14-3-3蛋白與心腦血管疾病研究進(jìn)展

楊維維，莫清媚，寇俊萍

(中國藥科大學(xué)中藥學(xué)院，江蘇 南京)

0 引言

14-3-3蛋白于1967年由Moore和Perez在牛腦中首次發(fā)現(xiàn)，單體分子量為27-32 kDa，包括多種亞型[1]。在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)的14-3-3蛋白的亞型有7種，由不同的基因編碼，分別是：β、γ、ε、η、ζ、σ、τ(也稱θ)。l4-3-3蛋白各種亞型之間具有高度的同源性，其以同源或異源二聚體的形式存在[2,3]。14-3-3蛋白在包括腦、肝臟、心臟和睪丸等組織均有表達(dá)，其是神經(jīng)細(xì)胞中含量最豐富的蛋白之一，約占腦組織中總的可溶性蛋白的1%。14-3-3蛋白主要位于細(xì)胞質(zhì)中，但在細(xì)胞膜、細(xì)胞核和一些細(xì)胞器中也有少數(shù)存在[4]。14-3-3蛋白通過與“配體蛋白”結(jié)合而參與包括細(xì)胞生長、凋亡、周期調(diào)節(jié)，蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)，細(xì)胞骨架構(gòu)建，腫瘤生長和應(yīng)激反應(yīng)等各種細(xì)胞內(nèi)生命活動過程[5-7]。

1 14-3-3蛋白與心肌損傷

14-3-3θ對維持小鼠正常胚胎發(fā)育至關(guān)重要，14-3-3θ-/-小鼠在胚胎發(fā)育過程中無法存活，14-3-3θ+/-小鼠正常生長并能生育。14-3-3θ+/-小鼠的心肌細(xì)胞對過氧化氫或紫外線輻射引起的細(xì)胞凋亡敏感，對實(shí)驗性心肌梗塞不耐受，并且隨著心肌細(xì)胞凋亡的增加而發(fā)生病理性心室重構(gòu)[8]。主動脈弓縮窄(TAC)引起的壓力超負(fù)荷導(dǎo)致DN-14-3-3η(14-3-3ηR56A和R60A突變體形式)小鼠死亡率增加，擴(kuò)張型心肌病和大量心肌細(xì)胞凋亡[9]。游泳應(yīng)激顯著增加DN-14-3-3η小鼠的心肌細(xì)胞凋亡，心臟肥大和纖維化[10]。升主動脈結(jié)扎術(shù)(AB)引起的三天壓力超負(fù)荷顯著增加DN-14-3-3η小鼠的心臟肥大，具體表現(xiàn)為心臟重量對體重(HW / BW)比，心肌細(xì)胞直徑，心肌纖維化，心臟半乳糖凝集素3和ANP蛋白表達(dá)，心臟TGFβ-1蛋白表達(dá)增加[11]。14-3-3η缺失降低心肌梗塞小鼠存活率、左室射血分?jǐn)?shù)和縮短分?jǐn)?shù)，顯著增加小鼠體內(nèi)心肌肥大，炎癥，纖維化和細(xì)胞凋亡[12]。14-3-3ε突變導(dǎo)致左心室心肌致密化(LVNC)、腦發(fā)育和心肌形態(tài)異常[13]。14-3-3ε通過p27kip1調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞周期，在LVNC中起重要作用[14]。在14-3-3ε-/-小鼠中，p27kip1失調(diào)并導(dǎo)致上皮到間充質(zhì)轉(zhuǎn)化缺陷，從而導(dǎo)致心臟各部位嚴(yán)重的心臟畸形，包括罕見的流出道(OFT)和房室瓣(AV)排列異常[15]。

