α-烯醇化酶蛋白抗原的表達(dá)與血管相關(guān)疾病及腫瘤發(fā)生的關(guān)系①

劉逸夫 盧一寒 李 靜

(中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，沈陽 110000)

α-烯醇化酶(ENO1)為烯醇化酶家族成員，烯醇化酶包含3種異構(gòu)體：α-烯醇化酶(非神經(jīng)元烯醇化酶)，β-烯醇化酶(肌肉特異性烯醇化酶)及γ-烯醇化酶(神經(jīng)元特異性烯醇化酶)[1]。ENO1存在于大多數(shù)真核生物體內(nèi),廣泛分布在人類各組織，主要存在于細(xì)胞質(zhì)，作為糖酵解酶的關(guān)鍵酶催化2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)化為磷酸烯醇式丙酮酸。

ENO1廣泛表達(dá)于腎臟、血管內(nèi)皮等細(xì)胞的表面，作為纖溶酶原受體，與纖溶酶原結(jié)合并促使其被水解為纖溶酶，可引起血管內(nèi)皮細(xì)胞的促炎活化，激活免疫細(xì)胞導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷，引自身免疫疾病、微血管損害等相關(guān)疾病[2，3]。惡性腫瘤生長、新生血管生成、血道轉(zhuǎn)移及組織侵襲等過程都與ENO1過度表達(dá)呈正相關(guān)，提示ENO1與腫瘤的發(fā)生發(fā)展及演變密不可分。因此，本文從以下4個方面對ENO1在血管相關(guān)疾病及腫瘤發(fā)展演變過程中所起的作用和發(fā)病機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 血管內(nèi)皮細(xì)胞及相關(guān)免疫細(xì)胞表面的ENO1參與介導(dǎo)炎癥活化，引起血管相關(guān)疾病

ENO1可在許多細(xì)胞表達(dá)，如中性粒細(xì)胞，T細(xì)胞、B細(xì)胞、單核細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞表面，并作為纖溶酶原受體與纖溶酶原結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)槔w溶酶;在自身免疫性和炎癥疾病中，ENO1Ab(抗-α烯醇化酶抗體)作為多種自身免疫疾病及腎小球腎炎的自身抗體，通過免疫復(fù)合物的生成和補(bǔ)體經(jīng)典途徑的激活誘導(dǎo)血管內(nèi)皮損傷，通過啟動凋亡過程誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[4，5]。此外,ENO1Ab還通過抑制纖溶酶原與ENO1結(jié)合，激活纖溶酶原向纖溶酶轉(zhuǎn)化，干擾血管內(nèi)和細(xì)胞周圍纖溶系統(tǒng)引起血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷[6]。

1.1ENO1作為抗內(nèi)皮細(xì)胞抗體的靶抗原參與血管相關(guān)免疫疾病的發(fā)生發(fā)展 抗內(nèi)皮細(xì)胞抗體是一種與內(nèi)皮細(xì)胞抗原反應(yīng)的異質(zhì)性抗體，存在于結(jié)締組織疾病、血管炎、其他炎癥疾病和同種異體排斥反應(yīng)中。健康機(jī)體中也能檢測到天然抗內(nèi)皮細(xì)胞抗體，其靶抗原是高度保守的蛋白(如細(xì)胞骨架蛋白和糖酵解酶ENO1)，維持細(xì)胞生理和穩(wěn)態(tài),可通過選擇性抑制血栓素A2、內(nèi)皮素1和基質(zhì)金屬蛋白酶9分泌，增加內(nèi)皮細(xì)胞抗炎特性[7]。

