P-選擇素和P-選擇素糖蛋白配體-1血液水平及基因多態(tài)性與缺血性腦梗死*

2015-03-08 06:08:25滔綜述審校

微循環(huán)學(xué)雜志 2015年4期

李　滔綜述　梅　冰審校

李滔綜述梅冰#審校

【摘要】P-選擇素(SELP)和P-選擇素糖蛋白配體-1(PSGL-1)水平基因多態(tài)性，可能是缺血性腦梗死(ICI)發(fā)病的因素之一。本文綜述SELP、PSGL-1的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能，基因多態(tài)性位點(diǎn)分布及其外周血水平和基因多態(tài)性變化與ICI關(guān)聯(lián)性的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展。

【關(guān)鍵詞】P-選擇素；P-選擇素糖蛋白配體-1；基因多態(tài)性；缺血性腦梗死

缺血性腦梗死(Ischemic Cerebral Infarction，ICI)指因缺血引起的腦、脊髓、視網(wǎng)膜細(xì)胞死亡及其所致的突發(fā)性神經(jīng)功能障礙[1]。國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料指出，ICI是致殘率最高的疾病之一，且發(fā)病率和死亡率均排名第一[2]；我國(guó)每年新增250萬(wàn)例ICI患者[3，4]，21%-27%在一年后死亡，15%-30%幸存者永久殘疾[5]。

ICI為多因素多基因復(fù)雜疾病，起因于血管、環(huán)境和遺傳因素[6]。從分子生物學(xué)水平探討基因多態(tài)性與ICI關(guān)系的研究正在不斷深入，P-選擇素(P-selecin，SELP)和P-選擇素糖蛋白配體-1(P-selectin Glycoprotein Ligand-1，PSGL-1)過(guò)表達(dá)作為血栓形成的重要機(jī)制，成為ICI研究的熱點(diǎn)之一。日益引起人們的重視。筆者通過(guò)復(fù)習(xí)國(guó)內(nèi)外近期相關(guān)文獻(xiàn)，綜述SELP、PSGL-1水平變化和基因多態(tài)性與ICI關(guān)系的研究進(jìn)展。

1SELP和PSGL-1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1　SELP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

SELP又名顆粒膜蛋白140(GMP-140)或CD62P，與E-選擇素和L-選擇素共同組成選擇素黏附分子家族，是一種富含半胱氨酸和高度糖化的整合蛋白。其分子骨架由一條多肽鏈構(gòu)成，分子量140KD，由789個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成。SELP蛋白分子分為5個(gè)區(qū)域，從多肽鏈的N端開(kāi)始，依次為：由10個(gè)氨基酸構(gòu)成的植物凝集素功能區(qū)(Lectin區(qū))、含34-40個(gè)氨基酸的表皮生長(zhǎng)因子樣功能區(qū)(EGF區(qū))、1-9個(gè)補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白樣功能區(qū)(每個(gè)功能區(qū)包含62-67個(gè)氨基酸的短同源重復(fù)序列)、24個(gè)氨基酸構(gòu)成的跨膜區(qū)(TM區(qū))和35個(gè)氨基酸構(gòu)成的胞漿區(qū)(圖1)；Lectin區(qū)是配體結(jié)合部位的關(guān)鍵序列，EGF區(qū)調(diào)節(jié)Lectin區(qū)構(gòu)形，增加其黏附的親和力和特異性。

圖1　SELP的分子結(jié)構(gòu)

[作者單位]華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬荊州醫(yī)院檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)部，荊州 434020；#通訊作者，E-mail:meibing008008@163.com

