FXYD5在高血壓病動脈粥樣硬化中調控機制的研究進展

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節作用的小分子單跨膜蛋白，和鈉鉀泵（也稱Na＋－K＋－ATP酶，鈉鉀轉運體）的結構功能密切相關［1］。高血壓病（primary hypertension，PH）是以動脈血壓持續升高為主要表現，影響全球近1／3人口的健康，由多種因素導致，具有高度遺傳異質性的復雜疾?。?］，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因素，全球每年超過1 000萬患者死于與PH 相關的疾病［3］。動脈粥樣硬化（atherosclerotic disease，AS）是慢性血管疾病共同的病理基礎，與AS 關系密切。研究表明，血管重塑（vascular remodeling，VR）在PH 及其AS的發生發展過程中，FXYD5的表達不僅在調節Na＋－K＋－ATP 酶分布、鈉的重吸收和體液量等扮演著重要的角色，而且在應激情況下，如缺血缺氧、內皮細胞損傷等，對內源性的促血管生成細胞因子水平上調，內皮細胞的血管生成等血管再生機制有著密切的關聯性，但其發病機制尚不完全清楚［4］。本研究就FXYD 在高血壓動脈粥樣硬化中調控機制的研究進展簡要綜述如下。

1 FXYD5

細胞膜（cell membrane）是脂雙分子層的半透膜，機體組織中絕大多數的小分子和無機離子代謝物質，因其不溶于脂，若要有效地進出活細胞，并能在細胞內外達到適度的濃度梯度，形成生理機能上的膜電位差，必須通過膜運輸蛋白（membrane transport protein，MTP）調控來實現［5］。FXYD 就是這樣一類貫穿于細胞膜兩端的內嵌膜蛋白，是細胞膜功能的承擔者，是活體細胞實現代謝物質的跨過生物膜的一類MTP［6］。每一個FXYD 蛋白都含有一個包含35個氨基酸序列的區域，初始序列為脯氨酸－苯丙氨酸－X－酪氨酸－天冬氨酸，根據氨基酸編寫代碼簡寫為P－F－X－Y－D，還包括7個不變氨基酸和6個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個氨基酸，但每一類的FXYD 蛋白都由含有6至9個外顯子的基因編碼；而且，在二級結構中，FXYD 蛋白都含有的內含子－外顯子結構和相應的基因是對應的［8］。提示FXYD 蛋白是由分散的結構區域組成，這種組成更適應于它的生理需要［9］。至今為止發現FXYD 有12個成員組成，FXYD 通過提高其表達含量來增加細胞的能動性和轉移潛能［5］。是通過調節鈉鉀泵的數量和活力來實現的［1］。FXYD5，又稱離子轉換調節器5（dysadherin）在多種組織中都有表達，而且都在大腦組織中呈高表達，FXYD5 與鈉鉀泵的α亞基相互作用，可增加它的細胞電壓［10］。與FXYD 家族里的其他成員不同，FXYD5胞外段含有大于140個氨基酸，而胞內段僅含有15個氨基酸，其他成員胞外段的氨基酸個數均小于40個。FXYD 蛋白家族最近被證明是一個組織特異性調節鈉鉀泵的小跨膜蛋白，有研究發現FXYD5和鈉鉀泵的α1和β1 亞單位共表達使鈉泵活性增加2 倍［11］。研究表明，FXYD5與鈉鉀泵關系密切并調控其性能。有研究證實FXYD5作為FXYD 在結構及功能上的相互作用［8］。其研究顯示，二者具有高度親和性，FXYD5的跨膜區與鈉鉀泵的α亞基相互作用可介導其速度增長［11］。FXYD5可以通過修飾細胞骨架結構及增大細胞間緊密連接，從而影響細胞膜通透性及鈉鉀泵活性［12］。細胞實驗觀察顯示，特異性沉默FXYD5 基因表達后組織的血管平滑肌細胞（VSMC）增殖能力變化不大，但細胞遷移力和細胞膜鈉鉀泵活性明顯降低，因此認為FXYD5基因可能參與PH 及其AS的發病機制［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構改變，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小［14］。VR 是一種普遍現象，可貫穿整個生命過程，是細胞增殖、壞死、遷移以及細胞外基質合成、降解所致的動態性血管構型變化過程［15］。由于血管新生內膜增厚而動脈擴張不足所致的管腔狹窄，以及可引起管腔狹窄的動脈收縮過程也可成為VR 的范疇［16］。1989年，Baur nback和Heistad研究發現，在自發性高血壓大鼠（SHR）組軟腦膜動脈血管內徑＜100μm 的小動脈血管外徑與正常大鼠組比較有明顯的縮小現象，因此提出了血管重塑的概念，目前認為血管結構與功能相適應而發生變化，這種變化的主要特征是VSMC 增生、肥大并向內膜遷移，造成血管壁肥厚、管腔狹窄，進而導致外周阻力和血壓的持續升高［17］。VR 可分為代償性重塑（或稱為擴張性重塑、向外重塑和正性重塑）和失代償性重塑（或稱為收縮性重塑、向內重塑和負性重塑）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］。血管重塑已成為動脈粥樣硬化管腔狹窄的又一重要決定因素。其發生機制涉及血流動力學刺激，氧化還原狀態的改變，細胞增殖、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，使血管構型發生改變［20］。雖然在臨床上通過干預負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］。這就說明人們對這一病變的認識還不夠深入，其詳盡機制可能比人們已了解的要復雜得多，仍然需要進行進一步深入的研究。