Kimura等[7]從30名健康受試者的血清中鑒定出7種人腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞抗原與抗內(nèi)皮細(xì)胞抗體結(jié)合，包括78-kDa葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白、二氫嘧啶酶相關(guān)蛋白2、異質(zhì)核核糖核蛋白L、波形蛋白、脂滴包被蛋白3、ENO1和膜聯(lián)蛋白A2[7,8]。其中，ENO1已被確認(rèn)為多種自身免疫性和炎癥疾病的自身抗原，并被認(rèn)為是Behcet綜合征中抗內(nèi)皮細(xì)胞抗體的靶抗原。此外，將血管內(nèi)皮細(xì)胞(EA.hy926細(xì)胞)與從ENO1Ab陽性患者血清中純化得到的IgG型抗ENO1Ab體外孵育后可誘導(dǎo)前者發(fā)生時間-劑量相關(guān)的細(xì)胞凋亡，而ENO1與其自身抗體之間的相互作用可促使內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，因而需要進(jìn)一步研究闡明這些抗體對微血管內(nèi)皮細(xì)胞的影響[9]。

發(fā)表在Arch Dermatol Res上的研究報(bào)道證實(shí)了血鏈球菌感染和Behcet活動性疾病患者血清中的炎癥因子可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞膜式表達(dá)ENO1，膜式表達(dá)的ENO1可與抗ENO1Ab結(jié)合,導(dǎo)致炎癥反應(yīng)[10]。Lee等[11]也通過實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)ENO1蛋白是Behcet綜合征患者血清中抗內(nèi)皮細(xì)胞IgM抗體的靶抗原，并僅在IgM自身抗體陽性Behcet綜合征患者血清中檢測到對微血管內(nèi)皮細(xì)胞ENO1的反應(yīng)性。此外，該課題組的另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)Behcet綜合征患者體內(nèi)的抗內(nèi)皮細(xì)胞抗體陽性血清可促進(jìn)人類皮膚微血管內(nèi)皮細(xì)胞表面細(xì)胞間黏附分子1(ICAM-1)、血管細(xì)胞黏附分子1(VCAM-1)以及內(nèi)皮細(xì)胞選擇素(E-selectin)的表達(dá)增加，并促進(jìn)T淋巴細(xì)胞對微血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，從而引發(fā)或擴(kuò)大炎癥血管損傷,抗內(nèi)皮細(xì)胞IgM抗體可通過直接激活內(nèi)皮細(xì)胞，而不是通過人微血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α或IL-1α導(dǎo)致Behcet綜合征[12]。此外，細(xì)胞外信號調(diào)控激酶1和2作為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的一部分，參與抗內(nèi)皮細(xì)胞IgM抗體刺激微血管內(nèi)皮細(xì)胞后導(dǎo)致ICAM-1表達(dá)[13]。

1.2ENO1作為纖溶酶原受體參與血管相關(guān)疾病的發(fā)生 研究證明嚴(yán)重創(chuàng)傷患者體內(nèi)ENO1比健康志愿者增加10.8倍(P<0.05)。凝血酶和ENO1使得肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞ICAM-1表達(dá)顯著增加，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞黏附。ENO1與蛋白酶活化受體-2及纖溶酶原/纖溶酶共沉淀在肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞和中性粒細(xì)胞上并誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞細(xì)胞毒性，介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷、毛細(xì)血管滲漏甚至器官功能障礙。此外，該研究發(fā)現(xiàn)在單核細(xì)胞表面上ENO1介導(dǎo)纖溶酶產(chǎn)生增加可引起炎癥細(xì)胞遷移和侵入肺部，引起肺損傷。

CD4+T淋巴細(xì)胞表面ENO1的表達(dá)與心腦血管疾病有關(guān)。Bennett等[14]通過獨(dú)立樣本(按年齡匹配的病例)對照研究，招募患有冠狀動脈疾病而住院的10例患者及按年齡相匹配的對照組，測定其ENO1表達(dá)水平可得出：心腦血管疾病患者體內(nèi)CD4+T細(xì)胞表面的ENO1表達(dá)顯著減少；心血管疾病的發(fā)生與特定獲得性免疫應(yīng)答下降有關(guān)，老年人群較低水平的ENO1可能會影響T細(xì)胞表面的纖溶酶原濃度、纖溶酶原激活、纖溶酶蛋白水解酶活性以及纖溶酶介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)。因此，CD4+T淋巴細(xì)胞表面ENO1表達(dá)水平的降低在老年人群血管疾病易感性中的作用值得進(jìn)一步研究。腫瘤細(xì)胞可利用纖溶酶的廣譜蛋白水解活性侵襲組織，形成轉(zhuǎn)移灶[15,16]。細(xì)胞表面的ENO1可促進(jìn)血漿蛋白形成參與細(xì)胞周圍蛋白水解的調(diào)控[17]。

