Nogo蛋白在心血管疾病中的研究進展

蒲艷 綜述 冉迅 審校

(1.貴州省人民醫院心血管病研究所，貴州 貴陽 550002； 2.四川大學華西醫院上錦院區，四川 成都 610041)

Nogo蛋白家族主要包括Nogo-A、Nogo-B和Nogo-C三種蛋白質，主要存在于中樞神經系統的少突膠質細胞和有髓神經纖維細胞中，通過使細胞漿內的神經細胞生長因子降解或失活抑制其介導的神經元和神經突的生長。目前已有研究證實Nogo蛋白在Alzheimer’s病、帕金森綜合征、缺血性腦損傷、多發性硬化癥的脫髓鞘損傷以及癲癇等神經系統疾病中扮演重要的角色。研究發現Nogo蛋白在心血管調控、細胞凋亡、抑制腫瘤生長等方面也具有重要的作用，其在外周血管損傷修復、動脈粥樣硬化以及心力衰竭等心血管領域的作用成為近年來研究的熱點，現對Nogo蛋白在心血管系統中的作用進行綜述。

1 Nogo的基因和蛋白分子結構

三種Nogo蛋白產物均共同來源于同一個基因Nogo[1-2]，并發現該基因位于染色體2p16.1-2p16.3[3]。人類Nogo基因由 14個外顯子和8個內含子組成[4-5]，長度近75 kb，位于染色體2p16。鼠Nogo由11個外顯子和8個內含子組成，長度近50 kb，位于11號染色體。人和鼠Nogo基因的所有外顯子-內含子邊界均有標準的GT/AG序列[6](除了外顯子2)。有兩種啟動因子調控Nogo基因的表達，其中Nogo-A和Nogo-B受啟動子1的調控發生轉錄，而Nogo-C則受啟動子2的調控發生轉錄。

Nogo蛋白有3個同源異構體:Nogo-A含有1 192個氨基酸序列，蛋白相對分子質量為135 000～139 000；Nogo-B含有373個氨基酸序列，蛋白相對分子質量為37 000～56 000；Nogo-C是最短的亞型，含有199個氨基酸序列，蛋白相對分子質量為22 000～29 000，具有與Nogo-A和Nogo-B相同的C-末端，其C-端含有Nogo-66功能區，不含有Nogo-A N-末端特別的抑制區，這3個亞型具有與網狀組織蛋白家族同源的C-末端，因此稱為該家族的RTN4。Nogo三種異構體中Nogo-A最長，其余都是剪輯體。RTN蛋白拓撲結構有2個可跨膜2次或3次的由35～36個氨基酸組成的疏水區域。研究發現，Nogo-A蛋白的跨膜結構中有一個位于2個疏水區之間的稱為Nogo-66胞外區域[7]，該結構認為有3種可能:(1)Nogo-66位于內質網腔外或細胞外，Nogo-A的氨基端和羧基端位于胞液內；(2)Nogo-A的Nogo-66位于胞液中,Nogo-A的其余部分位于胞外或內質網腔外；(3)Nogo-66和其氨基端位于胞液中,剩余部分位于胞外或內質網腔外。RTN缺少正常的氨基端，猜測RTN的膜定位由內部的信號區如跨膜區域引導。Nogo-B跨膜區域中第2個疏水區域的缺失可導致蛋白質的定位從內質網轉移到細胞質[8]。Nogo-B與Nogo-A的N末端具有相同的185個氨基酸，它的長跨膜區可跨膜1次或2次，定位在細胞表面或內質網，并在細胞膜上同時存在朝內或朝外的兩種構象分布。Nogo-B跨膜區域可結合在Nogo受體亞基上[9]，推測Nogo-B保留序列中帶有亮氨酸鏈樣序列的第二個疏水域與內質網連接有關。Nogo-B與Nogo-A分享一個172個氨基酸的N-末端[1]，該區域富含絲氨酸(10.8%)、谷氨酸(12.4%)和脯氨酸(24．3%)殘基。Nogo蛋白的N-末端和Nogo-66環是它們的功能區域。最近研究發現，Nogo-B具有雙向功能的特點是由于Nogo-B的N-末端和C-末端均處于無組織狀態，這種結構特點使Nogo-B一方面參與血管重構、中樞神經再生、凋亡等過程，另一方面參與發生或維持細胞膜相關的結構[10]。Huber等[11]研究發現，Nogo-B的另一亞型Nogo-B2在DNA水平比通常意義上的Nogo-B多一個58 bp大小的外顯子2，從而使Nogo-B2在蛋白水平比Nogo-B大1.9 U。

