1、缝隙连接蛋白与动脉粥样硬化662ISSN10073949ChinJArterioscler,Vol16,No8,2008?文献综述?文章编号1007.39492008)16080662.03缝隙连接蛋白与动脉粥样硬化章顺荣综述,洪鸣鸣审校(杭州市第一人民医院干部科,浙江省杭州市 310006)关键词 病理学与病理生理学;缝隙连接蛋白 37;动脉粥样硬化摘要组成缝隙连接的蛋白亚单位称为连接蛋白,现已发现有 20 种以上的连接蛋白亚型,其中连接蛋白 37 在人类主要表达在血管内皮细胞.研究表明 Conenxin37 在动脉粥样硬化的发生,发展中起着重要作用,涉及到切应力,炎症,高胆固醇血症等目前动
2、脉粥样硬化研究的许多热点方面.同时一些研究表明连接蛋白 37 基因多态性在动脉粥样硬化的发病机制中可能有重要作用.本文将着重在连接蛋白 37 及其基因多态性与动脉粥样硬化的关系作一综述.中图分类号R363动脉粥样硬化(atheroselerosis,As)是威胁人类健康的最常见的疾病之一,常引起重要脏器的严重病变(比如心肌梗死和脑梗死等),而且随着人口的老龄化,其发生率有逐年上升趋势.研究表明多种因素参与了 As 的发生,发展,其中内皮细胞异常起着重要的作用.组成缝隙连接的蛋白亚单位称为连接蛋白,现已发现有 20 种以上的连接蛋白亚型,而内皮细胞表面有连接蛋白 37,连接蛋白 40 和连接蛋白
3、 43 的表达.研究表明连接蛋白 37 的改变在内皮细胞功能异常和的发生发展中可能起着重要的作用.1 连接蛋白的结构和连接蛋白 37 生理功能简述组成缝隙连接的蛋白亚单位称为连接蛋白,是一跨膜蛋白家族的成员,后者编码至少 20 种不同的哺乳动物基因,在广泛的组织中表达.这些基因有 40%的序列一致性和有一个共有的结构,其外显子仅在少数情况下被内含子所隔断.因此,连接蛋白蛋白的氨基酸序列是高度保守的.连接蛋白有 4 个跨膜 a 螺旋结构域 (M1 一 M4),两个细胞外环 (E1和),一个短的细胞内环(CL),以及细胞内的氨基和羧基末端(分别是 NT 和 CT).C 末端在长度和组成都显着的不同
4、,每种类型的连接蛋白几乎是唯一的.对大多数连接蛋白来说,cr 是特异性激酶和/或配对蛋白的底物,作为词节域来调节连接蛋白通道对适当生化刺激物反应的活性 J.连接蛋白的生命周期起始于 6 个连接蛋白单体非共价的多聚化成为轴状结构称为 Connexons.Connex0ns 可由一种(同源的) 或多种 (异源的)连接蛋白所组成 .聚集后,Con.nexons 在滤泡中转运,延着微管从高尔基体转运到细胞膜.这些细胞膜的 Comexons 向旁边移动到达通道丛的边缘,然后与邻近细胞的相应成分藕联形成细胞间通道,即为缝隙连接.在人类血管壁中目前发现有连接蛋白 37,连接蛋白 4JD,收稿 Et 期200
5、84)422修回 El 期2008.06 一 I1作者简介 章顺荣 ,硕士,主治医师,主要从事心血管疚病研究,联系电话为 13486353477,Email 为 asr8888126.COrgi 洪鸣呜,主任医师,主要从事老年医学临床和研究工作,联系电话为 057187065701.21982.文献标识码A连接蛋白 43 和连接蛋白 45 的表达,前两者主要表达在血管内皮细胞,而后两者则表达在血管平滑肌细胞.连接蛋白37 在血管的新生和维持血管正常的结构和功能中起着重要的作用.连接蛋白 37 的缺失引起雌性小鼠的不孕.而内皮缺乏连接蛋白 37 和连接蛋白 4JD 的表达引起血管结构和功能的异常
