每水解一個(gè)ATP釋放的能量輸送3個(gè)Na＋到胞外，同時(shí)攝取2個(gè)K＋入胞，造成跨膜梯度和電位差［5］。研究表明FXYD5蛋白在細(xì)胞生長(zhǎng)代謝過程中還具有其他的特殊作用，且可作為鈉鉀泵的組織特異性調(diào)節(jié)亞群［24，25］。這些輔助亞群的每一個(gè)成員都直接影響鈉鉀泵的功能，這種調(diào)節(jié)是依靠組織中FXYD 蛋白的表達(dá)來完成的［26］。有研究發(fā)現(xiàn)。FXYD5高表達(dá)可刺激VSMC增殖和遷移，提示FXYD 可能與PH、AS等心血管疾病發(fā)生和發(fā)展有關(guān)［27］，哺乳類動(dòng)物體內(nèi)存在一種內(nèi)源性類洋地黃（endogenous digitalis－like factor，EDLF），與地高辛抗體呈免疫反應(yīng)，具有抑制細(xì)胞膜鈉鉀泵活性的作用，故稱其為“鈉泵抑制因子”；核因子κB（nuclear factorκB，NF－κB）廣泛存在于機(jī)體細(xì)胞，具有多種調(diào)節(jié)作用的轉(zhuǎn)錄因子，正常活體細(xì)胞在胞漿內(nèi)NF－κB與抑制蛋白（IκB）結(jié)合而呈非活性狀態(tài)，病變的細(xì)胞NF－κB與IκB解離并進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，與特定的啟動(dòng)子結(jié)合，調(diào)控各種基因的表達(dá)，如細(xì)胞因子、炎癥因子、黏附分子等。NF－κB 在炎癥發(fā)生時(shí)復(fù)雜的細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)中起著中心調(diào)節(jié)作用，在細(xì)胞增殖、分化和凋亡及腫瘤發(fā)生中NF－κB 也扮演著重要角色［28］。有研究發(fā)現(xiàn)，EDLF 與鈉鉀泵結(jié)合后，可誘導(dǎo)核因子κB及轉(zhuǎn)錄激活蛋白－1（AP－1）活化，調(diào)節(jié)動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)基因的表達(dá)，還可刺激VSMC和腎小管上皮細(xì)胞的增殖。提示鈉鉀泵可能與高血壓、血管重塑等心血管疾病發(fā)生有關(guān)；鈉鉀泵活性的下降會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Na＋濃度的增高，細(xì)胞水腫，對(duì)血管平滑肌細(xì)胞而言，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)脈管腔狹窄；其次細(xì)胞內(nèi)Na＋高濃度會(huì)導(dǎo)致Na＋－Ca2＋交換增加，平滑肌細(xì)胞Ca2＋內(nèi)流增加，外流減少，這種Na＋、Ca2＋水平的改變會(huì)直接影響VSMC 興奮性，使血管緊張性增高，外周血管阻力增加，引起血壓升高［29－32］。

FXYD5 或通過鈉鉀泵的調(diào)控，或者直接影響VSMC的表達(dá)調(diào)控，影響血管重塑，從而在高血壓及其動(dòng)脈粥樣硬化形成過程中扮演重要角色，F(xiàn)XYD5蛋白或許可作為調(diào)節(jié)鈉鉀泵的功能，達(dá)到治療高血壓、血管重塑等疾病作用的一種新型藥物靶點(diǎn)。

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