2 Nogo蛋白在心血管系統中的分布

Schuab和Caroni在1988年從大鼠脊髓中分離Nogo-A和Nogo-B，隨后發現Nogo-B廣泛表達于視神經、脊髓、腦、坐骨神經等神經組織中[11]。除神經系統外，還發現Nogo-A和Nogo-B存在于心血管組織中，雖然對其作用和功能的研究甚少，但不能排除在心血管的發生及其疾病中起到與其在神經系統中同樣重要的角色。Lisette等對分離自血管內皮細胞的膜微區域(CEM/LR)進行分析發現CEM/LR中富含Nogo-B，免疫熒光顯微鏡檢測到在血管壁內皮和平滑肌細胞中有Nogo-B表達[12]。Zhang等[13]進一步研究發現，內皮細胞產生的Nogo-B可調節鞘脂的生物合成，進而促進由壓力負荷導致的心肌病理性肥厚。并以大鼠為研究對象，證實了內皮細胞缺乏Nogo-B蛋白不容易發生病理性心肌肥厚。有研究證實，Nogo-A表達于成人的心肌組織中，并可作為心力衰竭的新型標志物[14]。冉迅等[15]研究發現Nogo-A和Nogo-B在肺動脈高壓大鼠的右心室心肌組織中也有表達，并參與了右心室心肌重構的病理生理過程。綜上所述，Nogo蛋白在心血管疾病狀態下發生異常表達，具體作用及其機理還需進一步研究。

3 在心血管系統中的功能和作用

3.1 Nogo-B參與外周血管的損傷修復

Nogo-66環不是Nogo-B的功能區，而是Nogo-B的N-末端的特異受體[16],Nogo-B參與了外周血管的損傷修復[17]。研究發現Nogo-B高表達在血管的內皮細胞和平滑肌細胞，然后將N-末端分別導入內皮細胞和平滑肌細胞的細胞質。結果，Nogo-B促進內皮細胞的遷移，抑制平滑肌細胞的再生。在Nogo-A/B缺失的小鼠中，股動脈損傷后損傷的血管內皮快速大量丟失Nogo-B，HE染色發現平滑肌細胞增生和遷移造成血管閉塞。作者用腺病毒載體介導Nogo-B的基因并導入血管，逆轉血管增生。Kritz等[18]用基因介導的方法把Nogo-B轉入腺病毒構建Ad-Nogo-B，并注入損傷的血管內皮細胞，結果Nogo-B的大量表達在體外阻止了血管平滑肌細胞的遷移和增生，在體內延緩了新生內膜的形成，提示Nogo-B可能對介入性冠狀動脈的再狹窄有治療和預防作用。Paszkowiak等[19]認為，在血管損傷和血流變化引起的血管重構中，Nogo-B可能具有不同的作用，在血管損傷或血管損傷加低血流狀態下，血管內膜和中膜Nogo-B表達減少，而外膜Nogo-B表達增加，Nogo-B抑制血管損傷的進展和新生內膜的增生。在單純的低血流狀態下，血管中膜Nogo-B表達未減少，外膜表達亦未增加。提示增加Nogo-B的表達可抑制血管損傷和/或血流減少的血管重構，但可能對血流減少引起的血管內向重構不具有保護作用。

3.2 Nogo-B在動脈粥樣硬化和動脈瘤中的作用

Nogo-B與血管的損傷修復有關，在血管內病變中發揮影響。Nogo-B蛋白可能參與了動脈粥樣硬化的形成并可能對血管起保護作用[20]。Western Blotting和半定量PCR技術發現，隨著溶血磷脂酰膽堿刺激濃度的逐步增加，小鼠心臟微血管內皮細胞系(H5V)的Nogo-B1蛋白表達量逐步減少，大鼠動脈粥樣硬化模型及患者的動脈組織中發現 Nogo-B在粥樣硬化斑塊區表達明顯減低。隨后的研究[21]證實了這個觀點，人的頸動脈粥樣硬化斑塊中，Nogo-B的低水平表達與粥樣硬化表型、再狹窄及狹窄的嚴重程度有關，但血漿Nogo-B與臨床上有意義的動脈粥樣硬化疾病無相關性。Pan等[22]還發現，在動脈瘤病變組織，Nogo-B mRNA和蛋白明顯減少，提示Nogo-B參與了動脈瘤的形成和發展，可能Nogo-B對動脈瘤的病理過程具有保護作用。

