CHIP與心血管疾病關系的研究進展

陳 東 廖 偉

(贛南醫學院,江西 贛州 341000)

CHIP與心血管疾病關系的研究進展

陳 東 廖 偉1

(贛南醫學院,江西 贛州 341000)

Hsc70羧基末端反應蛋白；E3 泛素連接酶(CHP)；分子伴侶；心血管疾病

Hsc70羧基末端反應蛋白(CHIP)是Ballinger等〔1〕從人的心臟cDNA文庫中發現的結構高度保守的特殊蛋白分子，在各組織中均有表達，主要表達于骨骼肌、腦和心臟等代謝活動旺盛、蛋白容易發生錯誤折疊的組織。又稱作STUB1，是一種新型的與分子伴侶相關的泛素化E3 連接酶。CHIP通過其氨基端TPR結構域與熱休克蛋白相互作用，然后依賴羧基端具有E3泛素連接酶活性的U-box實現泛素化連接酶功能，從而介導疾病相關蛋白的泛素化及降解，保證細胞內蛋白質的質量及調節一些重要的信號轉導通路；還可以直接作為一種分子伴侶幫助錯誤折疊的蛋白質重新折疊，維持細胞內蛋白質構象及內穩態，從而影響心血管等疾病的發生發展過程〔2〕。本文將就CHIP與心血管疾病進行綜述。

1 CHIP與心肌缺血-再灌注損傷

泛素蛋白酶體功能受損在心肌缺血的發病過程中起關鍵作用，但是蛋白酶體功能受損的機制目前尚不明確，有研究提示缺血時間與蛋白酶體受損程度相關，在大鼠心肌缺血再灌注早期適當使用蛋白酶體抑制劑能增加CHIP的表達，從而進一步上調熱休克蛋白(HSP)70水平，HSP70 表達增高有利于損傷心肌細胞的恢復〔3〕。同時Zhang等〔4〕研究表明CHIP敲除大鼠比野生型大鼠在心肌缺血再灌注損傷后HSP70的表達水平下降，同時梗死面積增加約50%及心律失常增加，CHIP敲除大鼠心臟則更易發生凋亡，表明CHIP可以保護心肌缺血引起的心臟損傷。其保護機制可能是：(1)CHIP促進HSP的表達。CHIP將HSP70與泛素蛋白酶體聯系起來，參與加速損傷蛋白質和異常折疊蛋白質泛素化及降解。HSP70通過與異常蛋白質結合，加快異常蛋白質的修復,通過維持心肌Ca2+穩定、抑制細胞凋亡達到心肌保護作用。(2)CHIP通過介導PI3K/Akt途徑激活內皮型一氧化氮合酶(eNOS)減少心臟缺血再灌后心肌梗死面積從而保護心臟〔5〕。(3)大量研究表明，CHIP在防止細胞凋亡中起著重要的作用。凋亡基因的表達水平與缺血再灌注損傷的嚴重程度密切相關。通常認為凋亡蛋白P53在心肌中大量聚集誘導細胞凋亡是缺血性心肌損傷的重要因素〔6〕。CHIP可以通過P53泛素化降解下調其水平，從而起到保護心肌的作用〔7〕。為了進一步研究通過抑制P53改善心肌梗死預后，Naito等〔8〕發現心肌梗死后缺氧環境下CHIP表達下調導致其介導的P53降解減少并大量積聚。近年研究表明,心肌缺血及低氧反應都能促進HIF-1表達，低氧誘導因子可以顯著提高CHIP的表達水平。在小鼠心肌細胞中用CoCl2模擬缺氧環境誘導CHIP表達下調及P53的積聚，P53的聚集負反饋調節HIF-1活性。但是在心臟中這個負反饋系統通過抑制新血管形成惡化低氧環境并誘導細胞凋亡。p53/HIF-1α/VEGF信號通路在新血管形成過程中起重要作用〔9〕。Xu等〔10〕在心臟特異性過表達CHIP的轉基因小鼠中表明CHIP過表達下調P53水平減少心肌凋亡，通過上調HIF-1α和VEGF的表達從而增強血管新生改善心功能。缺氧狀態下,HIF-1作為轉錄調節因子介導了許多重要病理生理反應,在心血管疾病的發生發展中扮演重要角色,越來越多的研究利用HIF-1通過對多種血管生成因子表達的調控,對缺血心肌進行基因治療。