DN-14-3-3小鼠心室組織中p38 MAPK和JNK的基礎(chǔ)激活增強(qiáng)，14-3-3通過抑制JNK和p38 MAPK激活來阻止細(xì)胞凋亡[8,9,16]。在游泳壓力刺激下， DN-14-3-3η小鼠心肌中p38 MAPK的活化與WT小鼠更早，更明顯，并且持續(xù)時間更長[10]。在DN14-3-3η小鼠伴MI時，促炎性細(xì)胞因子水平升高，ER應(yīng)激加劇，SAPK/JNK以及caspase蛋白級聯(lián)的凋亡信號傳導(dǎo)通路活化[12]。與DN-14-3-3η假手術(shù)和WT壓力超負(fù)荷小鼠相比，在DN-14-3-3η壓力超負(fù)荷小鼠中觀察到心臟葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白(GRP)78，肌醇需要酶(Ire)1alpha，腫瘤壞死因子受體(TNFR)相關(guān)因子(TRAF)2，CCAAT /增強(qiáng)子結(jié)合蛋白同源蛋白(CHOP)， caspase-12和裂解的caspase-12蛋白顯著增加。Thapsigargin注射也顯著增加了DN-14-3-3η小鼠中GRP78和TRAF2的表達(dá)[11]。在14-3-3θ+/-小鼠心臟組織中，觀察到ASK1，c-jun NH2末端激酶和p38 MAPK的激活增加，但細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶MAPK的激活降低，抑制p38 MAPK可以增加心肌梗塞(MI)后14-3-3θ+/-小鼠的存活率[8]。

2 14-3-3蛋白與糖尿病性心肌病

14-3-3η缺失能顯著升高糖尿病小鼠的心肌細(xì)胞直徑，左心室重量與體重比(LVW/BW)以及心臟纖維化百分比，加劇糖尿病小鼠心臟肥大和心肌纖維化[17,18]。DN14-3-3η伴糖尿病小鼠的左心室舒張末期(LVDd)和左心室收縮末期尺寸(LVDs)顯著增加，左心室縮短分?jǐn)?shù)(FS)降低。同時，DN14-3-3η伴糖尿病小鼠毛細(xì)血管中內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量，eNOS蛋白表達(dá)和VEGF表達(dá)均顯著降低[19,20]。DCM期間脂肪酸代謝的改變會導(dǎo)致巨噬細(xì)胞極化，其中炎癥M1型勝過抗炎M2型。14-3-3η蛋白能調(diào)節(jié)心臟脂肪酸來影響DCM期間脂肪酸代謝和巨噬細(xì)胞極化，有研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食增加DN14-3-3η小鼠心臟脂肪酸合成相關(guān)蛋白的表達(dá)，降低脂肪酸氧化相關(guān)蛋白的表達(dá)；高脂飲食增加DN14-3-3η小鼠的心臟M1型巨噬細(xì)胞標(biāo)記物蛋白的表達(dá)，降低M2型巨噬細(xì)胞標(biāo)記物蛋白的表達(dá)[21]。

14-3-3η缺失可能通過促進(jìn)PKCb2表達(dá)，增強(qiáng)GSK3β活化，增強(qiáng)NFATc3核轉(zhuǎn)運(yùn)，激活p38 MAPK/MAPKAPK-2 /NF-κB信號通路加劇糖尿病引起的氧化應(yīng)激，心肌炎癥，心臟肥大和心肌纖維化[17,18,22]。14-3-3η缺失可能通過Ire1alpha/TRAF2途徑調(diào)節(jié)CHOP和caspase-12，激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，增加糖尿病小鼠心肌組織內(nèi)的細(xì)胞凋亡[23]。14-3-3η缺失顯著激活糖尿病小鼠中Ask1信號通路，下調(diào)硫氧還蛋白還原酶表達(dá)[19]。14-3-3η可能通過抑制Ask-1 /JNK信號通路的激活，以及線粒體細(xì)胞色素c和氧化應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，抑制高脂飲食的2型糖尿病小鼠心肌細(xì)胞凋亡[20]。

