前動(dòng)力蛋白2在心血管病變中的研究進(jìn)展

黃 聰，郭 敏，陳 娟，蔡 飛，張又枝

(湖北科技學(xué)院 1. 藥學(xué)院、2. 糖尿病心腦血管病變湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 咸寧 437100)

心血管疾病主要包括心肌梗死、心力衰竭、血管脂質(zhì)功能紊亂等疾病，發(fā)病率和病死率一直居高不下，嚴(yán)重危害著人類健康，發(fā)病機(jī)制也尚未完全闡明[1]。研究發(fā)現(xiàn)，影響攝食行為的多種肽類蛋白，如瘦素、胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide 1, GLP-1)、腸促胰酶肽等能調(diào)節(jié)心血管功能，具有保護(hù)作用[2]。前動(dòng)力蛋白2(prokineticin 2, PK2)是近年來新發(fā)現(xiàn)的一種分泌蛋白，參與調(diào)節(jié)體內(nèi)攝食行為、神經(jīng)生成、激素分泌、晝夜節(jié)律和痛覺等生理功能[3]，其在心、腦、腎和子宮等部位都有表達(dá)。以上研究提示，PK2這一影響攝食行為的肽類分泌蛋白可能具有調(diào)節(jié)心血管病變的作用。因此，本文就PK2在心血管病變中的研究進(jìn)展作一綜述，為心血管病變的治療提供新的研究思路。

1 PK2的生物學(xué)特征及生理功能

PK2是一種新發(fā)現(xiàn)的具有多種功能的分泌蛋白，在動(dòng)物腦、心臟、腎臟、胎盤、腎上腺、子宮、消化道等組織中均有表達(dá)[4]。PK2由PROK2基因編碼，位于染色體3p21.1上, 由81個(gè)氨基酸組成[5]。PK2的受體(prokineticin receptor, PKRs)包括PKR1和PKR2，是一種G蛋白偶聯(lián)受體，二者具有高度的同源性(80%～90%)。PKR1在周圍組織細(xì)胞廣泛分布，而PKR2主要在下丘腦、嗅覺腦室區(qū)域等大腦部位表達(dá)[4, 6]。PK2與受體結(jié)合后，活化下游多種信號(hào)途徑，介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)鈣動(dòng)員、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase, MAPK)、蛋白激酶 B( protein kinase B，Akt)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)的激活和cAMP積聚[7]，參與機(jī)體生物學(xué)功能，如血管生成、神經(jīng)生成、激素分泌、晝夜節(jié)律、痛覺、胃腸道運(yùn)動(dòng)、攝食等[3-4]。

PK2在神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等多部位發(fā)揮廣泛的生理作用。PK2激活 PKR1和2，分別調(diào)節(jié)睡眠-覺醒周期、體溫、激素分泌和血糖的節(jié)律性，穩(wěn)定睡眠的總時(shí)間和晝夜節(jié)律, 參與體溫和能量平衡的調(diào)節(jié)，維持雌性動(dòng)物正常的發(fā)情周期[4]。PK2/PKR2系統(tǒng)參與焦慮和抑郁等情感障礙的調(diào)節(jié)[5]。PK2 在下丘腦通過 PKR1產(chǎn)生厭食效應(yīng)，減少食物攝取，預(yù)防肥胖癥[4]。PK2可通過降低對(duì)化學(xué)和機(jī)械刺激的疼痛閾值，影響痛覺[4]。PK2可以誘導(dǎo)嗅球室管膜下層來源的神經(jīng)元祖細(xì)胞的遷移和促性腺激素釋放激素神經(jīng)元的存活和遷移，參與嗅球的發(fā)育[4]。PK2參與免疫調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)人骨髓細(xì)胞分化為單核細(xì)胞系和巨噬細(xì)胞系，通過激活單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞上的PKRs，釋放炎性細(xì)胞因子，觸發(fā)和維持炎性疼痛，調(diào)節(jié)免疫炎癥反應(yīng)[4]。編碼 PK2 和PKR2的基因點(diǎn)突變可導(dǎo)致特發(fā)性低促性腺激素性的性腺功能減退[4]。而在外周，PK2/PKR1參與心臟和腎臟新生血管的形成，PKR1缺失引起心臟和腎臟的結(jié)構(gòu)和功能變化[7-8]。另外，胡旺平教授課題組一直致力于研究PK2調(diào)制神經(jīng)痛覺、晝夜節(jié)律和睡眠等的功能[9-10]。該課題組發(fā)表了近十篇相關(guān)文獻(xiàn)，其中一篇發(fā)現(xiàn)，PK2通過其受體增強(qiáng)大鼠背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元酸敏感離子通道活動(dòng)，表明PK2可能是一個(gè)通過酸敏感離子通道造成酸中毒，引起疼痛的前期疼痛影響因子[11]。因此，PK2在體內(nèi)發(fā)揮著廣泛的生理作用，其本身、受體和信號(hào)通路的研究是眾多潛在疾病的治療靶點(diǎn)。