2 CHIP與心肌肥厚

心肌肥厚時細胞蛋白的合成與分解失調，泛素蛋白酶體系統(UPS) 是蛋白質合成與降解最重要的一條通路，在心肌肥厚的發生發展過程中起到了關鍵性的作用。研究發現泛素E3連接酶在心肌肥大及纖維化中發揮重要作用〔11〕。在Ang Ⅱ誘導的心肌肥厚動物模型中,心肌細胞凋亡、炎癥反應和心肌纖維化則是AngⅡ誘導的心肌重塑反應的主要表現，過表達CHIP可顯著抑制心肌纖維化及凋亡和炎癥反應,CHIP阻止了 NF-κB和MAPK通路的活性從而抑制Ang Ⅱ誘導的心肌細胞凋亡和心肌炎癥反應并減輕心肌纖維化從而減輕Ang Ⅱ引起的心肌重塑〔12〕。相反，敲除新生心肌細胞CHIP會增加血管緊張素Ⅱ誘導的細胞凋亡，促炎細胞因子的表達，這一過程依賴于NF-κB和MAPK途徑。CHIP也是細胞凋亡的生理調節器，可以通過它的降解抑制細胞凋亡信號調節激酶1介導的細胞凋亡〔13〕。有研究發現過度表達心肌素可誘導心肌細胞肥大；敲除心肌素后，對誘導心肌肥大因素刺激的反應明顯減弱，提示心肌素參與心肌肥大。過表達CHIP僅調節心肌素蛋白水平，而不影響心肌素mRNA水平，提示CHIP可能是通過泛素蛋白酶體降解心肌素蛋白而抑制心肌肥厚〔14〕。研究還發現CHIP通過參與自噬過程控制蛋白質量。生理情況下，CHIP抑制自噬，在運動誘導心肌肥厚過程中,CHIP調節自噬扮演著重要的角色，其可能通過Akt/GSK3β信號通路發揮作用〔15〕。在阿霉素誘導的急性心功能衰竭中，CHIP可通過JAK-STAT 和MAPK-ERK1/2信號途徑發揮心肌保護作用〔16〕。

3 CHIP與動脈粥樣硬化(AS)

CHIP與AS是一種炎性增殖性疾病，也是多種心腦血管疾病的主要病理基礎。AS病理病變分為脂紋期、進展期。血管平滑肌細胞(VSMC)增殖性病變是AS進展期的重要特征。研究表明，UPS可促進蛋白質的降解，促進血管平滑肌細胞(VSMC)從收縮型向增殖型轉變，降低其收縮功能。維持動脈血管的正常功能的因素之一就是保持VSMC表型轉換、增殖和凋亡的平衡,VSMC異常增殖和遷移導致各種心血管疾病的發生,如血管擴張后再狹窄、AS等。文獻報道,心肌素參與調節VSMC表型的轉化、增殖和凋亡〔17〕。CHIP促進磷酸化形式尤其是GSK3β磷酸化的心肌素泛素化，并通過泛素蛋白酶體將其降解，進而抑制VSMC表型轉換〔18〕。

CHIP也可通過調節炎癥反應在AS進展過程中發揮作用，轉錄因子NF-κB 是AS發生發展的共同通路。低密度脂蛋白(LDL)、長期高血糖、巨噬細胞等激活NF-kB，促進細胞間黏附分子(ICAM)-1和IL-1分泌，啟動炎癥反應，促進AS發生。而CHIP可通過UPS降解相關靶蛋白來調控轉錄因子NF-κB的活化，阻斷下游的炎癥反應。

內皮損傷及功能障礙是導致或加重AS的因素之一。高血脂、高血壓、糖尿病、吸煙等AS的高危因素所致的內皮細胞異常與氧化應激密切相關。當活性氧自由基超出了機體自身的清除能力就會導致疾病的發生。HSP 70和CHIP促進氮氧化物蛋白泛素化和降解，減少活性氧的產生〔19〕。血管內皮在內皮型eNOS作用下產生的NO具有較強的心血管保護作用及抗AS作用，調節NO合成及其功能有利于干預AS的發生發展，紊亂的eNOS/NO信號途徑被認為是各種心血管疾病的一個早期的指征或共同的機制。CHIP可調節eNOS運輸及活性〔20〕。在應激狀態時，CHIP調節一氧化氮受體可溶性鳥苷酸環化酶的降解進而調節NO的功能，維持內皮細胞功能正常。