本文2015-09-23收到，2015-10-09修回

1.2　PSGL-1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

PSGL-1是一種具有同源二聚體結(jié)構(gòu)的跨膜糖蛋白，幾乎表達(dá)于所有白細(xì)胞表面，并與三種選擇素相互作用[7]，分子量120KD，由412個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成。PSGL-1蛋白分子分5個(gè)區(qū)，由N端開(kāi)始，依次為：18個(gè)氨基酸組成的信號(hào)肽序列區(qū)、23個(gè)氨基酸組成的前肽序列區(qū)、76個(gè)氨基酸組成的黏蛋白樣區(qū)、160個(gè)氨基酸組成的16個(gè)串聯(lián)重復(fù)序列區(qū)(每個(gè)區(qū)含10個(gè)氨基酸A-T/M-E-A-Q-T-T-X-P/L-A/T)、21個(gè)氨基酸組成的跨膜區(qū)和71個(gè)氨基酸組成的胞漿區(qū)。前肽序列區(qū)中四肽同源序列R-D-R-R位于第38-41號(hào)氨基酸，是白細(xì)胞成對(duì)堿性氨基酸轉(zhuǎn)化酶剪切位點(diǎn)(成熟PSGL-1糖蛋白開(kāi)始于第42號(hào)氨基酸)；位于46、48和51號(hào)的3個(gè)酪氨酸易于被硫酸化；在16個(gè)串聯(lián)重復(fù)序列區(qū)兩側(cè)有3個(gè)N-連接寡糖位點(diǎn)。胞外部分的第320號(hào)半胱氨酸恰好位于膜外，對(duì)于PSGL-1的二聚體形成起關(guān)鍵作用。PSGL-1分子的一些氨基酸還可通過(guò)O-連接相應(yīng)的寡糖基團(tuán)(圖2)。

圖2　PSGL-1的分子結(jié)構(gòu)

2SELP和PSGL-1的功能

SELP主要分布于血小板α顆粒及內(nèi)皮細(xì)胞的Weibel-Palade小體[8，9]，經(jīng)凝血酶、組胺、補(bǔ)體、氧自由基刺激后迅速與質(zhì)膜融合而在血小板表面表達(dá)。快速啟動(dòng)血小板與內(nèi)皮細(xì)胞間以及內(nèi)皮細(xì)胞與白細(xì)胞的相互黏附作用；而且介導(dǎo)白細(xì)胞的滾動(dòng)、粘附和聚集[10，11]，在血管性事件如血栓形成、炎癥和動(dòng)脈粥樣硬化的病理生理過(guò)程中起重要作用。

SELP和PSGL-1高親和性結(jié)合需要PSGL-1多肽鏈N-末端含唾液酸化Lewis x(Sialyl Lewis x，SLex)的O-連寡糖和一個(gè)或多個(gè)硫酸化酪氨酸殘基(Tyrosine Sulfation)，而PSGL-1這個(gè)區(qū)域的酪氨酸硫酸化和SLex修飾又離不開(kāi)SELP剪切流的影響。而且，動(dòng)物模型證實(shí)PSGL-1缺陷老鼠表現(xiàn)出SELP介導(dǎo)細(xì)胞的滾動(dòng)和早期中性粒細(xì)胞募集減少[12]。在炎癥早期，PSGL-1與活化的血小板或內(nèi)皮細(xì)胞上的SELP相互作用，俘獲血管內(nèi)自由流動(dòng)的白細(xì)胞。兩者的相互作用，一方面活化的血小板通過(guò)SELP與血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)的PSGL-1相結(jié)合，刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞Weibel-Palade小體釋放大量SELP，并且促使血管內(nèi)皮細(xì)胞釋放一系列炎性因子和趨化因子，募集白細(xì)胞，出現(xiàn)炎癥表現(xiàn)。另一方面在炎性因子的刺激下，循環(huán)血小板活化后，SELP表達(dá)增加，特異性地與白細(xì)胞上表達(dá)的PSGL-1結(jié)合，形成血小板-白細(xì)胞聚集體(PLA)[13]。根據(jù)血小板與不同類別白細(xì)胞的結(jié)合,分別形成血小板單核細(xì)胞聚集體(PMA)、血小板淋巴細(xì)胞聚集體(PLyA)和血小板中性粒細(xì)胞聚集體(PNA)。三者相比，PMA形成的時(shí)間和數(shù)量比另外兩種要快和多。循環(huán)中的PLA通過(guò)白細(xì)胞上表達(dá)的PSGL-1與血管內(nèi)皮細(xì)胞上高表達(dá)的SELP結(jié)合，捆綁PLA，抵抗血流的高剪切力，有利于其它細(xì)胞粘附分子的共同作用和血小板活化因子對(duì)PLA的激活。

3SELP和PSGL-1基因多態(tài)性

SELP和PSGL-1存在多個(gè)單核苷酸多態(tài)位點(diǎn),基因位點(diǎn)的突變可能影響SELP和PSGL-1基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而影響SELP和PSGL-1蛋白區(qū)域的功能，導(dǎo)致疾病的發(fā)生。