2 PK2與心血管病變之間的關(guān)系

2.1PK2與心肌損傷之間的關(guān)系PK2蛋白與其受體都在心血管組織中表達(dá)[7, 12]，PK2蛋白通過其受體發(fā)揮對(duì)血管的保護(hù)作用。在大鼠心臟和主動(dòng)脈組織中，PKR1表達(dá)在心臟心室壁和主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞，在主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞中不表達(dá)[7]。PKR1與內(nèi)皮細(xì)胞中的Gα11結(jié)合，誘導(dǎo)MAPK和PI3K/Akt磷酸化，促進(jìn)血管生成，抑制細(xì)胞凋亡，改善心肌梗死大鼠心臟功能[13-14]，相比之下，PKR2與Gα12信號(hào)通路相連，并下調(diào)黏附分子ZO-1，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂和開窗，PKR2對(duì)心臟有不良影響，引起心臟肥大和血管滲漏[6, 13]。另外，有研究表明，PKR1也在腎臟腎小球內(nèi)皮細(xì)胞和腎小管中表達(dá)，作為促血管生成素的PK2是重要的心臟和腎臟缺氧損傷的標(biāo)記物[15]，PKR1基因敲除導(dǎo)致腎臟結(jié)構(gòu)和功能障礙[7-8]。

PK2為刺激鄰近組織中新血管形成的內(nèi)分泌和(或)旁分泌血管生成因子[16]，激活成人心外膜來源的祖細(xì)胞(epicardium generated epicardium-derived cells, EPDCs)分化成內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞，誘導(dǎo)新生血管的形成；但在PKR1敲除的EPDCs中，沒有上述作用，表明PK2誘導(dǎo)新生血管形成等作用由PKR1信號(hào)介導(dǎo)[6]。PK2是受體PKR1和PKR2最有效的激動(dòng)劑，在冠狀血管結(jié)扎的心肌梗死鼠模型中，過表達(dá)PKR1促進(jìn)血管生成，減少心肌梗死后的心肌細(xì)胞凋亡，促進(jìn)EPDCs的增殖，促進(jìn)旁路血管形成以克服組織氧合不足，減少心肌梗死面積，改善左心室功能，減少死亡率，并且小鼠心臟中的PKR1上調(diào)PK2水平[6-7]。在心肌細(xì)胞中，PK2或過表達(dá)PKR1激活A(yù)kt，抗氧化應(yīng)激，保護(hù)心肌細(xì)胞[17]，并且在培養(yǎng)的心臟內(nèi)皮細(xì)胞中，過度表達(dá)PK2或PKR1誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞管腔樣結(jié)構(gòu)的形成，但不增加血管內(nèi)皮生長因子水平[17]。心外膜PK2/PKR1信號(hào)缺乏導(dǎo)致心臟發(fā)育缺陷，是成年小鼠先天性心臟病起源的基礎(chǔ)[18]。以上研究表明，PK2/PKR1信號(hào)在促進(jìn)心臟血管再生、抑制細(xì)胞凋亡和心臟保護(hù)中起重要作用。

另外，有研究表明，心外膜PK2/PKR1信號(hào)在心衰中具有關(guān)鍵作用[18]。終末期充血性心力衰竭患者心臟PK2的表達(dá)明顯下降。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，PK2 通過PKRs 激活ERK1/2 和Akt 信號(hào)通路，促進(jìn)血管生成，減輕心肌損傷和提高心功能[6, 16, 18]。非肽PKR1激動(dòng)劑克服了肽類藥物的代謝不穩(wěn)定性和低生物利用度，對(duì)心衰動(dòng)物有保護(hù)作用，有利于開發(fā)新的治療心衰的非肽PKR1激動(dòng)劑藥物[6]。研究表明，PKR1信號(hào)通路在心臟疾病中具有重要作用，PK2/PKR1信號(hào)通路可作為治療心衰新的藥物作用靶點(diǎn)。

2.2PK2與血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂之間的關(guān)系內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂在冠脈綜合征、高血壓等心血管疾病的病理生理機(jī)制中發(fā)揮著重要作用[15]。在小鼠冠脈H5V內(nèi)皮細(xì)胞中，PK2激活PKR1/MAPK/Akt信號(hào)通路，促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和管狀形成；在人主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中，PK2誘導(dǎo)細(xì)胞管狀樣結(jié)構(gòu)形成，維持內(nèi)皮細(xì)胞功能完整[19]。在內(nèi)皮特異性敲除PKR1 小鼠中，呈現(xiàn)內(nèi)皮功能紊亂、胰島素抵抗、心臟以及腎臟功能的紊亂；過表達(dá)PKR1后，增加胰島素的攝取，恢復(fù)心臟和腎臟功能[15]。研究表明，PK2/PKR1信號(hào)通路促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，調(diào)節(jié)內(nèi)皮功能紊亂，發(fā)揮血管的保護(hù)作用，幫助維持組織正常的血流循環(huán)。