2 低氧條件下HIF-1α通過誘導(dǎo)ENO1的表達(dá)參與血管的生成

低氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)是一種螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，在哺乳動物細(xì)胞缺氧狀態(tài)下表達(dá)，通過激活包括ENO1在內(nèi)的糖酵解酶、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)及促紅細(xì)胞生成素等多個基因的轉(zhuǎn)錄，對缺氧環(huán)境進(jìn)行應(yīng)答，以維持全身氧穩(wěn)態(tài)[18-20]。缺氧條件下，糖酵解途徑是能量代謝的補(bǔ)償過程，能夠引起類似于癌癥及新生血管形成等多種病理狀態(tài)。

2.1缺氧條件下，脈絡(luò)膜新生血管(CNV)形成 CNV的形成是由于在脈絡(luò)膜內(nèi)形成了新生血管，引起嚴(yán)重視力喪失低氧狀態(tài)下，ENO1在上皮細(xì)胞的修復(fù)過程中呈高表達(dá)，說明ENO1在維持眼部功能中起重要作用，在癌癥相關(guān)的視網(wǎng)膜病變、自身免疫性視網(wǎng)膜病變和年齡相關(guān)性的黃斑變性患者血清中均發(fā)現(xiàn)抗ENO1抗體存在[1]。ENO1已被確認(rèn)為血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)的低氧應(yīng)激蛋白。

Zheng等[1]將正常的視網(wǎng)膜色素細(xì)胞和HIF-1α含量缺乏的ARPE-19細(xì)胞(人類視網(wǎng)膜色素細(xì)胞系的一種)全部應(yīng)用CoCl2或者厭氧條件下進(jìn)行處理，測得ENO1表達(dá)，并在視網(wǎng)膜色素細(xì)胞內(nèi)HIF-1α通過上調(diào)ENO1表達(dá)對缺氧環(huán)境做出應(yīng)答，但ENO1的上調(diào)過程并不影響視網(wǎng)膜色素細(xì)胞對血管內(nèi)皮生長因子VEGF的分泌。通過分析ALDA、ENO1和Ldha的啟動子中的缺氧反應(yīng)元件基因，證明功能性缺氧反應(yīng)元件由一對連續(xù)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)組成，其中至少一個位點(diǎn)包含核心序列5′-RCGTG-3′，并可被HIF-1識別[19]。綜上，雖然ENO1的過度表達(dá)已經(jīng)被證實(shí)能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移，但ENO1促進(jìn)視網(wǎng)膜血管生成的潛在作用機(jī)制尚不明確。進(jìn)一步研究敲除ENO1基因后如何影響內(nèi)皮細(xì)胞遷移和增殖，將有助于闡明ENO1參與視網(wǎng)膜血管生成的過程[1]。

2.2缺氧條件下惡性腫瘤的生長、新血管的生成及組織侵襲轉(zhuǎn)移 HIF-1α是一種與腫瘤生長及癌組織血管新生聯(lián)系緊密的重要轉(zhuǎn)錄因子。ENO1已被證實(shí)在氧缺乏的癌組織及腦細(xì)胞中，受HIF-1α調(diào)控表達(dá)上調(diào)，并與腫瘤的生長、新血管生成及血道轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，但是ENO1如何促進(jìn)癌組織新血管生成的分子機(jī)制尚不明確。

