賀小丹綜述，楊人強(qiáng)，王伶審校

(南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院　南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院：1，檢驗(yàn)科，2心血管內(nèi)科，江西　南昌330006)

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抗增殖蛋白對(duì)脂肪分化的調(diào)控的研究進(jìn)展

賀小丹1綜述，楊人強(qiáng)2，王伶1審校

(南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院：1，檢驗(yàn)科，2心血管內(nèi)科，江西南昌330006)

摘要：抗增殖蛋白（Prohibitin，PHB)是一種進(jìn)化上高度保守的蛋白質(zhì)，廣泛存在于真核及原核生物中，在維持線粒體形態(tài)和調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、轉(zhuǎn)錄、增殖、細(xì)胞分化等過(guò)程中發(fā)揮重要作用。PHB在脂肪細(xì)胞分化中表現(xiàn)活躍。本文主要闡述PHB功能及其對(duì)脂肪分化過(guò)程的調(diào)控作用，為預(yù)防肥胖及相關(guān)疾病提供一定理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：PHB；脂肪分化；線粒體；信號(hào)通路

肥胖會(huì)導(dǎo)致一系列代謝相關(guān)疾病，肥胖引起的高血壓、糖尿病和心血管疾病的發(fā)生率也隨之增加。肥胖的產(chǎn)生是脂肪分化失常的表現(xiàn)，在脂肪分化形成過(guò)程中進(jìn)行調(diào)控，減少白色脂肪的分化和生成，促進(jìn)棕色脂肪的轉(zhuǎn)化，對(duì)于控制肥胖，減少其引起的相應(yīng)代謝性疾病有著重要的意義。PHB是種廣泛表達(dá)的多功能蛋白質(zhì)，在腫瘤、炎癥性腸病、2型糖尿病、肥胖中表達(dá)異常。目前國(guó)外研究已證實(shí)其參與脂肪形成過(guò)程的調(diào)控[1，2]。但對(duì)于在脂肪分化中PHB通過(guò)哪些因素及如何影響這些因素來(lái)調(diào)控脂肪形成尚未詳細(xì)報(bào)道，本文主要是針對(duì)PHB的生物學(xué)功能及其在脂肪分化過(guò)程中發(fā)揮的調(diào)控進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述并展望，為治療肥胖及2型糖尿病尋求新靶標(biāo)提供理論基礎(chǔ)。

1　 PHB基因及PHB蛋白的特點(diǎn)

PHB基因最早發(fā)現(xiàn)于，因其具有明顯的抑制細(xì)胞增殖和抗腫瘤作用而被命名，其中人類PHB基因（hPHB）家族包括hPHB-1(BAP-32)、hPHB-2 (BAP-37，EA，prohibitone)兩個(gè)成員。PHB-1位于染色體17q21區(qū)，包含7個(gè)外顯子，編碼由275個(gè)氨基酸組成分子量為32kD的PHB-1蛋白。PHB-2位于12p13，包含10個(gè)外顯子，編碼由316個(gè)氨基酸組成分子量為37kD的PHB-2蛋白。PHBs主要由PHB1和PHB2這兩個(gè)高度保守的蛋白質(zhì)組成，它們多以異源性二聚體結(jié)合狀態(tài)存在。PHB在生物進(jìn)化過(guò)程中具有高度保守性，不同種屬生物的PHB蛋白氨基酸序列組成高度同源，如小鼠和大鼠的PHB蛋白氨基酸序列完全相同，與人類僅區(qū)別于1個(gè)氨基酸，即小鼠第107位是酪氨酸而人類是苯丙氨酸[3]。PHB具有多種生物學(xué)功能，廣泛存在于細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜等部位，PHB蛋白所在的位置決定它們的功能，存在于線粒體內(nèi)膜的PHB有維持線粒體正常形態(tài)、抗氧化應(yīng)激及凋亡等作用，因而推測(cè)它能通過(guò)影響線粒體功能來(lái)調(diào)節(jié)脂肪分化；細(xì)胞核內(nèi)的PHB參與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，因此猜測(cè)能通過(guò)胰島素等信號(hào)通路來(lái)影響轉(zhuǎn)錄因子對(duì)脂肪細(xì)胞增殖和分化的調(diào)控；質(zhì)膜和胞質(zhì)的PHB主要參與細(xì)胞粘附和信號(hào)傳遞，也是脂肪分化信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子，這些提示PHB與脂肪分化有著密切聯(lián)系。

