Mindin生物學功能研究新進展

白濤 羅鵬程 張杰

武漢大學人民醫院泌尿外科（430060）

細胞外基質（extracellular matrix，ECM）是由生物大分子構成的無定形膠狀物，由實質細胞分泌到細胞外，主要由糖蛋白、蛋白多糖等組成。這些物質構成復雜的網架結構，ECM不僅支撐并連接組織結構，同時也調節著細胞的生理活動。ECM與細胞的相互作用在細胞的遷移、附著、增殖、分化中起著重要作用［1］。Mindin又稱Spondin2，屬于Mindin?F?spondin細胞外基質蛋白家族，是一種高度保守的細胞外基質蛋白，最早于1997年在斑馬魚中發現，并觀察到Mindin主要積聚于基底層［2］，研究者們又陸續成功克隆出了鼠及人的Mindin，同時發現Mindin能夠促進胚胎期海馬神經元的生長［3-4］。Mindin包含一個氨基末端的F底板反應蛋白（F?spondin，FS）結構域和一個羧基末端的血小板反應蛋白1型重復序列結構域（thrombospondin type 1 repeat，TSR），LI等［5］的研究顯示，FS結構域介導了整合素的結合，且通過誘變辨認結合位點。因此Mindin代表了一種新的整合素配體，同時該研究也證實了TSR結構域能夠識別脂多糖。通過這些復雜的相互作用機制，FS及TSR結構域介導了先天性免疫及適應性免疫的激活。HE等［6］的研究表明Mindin為微生物病原體模式識別分子，Mindin表達不足的小鼠表現出清除細菌感染能力受損及巨噬細胞對微生物刺激引起的免疫應答缺陷。

1 Mindin在心臟疾病中的研究

Mindin在心臟組織中高表達，提示著Mindin在心臟的生理活動及疾病發生、發展中扮演重要“角色”的可能性［6］。在YAN等［7］的研究中發現嚴重心肌肥厚導致心力衰竭的患者心臟Mindin表達明顯減少，在該研究的動物實驗中，以主動脈縮窄術（aortic banding，AB）及輸注血管緊張素 II（angiotensin II，Ang II）建立小鼠心臟肥大模型，心臟特異性過表達Mindin能夠顯著減輕AB手術和輸注血管緊張素II引起的小鼠心臟肥大、纖維化及左心室功能不全；在細胞實驗中，Mindin能夠負向調節心肌肥大。該項研究首次驗證了Mindin在減輕心臟肥大及心室重建方面的重要作用。研究已證實AKT信號通路在介導心肌肥大方面起著關鍵性作用［8］，在YAN等［7］的研究中，野生型小鼠（wild type，WT）經AB及輸注Ang II后，AKT及其下游分子：GSK3β，mTOR，forkhead box O3A，forkhead box O1磷酸化水平明顯增高；但是在Mindin轉基因小鼠，同樣的刺激條件下，上述信號分子幾乎完全被阻斷；同時該該研究也證實Mindin能夠阻滯TGF?β1/Smad信號通路以阻斷該通路介導的纖維化。相反地，在Mindin基因敲除（knockout，KO）小鼠實驗中［9］，Mindin KO小鼠較野生型小鼠對于AB及AngII刺激引起的心臟肥大及纖維化更易感，心臟功能更差；同時也證實Mindin KO小鼠GSK3β，mTOR，forkhead box O3A，forkhead box O1磷酸化水平明顯增高；Smad2蛋白磷酸化水平更高，Smad2/3核轉位更明顯。該實驗中使用AKT抑制劑能夠逆轉Mindin KO小鼠中出現的心肌肥大及纖維化，進一步探討了Mindin生物學作用的分子機制。但是，Mindin阻斷AKT信號通路的具體機制現尚不明確，作為整合素的配體，Mindin能夠改變整合素信號復合體，調節AKT的激活，但是另一方面整合素信號在維持心臟正常功能和心臟代償性肥大過程中起著關鍵作用，綜上，Mindin應該不是直接抑制整合素信號通路，而是調節整合素信號通路，或者說調節整合素復合體以特異性調節下游AKT信號通路而發揮生物學功能。

