陳 東 廖 偉

(贛南醫(yī)學(xué)院,江西 贛州 341000)

CHIP與心血管疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

陳 東 廖 偉1

(贛南醫(yī)學(xué)院,江西 贛州 341000)

Hsc70羧基末端反應(yīng)蛋白；E3 泛素連接酶(CHP)；分子伴侶；心血管疾病

Hsc70羧基末端反應(yīng)蛋白(CHIP)是Ballinger等〔1〕從人的心臟cDNA文庫中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)高度保守的特殊蛋白分子，在各組織中均有表達(dá)，主要表達(dá)于骨骼肌、腦和心臟等代謝活動(dòng)旺盛、蛋白容易發(fā)生錯(cuò)誤折疊的組織。又稱作STUB1，是一種新型的與分子伴侶相關(guān)的泛素化E3 連接酶。CHIP通過其氨基端TPR結(jié)構(gòu)域與熱休克蛋白相互作用，然后依賴羧基端具有E3泛素連接酶活性的U-box實(shí)現(xiàn)泛素化連接酶功能，從而介導(dǎo)疾病相關(guān)蛋白的泛素化及降解，保證細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的質(zhì)量及調(diào)節(jié)一些重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路；還可以直接作為一種分子伴侶幫助錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)重新折疊，維持細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)構(gòu)象及內(nèi)穩(wěn)態(tài)，從而影響心血管等疾病的發(fā)生發(fā)展過程〔2〕。本文將就CHIP與心血管疾病進(jìn)行綜述。

1 CHIP與心肌缺血-再灌注損傷

泛素蛋白酶體功能受損在心肌缺血的發(fā)病過程中起關(guān)鍵作用，但是蛋白酶體功能受損的機(jī)制目前尚不明確，有研究提示缺血時(shí)間與蛋白酶體受損程度相關(guān)，在大鼠心肌缺血再灌注早期適當(dāng)使用蛋白酶體抑制劑能增加CHIP的表達(dá)，從而進(jìn)一步上調(diào)熱休克蛋白(HSP)70水平，HSP70 表達(dá)增高有利于損傷心肌細(xì)胞的恢復(fù)〔3〕。同時(shí)Zhang等〔4〕研究表明CHIP敲除大鼠比野生型大鼠在心肌缺血再灌注損傷后HSP70的表達(dá)水平下降，同時(shí)梗死面積增加約50%及心律失常增加，CHIP敲除大鼠心臟則更易發(fā)生凋亡，表明CHIP可以保護(hù)心肌缺血引起的心臟損傷。其保護(hù)機(jī)制可能是：(1)CHIP促進(jìn)HSP的表達(dá)。CHIP將HSP70與泛素蛋白酶體聯(lián)系起來，參與加速損傷蛋白質(zhì)和異常折疊蛋白質(zhì)泛素化及降解。HSP70通過與異常蛋白質(zhì)結(jié)合，加快異常蛋白質(zhì)的修復(fù),通過維持心肌Ca2+穩(wěn)定、抑制細(xì)胞凋亡達(dá)到心肌保護(hù)作用。(2)CHIP通過介導(dǎo)PI3K/Akt途徑激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)減少心臟缺血再灌后心肌梗死面積從而保護(hù)心臟〔5〕。(3)大量研究表明，CHIP在防止細(xì)胞凋亡中起著重要的作用。凋亡基因的表達(dá)水平與缺血再灌注損傷的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。通常認(rèn)為凋亡蛋白P53在心肌中大量聚集誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡是缺血性心肌損傷的重要因素〔6〕。CHIP可以通過P53泛素化降解下調(diào)其水平，從而起到保護(hù)心肌的作用〔7〕。為了進(jìn)一步研究通過抑制P53改善心肌梗死預(yù)后，Naito等〔8〕發(fā)現(xiàn)心肌梗死后缺氧環(huán)境下CHIP表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致其介導(dǎo)的P53降解減少并大量積聚。近年研究表明,心肌缺血及低氧反應(yīng)都能促進(jìn)HIF-1表達(dá)，低氧誘導(dǎo)因子可以顯著提高CHIP的表達(dá)水平。在小鼠心肌細(xì)胞中用CoCl2模擬缺氧環(huán)境誘導(dǎo)CHIP表達(dá)下調(diào)及P53的積聚，P53的聚集負(fù)反饋調(diào)節(jié)HIF-1活性。但是在心臟中這個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)通過抑制新血管形成惡化低氧環(huán)境并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。p53/HIF-1α/VEGF信號(hào)通路在新血管形成過程中起重要作用〔9〕。Xu等〔10〕在心臟特異性過表達(dá)CHIP的轉(zhuǎn)基因小鼠中表明CHIP過表達(dá)下調(diào)P53水平減少心肌凋亡，通過上調(diào)HIF-1α和VEGF的表達(dá)從而增強(qiáng)血管新生改善心功能。缺氧狀態(tài)下,HIF-1作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子介導(dǎo)了許多重要病理生理反應(yīng),在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色,越來越多的研究利用HIF-1通過對(duì)多種血管生成因子表達(dá)的調(diào)控,對(duì)缺血心肌進(jìn)行基因治療。

