劉文彬張海波王 濤何書華陳逢志劉路浩丁 維綜述 韋安陽審校

1. 南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院泌尿外科（廣州 510515）；2. 廣東醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院科教科（廣東省佛山市順德區(qū)龍江醫(yī)院科教科）；3. 廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院器官移植科

·綜 述·

Myocardin基因與勃起功能障礙相關(guān)的研究進(jìn)展

劉文彬1張海波1王 濤2何書華1陳逢志1劉路浩3丁 維1綜述 韋安陽1審校

1. 南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院泌尿外科（廣州 510515）；2. 廣東醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院科教科（廣東省佛山市順德區(qū)龍江醫(yī)院科教科）；3. 廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院器官移植科

心肌素（Myocardin）又稱為心肌蛋白，限制性表達(dá)于心臟和平滑肌細(xì)胞中，為血清應(yīng)答因子（serum response factor, SRF）的核轉(zhuǎn)錄共激活因子，可通過共激活SRF后與CArG順式反應(yīng)元件結(jié)合形成三元復(fù)合物，從而激活一系列受到SRF調(diào)控并且可以編碼平滑肌細(xì)胞骨架蛋白以及收縮蛋白的基因發(fā)生轉(zhuǎn)錄過程[1]。Myocardin可調(diào)節(jié)許多與細(xì)胞分化、增殖和遷移等功能相關(guān)基因的表達(dá)，在調(diào)控平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化過程中起重要作用，近年來備受關(guān)注[2]。

研究表明，Myocardin是平滑肌細(xì)胞保持收縮表型的必須因子，平滑肌細(xì)胞收縮表型的維持有賴于Myocardin功能的激活。Myocardin基因的表達(dá)下降和陰莖海綿體平滑?。╟orpus cavernosum smooth muscle, CCSM）細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化可能是糖尿病性勃起功能障礙（erectile dysfunction，ED）發(fā)病的重要病理基礎(chǔ)[3]。Myocardin可以通過調(diào)控平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化過程，CCSM細(xì)胞功能異常又是ED發(fā)生發(fā)展的病理基礎(chǔ)，故本文擬對(duì)Myocardin基因的功能與ED的發(fā)生與治療過程的相關(guān)性研究進(jìn)行綜述，以闡明兩者之間的關(guān)系，尤其是明確Myocardin基因在ED研究領(lǐng)域的重要性。

一、Myocardin的基因結(jié)構(gòu)、表達(dá)和功能特征

Myocardin作為一種特殊的蛋白及轉(zhuǎn)錄激活因子，其參與了調(diào)節(jié)心肌以及平滑肌細(xì)胞基因的表達(dá)，它可以與SRF組合一起調(diào)節(jié)肌細(xì)胞的分化，同時(shí)它也可以激活受SRF調(diào)控的基因的轉(zhuǎn)錄過程，這些基因大多是可以編碼細(xì)胞內(nèi)的支架蛋白和收縮蛋白的[1]。人類的Myocardin基因是位于17號(hào)染色體的P11.2區(qū)，它的DNA片段長度約92 kb，其中包含了13個(gè)外顯子。它的mRNA長約9.5kb，并且含有一個(gè)較長的3′非編碼區(qū)，所以在Myocardin蛋白的表達(dá)以及發(fā)揮其生物學(xué)功能中，轉(zhuǎn)錄后的加工過程是非常重要的[4]。

