橋接整合因子1 與心血管疾病的關系研究

王小忠，常先松，趙良平，張代民

（1.蘇州大學附屬第二醫院滸關院區急診科，江蘇 蘇州 215151；2.蘇州大學附屬第二醫院心內科，江蘇 蘇州 215004；3.南京醫科大學附屬南京醫院心內科，江蘇 南京 210001）

橋接整合因子1（bridging interactor 1，Bin1）是一種普遍表達的核質蛋白，是雙聯蛋白（Bin/Amphiphy/Rvs，BAR）家族的成員之一。研究顯示[1-3]，Bin1 是一種抑癌基因，其作為配體蛋白，可明顯抑制原癌基因c-Myc 的表達以及c-Myc 蛋白的功能，在調節細胞增殖和癌癥的防治中起一定作用。Bin1還是細胞功能的關鍵調節因子，參與多種疾病的發生發展[4-6]。近年研究顯示[7，8]，Bin1 的表達異常與心力衰竭、心律失常、心肌梗死等存在關聯。心力衰竭的病理生理關鍵是鈣離子的減弱和興奮-收縮解耦聯。作為細胞膜支架蛋白之一的Bin1 在調節興奮-收縮耦聯中起著至關重要的作用。Bin1 的轉錄和表達減少影響心臟的收縮能力，進而在心力衰竭等心血管疾病的發生發展中發揮一定作用[9]。因此，Bin1可能是心血管疾病預測和治療的潛在靶點之一。本文主要就Bin1 與心血管疾病的相關性進行綜述，以期為相關疾病的治療提供幫助。

1 Bin1 概述

1.1 Bin1 的結構特點和細胞功能 Bin1 是雙聯蛋白（Bin/Amphiphy/Rvs，BAR）家族的成員之一，位于人類染色體2q14 和小鼠染色體18q32 上，在骨骼肌、大腦、心肌等組織中廣泛表達[10-13]。Bin1 有幾個獨特的蛋白質結構域，分別為N 端BAR 結構域、中間的卷曲螺旋區域和C 端的真核生物蛋白同源結構域。BAR 結構域形成的二聚體結構參與胞吞和彎曲膜結構的功能，卷曲螺旋區和C 端的真核生物蛋白同源結構域影響著L 型鈣通道在膜結構上的定位。

Bin1 的細胞功能通常包括膜轉運、細胞骨架網絡調節、DNA 修復、細胞周期調控和凋亡等。雙聯蛋白最具特征的功能是內吞作用，Bin1 去磷酸化是誘導細胞內吞的必要條件。Bin1 在內吞過程中直接與神經元威斯科特-奧爾德里奇綜合征蛋白（N-WASP）結合，調節肌動蛋白的聚合[14]。Bin1 還可以通過其BAR 結構域結合到CLIP 170（一種參與微管穩定性的加端蛋白）的線圈區域，調節微管網絡，進而在協調膜和細胞骨架重構中發揮一定作用。Bin1 的Myc結合域與原癌基因c-Myc 的特定結構域結合并相互作用，發揮抑癌作用[15，16]。有研究表明[17，18]，Bin1 通過BAR 結構域結合并抑制PARP1（堿基切除修復途徑的關鍵成分），進而在DNA 修復中起一定作用。

1.2 Bin1 在心肌橫管系統中的作用 橫管是心肌細胞膜內陷形成的特化管狀結構，是興奮-收縮耦聯的關鍵部位。心肌興奮時，胞外鈣離子通過L 型鈣通道流入胞漿觸發鈣誘導鈣釋放過程，激活興奮-收縮耦聯，引起心肌細胞收縮。經L 型鈣通道內流的鈣離子同時可作為第二信使，激活鈣調蛋白，促進蘭尼堿受體-鈣通道開放，觸發肌質網釋放更多的鈣離子，而橫管膜上的鈉鈣交換體將胞內鈣離子快速轉運到胞外。Bin1 是心肌細胞橫管系統的重要組成部分[19]。Bin1 與L 型鈣通道共同定位于心肌細胞的橫管上，促進L 型鈣通道在橫管膜的轉運和聚集，L 型鈣通道介導的鈣離子進入心肌細胞，進而引起鈣觸發鈣釋放。在L 型鈣通道“靶向轉運”的過程中需要微管通路及Bin1 的協助。攜帶L 型鈣通道的微管被吸引到富含Bin1 的橫管膜上，一旦連接到Bin1，微管就會將L 型鈣通道卸到細胞膜上的Bin1蛋白上[20]。作為L 型鈣通道的膜錨定蛋白，Bin1 可增加L 型鈣通道在橫管膜的濃度。此外，Bin1 還可促進肌質網蘭尼堿受體的轉運、聚集和磷酸化，在L型鈣通道-蘭尼堿受體耦聯的形成和維持中起重要的蛋白橋梁作用，增加了心臟急性應激反應所需的鈣觸發鈣釋放增益，維持心肌細胞的興奮-收縮耦聯反應[21]。