2.3PK2與代謝綜合征之間的關(guān)系代謝綜合征(metabolic syndrome, MS)與心血管疾病病死率、死亡率的增加高度相關(guān)。胰島素抵抗和炎癥是涉及MS發(fā)病的重要機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)PK2是一個(gè)潛在的與MS相關(guān)的蛋白[20]。在具有心血管危險(xiǎn)因素的中國成年人群中，研究顯示，血清中PK2含量>6.32 μg·L-1的人群, PK2越高，機(jī)體有更大的腰圍和體重指數(shù)，舒張壓、血漿甘油三酯、血糖和血清尿酸也增高，但是有較低的高密度脂蛋白膽固醇[20]。

肥胖是心血管疾病獨(dú)立的危險(xiǎn)因素和風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)志，過量的脂肪堆積及與肥胖相關(guān)的代謝壓力可導(dǎo)致心肌的結(jié)構(gòu)和功能變化。在肥胖者的脂肪組織中，PK2發(fā)揮脂肪因子的作用，調(diào)節(jié)肥胖和胰島素抵抗[21]。PK2具有控制飲食的作用，弓形核是下丘腦處理飲食和能量平衡的區(qū)域，PK2在下丘腦弓形核由PKR1介導(dǎo)產(chǎn)生厭食效應(yīng)，減少攝食行為[22]。PK2通過減少食物攝入及抑制前脂肪細(xì)胞增殖和分化兩種不同的機(jī)制，來抑制脂肪組織擴(kuò)張[21-22]。在人體脂肪細(xì)胞中，高水平的PK2可能反映了一種代謝壓力的補(bǔ)償反應(yīng)[21]。另有研究表明，心臟脂肪和血管網(wǎng)絡(luò)起源于一個(gè)共同的心臟成纖維祖細(xì)胞tcf21+譜系，受PKR1的自分泌和旁分泌控制，PK2/PKR1信號(hào)通路促進(jìn)心臟成纖維祖細(xì)胞向血管生成的轉(zhuǎn)換，促進(jìn)血管生成，維持心臟充足的灌注，抑制脂肪因子轉(zhuǎn)錄，減少心臟脂肪堆積[23]。因此，PK2通過控制和減少肥胖，從而預(yù)防其并發(fā)癥，如心血管疾病、胰島素抵抗等的產(chǎn)生。

PK2/PKR1信號(hào)傳導(dǎo)增加胰島素敏感性[22]。經(jīng)毛細(xì)血管的胰島素運(yùn)送，從內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells, ECs)到骨骼肌是胰島素刺激的葡萄糖攝取的限速步驟，ECs胰島素遞送過程中的缺陷導(dǎo)致胰島素抵抗[24]。ECs過表達(dá)PKR1，促進(jìn)胰島素經(jīng)內(nèi)皮細(xì)胞攝取和血管生成[19]。在內(nèi)皮特異性PKR1敲除小鼠中，毛細(xì)血管形成受損，胰島素?cái)z取減少；過表達(dá)PKR1，恢復(fù)其內(nèi)皮細(xì)胞攝取胰島素的功能[8]。研究表明，PK2/PKR1信號(hào)通路在胰島素再攝取中具有重要作用。

3 結(jié)語及展望

PK2是一種分泌型的信號(hào)肽，通過受體PKR1和PKR2 參與多種生理病理進(jìn)程。其中激活PKR1信號(hào)通路在減少心肌梗死面積、減少心衰時(shí)心肌功能損傷和調(diào)節(jié)內(nèi)皮功能紊亂中發(fā)揮重要作用，且減少肥胖及其并發(fā)癥的發(fā)生，增加胰島素敏感性等[22]。以上研究都是在動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行的，在人類是否會(huì)產(chǎn)生同樣的作用尚有待進(jìn)一步研究。由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)分泌的PK2影響攝食行為，其釋放到外周后，循環(huán)和局部的PK2卻調(diào)節(jié)心血管病變等，二者之間通過什么方式發(fā)生交叉對(duì)話呢？ 2015年的一項(xiàng)研究表明，在心肌梗死小鼠模型中，PKR1非肽類激動(dòng)劑促進(jìn)梗死區(qū)心肌細(xì)胞和血管的再生，提高梗死后心功能等[6]。因此，在未來的研究中，有望以PKR1為靶點(diǎn)研究出新的藥物治療肥胖、糖尿病和心血管疾病等。

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