Myocardin是一種核轉(zhuǎn)錄因子，在細(xì)胞核中發(fā)揮作用。它由807個(gè)氨基酸殘基組成，包括亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域、谷氨酰胺富含域、堿性結(jié)構(gòu)域、SAP結(jié)構(gòu)域以及轉(zhuǎn)錄激活域[5]。亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域與Myocardin二聚化關(guān)系密切。二聚化的過程是連續(xù)的CArG盒子的2個(gè) SRF結(jié)合起來，可以使轉(zhuǎn)錄激活域暴露或者是使遠(yuǎn)離的 CArG盒子靠攏，從而組裝轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，促進(jìn)基因特異性表達(dá)[6]。谷氨酰胺富含域可作用于SRF，而堿性結(jié)構(gòu)域參與蛋白核定位的過程。轉(zhuǎn)錄激活域存在于Myocardin 羧基端，對(duì)其轉(zhuǎn)錄激活活性功能的維持有重要的價(jià)值，所以其對(duì)心肌細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的基因表達(dá)意義重大。Myocardin家族還包括MRTF（Myocardin-related transcription factor）-A和MRTF-B。它們?nèi)叨及涟彼崂溄Y(jié)構(gòu)域、谷氨酰胺富含域、堿性結(jié)構(gòu)域、SAP結(jié)構(gòu)域以及轉(zhuǎn)錄激活域，通過以上結(jié)構(gòu)域，與SRF作用而發(fā)揮生物學(xué)功能[5]。

生理狀態(tài)下，MRTF-A和MRTF-B都表達(dá)于胞漿中，接受刺激后隨即進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)起作用。有部分學(xué)者研究認(rèn)為，MRTF-B并非Myocardin和MRTF-A的轉(zhuǎn)錄共活化物。但是，有更多理由相信，MRTF-B應(yīng)該是Myocardin和MRTF-A的轉(zhuǎn)錄共活化物，因?yàn)镸RTF-B包含了強(qiáng)大的轉(zhuǎn)錄激活域，這也說明了在調(diào)控MRTF-B的轉(zhuǎn)錄活性過程中，體內(nèi)還有其他的分子調(diào)控機(jī)制協(xié)調(diào)該過程[5]。在大鼠中MRTF-A和MRTF-B的氨基酸序列約有35%是與Myocardin相同的，而在功能保守區(qū)域，氨基酸序列相同率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于60%。MRTF-A在多種細(xì)胞系中均有表達(dá)，可見其表達(dá)范圍非常廣泛。在人類心臟和動(dòng)脈中，可見MRTF-A與Myocardin共表達(dá)[7]。隨著胚胎的生長發(fā)育，MRTF-A逐漸集中在肌細(xì)胞、上皮細(xì)胞以及間質(zhì)細(xì)胞中[8]。

Myocardin在心肌細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞中均有表達(dá)，并且對(duì)心臟發(fā)育及平滑肌細(xì)胞分化有重要的作用。胚胎發(fā)育是一個(gè)非常復(fù)雜又多因素調(diào)控的過程，Myocardin在此過程中發(fā)揮其調(diào)控心肌細(xì)胞以及血管平滑肌細(xì)胞發(fā)育的重要作用，從而影響心肌細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。據(jù)研究，在鼠胚胎發(fā)育的第9.5天，Myocardin在原始心臟中的表達(dá)量開始升高。但是，在鼠胚胎發(fā)育的第11.5天，Myocardin mRNA無法在背側(cè)動(dòng)脈的血管平滑肌細(xì)胞檢測(cè)出來，然后在周圍間質(zhì)細(xì)胞分化成為平滑肌細(xì)胞前后則均是可檢測(cè)到Myocardin。在大鼠胚胎發(fā)育晚期以及在大鼠出生之后，Myocardin表達(dá)量也升高。所以在心臟發(fā)育的早期，Myocardin即開始表達(dá)，而后隨著心臟的逐步發(fā)育，Myocardin在各心房以及心室組織中也都進(jìn)行表達(dá)，同時(shí)其他的血管平滑肌細(xì)胞、胃腸道平滑肌細(xì)胞等也有Myocardin的表達(dá)。