2 Bin 與心血管疾病

2.1 Bin1 與心力衰竭 心力衰竭是預后較差的終末期心臟病，是各種心血管疾病的共同轉歸。其病理生理特征為心肌細胞鈣離子信號系統受損，這與橫管系統的重塑和功能障礙相關。Bin1 定位于橫管上，調節L 型鈣通道的結構與功能，是健康和病態心臟功能的重要調節者，是心力衰竭治療發展的有希望的靶點[22-24]。Muller AJ 等[25]研究發現，Bin1 基因敲除小鼠胚胎心臟的心室壁明顯增厚，心肌纖維肥大且排列紊亂，增加圍產期心肌病的發生率。Bin1基因敲除小鼠的心肌細胞橫管擴張，L 型鈣通道表達顯著降低，進一步的電生理研究表明，缺乏Bin1基因的小鼠心肌表面鈣峰值電流降低[23]。Hong TT等[22]研究顯示，敲除斑馬魚Bin1 基因同樣會引起明顯的心肌收縮功能障礙和心肌病，而且斑馬魚的心率明顯降低，這可能是起搏細胞的鈣通道轉運異常所致。

Bin1 是一種潛在的心力衰竭生物標志物，它直接反映心肌細胞的生化健康狀況。心肌Bin1 可能通過其微域的持續翻轉過程釋放到循環中。Hong TT 等[26]發現，致心律失常右室心肌病的患者中，有心力衰竭癥狀的患者血漿Bin1 濃度減少明顯低于無心衰癥狀者。鄒卓璇等[27]研究報道，左室射血分數降低的心力衰竭患者血漿Bin1 濃度明顯低于正常對照組，血漿Bin1 濃度與左室射血分數呈正相關，與左室舒張末內徑和NT-proBNP 呈負相關，提示Bin1表達降低與心力衰竭的發生和嚴重程度相關。Nikolova AP 等[28]的研究顯示，左室射血分數保留的心力衰竭患者Bin1 評分（Bin1 血漿濃度倒數的自然對數）明顯高于正常人對照組，高評分的患者1 年心血管病因再住院率明顯高于低評分者，提示Bin1評分在左室射血分數保留的心力衰竭的診斷和預后評估中發揮一定作用。此外，在肥厚型心肌病和終末期心力衰竭患者的心肌組織Bin1 mRNA 水平降低30%，Bin1 蛋白表達減少36%，心肌裂解物中的Bin1 水平下降64%，進而從病理學和生物化學層面闡述了Bin1 與心力衰竭的關系[22]。

關于Bin1 能否作為一種心衰治療手段，Li J等[29]對小鼠心衰模型注射腺病毒9 轉導的Bin1，結果顯示，外源性Bin1 可使T 小管鈣處理微區正常化，進而改善心肌收縮功能，減輕左心室擴張，而且可顯著提高小鼠的存活率。提示外源性Bin1 可能成為限制心衰進展，挽救心功能，改善心衰預后的方法之一。鄒卓璇等[27]以左室射血分數降低的慢性心力衰竭患者為研究對象，評估伊伐布雷定對Bin1 含量的影響，結果顯示，治療30 d 后，伊伐布雷定組和常規治療組血漿Bin1 濃度較治療前均升高，伊伐布雷定組升高的程度明顯高于常規治療組，提示伊伐布雷定可能通過上調Bin1 的表達，改善衰竭心肌興奮收縮耦聯，提高心肌收縮力，進而在心力衰竭的救治中發揮有益作用。安仕敏[30]的研究顯示，低劑量甲狀腺素T3能有效改善大鼠心梗后心衰模型的心臟功能，其具體機制與上調Bin1 等調節鈣傳遞的重要蛋白表達有關，進而阻止橫管結構重構，維持橫管規律性和功能，改善心肌細胞鈣瞬變和收縮力。

