肌球蛋白輕鏈激酶3 基因在心臟疾病中的研究進展

曾 婧 劉曉陽 白 楊 王大維

河北醫科大學第三醫院口腔頜面外科，河北石家莊 050051

肌球蛋白輕鏈激酶（myosin light chain kinase，MYLK）3 基因由Seguchi 等[1]于2007 年發現，其屬于MYLK 基因家族，此家族由MYLK、MYLK2、MYLK3 及MYLK4 這4 種基因組成[2]，其中MYLK3 基因位于染色體16q11.2[3]，含14 個外顯子及13 個內含子，其蛋白產物為心臟特異性MYLK（cardiac myosin light chain kinase，CaMYLK），該蛋白通過Ca2+依賴方式使其底物心肌球蛋白調節輕鏈2（myosin regulatory light chain 2 ventricular，MLC2）磷酸化進而調節心臟發育、心肌收縮和肌節組織形成[1,4-5]。在正常人及小鼠的心臟中，MLC2 的磷酸化水平維持在總量的30%～40%，是心臟發育的重要條件[6]。在苯甲腎上腺素刺激下，CaMYLK的表達上調導致MLC2 磷酸化水平增高[7]，而敲除MYLK3 基因可引起CaMYLK 下降導致MLC2 磷酸化水平下降[8]，進而引發一些心臟疾病。

1 MYLK3 基因與心臟疾病

MYLK3 主要在心肌組織中表達，在前列腺、睪丸、腎、肺、胎盤、卵巢等其他組織中也有低水平表達[1]。MYLK3 基因表達上調時，可以增強心臟收縮的能力，同時促使肌節形成，表達降低或缺失時，可導致先天性心臟病（congenital heart disease，CHD）、擴張型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）及心臟肥大等多種心臟疾病[8-10]。

1.1 MYLK3 基因與CHD

CHD 是指胚胎心臟及大血管發育缺陷或停滯導致出生后心血管結構或功能的異常[11]。妊娠第28 周至出生后1 周的胎兒或新生兒稱為圍生兒，我國圍生兒CHD 的發病率為2.9‰，且發病率呈上升趨勢[12]。CaMYLK 被認為是與CHD 有關的Nk2 同源異型框5 基因的下游靶點[9,13]，Nk2 同源異型框5 通過CaMYLK 影響心臟的發育可能是其導致CHD 的機制之一。在小鼠胚胎細胞受孕酮干預后，Ca2+通道及心臟收縮相關的基因的表達明顯降低，如蘭尼堿受體2 基因、鈣調蛋白2 基因、瞬時感受器電位離子通道蛋白V2 基因及MYLK3 基因[14]，可抑制小鼠胚胎細胞向心肌細胞的分化，類似于孕酮作用的還有內分泌干擾物，而米非司酮治療可通過挽救已改變的鈣通道基因、心臟收縮相關基因（蘭尼堿受體2 基因、鈣調蛋白2 基因和MYLK3）及某些心臟發育和形態發生基因的表達來抑制內分泌干擾物作用[15]，因此推測孕酮可能通過影響Ca2+通道來降低MYLK3 基因的表達，以此間接抑制小鼠胚胎細胞分化為功能性心肌細胞。在圍產期的初期階段敲除小鼠的MYLK3 基因會引起CaMYLK 的減少，導致心臟重量與體重之比增加及心肌收縮力下降[16]。

綜上，MYLK3 基因可在胚胎發育過程中影響心臟發育，因此在妊娠期或圍產期的早期階段對MYLK3基因進行檢測或許可以預防或盡早干預兒童CHD 的發生及發展，對臨床進一步探索CHD 的治療有一定的意義。

1.2 MYLK3 基因與DCM

DCM 是一種以左心室或雙心室腔增大、心肌收縮功能下降為特征的慢性心肌疾病[17]。Tobita 等[18]對15 名家族性DCM 患者進行全外顯子組測序及基因測序分析，確定了與人類DCM 發病機制相關的MYLK3基因突變，發現突變的MYLK3 基因可導致CaMYLK水平和活性降低。同樣，Hodatsu 等[8]進一步擴大樣本量進行基因篩查，發現MYLK3 基因突變可使CaMYLK完全喪失激酶活性，致使MLC2 的磷酸化降低，進而促進DCM 的發展。在進一步的小鼠實驗中，敲除雜合子MYYL3 基因的小鼠與未敲除雜合子基因的小鼠比較，CaMYLK 的含量減少50%；與純合子的MYLK3 小鼠比較，CaMYLK 的含量減少近75%[19]，表明突變的MYLK3 基因通過降低CaMYLK 表達及活性，進一步降低了MLC2 的磷酸化水平，進而影響了DCM 的發展，所以DCM 的發展程度可能與不同的MYLK3 基因突變情況有關。心力衰竭（heart failure，HF）作為一種復雜的臨床綜合征，是DCM 發展的最終結局[20]。Min等[21]通過HF 患者心肌樣本篩選出了MYLK3、G 蛋白偶聯受體37L1 及G 蛋白偶聯受體35 這3 種與心力衰竭相關的基因，而且在DCM 向HF 發展的過程中MYLK3 基因可能有著促進作用，表明MYLK3 基因可作為診斷DCM 合并HF 的潛在分子生物學標志物。Aalikhani 等[22]通過實驗發現，甲基麥角新堿等藥物也可與肌球蛋白結合蛋白C3 基因、心臟鈉通道的孔隙形成α 亞基基因及MYLK3 的蛋白產物相互作用治療包括DCM 及HF 在內的多種心臟病，這些藥物可以作為治療心臟病的特異性藥物。