2 CHIP與心肌肥厚

心肌肥厚時(shí)細(xì)胞蛋白的合成與分解失調(diào)，泛素蛋白酶體系統(tǒng)(UPS) 是蛋白質(zhì)合成與降解最重要的一條通路，在心肌肥厚的發(fā)生發(fā)展過程中起到了關(guān)鍵性的作用。研究發(fā)現(xiàn)泛素E3連接酶在心肌肥大及纖維化中發(fā)揮重要作用〔11〕。在Ang Ⅱ誘導(dǎo)的心肌肥厚動(dòng)物模型中,心肌細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)和心肌纖維化則是AngⅡ誘導(dǎo)的心肌重塑反應(yīng)的主要表現(xiàn)，過表達(dá)CHIP可顯著抑制心肌纖維化及凋亡和炎癥反應(yīng),CHIP阻止了 NF-κB和MAPK通路的活性從而抑制Ang Ⅱ誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡和心肌炎癥反應(yīng)并減輕心肌纖維化從而減輕Ang Ⅱ引起的心肌重塑〔12〕。相反，敲除新生心肌細(xì)胞CHIP會(huì)增加血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，這一過程依賴于NF-κB和MAPK途徑。CHIP也是細(xì)胞凋亡的生理調(diào)節(jié)器，可以通過它的降解抑制細(xì)胞凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡〔13〕。有研究發(fā)現(xiàn)過度表達(dá)心肌素可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞肥大；敲除心肌素后，對(duì)誘導(dǎo)心肌肥大因素刺激的反應(yīng)明顯減弱，提示心肌素參與心肌肥大。過表達(dá)CHIP僅調(diào)節(jié)心肌素蛋白水平，而不影響心肌素mRNA水平，提示CHIP可能是通過泛素蛋白酶體降解心肌素蛋白而抑制心肌肥厚〔14〕。研究還發(fā)現(xiàn)CHIP通過參與自噬過程控制蛋白質(zhì)量。生理情況下，CHIP抑制自噬，在運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)心肌肥厚過程中,CHIP調(diào)節(jié)自噬扮演著重要的角色，其可能通過Akt/GSK3β信號(hào)通路發(fā)揮作用〔15〕。在阿霉素誘導(dǎo)的急性心功能衰竭中，CHIP可通過JAK-STAT 和MAPK-ERK1/2信號(hào)途徑發(fā)揮心肌保護(hù)作用〔16〕。

3 CHIP與動(dòng)脈粥樣硬化(AS)

CHIP與AS是一種炎性增殖性疾病，也是多種心腦血管疾病的主要病理基礎(chǔ)。AS病理病變分為脂紋期、進(jìn)展期。血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)增殖性病變是AS進(jìn)展期的重要特征。研究表明，UPS可促進(jìn)蛋白質(zhì)的降解，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)從收縮型向增殖型轉(zhuǎn)變，降低其收縮功能。維持動(dòng)脈血管的正常功能的因素之一就是保持VSMC表型轉(zhuǎn)換、增殖和凋亡的平衡,VSMC異常增殖和遷移導(dǎo)致各種心血管疾病的發(fā)生,如血管擴(kuò)張后再狹窄、AS等。文獻(xiàn)報(bào)道,心肌素參與調(diào)節(jié)VSMC表型的轉(zhuǎn)化、增殖和凋亡〔17〕。CHIP促進(jìn)磷酸化形式尤其是GSK3β磷酸化的心肌素泛素化，并通過泛素蛋白酶體將其降解，進(jìn)而抑制VSMC表型轉(zhuǎn)換〔18〕。