6、.国内 Cai 等对狗冠状动脉回旋支进行慢性阻塞,对平滑肌细胞的连接蛋白 37 进行了检测,表明连接蛋白 37 的存在是血管形成的早期标志物.2 连接蛋白 37 可能具有防止动脉粥样硬化作用连接蛋白 37 基因主要表达在血管内皮细胞,As 斑块的泡沫细胞和平滑肌细胞表面也可以检测到连接蛋白 37 的表达,最近研究表明在血液游离单核巨噬细胞表面也有连接蛋白 37 的表达.许多研究表明连接蛋白 37 可能具有抗 As 作用,是一个值得进一步研究的靶点.2.1 连接蛋白 37 与高胆固醇血症致动脉粥样硬化作用Wong 等对连接蛋白 37 基因敲除的小鼠与载脂蛋白 E基因缺失的小鼠进行了杂交以获得双基
7、因敲除的小鼠,并且给予这些小鼠高胆固醇饮食.结果与对照组(连接蛋白37 载脂蛋白 E 一) 相比,缺失连接蛋白 37 加速了连接蛋白 37 一载脂蛋白 E 一小鼠的 As,喂食 10 周后胸腹主动脉和主动脉窦苏丹染色的脂质增加了两成可以证实这一点.这些观察结果表明连接蛋白 37 在载脂蛋白 E 小鼠中起到抗 As 的作用.Hung 等最近研究表明在高脂血症的大鼠中主动脉内皮的缝隙连接连接蛋白 37 表达减少,而予辛伐他汀短期降脂治疗后连接蛋白 37 的表达得以恢复,表明了连接蛋白 37 在 As 的发生可能具有保护作用,而他汀类调脂药可能通过连接蛋白 37 在动脉内皮的表达上调而稳定斑块和延缓
8、 As 进展.最近,HouCJ 等利用链脲霉素在载脂蛋白 E 基因缺失 apoE 一的小鼠中制造糖尿病模型,发现与非糖尿病载脂蛋白 E|/一小鼠相比,前者主动脉内膜连接蛋白 37 和连接蛋白 4JD 的表达减少,说明糖尿病能引起内皮细胞连接蛋白表达的改变,这可能也是糖尿病引起 As 危CN43.1262/R 中围动脉硬化杂志 2008 年第 16 卷第 8 期 663险增加的可能机制之一;然而,经辛伐他汀处理后这些糖尿病小鼠的连接蛋白 37 的表达进一步减少,因此,他汀类药物对内皮连接蛋白表达的影响尚待进一步研究明确.Kwak 等在小鼠和人斑块中检测了三种血管缝隙连接蛋白(连接蛋白 37,连接
9、蛋白 40 和连接蛋白 43)的表达模式.给 LDL 受体缺失的小鼠喂养高脂饮食制造 As 的小鼠模型,分别在 0,6,10 和 14 个星期检测 As 不同阶段上述 3 种连接蛋白的表达.在没有病变的动脉中,可在内皮检测到连接蛋白 37 和连接蛋白 4o 的表达,而连接蛋白 43 则可在中层中检测到;粥样斑块的早期,内皮和中层连接蛋白的表达不变,但在粥样斑块新生内膜的平活肌中有连接蛋白 43 表达而巨噬细胞则有连接蛋白 37 表达;进展斑块中,脂质核的巨噬细胞和中层的平活肌细胞表面有连接蛋白 37 的表达,而覆盖斑块的内皮则失去了连接蛋白 37 的表达,连接蛋白 40也不能在覆盖斑块的内皮表
10、面检测到,连接蛋白 43 则可在覆盖斑块肩部的内皮上和新生内膜平滑肌细胞上检测到.对人颈动脉的研究也得到与上述相似的结果.表明粥样斑块中连接蛋白的表达发生了变化,提示缝隙连接在 As 形成中可能起着重要作用.2.2 血流动力学与连接蛋白 37动脉粥样硬化(As)的发生与局部血流动力学因素密切相关,切应力在内皮功能异常和粥样硬化的发生发展中起着重要作用_9J,不同的切应力不仅能影响动脉粥样斑块的大小,而且可影响斑块的脆性.但是这种现象的内在机制是什么呢?目前尚不完全清楚.最近 Ebong 等研究了液流对培养的人主动脉内皮细胞连接蛋白表达和集结的影响,表明流体能促进连接蛋白 37 和连接蛋白 4J