綜上，MYLK3 基因在DCM 中起著重要的調控作用，且該基因可能促進了DCM 向HF 的發展過程，關于心臟疾病的治療，多基因聯合治療可預防或減緩與MYLK3 相關的家族性DCM 向HF 的發展進程。

1.3 MYLK3 基因與心臟肥大

心臟肥大是心臟對高負荷狀態下的一種代償反應，如果高負荷狀態持續存在，則心肌細胞因血管緊張素Ⅱ（angiotensin Ⅱ，AngⅡ）等因子的激活而導致功能障礙即病理性心臟肥大[23]。Hu 等[10]發現，miR-200c 表達增強可抑制MYLK 及其底物MLC2 的磷酸化，進而促進心肌肥大的發生，表明心臟MYLK與miR-200c 相互作用，可能是其促進心肌細胞肥大的機制之一。在AngⅡ誘導的心臟肥大中也得到了與之相似的結論，CaMYLK 可通過促進MLC2 磷酸化改善心臟肥大，推測MYLK3 基因突變導致MLC2 磷酸化的下降促進了AngⅡ誘導心臟肥大的發展[24]。

病理性心臟肥大的結果可能最終導致HF、猝死和腦卒中[25]。MYLK3 表達的降低可促進心臟肥大的進展，最終發展為HF。有研究發現，MYLK3 基因受到抑制后也可導致慢性HF（chronic heart failure，CHF）。楊楠等[26]發現，CaMYLK 的表達降低和MLC2 磷酸化降低與CHF 有關，其機制可能是平滑肌肌球蛋白輕鏈激酶與CaMYLK 共同作用降低MLC2 磷酸化水平進而導致CHF，然而MYLK3 基因敲除后可直接導致HF，成年小鼠直接敲除MYLK3 基因后會導致急性HF，雖然在注射他莫昔芬后心臟收縮力略有好轉，但HF 持續存在[16]。

抑制MYLK3 基因的表達可通過促進心臟肥大的發展最終導致HF，表明很可能存在著某種代償機制，且該機制可能與CaMYLK 的表達水平相關，因此考慮可通過探究這一代償機制來及時干預及緩解心臟肥大向HF 的發展。

1.4 MYLK3 基因與心肌缺血、心肌梗死

心肌缺血是由于冠狀動脈狹窄、痙攣或栓塞引起的心肌缺血缺氧的一種病理狀態，高血壓可引起冠狀動脈粥樣硬化進而發展為心肌缺血[27]。Warren 等[28]在MYLK3 基因敲除的小鼠中，通過抑制泛素-蛋白酶蛋白質降解系統，可以通過減緩壓力超負荷狀態下CaMYLK 含量的下降來緩解高血壓引起的心臟疾病由代償到失代償的發展過程。另外，有研究進一步表明，離體小鼠心肌缺血再灌注期間基質金屬蛋白酶-2的啟動可引起CaMYLK 的水平的降低，進一步導致MLC2 磷酸化水平降低，抑制心肌收縮功能[29]。因此心肌中存在的針對CaMYLK 降解的系統可能與基質金屬蛋白酶-2 有關，通過降解CaMYLK 增加患心臟疾病的風險、加重心臟疾病的進展。

心肌梗死主要是由冠狀動脈血供急劇減少或中斷，使相應心肌嚴重而持久地急性缺血所致。盡管冠狀動脈疾病和心肌梗死的治療取得了顯著進展，但心肌梗死仍然是HF 的最常見原因[30]。經人類重組神經調節蛋白1 誘導后，其下游效應物CaMYLK 可上調進而改善心肌梗死大鼠的心臟功能[31]，由此一些與MYLK3 基因及其產物有生物關聯的介質或許可以間接地影響心臟功能。另外，研究發現，小鼠發育過程中敲除MYLK3 后MYLK4 的表達上調，但其蛋白CaMYLK水平卻無明顯上調[32]，提示MYLK4 基因可能間接調控另一種蛋白質來補償發育過程中MYLK3 基因的缺失。MYLK3 基因或許可以作為心肌梗死治療的新靶點，其對于心臟疾病的調控是一個比較復雜的過程，在信號傳導網絡中該基因很可能與其他的基因或蛋白相互作用，共同參與心臟疾病的發生發展。

2 小結與展望

目前關于MYLK3 基因在心臟疾病中的研究仍是熱點，本文綜述了MYLK3 基因在CHD、DCM、心肌缺血及心肌梗死等心臟疾病中發揮的重要作用，提示其可能是治療心臟疾病的潛在靶點，但機制尚未完全明確，對于其機制的進一步探索可為臨床心臟疾病中的診斷及治療提供新方法，為心臟疾病的靶向藥物治療提供新的理論依據。