王 心，金 海，庹必光

(遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，貴州 遵義 563000)

絲氨酸蛋白酶抑制劑(serine protease inhibitor,Serpin) 是體內(nèi)最大的蛋白酶抑制劑超家族，分布于全身組織，其可因分布位置的不同而發(fā)揮不同的生物功能[1]。研究表明，Serpin家族成員因構(gòu)象改變和聚合現(xiàn)象的發(fā)生而導(dǎo)致多種疾病[2]，如SerpinB5的突變與腫瘤相關(guān)，SerpinI1基因突變與阿爾茨海默病相關(guān)等。SerpinD1是Serpin超家族中的重要一員[3]，又稱為肝素輔因子Ⅱ。研究顯示，該基因與凝血系統(tǒng)、血管損傷、炎癥反應(yīng)、腫瘤等相關(guān)[4-5]。在炎癥中，SerpinD1主要是通過(guò)基因上的P6位點(diǎn)產(chǎn)生對(duì)炎癥細(xì)胞的趨化作用，其發(fā)揮抗凝血酶作用的條件之一是有肝素的存在。在非小細(xì)胞肺癌中，SerpinD1具有促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)移的作用；且學(xué)者預(yù)測(cè)SerpinD1在非小細(xì)胞肺癌中是一種新的轉(zhuǎn)移增強(qiáng)劑，可作為肝素治療非小細(xì)胞肺癌的預(yù)測(cè)因子[6]。SerpinD1增強(qiáng)了肺癌細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白成核和聚合現(xiàn)象，這與在癌癥治療中使用肌動(dòng)蛋白或成核因子作為治療靶點(diǎn)的觀點(diǎn)相一致[7]。有研究顯示，SerpinD1還與系統(tǒng)性紅斑狼瘡和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等疾病有關(guān)[8]?，F(xiàn)就SerpinD1的研究進(jìn)展予以綜述。

1 Serpin

Serpin是學(xué)者于1980年依據(jù)卵清蛋白和人抗凝血酶等蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)的保守性提出[9]。Serpin超家族分布廣泛，可分布在細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)，但兩者的生物功能不同，因作用方式的不同或鉸鏈區(qū)的保守性Serpin可分為抑制型和非抑制型[10]。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)了400多種Serpin超級(jí)家族的成員，包括A～P亞型，其中有36個(gè)編碼人蛋白質(zhì)的基因及5個(gè)假基因[11-12]。按照系統(tǒng)發(fā)育分析，人Serpin家族成員分為9枝(A～I(xiàn))[13-15]。

天然Serpin是一種亞穩(wěn)態(tài)蛋白，能通過(guò)構(gòu)象改變發(fā)揮抑制靶酶的作用，但結(jié)構(gòu)較易發(fā)生自發(fā)性重排，故稱之為自身聚合現(xiàn)象[16]。這些現(xiàn)象的發(fā)生使得Serpin容易發(fā)生突變，導(dǎo)致蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊、無(wú)活性聚合物的形成等，已證實(shí)一些Serpin家族成員因構(gòu)象改變和聚合導(dǎo)致疾病[2]。Serpin病就是其中的一種。越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，編碼Serpin的基因發(fā)生突變與多種人類疾病有密切聯(lián)系，如SerpinA3基因發(fā)生突變與肺氣腫相關(guān)，SerpinD1的基因突變與血栓的發(fā)生有關(guān)等[4-5，17]。

2 SerpinD1

SerpinD1是一種單鏈抗凝血酶糖蛋白，其分子量約為65 000[18]。SerpinD1含有480個(gè)氨基酸殘基，約30%的氨基酸序列與家族其他成員相似；SerpinD1與家族其他成員最大的區(qū)別在于它的N端是一個(gè)酸性結(jié)構(gòu)域，氨基酸殘基約80個(gè)，其中陰離子酸性氨基酸殘基重復(fù)序列是SerpinD1作為極強(qiáng)凝血酶抑制劑的原因之一。在加快糖胺聚糖催化抗凝血酶發(fā)揮作用的過(guò)程中，SerpinD1的兩個(gè)酸性結(jié)構(gòu)域即酸性區(qū)-1和酸性區(qū)-2的作用不可或缺。

2.1 SerpinD1與炎癥和腫瘤的關(guān)系 SerpinD1介導(dǎo)炎癥反應(yīng)是通過(guò)它的P6位點(diǎn)與中性粒細(xì)胞釋放的彈性蛋白酶相互作用后使SerpinD1失去抗凝血酶作用，且SerpinD1分解出的N端多肽片段會(huì)對(duì)炎癥細(xì)胞起到趨化作用，從而加重炎癥反應(yīng)。有學(xué)者通過(guò)用特定氨基酸取代P6位點(diǎn)中的纈氨酸后發(fā)現(xiàn)，這種變異型的SerpinD1基因能在幾乎不影響其本身抗凝血酶作用的基礎(chǔ)上大大降低炎癥反應(yīng)[18]。如在發(fā)生細(xì)菌性敗血癥時(shí)，中性粒細(xì)胞被激活，釋放大量彈性蛋白酶，而這些蛋白酶會(huì)與SerpinD1反應(yīng)，使其發(fā)生水解，趨化大量炎癥細(xì)胞聚集，加重組織損傷。變異型的SerpinD1在機(jī)體發(fā)生該病的過(guò)程中發(fā)揮兩方面的作用，既可以抑制抗凝血酶活性的減弱，從而緩解抗凝和凝血過(guò)程的失衡；也可以抵抗彈性蛋白酶的水解作用，且變異型的SerpinD1抑制炎癥反應(yīng)的效果是野生型的10倍，因此在臨床中具有廣泛的應(yīng)用前景[18]。