2 Mindin在腦血管疾病中的研究

Mindin在缺血導致的腦損傷中發揮著重要功能，特別是在缺血后的炎癥反應及神經細胞凋亡方面。在WANG等［10］的研究中，建立小鼠短暫性大腦中動脈阻塞模型（transient middle cerebral occlusion，tMCAO），發現Mindin在小鼠腦組織梗死區周圍顯著表達，24 h表達量上升約2～3倍，72 h下降到基線水平。該研究顯示Mindin KO小鼠明顯改善了短暫性腦缺血導致的后果，缺血后的炎癥反應及神經細胞凋亡被抑制。相反地，在神經元細胞特異性Mindin轉基因小鼠中，缺血后的炎癥反應及細胞凋亡程度明顯加重，從而加劇了腦損傷。在缺血性卒中的病理過程中，特別是在急性期，炎癥反應參與其中并介導組織損傷［11］。腦缺血發生后，Mindin KO小鼠表現出炎癥相關基因表達下調和炎癥細胞招募的抑制；在Mindin過表達小鼠中，相反地促進免疫應答。研究顯示AKT能夠磷酸化GSK3β，失活的GSK3β能夠阻斷細胞色素C的釋放和Caspase?3活化以抑制凋亡的發生［12］，KRAFFT等在顱內出血模型研究中發現，GSK3β的失活在神經元的抗凋亡過程中起到重要作用［13］。同之前的研究結果相一致，WANG等［10］的研究顯示，Mindin KO小鼠的缺血性腦組織中，磷酸化的AKT及其下游信號分子GSK3β，mTOR表達量明顯上調。AKT的活化能夠磷酸化GSK3β，磷酸化GSK3β的失活能夠下調其下游信號分子NF?κB以抑制炎癥應答；同時活化的AKT通過激活mTORC1和mTORC2以抑制炎癥基因的表達［14］。WANG的研究也提到，AKT的激活可能就是Mindin KO小鼠腦組織中炎癥反應較輕的原因［10］。

3 Mindin在肝臟疾病中的研究

Mindin在肝臟的脂類代謝中也發揮著重要作用，研究顯示，非酒精性脂肪肝病（non?alcoholic fatty liver disease，NAFLD）患者脂肪組織Mindin mRNA及蛋白水平明顯低于正常人肝組織［15］。高脂飲食（high?fat diet，HFD）喂養的小鼠肝組織Mindin表達量也明顯低于正常飲食的小鼠。Mindin KO小鼠高脂飲食導致的肥胖、脂肪肝、炎癥反應、胰島素抵抗程度均明顯高于WT小鼠，同時與膽固醇、脂肪、游離脂肪酸合成的相關基因高水平表達，促進膽固醇排出的基因低表達，AMP活化蛋白激酶（AMPK）信號轉導受損，同時HFD誘導的Mindin KO小鼠表現出更高的全身炎癥水平，更易出現葡萄糖的不耐受及胰島素抵抗。同時該研究也進行了肝臟特異性高表達Mindin的上述檢測，進一步證實了Mindin在肥胖相關的脂肪肝、炎癥反應、胰島素抵抗方面的保護作用。與腦缺血再灌注損傷（ischemia reperfusion injury，IR/I）相似［10］，在肝臟 IR/I模型中，Mindin RNA及蛋白表達水平明顯增高，提示Mindin可能也參與了肝臟IR/I后的損傷過程［16］。BRENNER等［17］的研究表明，炎癥反應和肝細胞死亡是介導肝臟IR/I后肝臟損傷的重要因素。發生肝臟IR/I后，由于糖原消耗，缺氧，ATP不足導致肝細胞受損，激活Kupffer細胞，引起炎性細胞的招募，產生細胞因子和趨化因子，炎癥反應最終導致肝細胞受損［18］。在 WANG等［10］的研究中已表明，腦IR/I發生后Mindin KO小鼠表現出炎癥基因表達和炎癥細胞招募的抑制。在SUN等［16］的體內及體外實驗中顯示，經IR/I誘導后Mindin均能夠引起炎癥細胞因子及趨化因子的釋放，從而促進炎癥反應。在Mindin轉基因小鼠IR/I模型中，Mindin活化caspase?3和rip3誘導肝細胞壞死及凋亡，同時發現Mindin過表達能夠明顯抑制肝細胞的再生，而在Mindin KO小鼠中觀察到相反的結果。同時該研究中也證實了在Mindin KO小鼠中，AKT信號通路被明顯激活，給予AKT抑制劑后，Mindin缺失在肝臟IR/I后的保護作用被阻斷，炎癥細胞因子及細胞凋亡水平明顯上調。