心腦血管事件（cardiovascular events，CE）是指由于危險因素作用引起心臟血管和大腦血管病變而產生的急性特發性疾病，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發生、發展的重要因素，AS引發CE，而AS所致的狹窄又可導致繼發性高血壓，因此PH、AS與CE三者之間互相影響，互相促進，形影不離，密切相關［5］。目前認為VR 是由于機體內皮損傷、VSMC增生、基質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［6］，而血壓增高導致的基因表達水平變異，內皮損傷反應，FXYD5代謝障礙，離子通道功能障礙等可引起的細胞增殖、遷移和分泌細胞外基質等，使VSMC 發生病理性表型轉化，由收縮型轉變為合成型，喪失收縮功能，是VR 形成與發展的根本原因，但其機制還不完全被詮譯［7］。

3 FXYD 與AS

鈉鉀泵為機體細胞中的一種蛋白酶，由α亞基，β亞基和FXYD 蛋白組成。是維持細胞膜內外Na＋，K＋離子濃度的主要酶，調節鈉離子和鉀離子之間的交換，調控血壓和心臟的功能［21］。每當三個鈉離子被轉運出細胞，就有兩個鉀離子被轉運到細胞內部［18］。保持膜內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 結合位點，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FXYD5 與鈉鉀泵在結構及功能上的相互作用［23］。FXYD5與鈉鉀泵具有高度親和性，FXYD5的跨膜區可介導鈉鉀泵的細胞電壓的增長［16］。目前認為不同的FXYD 蛋白的跨膜區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生構象的變化，導致與Na＋，K＋的親和力發生變化，α亞基以親Na＋態結合Na＋后，觸發水解ATP，每水解一個ATP釋放的能量輸送3個Na＋到胞外，同時攝取2個K＋入胞，造成跨膜梯度和電位差［5］。研究表明FXYD5蛋白在細胞生長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節亞群［24，25］。這些輔助亞群的每一個成員都直接影響鈉鉀泵的功能，這種調節是依靠組織中FXYD 蛋白的表達來完成的［26］。有研究發現。FXYD5高表達可刺激VSMC增殖和遷移，提示FXYD 可能與PH、AS等心血管疾病發生和發展有關［27］，哺乳類動物體內存在一種內源性類洋地黃（endogenous digitalis－like factor，EDLF），與地高辛抗體呈免疫反應，具有抑制細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）廣泛存在于機體細胞，具有多種調節作用的轉錄因子，正常活體細胞在胞漿內NF－κB與抑制蛋白（IκB）結合而呈非活性狀態，病變的細胞NF－κB與IκB解離并進入細胞核內，與特定的啟動子結合，調控各種基因的表達，如細胞因子、炎癥因子、黏附分子等。NF－κB 在炎癥發生時復雜的細胞因子網絡中起著中心調節作用，在細胞增殖、分化和凋亡及腫瘤發生中NF－κB 也扮演著重要角色［28］。有研究發現，EDLF 與鈉鉀泵結合后，可誘導核因子κB及轉錄激活蛋白－1（AP－1）活化，調節動脈粥樣硬化相關基因的表達，還可刺激VSMC和腎小管上皮細胞的增殖。提示鈉鉀泵可能與高血壓、血管重塑等心血管疾病發生有關；鈉鉀泵活性的下降會導致細胞內Na＋濃度的增高，細胞水腫，對血管平滑肌細胞而言，會導致動脈管腔狹窄；其次細胞內Na＋高濃度會導致Na＋－Ca2＋交換增加，平滑肌細胞Ca2＋內流增加，外流減少，這種Na＋、Ca2＋水平的改變會直接影響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 或通過鈉鉀泵的調控，或者直接影響VSMC的表達調控，影響血管重塑，從而在高血壓及其動脈粥樣硬化形成過程中扮演重要角色，FXYD5蛋白或許可作為調節鈉鉀泵的功能，達到治療高血壓、血管重塑等疾病作用的一種新型藥物靶點。

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