3 14-3-3蛋白與腦缺血

14-3-3η在大腦皮層神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞的生長和分化中發(fā)揮重要作用[21]。14-3-3γmRNA和蛋白表達(dá)在缺氧的星形膠質(zhì)細(xì)胞中被上調(diào)[22,23]。14-3-3γ在氧-葡萄糖剝奪(OGD)或缺血性中風(fēng)后的大腦皮層神經(jīng)元中被上調(diào)，敲低14-3-3γ或抑制14-3-3 /配體相互作用能誘導(dǎo)正常培養(yǎng)神經(jīng)元細(xì)胞死亡，并加劇OGD誘導(dǎo)的神經(jīng)元死亡[24]。14-3-3γ在神經(jīng)元饑餓過程中明顯上調(diào)[25]。大腦皮層神經(jīng)元中14-3-3β，η，γ和ζ在缺血再灌注(I / R)損傷后上調(diào)，并且I / R后14-3-3β，γ和ζ從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到神經(jīng)元核[26]。同時，在人腦血管缺血性病變的星形膠質(zhì)細(xì)胞中也觀察到14-3-3蛋白表達(dá)的增加，且14-3-3γ在星形膠質(zhì)細(xì)胞中有移位到細(xì)胞核的現(xiàn)象[27,28]。14-3-3蛋白在糖尿病伴MCAO損傷中的表達(dá)顯著降低[29]。14-3-3ε，ζ，η和θmRNA和蛋白表達(dá)水平在在T1D大鼠腦中顯著降低[30]。

14-3-3γ能通過 14-3-3γ/Bad、14-3-3γ/c-Raf-1 和 JNK/p-c-Jun /AP-1信號途徑在缺血誘導(dǎo)的星形膠質(zhì)細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮保護(hù)效應(yīng)[22,23,31]。14-3-3γ通過與OGD后神經(jīng)元細(xì)胞核內(nèi)p-β-cateninSer37特異性結(jié)合增多，顯著抑制神經(jīng)元中Bax表達(dá)，減少細(xì)胞死亡[24]。14-3-3γ能通過14-3-3γ/p-β-catenin/Beclin-1/LC3自噬信號途徑，促進(jìn)饑餓或缺血誘導(dǎo)的神經(jīng)元自噬[25]。

4 14-3-3蛋白與動脈粥樣硬化

血小板粘附和其儲存物質(zhì)的分泌與動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展密切有關(guān)，Hernandez-Ruiz等[32]使用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，對血小板致密顆粒的可溶性蛋白組成進(jìn)行鑒定發(fā)現(xiàn)14-3-3ζ主要位于致密顆粒上，并在血小板活化后被分泌。血小板分泌的某些蛋白質(zhì)可促進(jìn)動脈粥樣硬化和血栓的形成和發(fā)展，研究者進(jìn)一步對動脈瘤患者的人腹主動脈切片中14-3-3ζ進(jìn)行免疫定位發(fā)現(xiàn)，14-3-3ζ在動脈粥樣硬化斑塊的最末端腔側(cè)形成斑塊，此外，14-3-3ζ在炎性浸潤細(xì)胞中也有存在。

14-3-3蛋白在人頸動脈和主要腦動脈的動脈粥樣硬化病變中免疫定位顯示14-3-3-COM，β，γ，ε，τ，η和ζ(6/7)主要存在于頸動脈的泡沫細(xì)胞和多核巨細(xì)胞中。在頸動脈斑塊中，多核巨細(xì)胞和泡沫細(xì)胞中14-3-3η免疫標(biāo)記最強(qiáng)烈；在浸潤性血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)中14-3-3ζ免疫標(biāo)記最強(qiáng)烈，在壁血栓的一部分區(qū)域和泡沫細(xì)胞核中也觀察到14-3-3ζ存在；14-3-3γ在細(xì)胞內(nèi)的免疫定位相對有限，但細(xì)胞外病變部分呈陽性。在主要的腦動脈中，增厚的纖維帽斑內(nèi)膜浸潤性VSMC中14-3-3ε免疫標(biāo)記最強(qiáng)烈，同時，在內(nèi)皮細(xì)胞中14-3-3ε也有被免疫標(biāo)記[33]。

食物中攝入足夠的維生素E會緩解動脈粥樣硬化的發(fā)展，利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)對膽固醇和維生素E飼養(yǎng)的新西蘭雄兔差異表達(dá)的蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定發(fā)現(xiàn)，維生素E喂養(yǎng)使14-3-3蛋白家族的 14-3-3ζ、14-3-3δ、14-3-3β 和 14-3-3α 蛋白表達(dá)上調(diào)，膽固醇加維生素E組中14-3-3β和14-3-3α蛋白上調(diào)。維生素E可能通過抑制14-3-3ζ和14-3-3δ蛋白的表達(dá)，改善動脈粥樣硬化[34]。