CHIP也可通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)在AS進(jìn)展過程中發(fā)揮作用，轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 是AS發(fā)生發(fā)展的共同通路。低密度脂蛋白(LDL)、長(zhǎng)期高血糖、巨噬細(xì)胞等激活NF-kB，促進(jìn)細(xì)胞間黏附分子(ICAM)-1和IL-1分泌，啟動(dòng)炎癥反應(yīng)，促進(jìn)AS發(fā)生。而CHIP可通過UPS降解相關(guān)靶蛋白來調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的活化，阻斷下游的炎癥反應(yīng)。

內(nèi)皮損傷及功能障礙是導(dǎo)致或加重AS的因素之一。高血脂、高血壓、糖尿病、吸煙等AS的高危因素所致的內(nèi)皮細(xì)胞異常與氧化應(yīng)激密切相關(guān)。當(dāng)活性氧自由基超出了機(jī)體自身的清除能力就會(huì)導(dǎo)致疾病的發(fā)生。HSP 70和CHIP促進(jìn)氮氧化物蛋白泛素化和降解，減少活性氧的產(chǎn)生〔19〕。血管內(nèi)皮在內(nèi)皮型eNOS作用下產(chǎn)生的NO具有較強(qiáng)的心血管保護(hù)作用及抗AS作用，調(diào)節(jié)NO合成及其功能有利于干預(yù)AS的發(fā)生發(fā)展，紊亂的eNOS/NO信號(hào)途徑被認(rèn)為是各種心血管疾病的一個(gè)早期的指征或共同的機(jī)制。CHIP可調(diào)節(jié)eNOS運(yùn)輸及活性〔20〕。在應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，CHIP調(diào)節(jié)一氧化氮受體可溶性鳥苷酸環(huán)化酶的降解進(jìn)而調(diào)節(jié)NO的功能，維持內(nèi)皮細(xì)胞功能正常。

4 CHIP與動(dòng)脈瘤

血管重塑與炎癥是動(dòng)脈瘤形成的重要病理生理機(jī)制。血管重塑過程中伴隨者炎癥反應(yīng)增加，進(jìn)一步損壞血管可能導(dǎo)致動(dòng)脈瘤的形成。CHIP不僅參與血管重塑而且也在炎癥反應(yīng)中起重要作用〔21〕。TGF-β信號(hào)通路對(duì)血管損傷后的血管重建過程中血管平滑肌細(xì)胞的遷移與增殖起重要作用〔22〕。Xin等〔23〕發(fā)現(xiàn)CHIP可能可以通過蛋白酶體降解機(jī)制調(diào)節(jié)Smads蛋白的基礎(chǔ)水平來調(diào)節(jié)TGF-β信號(hào)的靈敏度。研究提示CHIP參與的血管重構(gòu)與顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的發(fā)展有關(guān)。顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的主要膠原酶組織是由炎癥細(xì)胞產(chǎn)生的MMP-2和MMP-9。有研究〔3〕發(fā)現(xiàn)過表達(dá)CHIP抑制MMP-9的表達(dá)和NF-κB的轉(zhuǎn)錄活動(dòng)，同時(shí)激酶復(fù)合物IKK激活受阻。這些研究都表明CHIP可能參與動(dòng)脈瘤的形成過程。

5 CHIP與心律失常

快速激活的延遲整流鉀通道(Ikr)是由HERG編碼,該基因異常表達(dá)可導(dǎo)致長(zhǎng)、短QT綜合征發(fā)生,增加惡性心律失常和心臟猝死發(fā)生率。UPS促使HERG蛋白由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至胞質(zhì),并調(diào)節(jié)HERG蛋白降解,HSP90過表達(dá)通過抑制HERG與CHIP之間的相互作用穩(wěn)定HERG突變體，可能為治療致命性心律失常長(zhǎng)QT綜合征提供了一種新途徑〔24〕。