3.3 Nogo蛋白在冠心病中的作用

冠心病是心血管系統的主要疾病，發病率在中國呈逐年增長趨勢，由其導致的心肌組織損傷、壞死以及纖維化的分子學機制是目前研究的熱點。Ding等[23]以122例急性冠脈綜合征患者為研究對象，結果顯示Nogo-A水平顯著高于正常對照組，并可作為冠心病不良預后的獨立預測因子，以及急性冠脈綜合征早期診斷的生物標志物。Lee等[24]用血管內超聲分析尸檢患者冠狀動脈粥樣硬化病變與病變局部Nogo-B水平的關系發現，纖維粥樣斑塊和病變局部的程度與Nogo-B水平呈負相關，病變局部Nogo-B減少促進斑塊形成和/或造成斑塊不穩定，因此認為，Nogo-B可能在急性冠脈綜合征的病理生理中扮演重要作用。同樣，Gao等[25]研究表明，無論是在急性冠脈綜合征還是穩定性冠心病患者中，Nogo-B水平都顯著高于正常對照人群，結果提示Nogo-B可能與冠心病的發生發展有關。Jia等[26]研究表明，在大鼠梗死心肌組織中Nogo-C的表達水平顯著升高，證實Nogo-C與梗死后心肌細胞凋亡相關，通過抑制Nogo-C表達保護心肌組織證明其參與梗死后心力衰竭的發生過程。綜上，Nogo蛋白家族中A、B、C在冠心病發生、發展以及其預后中均具有重要的價值，能否成為冠心病早期診斷的生物標志物以及未來治療的靶點還需進一步研究。

3.4 Nogo蛋白在心力衰竭中的作用和功能

在慢性心力衰竭中，Nogo蛋白的功能和作用研究逐漸增多，Bullard等[14]用基因工程敲除LIM基因，減少LIM蛋白(肌動蛋白相關的細胞骨架蛋白)的表達，制作了心力衰竭的動物模型，發現心力衰竭時，Nogo-A mRNA增加，Nogo-B/C mRNA降低；心力衰竭改善后，Nogo-A mRNA下降，Nogo-B/C mRNA增加。在終末期心力衰竭的患者同樣如此，在用左心室輔助裝置或心臟移植后Nogo-A mRNA下降，Nogo-B mRNA增加，但Nogo-C mRNA幾乎無變化。同時發現心力衰竭的指標(心房利鈉肽)和纖維化指標(結締組織生長因子)增加，Nogo蛋白水平在心力衰竭改善后下降。隨后對心臟的免疫組織化學染色,共聚焦顯微鏡發現Nogo主要定位于成纖維細胞和血管床，心肌細胞無陽性染色。在成纖維細胞，Nogo定位于細胞膜和細胞漿。結合心力衰竭時心臟有纖維化證據，提示Nogo-A/B可能參與了心力衰竭的纖維化過程。冉迅等[15]研究表明在肺動脈高壓致右心衰竭的大鼠右室心肌組織中Nogo-A蛋白表達量逐漸增加，且與心肌組織中膠原纖維的含量呈正相關，結果提示Nogo異常的表達可能參與了右心室的重構。Nogo蛋白在心力衰竭疾病中的異常表達，為心力衰竭的分子機制研究以及發現新的治療靶點提供了理論基礎。

4 小結

心血管疾病是目前影響人類健康的主要疾病之一，發病率及其死亡率呈逐年上升趨勢，具有病程呈慢性急性加重的特點。目前針對心血管疾病的預防、病因、病理生理機制、早期診斷以及確切有效的治療等方面還存在諸多的未知因素，對諸多問題的解決需從該類疾病的分子學機制入手。而Nogo基因及其編碼的蛋白，生理功能較為復雜，既往研究主要集中在神經系統，在其他組織中的分布和作用研究較少。目前認為，Nogo在多系統、多器官組織都有分布和表達，其功能可能與其在組織的分布有關，參與了各種各樣的病理生理過程：如軸突再生、血管調控、細胞凋亡、應激反應、介導炎癥反應等。近年來Nogo基因及其蛋白成為心血管疾病領域中的研究熱點，深入認識Nogo基因/蛋白在該類疾病中的分子調節機制，加深對其功能和作用通路的深入了解，必將為其在心血管疾病領域的基礎研究和可能的臨床應用提供廣闊的前景。

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