2　脂肪的分化

人體脂肪組織按形態(tài)和功能分為白色脂肪組織(white adipose tissue，WAT)和棕色脂肪組織（brown adipose tissue，BAT），WAT即通常所說(shuō)的脂肪組織，主要功能是以甘油三酯的形式儲(chǔ)存和調(diào)動(dòng)能量，含量增多可致肥胖，也是種內(nèi)分泌器官分泌多種脂肪因子[4，5]，作用于靶器官實(shí)現(xiàn)多種途徑的能量調(diào)節(jié)。BAT富含特異性表達(dá)的解偶聯(lián)蛋白，使氧化與磷酸化分離，將化學(xué)能轉(zhuǎn)為熱能釋放，有燃燒脂肪拮抗肥胖形成等作用，這一功能受交感神經(jīng)調(diào)節(jié)。最近在WAT中發(fā)現(xiàn)了一種棕色樣的脂肪稱為米色脂肪或brite或誘導(dǎo)性棕色脂肪，其特點(diǎn)是通過(guò)增加產(chǎn)熱基因和呼吸率來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)熱和燃燒脂肪，所以誘導(dǎo)脂肪干組織向棕色脂肪或米色脂肪分化或者激活體內(nèi)的棕色或米色脂肪是一種治療肥胖的新思路。

雖然白色和棕色脂肪來(lái)源于不同的前體細(xì)胞但隨后的分化過(guò)程都主要受過(guò)氧化物酶體增殖子激活受體(peroxisome proliferator-activiated receptorγ，PPARγ)和CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白(CCAAT enhancer-binding proteins，C/EBPs)等轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，尤其在終末分化階段，PPAR-γ和C/EBPs是大量轉(zhuǎn)錄因子程序性表達(dá)的過(guò)程的主要驅(qū)動(dòng)者。

3　 PHB對(duì)脂肪分化的調(diào)節(jié)

諸多研究顯示PHB可以通過(guò)磷脂酰肌醇-3-激酶/絲蘇氨酸激酶(PI3K/Akt)、絲裂原激活蛋白激酶/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶(MAPK/ERK)信號(hào)通路調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)[6]，同樣在Ande SR等[7]研究中發(fā)現(xiàn)PHB可影響這些信號(hào)通路調(diào)節(jié)胰島素誘導(dǎo)的脂肪生成。PHB不僅介導(dǎo)信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞的分化，并對(duì)線粒體功能調(diào)控有著重要的作用：用寡義核苷酸敲除PHB后發(fā)現(xiàn)，除脂肪形成標(biāo)志物的表達(dá)和脂質(zhì)的積累顯著減少外，還觀察到線粒體網(wǎng)狀組織破裂、嵴缺失和線粒體數(shù)量下降[1]，Supales S等認(rèn)為PHB缺失最終引起嚴(yán)重的糖尿病也是通過(guò)影響線粒體功能實(shí)現(xiàn)的[8]。PHB還能調(diào)節(jié)丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase，PC)影響能量和糖脂代謝[9]?？梢?jiàn)，PHB可通過(guò)影響信號(hào)通路、線粒體生成及PC等諸多方面來(lái)調(diào)節(jié)脂肪分化（圖1）。

圖1　PHB對(duì)脂肪細(xì)胞分化的影響途徑

3.1PHB通過(guò)影響信號(hào)通路調(diào)節(jié)脂肪分化PHB通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子雙向調(diào)控細(xì)胞增殖與分化，在脂肪分化過(guò)程中轉(zhuǎn)錄因子也發(fā)揮了重要作用。PPARγ 和C/EBPs是關(guān)鍵的調(diào)控因子，啟動(dòng)脂肪細(xì)胞分化[10]，cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP-response element binding protein，CREB)調(diào)控C/EBPβ的表達(dá)來(lái)促進(jìn)脂肪生成，而沉默CREB的表達(dá)則抑制脂肪的分化[11]，研究[6，7]已分別證實(shí)PHB對(duì)這些調(diào)控因子的信號(hào)通路PI3K/Akt和MAPK/ERK有調(diào)節(jié)作用，并促進(jìn)脂肪分化[12]。因此PHB在3T3-L1前脂肪細(xì)胞分化中是必需的。

當(dāng)胰島素與受體結(jié)合使其β亞基酪氨酸位點(diǎn)被激活，后者使受體底物酪氨酸位點(diǎn)磷酸化，一方面募集PI3K作用于三磷酸磷脂酰肌醇（phoS-phatidylinositol-3-phosphate，PIP3），PIP3與Akt結(jié)合，激活A(yù)kt后引起PHB（Thr258）磷酸化增強(qiáng)PI3K/Akt信號(hào)通路和促進(jìn)細(xì)胞分化，或引起Raf （Ser259）磷酸化而抑制MAPK/ERK信號(hào)通路及細(xì)胞增殖；另一方面胰島素受體底物激活后還可磷酸化PHB（Tyr114）[9]和促進(jìn)PHB與Shp1/2異源二聚體化。Shp1/2是一種磷酸酶能抑制Akt信號(hào)而減弱PI3K/Akt信號(hào)通路的傳遞[13]。所以推測(cè)胰島素受體底物激活PHB（Tyr114）后通過(guò)抑制PI3K/ Akt信號(hào)通路來(lái)減弱胰島素信號(hào)的激活，這是一種正常條件下脂肪分化穩(wěn)態(tài)的表現(xiàn)，PHB與胰島素相互監(jiān)督，平衡脂肪分化穩(wěn)態(tài)。