4 Mindin在泌尿系疾病中的研究

越來越多的研究顯示，炎癥反應和免疫應答可能介導了糖尿病腎病的進展，多種炎性細胞因子和糖尿病腎病關系密切，細胞因子水平增高同腎臟損傷程度密切相關［19］。KAHVECIOGLU等［20］的研究顯示，血清Mindin上升水平同糖尿病腎病嚴重程度密切相關，Mindin同尿蛋白分泌率，血尿素氮，肌酐水平密切相關。尿液Mindin可反映糖尿病腎病早期腎功能的損傷且與腎功能損傷的程度密切相關［21］。研究顯示［22］高卡路里飲食喂養的小鼠腎小球足突消失，腎小球內Mindin表達水平明顯高于正常飲食組，Mindin蛋白主要積聚在腎小球足細胞，且尿液中Mindin水平較高。同時發現2型糖尿病患者尿液中Mindin水平高于正常人。Mindin極有可能是由在高糖環境下受損的足細胞分泌，所以Mindin有希望作為一種反映糖尿病腎病疾病進程的生物學標記［23］。人類前列腺癌細胞表達的Mindin高于其他腫瘤細胞系［24］。有學者在研究中發現，前列腺癌患者血清Mindin水平明顯高于正常人，且Mindin較血清前列腺特異性抗原，血清游離/總前列腺特異性抗原比值及肌氨酸具有更準確預測前列腺癌的優勢［25-26］。

5 Mindin在其他疾病中的研究

在ZHU等［27］的研究中，過表達Mindin的血管平滑肌細胞表現出了強有力的抗增殖和抗遷移作用，而在平滑肌細胞特異性表達Mindin的轉基因小鼠僅表現出內膜增生的明顯抑制，使用AKT抑制劑逆轉了Mindin KO導致的異常增生，Mindin抑制異常血管平滑肌細胞增殖，遷移，表型轉化從而抑制了血管的異常增殖。Mindin KO小鼠的氣道對LPS及臭氧的吸入性刺激反應性明顯降低，提示Mindin可能在促炎細胞因子的釋放及氣道高反應性的發展中發揮功能［28］。在TIGHE等［29］研究中顯示 Mindin KO 小鼠氣道對真菌相關變應原蛋白酶刺激的反應性明顯降低。在肺腺癌患者，過表達Mindin蛋白同腫瘤分化、淋巴結轉移、較高的血清CEA水平及較低總體生存率密切相關［30］，同時Mindin有希望成為新的肺腺癌、卵巢癌診斷、預測疾病轉歸的生物學指標［30-31］。在SUN等［32］的研究中，Mindin能夠有效地介導抗原特異性的體液免疫和細胞免疫，提示Mindin在成為疫苗佐劑方面的潛力。在小鼠大腸炎模型中，Mindin表達量明顯升高，Mindin可能通過和toll樣受體-9結合，介導了NF?κB啟動子的激活從而發揮生物學功能［33］。

6 展望

全球的學者正在對Mindin的生物學功能進行更深層次的研究，在接下來的工作中，我們將會對Mindin在其它臟器中的病理生理作用進行研究并對Mindin介導的信號轉導通路做進一步的探討，以期望Mindin及其介導的信號轉導通路能夠為臨床診斷與治療提供新策略。