11、D 等集结而形成有功能的缝隙连接通道,从而可以引起内皮功能的改变,导致对粥样斑块形成的不同易感染性.Dai 等.模拟斑块易感和抵抗区域的动脉波型,应用于培养的内皮细胞,对其表型进行了观察,结果发现斑块易感波形引起连接蛋白 43 蛋白表达上调,而斑块保护波形则与连接蛋白 37 和连接蛋白 4JD 的水平升高有关,这与 Kwak等研究结果相一致,提示连接蛋白 37 可能有防止 As 作用而连接蛋白 43 可能有促 A5 作用.同时这也部分解释了局部血流动力学异常的部位.比如冠状动脉弯曲及分又部位,易形成粥样斑块的现象2.3 连接蛋白 37 与动脉粥样硬化炎症机制vanen 等“观察到培养的人脐静脉
12、内皮细胞暴露于肿瘤坏死因子(ttmaournecrosisfactora,.)48h 后,不能再检测到连接蛋白 37 和连接蛋白 4o 蛋白的表达,其 mRNA 的表达水平也下降,而连接蛋白 43 蛋白和 mRNA 的水平则保持不变,同时内皮细胞问的染料的转移也减少了 40%;从培养液中去除 TNFa 后,则连接蛋白 37 和连接蛋白 40 蛋白的表达则得以恢复.已知 TNFct 在炎症反应中起重要作用 ,其主要靶细胞是咀管内皮细胞,在 TNFct 刺激下,内皮细胞得以激活而更具有促炎和促 As 的功能.因此可以设想,内皮连接蛋白 37 具有抗炎和抗 As 的作用,内皮连接蛋白 37 表达的减
13、少促进 As 的发生,这也与 Dai 等和 Kwak 等的研究结果相一致.单核细胞在 As 的形成过程中起着重要的作用,而单核细胞表面有连接蛋白 37 的表达,那么连接蛋白 37 有助于单核细胞和内皮细胞之间的相互作用,从而促进单核细胞穿过内膜进入到内膜下组织吗?为了证实这种可能性,wong 等通过向 As 模型小鼠输入缺乏连接蛋白 37 的单核细胞;而向连接蛋白 37 缺乏的 As 的小鼠输入正常的单核细胞(表达有连接蛋白 37),两组都测定了黏附于或者位于 As斑块内的单核细胞的数量,结果前者在粥样斑块中有更多的单核细胞,说明单核细胞而不是内皮细胞缺乏连接蛋白 37基因的表达可能会加速 A
14、s 的进展,也表明连接蛋白 37 在单核细胞,巨噬细胞功能中的作用.并同时观察到连接蛋白 37缺乏的单核,巨噬细胞向其它内皮细胞,塑料,或者玻璃的黏附能力得到了增强(与正常表达连接蛋白 37 的白细胞相比);连接蛋白通道阻断剂,包括 a 乌热酸和连接蛋白模拟肽增加了白细胞的黏附,而连接蛋白缺乏的巨噬细胞株表达连接蛋白 37 后降低了其向底物的黏附能力,这些结果表明连接蛋白 37 在单核细胞,巨噬细胞的黏附中起作用.进一步的研究观察到表达连接蛋白 37 的单核/巨噬细胞的黏附性降低可能与向细胞外释放 ATP 有关 .没有连接蛋白 37 或者阻断连接蛋白 37 半通道能减少 ATP 释放出细胞,并
15、且增强其向底物的黏附能力.而且,使用细胞外ATP 清除剂增加正常单核,巨噬细胞的黏附能力,而增加细胞外的 ATP 量能使连接蛋白 37 缺乏的白细胞的黏附特性降低,与表达连接蛋白 37 的白细胞的黏附特性趋于一致.说明连接蛋白 37 半通道可能通过释放 ATP,然后通过一种尚不清除的机制干预单核/巨噬细胞的黏附作用.众所周知 ,单核细胞黏附内皮细胞然后进入到内皮下是 As 发生过程中的早期事件,因此提示连接蛋白 37 在 As 发病中具有负向调节作用.3 连接蛋白 37 基因多态性与动脉粥样硬化连接蛋白 37 基因 C1019T 多态性与 As 的关系是研究较多的一个,这一单核苷酸多态性(SN