PHB也參與Raf-MAPK/ERK通路的調(diào)節(jié)，目前研究顯示Raf-MAPK/ERK通路的激活依賴PHB[6，14]，它可由Akt激活Thr258位點(diǎn)，此位點(diǎn)和Raf-1 （Ser259）均為Akt磷酸化靶點(diǎn)，PHB競(jìng)爭(zhēng)Raf-1 （Ser259）磷酸化，但在觀察肌管時(shí)發(fā)現(xiàn)Akt對(duì)Ras/ MAPK/ERK的干擾僅針對(duì)分化后的肌管細(xì)胞，而對(duì)成肌細(xì)胞無(wú)影響[13]，即這種交叉作用只發(fā)生在特定階段。同樣在Kowno M等[15]研究中發(fā)現(xiàn)PHB促進(jìn)多能胚胎干細(xì)胞增殖而抑制分化，主要抑制神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元的分化，對(duì)向神經(jīng)干細(xì)胞分化階段無(wú)明顯影響。由此猜想脂肪生成早期階段細(xì)胞以克隆擴(kuò)增為主，即Akt主要磷酸化Raf （Ser259），此特定階段對(duì)MAPK/ERK信號(hào)通路無(wú)干擾而促進(jìn)細(xì)胞增殖，PHB（Thr258）激活較少因而PI3K/Akt信號(hào)通路傳導(dǎo)及細(xì)胞分化較弱；隨后脂肪細(xì)胞分化增強(qiáng)，可能Akt主要激活PHB （Thr258），促進(jìn)PI3K/Akt信號(hào)通路傳導(dǎo)及細(xì)胞分化，Raf（Ser259）磷酸化少相對(duì)減弱了Ras/MAPK/ ERK信號(hào)通路的抑制作用而促進(jìn)了細(xì)胞增殖。這是符合正常分化規(guī)律的表現(xiàn)，有絲分裂克隆擴(kuò)增是否是脂肪細(xì)胞分化所必需尚存在爭(zhēng)議，有絲分裂使DNA螺旋結(jié)構(gòu)打開(kāi)，便于轉(zhuǎn)錄因子與特定基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域結(jié)合，以啟動(dòng)隨后分化所需的基因表達(dá)，總之細(xì)胞增殖也為快速分化打下基礎(chǔ)。

研究發(fā)現(xiàn)人脂肪來(lái)源干細(xì)胞PHB表達(dá)上調(diào)，且脂肪細(xì)胞分化不是增強(qiáng)而是受抑，而缺乏胰島素時(shí)PHB過(guò)表達(dá)促進(jìn)了脂肪生成[1，16]，胰島素抵抗類似胰島素缺乏，所以也表現(xiàn)為脂肪生成增加及肥胖。進(jìn)一步了解發(fā)現(xiàn)胰島素抵抗時(shí)兩條信號(hào)通路穩(wěn)態(tài)被破壞，損傷了信號(hào)通路（尤其PI3K/Akt）[17]，PHB上調(diào)ERK促進(jìn)信號(hào)經(jīng)MAPK/ERK通路的傳導(dǎo)及脂肪的生成[6]，ERK于胰島素抵抗時(shí)抑制AKt活性，干擾PI3K/Akt信號(hào)通路[7，18]，Zick Y[18]同時(shí)也證實(shí)了ERK激活受體底物絲氨酸位點(diǎn)（Ser312）磷酸化而抑制酪氨酸的磷酸化引起胰島素抵抗。總之，胰島素抵抗時(shí)可能PI3K/Akt信號(hào)通路受損，PHB參與促進(jìn)MAPK/ERK信號(hào)的傳導(dǎo)致脂肪生成增加，最終引起肥胖。