經(jīng)研究證實(shí)，小鼠Myocardin mRNA可以通過選擇性剪切和翻譯，產(chǎn)生兩種蛋白異形體。它們?cè)诮M織中的分布和功能作用上區(qū)別明顯，其中心肌中表達(dá)的異形體，含有935個(gè)氨基酸, 通過與肌細(xì)胞增強(qiáng)因子（myocyte enhancer factor-2, MEF2）結(jié)合，從而激活MEF2依賴的啟動(dòng)子；平滑肌中表達(dá)的異形體，含有856個(gè)氨基酸 ，它不能作用于MEF2。Myocardin通過兩種不同的蛋白異形體，在心肌細(xì)胞以及平滑肌細(xì)胞發(fā)揮了不同的作用和功能，是兩種細(xì)胞中重要的調(diào)控因子[9]。

二、表型轉(zhuǎn)化

表型轉(zhuǎn)化是指當(dāng)平滑肌細(xì)胞受到各種各樣的刺激后，從收縮型轉(zhuǎn)化成合成型，同時(shí)獲得增殖能力的過程。對(duì)于在缺氧條件下各種平滑肌表型轉(zhuǎn)化的研究由來已久，并且涉及的范圍廣泛，但是對(duì)于陰莖海綿體這個(gè)特殊的組織，與它相關(guān)的研究還不多見，具體的機(jī)制也始終不清楚，并且有很多觀點(diǎn)具有明顯爭(zhēng)議性。目前很多觀點(diǎn)更多傾向于認(rèn)為，CCSM細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化對(duì)勃起功能有不利的影響，可能的機(jī)制包括以下幾個(gè)方面：（1）在低氧條件下，收縮型平滑肌細(xì)胞會(huì)向合成型平滑肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化，所以必將導(dǎo)致收縮型的CCSM細(xì)胞數(shù)量減少從而影響勃起功能[10]；（2）合成型平滑肌細(xì)胞在合成細(xì)胞外基質(zhì)方面的能力比較強(qiáng)，從而促進(jìn)陰莖海綿體纖維化的發(fā)生；（3）合成型平滑肌細(xì)胞對(duì)脂肪的捕獲與儲(chǔ)存的能力強(qiáng)而清除的能力比較弱，從而導(dǎo)致粥樣硬化的發(fā)生，同時(shí)合成型平滑肌細(xì)胞的增生會(huì)導(dǎo)致海綿竇變狹窄，而降低其彈性；（4）合成型平滑肌可以向內(nèi)皮遷移，同時(shí)粥樣硬化的發(fā)生，使內(nèi)皮細(xì)胞遭受到破壞，進(jìn)而影響內(nèi)皮細(xì)胞釋放血管活性因子[11]。但是在表型轉(zhuǎn)化發(fā)生的機(jī)制方面，目前的研究還比較少。

三、Myocardin在平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化調(diào)控中的作用

平滑肌細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化過程有賴于SRF的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。在發(fā)現(xiàn)Myocardin以前，我們無法得知編碼平滑肌細(xì)胞分化標(biāo)志物的一系列基因可否被SRF選擇性激活。通過深入研究Myocardin，學(xué)者發(fā)現(xiàn)一種譜系限制性的輔助因子，在Myocardin內(nèi)和SRF結(jié)合，協(xié)同激活SRF，調(diào)控基因的表達(dá)過程，刺激平滑肌細(xì)胞進(jìn)行分化[12,13]。Myocardin表達(dá)增強(qiáng)可以激活平滑肌細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件，如smoothelin-A啟動(dòng)子、平滑肌肌球蛋白輕鏈激酶啟動(dòng)子、SM-α-actin啟動(dòng)子、SMMHC啟動(dòng)子、SM22α啟動(dòng)子[14,15]。同時(shí)，Myocardin中siRNA Myocardin以及顯性負(fù)性突變體的表達(dá)與平滑肌細(xì)胞中SM22α的表達(dá)強(qiáng)度成反比，當(dāng)前者表達(dá)增強(qiáng)時(shí)，可以明顯降低后者的表達(dá)水平。在胚胎干細(xì)胞中，增強(qiáng)Myocardin的表達(dá)可以激活內(nèi)源性SM22α啟動(dòng)子，從而誘導(dǎo)多種內(nèi)源性基因的表達(dá)，如SM-α-actin、SMMHC以及SM22α[12]。有研究表明，敲除Myocardin基因以后，胚胎小鼠會(huì)在胚胎10.5d時(shí)死于血管平滑肌細(xì)胞的分化障礙[16]。在Myocardin的獲得性功能實(shí)驗(yàn)中，觀察體外培養(yǎng)細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)平滑肌細(xì)胞內(nèi)肌絲表達(dá)量增加[17]。除了平滑肌細(xì)胞，增強(qiáng)其他細(xì)胞中Myocardin的表達(dá)也能夠誘導(dǎo)表達(dá)平滑肌細(xì)胞多種限制性基因，從而促進(jìn)非平滑肌細(xì)胞向平滑肌細(xì)胞分化。綜上所述，Myocardin對(duì)平滑肌細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)化過程具有重大的意義。