16、P)引起 connexin37 分子的 319 脯氨酸被丝氨酸所取代,自 BoennaM 等“首次报导这一多态性与 As 斑块的进展相关以来,国内外已有不少关于连接蛋白 37 基因 C1019T 多态性与 As,以及与冠心病 ,心肌梗死相关性的研究,但各研究结果出入较大.Yanada等报导,在日本人群中,连接蛋白 37 基因 C1019T 多态性与心肌梗死的危险性相关,T 等位基因携带者患心肌梗死的危险性增高.Listi 等研究表明在意大利西西里岛人群中T 等位基因携带者患心肌梗死的危险性增高,此后, 又以健康百岁老人作为对照组进一步研究,表明健康百岁老人中有较高的 C 等位基因频率,从而进一
17、步证实连接蛋白 37基因 T 等位基因在意大利人群中是心肌梗死的危险基因 ,这与 Yamada 在日本人群的研究结果相一致.然而,Yeh 等研究表明在台湾人群中连接蛋白 37 基因 1019C 等位基因是冠心病的独立危险因素,这与 Yamada 等的研究结果相反.wong 等研究也表明在瑞士人群中连接蛋白 37 基因C1019T 多态性 c 等位基因是冠状动脉疾病和心肌梗死的独ISSN10073949ChinJArterioscler,Vol16,No8,2008立危险因素.颈动脉内中膜的厚度是亚临床 AS 的指标,与冠心病的危险因素相关,但是最近 Collings 等对芬兰年轻人群中 C10
18、19T 多态性的检测表明,连接蛋白 37 基因CIO19T 多态性与颈动脉内中膜的厚度之间没有相关性.最近,爱尔兰一个以家庭为基础的研究也得出了阴性的结果引.韩雅玲等研究表明在中国北方人群中连接蛋白 37基因 C 等位基因在男性中是冠心病的独立危险因素,而女性中则没有统计学意义.i 射学兰等研究也表明 C 等位基因是冠心病的危险基因.而先前的研究则表明在来自温州地区的一个人群中,连接蛋白 37 基因 T 等位基因是冠心病的独立危险基因.这种研究结果明显差异的原因,认为可能与不同种族和地区的研究人群,样本量不够大,以及不同的研究对象(比如冠心病,心肌梗死,颈动脉粥样硬化)等有关.Lallfea
19、等最近研究表明连接蛋白 37 基因 C1019T 多态性能预测急性冠脉综合征的预后,T 等位基因携带者 3 年的死亡率增高(14.O% 对 8.3%与 CC 纯合子相比,P=0.o2),调整后的危险比为 1.7,95%CI1.052.8,P=0.03.但总言之,连接蛋白 37 基因 C1019T 多态性是否与 As 的危险性相关,是 T 等位基因还是 C 等位基因是 As 的危险基因 ,是否可作为冠心病的遗传决定因素,尚有待于进一步研究明确.此外,连接蛋白 37 基因还存在一 1930C/T 和 I1297D 多态性,但这两个多态位点与 As 的关系目前研究较少,韩雅玲等表明这两个多态位点与冠
20、心病之间无显着相关性.4 结论与展望综上所述,连接蛋白 37 可能具有抗 As 的功能,涉及到切应力,炎症,高胆固醇血症等目前动脉粥样硬化研究的许多热点方面.连接蛋白 37 基因 C1019T 多态性与 As 易感染性之间的关系目前国内外研究结果相左,这可能与不同的研究人群,样本量,研究对象的不同有关,故有待今后大样本的研究进一步明确.但不可否认,连接蛋白 37 在 As 发病机制中起重要的潜在作用,是一个值得进一步研究的靶点.可以设想,对连接蛋白 37 与 As 关系的进一步研究,将对进一步阐述动脉粥样硬化发病机制,对冠心病,心肌梗死的危险性预测和防治,乃至抗 As 新药的开发等方面具有重要
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