4 CHIP與動脈瘤

血管重塑與炎癥是動脈瘤形成的重要病理生理機制。血管重塑過程中伴隨者炎癥反應增加，進一步損壞血管可能導致動脈瘤的形成。CHIP不僅參與血管重塑而且也在炎癥反應中起重要作用〔21〕。TGF-β信號通路對血管損傷后的血管重建過程中血管平滑肌細胞的遷移與增殖起重要作用〔22〕。Xin等〔23〕發現CHIP可能可以通過蛋白酶體降解機制調節Smads蛋白的基礎水平來調節TGF-β信號的靈敏度。研究提示CHIP參與的血管重構與顱內動脈瘤的發展有關。顱內動脈瘤的主要膠原酶組織是由炎癥細胞產生的MMP-2和MMP-9。有研究〔3〕發現過表達CHIP抑制MMP-9的表達和NF-κB的轉錄活動，同時激酶復合物IKK激活受阻。這些研究都表明CHIP可能參與動脈瘤的形成過程。

5 CHIP與心律失常

快速激活的延遲整流鉀通道(Ikr)是由HERG編碼,該基因異常表達可導致長、短QT綜合征發生,增加惡性心律失常和心臟猝死發生率。UPS促使HERG蛋白由內質網轉運至胞質,并調節HERG蛋白降解,HSP90過表達通過抑制HERG與CHIP之間的相互作用穩定HERG突變體，可能為治療致命性心律失常長QT綜合征提供了一種新途徑〔24〕。

6 CHIP與心肌病

文獻報道,ERBBZ基因敲除小鼠可導致擴張性心肌病,且CHIP能通過泛素化途徑降解ERBBZ下調其活性〔25〕,提示泛素連接酶CHIP可能參與擴張性心肌病的發生發展。alphaB基因的特定突變可以引起alphaB蛋白的錯誤折疊，進而導致CHIP和分子伴侶高度聚集于擴張性心肌病細胞內。這提示CHIP在alphaB基因的特定突變可能在導致心臟疾病過程中具有重要意義。

研究表明,CHIP在糖尿病性心肌病中也有重要作用。長期高血糖易引起糖尿病性心肌損害,轉錄因子GATA4對心肌穩態的維持起到重要作用。有文獻報道，糖尿病大鼠模型中轉錄因子GATA4 mRNA水平不變，但其蛋白表達量較少，蛋白酶體抑制劑可逆轉這種效應，提示該蛋白的降解是通過蛋白酶體途徑。另外研究證明在高血糖誘導的糖尿病心肌損害大鼠中CHIP的表達增加，過表達CHIP增加GATA4的泛素化降解，相反用siRNA抑制CHIP表達后可以增加GATA4的表達量，并且糖尿病心肌損害癥狀減輕〔26〕。

在糖尿病-心肌梗死大鼠模型中，穩定表達的誘導的環磷酸腺苷早期抑制劑(ICER)通過抑制ICER 介導的轉錄以及下調Bcl-2導致凋亡反應，心肌中由MEKα或IGF-1的表達引發的過度激活的ERK5通過下調ICER 水平來發揮心肌保護作用。重要的是，ERK5-CHIP的連接在CHIP介導的ICER的擾動是必須的〔27〕。心肌細胞中，p90RSK被血管緊張素Ⅱ激活促使ERK5 在S496位點磷酸化，進而促進ERK5-CHIP復合物解離，最終逆轉了心肌的保護作用〔18〕。

CHIP促進磷酸化形式的心肌素泛素化，并通過泛素蛋白酶體將其降解，從而抑制心肌素依賴性生肌基因表達，抑制心肌肥大〔25〕。有研究表明在糖尿病大鼠模型高胰島素下調CHIP表達，導致其對心肌素降解減少，另一方面胰島素促進MEF2c的表達，其提高心肌素轉錄，促進心肌肥大〔28〕。

綜上，CHIP對心血管疾病的發生發展具有重要的生理作用，其生物學效應日益引起人們的關注，通過深入揭示和了解CHIP及其相關信號調節通路的作用機制，進一步認識心血管疾病的發生發展，這將為今后心血管疾病防治提供新的靶點。

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〔2016-06-07修回〕

(編輯 曲 莉)

國家自然科學基金資助項目(No.81360030)

廖 偉(1965-),男,教授,主任醫師,碩士生導師,主要從事心血管疾病研究。

陳 東(1990-),男,在讀碩士，主要從事心血管疾病研究。

R54

A

1005-9202(2017)02-0494-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.02.106

1 贛州市衛生和計生委