5 14-3-3蛋白與血栓形成

14-3-3蛋白家族的14-3-3β，ε，ζ，γ，η和θ亞型存在于人類血小板中，其中14-3-3ζ和14-3-3γ高表達(dá)[35]。頸動脈遭受電解損傷后，14-3-3ζ缺陷小鼠初始血管閉塞時間較14-3-3ζ-wt小鼠明顯延遲，且血管通暢時間約為14-3-3ζ-wt小鼠5倍，此外，14-3-3ζ缺陷小鼠體內(nèi)的凝血酶產(chǎn)生降低，形成閉塞性血栓的能力顯著降低。在膠原蛋白/腎上腺素誘導(dǎo)的肺栓塞模型中，14-3-3ζ缺陷小鼠死亡率顯著低于14-3-3ζ-wt小鼠，14-3-3ζ-wt小鼠中大多數(shù)肺血管被完全阻斷，而14-3-3ζ缺陷小鼠閉塞性肺血栓栓塞明顯減少[36]。

血小板粘附在血栓形成過程中發(fā)揮重要作用。GPI b/V/IX是血小板中第一個鑒定出與14-3-3結(jié)合的伴侶蛋白，在高剪切應(yīng)力下GPIb/V/IX介導(dǎo)血小板-血管壁和血小板-血小板粘附。14-3-3ζ與GPIbα結(jié)合位點(diǎn)是GPIbα的551-564區(qū)、580-590區(qū)以及 GPIbαC端 606-610區(qū)[37-40]。GPIb β磷酸化能增強(qiáng)血小板中14-3-3ζ與GPI b/V/IX復(fù)合物的結(jié)合，且GPIb-IX與VWF的結(jié)合依賴于14-3-3ζ在GPIbC端的結(jié)合位點(diǎn)[41,42]。14-3-3β，ε，ζ，γ，η 和 θ 均能與GPIb-IX 結(jié)合[35]。

在14-3-3ζ-wt小鼠的血小板裂解物中，發(fā)現(xiàn)14-3-3ζ與GPIbα締合，而14-3-3ζ缺陷小鼠的血小板裂解物中發(fā)現(xiàn)14-3-3與GPIbα的結(jié)合水平與14-3-3ζ-wt小鼠相似，這表明其他14-3-3亞型可補(bǔ)償14-3-3ζ的丟失[36]。

6 總結(jié)與展望

14-3-3蛋白在心腦血管疾病中的重要作用表明它是潛在的具有很強(qiáng)吸引力的治療心腦血管疾病靶點(diǎn)，現(xiàn)將14-3-3蛋白在心肌損傷、腦缺血及動脈粥樣硬化疾病病理狀態(tài)的變化以及相關(guān)信號通路總結(jié)于表1。心肌損傷中14-3-3θ、14-3-3η、14-3-3ε和14-3-3γ亞型影響較其他亞型較多；14-3-3η在糖尿病性心肌病中發(fā)揮重要作用；14-3-3γ對腦缺血中影響較其他亞型較多；14-3-3ζ與動脈粥樣硬化的發(fā)生與發(fā)展較其他亞型更為緊密；14-3-3β與14-3-3ζ與血栓形成較其他亞型更為密切相關(guān)，但仍需要進(jìn)一步的研究來闡明14-3-3參與心腦血管疾病的機(jī)制。

已有部分研究表明，藥物能通過影響14-3-3蛋白家族在心腦血管疾病的防治過程中發(fā)揮作用，現(xiàn)將藥物通過影響14-3-3蛋白家族的不同亞型發(fā)揮心肌保護(hù)作用及涉及的相關(guān)信號途徑總結(jié)于表2。14-3-3蛋白的不同亞型參與并調(diào)節(jié)不同類型的心腦血管疾病，其具體機(jī)制和途徑有待進(jìn)一步闡明。特別地，需要進(jìn)一步闡明同種14-3-3蛋白同工型在不同類型的心腦血管疾病中的作用，為更好的豐富14-3-3蛋白家族的作用特點(diǎn)和途徑，14-3-3蛋白家族在不同器官中的同工型特異性功能仍有待于進(jìn)一步探索。

表1 14-3-3亞型在心腦血管疾病中的變化

表2 藥物調(diào)節(jié)14-3-3不同亞型在心腦血管疾病中的作用