3.1　SELP基因多態(tài)性

編碼SELP基因定位于人類1號(hào)染色體(1q21-24)上一段50kb的DNA序列，包含17個(gè)外顯子和16個(gè)內(nèi)含子。SELP蛋白的上述5個(gè)區(qū)域分別由不同的外顯子編碼，由于編碼基因可選擇不同組合，使SELP存在三種不同的分子形式，其中兩種含跨膜片段，僅補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白樣功能區(qū)的短同源重復(fù)序列個(gè)數(shù)不一，另一種不含跨膜片段(14號(hào)外顯子編碼)，成為血漿可溶狀態(tài)，在機(jī)體內(nèi)循環(huán)。迄今為止，有13種基因多態(tài)性被檢測(cè)出來(lái)[14]，5個(gè)分布于啟動(dòng)子區(qū)，包括-2123C/G、-1969A/G、-1817T/C、-1576C/G、-485insT，8個(gè)分布于編碼區(qū)，包括Pro98Pro、Ser290Asn、Cys557Cys、Asn562Asp、Asn563Asn、Leu599Val、Thr715Pro、Thr741Thr。SELP基因多態(tài)性主要影響蛋白分子結(jié)構(gòu)區(qū)域的功能。位于啟動(dòng)子區(qū)的-2123C/G、-1969A/G、-1817T/C、-1576C/G和-485insT多態(tài)性與調(diào)控SELP基因的表達(dá)起始時(shí)間和表達(dá)程度可能相關(guān)。Pro98Pro位于編碼Lectin區(qū)的外顯子3，Lectin區(qū)是受體的結(jié)合部位，與PSGL-1相結(jié)合。Ser290Asn位于編碼第3個(gè)補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白樣功能區(qū)的外顯子7。Cys557Cys、Asn562Asp和Asn563Asn位于編碼第7個(gè)補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白樣功能區(qū)的外顯子11。Leu599Val位于編碼第8個(gè)補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白樣功能區(qū)的外顯子12。Thr715Pro位于編碼第9個(gè)補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白樣功能區(qū)的外顯子13。不含跨膜區(qū)的血漿可溶性SELP濃度與Thr715Pro多態(tài)性可能相關(guān)，從而影響疾病的發(fā)生發(fā)展。Thr741Thr位于編碼跨膜功能區(qū)的外顯子14。見(jiàn)圖3。

注：5′UTR:5′非編碼區(qū)；Sig 1:第一個(gè)信號(hào)肽的一部分；Sig 2:第二個(gè)信號(hào)肽的一部分；LEC: 凝集素樣功能區(qū)；EGF: 表皮生長(zhǎng)因子樣功能區(qū)；CR1-CR9：補(bǔ)體調(diào)節(jié)蛋白樣功能區(qū)1-9；TM: 跨膜區(qū)；Cyt1和Cyt2:第一和第二部分胞漿區(qū)；3′UTR:3′非編碼區(qū)?！硎締?dòng)子區(qū)和編碼區(qū)多態(tài)性位點(diǎn)

圖3SELP基因多態(tài)性位點(diǎn)

3.2　PSGL-1基因多態(tài)性

編碼PSGL-1基因定位于人類12號(hào)染色體(12q24)上，包含2個(gè)外顯子和1個(gè)內(nèi)含子。PSGL-1基因多態(tài)性位點(diǎn)主要是M62I和VNTR，M62I位點(diǎn)靠近SELP結(jié)合綁定的區(qū)域，目前認(rèn)為其多態(tài)性可能與SELP和PSGL-1相互作用的能力相關(guān)，VNTR位于SELP結(jié)合綁定區(qū)域的下游，該基因多態(tài)性包括等位基因A、B、C，A等位基因含1-16個(gè)重復(fù)序列，B等位基因缺少2(QTTQPVPTEA)重復(fù)序列，C等位基因缺少9(QTTAPAAMEA)和10(QTTPPAAMEA)重復(fù)序列。在C等位基因重復(fù)序列15上發(fā)現(xiàn)S273F和M274V兩個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)[15](圖4)。VNTR多態(tài)性可能影響PSGL-1胞外區(qū)域的長(zhǎng)度和SELP結(jié)合位點(diǎn)到細(xì)胞表面的距離。