6 CHIP與心肌病

文獻(xiàn)報(bào)道,ERBBZ基因敲除小鼠可導(dǎo)致擴(kuò)張性心肌病,且CHIP能通過泛素化途徑降解ERBBZ下調(diào)其活性〔25〕,提示泛素連接酶CHIP可能參與擴(kuò)張性心肌病的發(fā)生發(fā)展。alphaB基因的特定突變可以引起alphaB蛋白的錯(cuò)誤折疊，進(jìn)而導(dǎo)致CHIP和分子伴侶高度聚集于擴(kuò)張性心肌病細(xì)胞內(nèi)。這提示CHIP在alphaB基因的特定突變可能在導(dǎo)致心臟疾病過程中具有重要意義。

研究表明,CHIP在糖尿病性心肌病中也有重要作用。長(zhǎng)期高血糖易引起糖尿病性心肌損害,轉(zhuǎn)錄因子GATA4對(duì)心肌穩(wěn)態(tài)的維持起到重要作用。有文獻(xiàn)報(bào)道，糖尿病大鼠模型中轉(zhuǎn)錄因子GATA4 mRNA水平不變，但其蛋白表達(dá)量較少，蛋白酶體抑制劑可逆轉(zhuǎn)這種效應(yīng)，提示該蛋白的降解是通過蛋白酶體途徑。另外研究證明在高血糖誘導(dǎo)的糖尿病心肌損害大鼠中CHIP的表達(dá)增加，過表達(dá)CHIP增加GATA4的泛素化降解，相反用siRNA抑制CHIP表達(dá)后可以增加GATA4的表達(dá)量，并且糖尿病心肌損害癥狀減輕〔26〕。

在糖尿病-心肌梗死大鼠模型中，穩(wěn)定表達(dá)的誘導(dǎo)的環(huán)磷酸腺苷早期抑制劑(ICER)通過抑制ICER 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄以及下調(diào)Bcl-2導(dǎo)致凋亡反應(yīng)，心肌中由MEKα或IGF-1的表達(dá)引發(fā)的過度激活的ERK5通過下調(diào)ICER 水平來發(fā)揮心肌保護(hù)作用。重要的是，ERK5-CHIP的連接在CHIP介導(dǎo)的ICER的擾動(dòng)是必須的〔27〕。心肌細(xì)胞中，p90RSK被血管緊張素Ⅱ激活促使ERK5 在S496位點(diǎn)磷酸化，進(jìn)而促進(jìn)ERK5-CHIP復(fù)合物解離，最終逆轉(zhuǎn)了心肌的保護(hù)作用〔18〕。

CHIP促進(jìn)磷酸化形式的心肌素泛素化，并通過泛素蛋白酶體將其降解，從而抑制心肌素依賴性生肌基因表達(dá)，抑制心肌肥大〔25〕。有研究表明在糖尿病大鼠模型高胰島素下調(diào)CHIP表達(dá)，導(dǎo)致其對(duì)心肌素降解減少，另一方面胰島素促進(jìn)MEF2c的表達(dá)，其提高心肌素轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)心肌肥大〔28〕。

綜上，CHIP對(duì)心血管疾病的發(fā)生發(fā)展具有重要的生理作用，其生物學(xué)效應(yīng)日益引起人們的關(guān)注，通過深入揭示和了解CHIP及其相關(guān)信號(hào)調(diào)節(jié)通路的作用機(jī)制，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)心血管疾病的發(fā)生發(fā)展，這將為今后心血管疾病防治提供新的靶點(diǎn)。

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〔2016-06-07修回〕

(編輯 曲 莉)

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.81360030)

廖 偉(1965-),男,教授,主任醫(yī)師,碩士生導(dǎo)師,主要從事心血管疾病研究。

陳 東(1990-),男,在讀碩士，主要從事心血管疾病研究。

R54

A

1005-9202(2017)02-0494-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.02.106

1 贛州市衛(wèi)生和計(jì)生委