根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的差異可以把平滑肌細(xì)胞分為兩種類型，分別為收縮型（或分化型，differentiation）和合成型（去分化型或增殖型，proliferation）。收縮型平滑肌細(xì)胞通過表達(dá)特有的收縮蛋白和骨架蛋白來行使其收縮及調(diào)節(jié)血管收縮及舒張的功能；合成型平滑肌細(xì)胞主要是對(duì)細(xì)胞增生、遷移進(jìn)行調(diào)控，降解或者分泌細(xì)胞外蛋白等[18]。平滑肌細(xì)胞與心肌細(xì)胞的區(qū)別在于，前者可以在某些因素影響下發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)雙向分化的功能。在某些病理狀態(tài)下，如血管損傷、動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病、高血壓，由于病理因素平滑肌細(xì)胞會(huì)發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，由收縮型轉(zhuǎn)化成合成型[19-21]。具體可以表現(xiàn)為細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變、平滑肌細(xì)胞表型標(biāo)記物基因表達(dá)改變及細(xì)胞活動(dòng)、增殖能力的改變[22]。平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化調(diào)控機(jī)制的研究較多，但由于其調(diào)控具有多步驟、多途徑的特征，因此其調(diào)控機(jī)制尚不十分清楚。

四、Myocardin在心血管領(lǐng)域表型轉(zhuǎn)化的作用

Myocardin作為SRF的重要輔助因子，在心肌細(xì)胞的發(fā)育、平滑肌分化以及心臟的形成過程中起到重要的作用，這也奠定了其在心血管領(lǐng)域的重要地位，近年來對(duì)Myocardin在心血管領(lǐng)域作用的研究也成為熱點(diǎn)。

Myocardin對(duì)改善心功能衰竭有一定的意義。心功能衰竭，是由某些原因?qū)е滦募〔荒苡行⒀簭男呐K射出，而導(dǎo)致人體組織器官淤血及器官功能失調(diào)。研究發(fā)現(xiàn)Myocardin的mRNA在擴(kuò)張性心肌病、肥厚性心肌病、原發(fā)性高血壓患者的心肌組織中水平升高[23,24]。Torrado 等[23]通過短發(fā)夾RNA技術(shù)沉默阿奇霉素誘導(dǎo)心衰的大鼠模型的Myocardin之后，其心衰基因表達(dá)下調(diào)，也緩解了心功能受損的嚴(yán)重程度。綜合相關(guān)研究表明，Myocardin水平升高與心臟疾病的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，抑制Myocardin表達(dá)后可部分恢復(fù)心功能。故抑制Myocardin表達(dá)水平是治療心功能衰竭等心血管相關(guān)疾病的治療靶點(diǎn)。