脂肪分化中PHB對(duì)PI3K/Akt和MAPK/ERK信號(hào)通路的影響(圖2)。

圖2　脂肪分化中PHB對(duì)PI3K/Akt和MAPK/ERK信號(hào)通路影響的示意圖

3.2PHB通過(guò)影響線粒體的生成來(lái)影響脂肪的分化在轉(zhuǎn)基因小鼠模型中脂肪細(xì)胞PHB過(guò)表達(dá)引起的肥胖是由上調(diào)脂肪細(xì)胞線粒體生成所致[2]，Wilson-Fritch等研究[19]也證明脂肪分化與線粒體生成有關(guān)，線粒體保障了脂肪分化順利進(jìn)行。而低氧誘導(dǎo)脂肪分化也與線粒體相關(guān)，是通過(guò)影響線粒體活性氧的生成實(shí)現(xiàn)的[20]，而且研究[21]證實(shí)線粒體呼吸抑制劑如抗霉素A可完全阻止轉(zhuǎn)錄因子PPARγ與DNA的結(jié)合，影響脂肪生成。這些充分說(shuō)明線粒體對(duì)脂肪形成極其重要。線粒體PHB由12-16對(duì)異源二聚體組成并呈環(huán)形柵欄樣結(jié)構(gòu)，利于維持線粒體結(jié)構(gòu)及功能，其借助氨基端跨膜區(qū)錨定于線粒體內(nèi)膜，羧基端位于膜間隙。PHB作為分子伴侶在線粒體復(fù)合體I和視神經(jīng)萎縮蛋白（optic atrophy l protein，OPA1）的組裝合成中發(fā)揮了重要作用。OPA1是線粒體融合和維持嵴所必需的，而OPA1的穩(wěn)定性、線粒體融合、線粒體基因組的維持均依賴PHB，PHB功能缺失會(huì)導(dǎo)致線粒體破碎和OPA1的穩(wěn)定性喪失[22]。Schleicher M[23]等研究中證明內(nèi)皮細(xì)胞中敲除PHB基因后，線粒體氧化呼吸鏈中復(fù)合體Ⅰ受到抑制，阻斷了電子傳遞，致ROS產(chǎn)生增加最終引發(fā)線粒體功能紊亂和細(xì)胞衰老。Carriere A等[24]證實(shí)線粒體ROS作用于C/ EBP轉(zhuǎn)錄因子亞型CHOP-10/GADD153來(lái)抑制脂肪細(xì)胞的分化。另外，PHB通過(guò)線粒體轉(zhuǎn)錄因子A （mitochondrial transcription factor A，TFAM）非依賴途徑或者未定義的轉(zhuǎn)錄因子X(jué)穩(wěn)定線粒體類核結(jié)構(gòu)，而它維持線粒體DNA拷貝數(shù)的穩(wěn)定則依賴TFAM途徑[23]，mtDNA穩(wěn)定性破壞終將引起線粒體功能障礙。所以PHB可以通過(guò)影響線粒體功能來(lái)調(diào)控脂肪的分化。

3.3PHB抑制PC來(lái)影響脂肪分化脂肪細(xì)胞分化伴隨著脂肪合成，脂酸合成主要來(lái)源于乙酰CoA（全部在線粒體中生成），需借助PC與草酰乙酸反應(yīng)生成檸檬酸通過(guò)檸檬酸-丙酮酸循環(huán)進(jìn)入線粒體內(nèi)膜，因此PC在脂酸合成和甘油三酯生成中必不可少。PHB是PC抑制劑，脂肪細(xì)胞質(zhì)膜上的PHB作為脂筏蛋白增強(qiáng)了細(xì)胞間隙與線粒體聯(lián)系，通過(guò)抑制PC來(lái)減弱胰島素刺激產(chǎn)生的葡萄糖和脂肪酸的氧化[8]，提示PHB有促進(jìn)脂質(zhì)蓄積作用。因此可靶向作用于PHB來(lái)調(diào)控PC影響脂肪酸和甘油三酯的合成及影響脂肪分化。

4　展望

綜上所述，PHB可以通過(guò)多種途徑來(lái)調(diào)節(jié)脂肪分化，揭示了它在脂肪代謝中的重要角色，為肥胖癥及高胰島素癥等疾病的治療提供了新靶點(diǎn)。目前，它的臨床價(jià)值已經(jīng)被越來(lái)越多的學(xué)者所肯定，但其在脂肪分化過(guò)程中的作用研究較少，尤其是脂肪分化中調(diào)控PHB的因素有待于進(jìn)一步研究和完善。

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中圖分類號(hào)：R589.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1129(2016)03-0314-04

DOI：10.3969/j.issn.1674-1129.2016.03.017

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81560145；81060069；81160027)；江西省教育廳課題（GJJ14072）

作者簡(jiǎn)介：賀小丹，女，1986年1月生，碩士，臨床檢驗(yàn)診斷學(xué)，18797811259@163.Com。

通信作者：王伶，女，1971年12月生，主任技師，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：血小板免疫功能在微血管疾病中的作用。

(收稿日期2016-03-29；修回日期2016-05-25)