2.2 Bin1 與心律失常 Bin1 的表達異常與心律失常的發生相關。Jiang M 等[31]研究發現，在犬室性早搏誘導的心肌病模型中，心肌細胞橫管含量減少，且Bin1 表達高度下調。Laury-Kleintop LD 等[23]研究發現，Bin1 基因敲除小鼠在8～10 月齡時易發展為擴張型心肌病，但在收縮功能障礙發生之前（2～4 月齡時）其室性心律失常發生風險明顯增加。Hong TT等[7]研究發現，與正常對照組小鼠相比，Bin1 基因敲除組小鼠在注射異丙腎上腺素后更容易發生持續性多形性室性心動過速和心室顫動。心肌細胞Bin1 微結構域的破壞不僅損害了鈣離子釋放單元，而且移除了微結構形成的保護性慢擴散區，增加了對室性心律失常的易感性。

此外，Bin1 可能影響維持心肌細胞靜息膜電位的鉀通道IK1 的擴散。Hong TT 等[7]進一步研究顯示，與野生型小鼠心肌細胞相比，在Bin1 缺失雜合子心肌細胞中，隨著細胞外鉀濃度從5 mmol/L 增加到8.1 mmol/L，IK1 的衰減速度明顯加快，同樣對細胞外鉀濃度從8.1 mmol/L 下降到5 mmol/L 的反應也明顯加快，提示Bin1 缺失心肌細胞的膜電位穩定性更差，更易發生心律失常。而且，相比Bin1 雜合子動物，野生型動物高鉀血癥更容易導致鈉通道阻滯和傳導衰竭。以上研究結果提示，Bin1 對保護心肌、防止惡性心律失常發生中起一定作用。

2.3 Bin1 與心肌梗死 在宏觀結構上，心肌梗死是冠狀動脈急性、持續性缺血缺氧所引起的心肌壞死。在微觀結構上，心肌梗死后，梗死區域和非梗死區域的橫管結構和功能均會發生改變，L 型鈣通道也會在不同區域的心室肌細胞膜進行重新分布，進而影響梗死后心臟重構的進程[32]。Pinali C 等[8]在豬心肌梗死模型中的研究顯示，梗死后橫管不僅在梗死灶周圍區域丟失，而且殘余的橫管形態擴大，結構紊亂，內膜致密而錯綜復雜。梗死周圍區域橫管處的蘭尼堿受體-鈣通道的豐度不變，但結合蛋白2 的濃度降低了0.5 倍。梗死中心區域未檢測到Bin1 的表達，而在梗死灶周圍區域Bin1 的表達上調5.4 倍，在無梗死區域Bin1 表達上調3.4 倍。提示梗死后心肌橫管系統的結構和功能發生改變，梗死中心區域Bin1 表達缺失使得壞死心肌失去收縮功能，而梗死周圍區域Bin1 表達上調可能在維持心臟收縮中起一定的代償作用。An S 等[33]研究發現，與常規喂養相比，低劑量三碘甲狀腺原氨酸喂養能明顯增加大鼠心肌梗死模型中梗死心肌組織Bin1 的表達，改善左室收縮和舒張功能。提示心肌梗死后即刻開始的低劑量三碘甲狀腺原氨酸治療，可增加Bin1 的表達，減輕不良的心肌橫管重塑，改善鈣動力學和收縮性，進而可能在梗死后心力衰竭的防治中發揮一定作用。

Niermann C 等[34]研究發現，Bin 家族的另外一個成員Ophn1 可通過調節炎癥和心肌細胞凋亡來保護小鼠免受心肌缺血和再灌注損傷。小鼠心梗模型顯示，心肌缺血24 h 后，Ophn1、RhoA 和Rac1 的表達均明顯上調，Ophn1 缺失導致Rho 效應分子活性增強，進而促進心肌細胞凋亡。而且，炎癥細胞向Ophn1 缺失小鼠梗死邊界區遷移增加。超聲心動圖顯示，心肌缺血24 h 后Ophn1 缺失小鼠的左心室功能下降更明顯。提示Bin 家族部分成員在心肌梗死后心臟功能的維持中起一定保護作用，但能否預防心肌梗死的發生尚缺乏相關研究。

3 總結

Bin1 作為一種普遍表達的核質蛋白，與多種疾病的發生發展存在聯系。Bin1 作為心臟橫管系統的一種多功能調節因子，控制著健康心肌細胞中的生理性鈣信號系統正常運行。Bin1 的表達減少與心力衰竭的進展及心律失常的發生相關，提示Bin1 可能成為心血管疾病治療的新靶點。但是，Bin1 的表達異常與不同疾病之間關系的具體分子和細胞機制尚不完全清楚。如除L 型鈣通道外，Bin1 是否還調節其他離子通道的功能；Bin1 與缺血性心臟病的關系及內在機制；Bin1 的基因靶向治療前景等眾多方面仍需更深入的研究和探索。