Myocardin可以通過抑制血管平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化從而改善動(dòng)脈粥樣硬化。病理狀態(tài)下，血管平滑肌細(xì)胞由血管中膜增殖遷移至血管內(nèi)膜，會(huì)造成血管內(nèi)膜增厚、管腔狹窄及血管脆性增加、彈性下降。血管平滑肌細(xì)胞生理狀態(tài)下為收縮表型，當(dāng)血管內(nèi)皮損傷時(shí)，血管平滑肌細(xì)胞從收縮型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣尚停瑢?dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞增殖并遷移到血管內(nèi)皮，并分泌細(xì)胞因子，改變了血管的結(jié)構(gòu)與功能，最終導(dǎo)致了動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生[25]。Myocardin可維持血管平滑肌細(xì)胞的收縮表型，并抑制病理狀態(tài)下血管平滑肌細(xì)胞由收縮型向合成型轉(zhuǎn)化，進(jìn)而抑制其向血管內(nèi)皮增殖遷移，從而延緩動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展過程。

五、Myocardin對(duì)ED發(fā)生發(fā)展的影響

目前有關(guān)Myocardin與ED相關(guān)性研究及實(shí)驗(yàn)成果頗多。實(shí)驗(yàn)表明，糖尿病大鼠膀胱平滑肌在造模9周時(shí)發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，引起膀胱平滑肌舒縮障礙，可能在糖尿病膀胱病理變化過程中起重要作用[26]。另有研究表明，在糖尿病ED大鼠模型中，陰莖海綿體組織的平滑肌細(xì)胞肌動(dòng)蛋白、鈣調(diào)蛋白、平滑肌肌球蛋白重鏈、Myocardin mRNA表達(dá)下降；同時(shí)，在大鼠陰莖海綿體組織以及培養(yǎng)細(xì)胞中，平滑肌細(xì)胞肌動(dòng)蛋白、平滑肌肌球蛋白重鏈明顯減少，而且細(xì)胞的可伸縮性明顯下降，高血糖狀態(tài)下，CCSM細(xì)胞可以進(jìn)行表型轉(zhuǎn)化，這是糖尿病性ED很重要的病理機(jī)制[27]。

Myocardin通過抑制CCSM細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化，維持收縮表型平滑肌細(xì)胞數(shù)量，從而改善糖尿病大鼠勃起功能[28]。有學(xué)者在研究平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化調(diào)控機(jī)制時(shí)，通過體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Myocardin可上調(diào)離子通道蛋白Kcnmb1表達(dá)，使平滑肌細(xì)胞向收縮型轉(zhuǎn)化[29]。最近有實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，睪酮可以通過調(diào)控Myocardin進(jìn)而維持前列腺平滑肌細(xì)胞收縮表型。另有學(xué)者也認(rèn)為，miR-145可以調(diào)控平滑肌細(xì)胞的表型，其主要是通過影響靶基因Myocardin的活性，維持平滑肌細(xì)胞處于收縮表型。

六、小結(jié)

Myocardin是SRF的轉(zhuǎn)錄共激活因子，主要通過與SRF共同作用調(diào)控一系列平滑肌細(xì)胞骨架和收縮相關(guān)蛋白的表達(dá)，在富含平滑肌組織器官胚胎發(fā)育和出生后平滑肌功能的維持中起重要作用。大量研究證實(shí)：Myocardin可通過調(diào)節(jié)相關(guān)基因表達(dá)影響細(xì)胞增殖、遷移和分化等，并且可以通過對(duì)平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的調(diào)控參與高血壓、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、心肌梗死等心血管疾病過程中起重要作用。近期研究表明，Myocardin亦可通過抑制CCSM細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化，從而改善糖尿病大鼠勃起功能。綜上所述，由于其對(duì)維持收縮型平滑肌細(xì)胞的有益影響，使得Myocardin有望成為治療相關(guān)疾病的重要靶子。然而，到目前為止還沒有完全弄清楚其復(fù)雜的調(diào)控途徑，還需要進(jìn)一步明確這些途徑中Myocardin的上游、下游分子，闡明這些分子的作用機(jī)制。

致謝：本課題受國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（N O.8 1 5 7 1 4 3 3）;廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2014A030313302，2015A030310075）基金資助

Myocardin基因; 勃起功能障礙

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（2017-01-05收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2017.01.017

R 698.1