Didiasova等[17]發(fā)現(xiàn)在導(dǎo)管乳腺癌和高度轉(zhuǎn)移乳腺癌細(xì)胞株MDA-MB-231的細(xì)胞表面ENO1蛋白表達(dá)水平升高,而細(xì)胞表面ENO1表達(dá)升高與MDA-MB-231細(xì)胞遷移和侵襲性增強(qiáng)相關(guān)。

3 ENO1通過翻譯后修飾參與血管相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展

肽酰精氨酸脫亞胺酶(PAD)對ENO1的瓜氨酸化修飾是疾病中一種重要的翻譯后修飾。Jang等[21]通過時間和劑量依賴的方式研究證實(shí)PAD通過瓜氨酸化負(fù)性調(diào)節(jié)ENO1活性，散發(fā)性克雅氏病和阿爾茨海默病患者皮質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞或額葉皮質(zhì)血管周圍的神經(jīng)元細(xì)胞中的ENO1與對照組相比活性下降。此外，ENO1的瓜氨酸化通過鈣離子依賴性鈣蛋白酶-1有效促進(jìn)其蛋白水解，而亮抑蛋白酶肽(鈣蛋白酶抑制劑Ⅰ)可以抑制這一水解過程。使用親和力測定法可得出ENO1的瓜氨酸化增強(qiáng)ENO1與纖溶酶原相結(jié)合的親和力。

登革病毒(DENV)通過調(diào)節(jié)ENO1翻譯后修飾引起一系列疾病。Higa等[22]發(fā)現(xiàn)ENO1是受DENV感染的肝細(xì)胞所分泌的水平較高的蛋白之一，二維蛋白印跡技術(shù)發(fā)現(xiàn)DENV通過對ENO1翻譯后修飾的調(diào)節(jié)影響受感染細(xì)胞ENO1的分泌。此外，ENO1相關(guān)纖溶酶活性誘導(dǎo)的細(xì)胞外基質(zhì)降解可介導(dǎo)巨噬細(xì)胞浸潤、肌肉再生、腫瘤轉(zhuǎn)移和病原體侵襲[23-25]。DENV感染的肝細(xì)胞所分泌ENO1中的特定亞型可通過促進(jìn)纖維蛋白溶解和細(xì)胞外基質(zhì)降解改變血管通透性，導(dǎo)致止血功能障礙[22]。

此外，質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，ENO1在IL-22刺激下發(fā)生羰基化，且IL-22通過影響NADPH氧化酶依賴氧化的信號機(jī)制促進(jìn)肺血管平滑肌細(xì)胞生長[26]。

4 ENO1作為毒性因子增加血管通透性，引起血管相關(guān)疾病

豬鏈球菌血清型2 (SS2)是一種新發(fā)的人畜共患病，腦膜炎是其最常見的臨床表現(xiàn)，但其毒性因子ENO1引起腦膜炎的發(fā)病機(jī)制尚不明確。Sun等[27]將誘導(dǎo)表達(dá)的ENO1添加到由豬腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞組成的血腦屏障體外Transwell共培養(yǎng)模型中，結(jié)果顯示外源性ENO1能顯著增加血腦屏障通透性，明顯地促進(jìn)伊文思藍(lán)染色液從血液向大腦遷移，并誘導(dǎo)IL-8等細(xì)胞因子釋放，破壞血腦屏障完整性。

綜上所述，ENO1以不同的作用機(jī)制參與血管相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展及惡性腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移，可作為抗血管內(nèi)皮細(xì)胞抗體的靶抗原并與之結(jié)合，參與自身免疫性相關(guān)疾病微血管的損害過程，但相關(guān)機(jī)制尚不明確。通過研究ENO1及其抗體對血管內(nèi)皮細(xì)胞生長和功能的影響，可進(jìn)一步明確其作為自身抗原在自身免疫疾病發(fā)生發(fā)展中的作用，進(jìn)而推動疾病的臨床診斷與治療。