癌細(xì)胞的異常增殖和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移是個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。與正常機(jī)體形成的每個(gè)組織均由固定數(shù)量的細(xì)胞構(gòu)成且具有精準(zhǔn)的秩序相比，癌細(xì)胞會(huì)根據(jù)周圍的環(huán)境來(lái)決定自身是否需要分裂、增殖。細(xì)胞死亡的同時(shí)會(huì)有同樣數(shù)量的細(xì)胞生成，一旦由新分裂產(chǎn)生得到的新細(xì)胞數(shù)量超過(guò)死亡細(xì)胞，就有可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。有文獻(xiàn)報(bào)道，腫瘤某種特定的生物學(xué)行為使得正常的凝血、抗凝和纖維蛋白溶解系統(tǒng)之間失去平衡，導(dǎo)致腫瘤組織的局部抗凝、纖維蛋白溶解作用明顯弱于促凝作用，使得纖維蛋白在腫瘤的局部不斷沉積，從而導(dǎo)致腫瘤對(duì)機(jī)體的免疫殺傷無(wú)反應(yīng)[19]。因此，研究腫瘤發(fā)生發(fā)展與SerpinD1抗凝作用之間的關(guān)系，切斷疾病發(fā)生的重要環(huán)節(jié)，恢復(fù)凝血與抗凝的平衡，對(duì)腫瘤的治療具有重要意義。

有研究者在癌癥基因組解剖學(xué)項(xiàng)目中通過(guò)對(duì)基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)的序列進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，SerpinD1在非小細(xì)胞肺癌中表達(dá)量高；且進(jìn)一步深入研究發(fā)現(xiàn)，在非小細(xì)胞肺癌中SerpinD1具有促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)移的作用[16]。在非小細(xì)胞肺癌中，細(xì)胞的存活、生長(zhǎng)和遷移是SerpinD1通過(guò)Rho鳥苷三磷酸酶的兩個(gè)成員Rac1和Cdc42來(lái)調(diào)節(jié)[20]。但SerpinD1刺激這兩者的活性可被磷脂酰肌醇-3-激酶抑制劑LY294002所抑制。這證明了，磷脂酰肌醇-3-激酶是SerpinD1的下游效應(yīng)器，并作用于Rac1和Cdc42的上游。在Serpin超家族中，SerpinB1參與了肝癌的發(fā)生發(fā)展，且具有促進(jìn)肝癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的作用[21]。肝癌死亡的主要原因?yàn)?年生存率較低，死亡人數(shù)約10余萬(wàn)人/年[22]。

肝癌的發(fā)生發(fā)展與多種抑癌基因的失活及癌基因的過(guò)度激活密切相關(guān)[23]。目前肝癌治療仍以手術(shù)為主，放療和化療為輔，但因肝癌缺乏特異性癥狀和體征，發(fā)現(xiàn)時(shí)已是晚期，即使采取積極治療措施，預(yù)后仍較差，多數(shù)患者因腫瘤轉(zhuǎn)移及復(fù)發(fā)致死。所以，進(jìn)一步尋找更多與肝癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)的基因是目前迫切需要解決的問(wèn)題[24]。肝癌惡性程度高、難發(fā)現(xiàn)、進(jìn)展快、預(yù)后差，是由于肝癌細(xì)胞增殖快且具有高度血管侵襲及肝內(nèi)外轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)[25]。因此，尋找細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)蛋白與肝癌進(jìn)展的相關(guān)性是目前的研究重點(diǎn)之一。由于SerpinD1 在肺癌中有促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移及侵襲的特點(diǎn)，且其主要由肝臟合成，所以可以從細(xì)胞水平、功能學(xué)試驗(yàn)、建立肝癌動(dòng)物模型去探討SerpinD1在肝癌發(fā)生發(fā)展中的作用，進(jìn)一步了解該基因功能結(jié)構(gòu)改變與肝癌發(fā)生發(fā)展及惡性程度之間的關(guān)系，明確SerpinD1在肝癌中是否具有促增殖、侵襲轉(zhuǎn)移的作用。

2.2 SerpinD1與凝血系統(tǒng)和血管損傷的關(guān)系 抗凝血酶-Ⅲ(antithrombin-Ⅲ,AT-Ⅲ)和SerpinD1均是Serpin超家族成員，當(dāng)病變促發(fā)異常凝固時(shí)，它們會(huì)發(fā)揮一定的抗凝作用，并能很好地調(diào)節(jié)血液纖維蛋白溶解系統(tǒng)。有研究對(duì)SerpinD1的免疫化學(xué)特性及其交叉免疫電泳圖進(jìn)行分析表明，在免疫化學(xué)特性方面SerpinD1與AT-Ⅲ存在異質(zhì)性[26]。在肝素存在條件下，SerpinD1通過(guò)以共價(jià)鍵方式與凝血酶活性中心絲氨酸殘基的羥基形成1∶1的穩(wěn)定復(fù)合物，使凝血酶失去水解蛋白酶的作用；但由于SerpinD1需在血管外發(fā)揮作用，所以與AT-Ⅲ相比，其抗凝作用比較專一[26]。此外，SerpinD1與肝素的親和能力較低，達(dá)到同樣的抗凝能力所需的肝素水平遠(yuǎn)高于AT-Ⅲ，但若肝素水平繼續(xù)升高，SerpinD1的抗凝血酶活力并不會(huì)提高。

肝素是SerpinD1發(fā)揮抗凝血酶作用的條件之一，而使其活化的另一個(gè)重要輔因子為硫酸皮膚素。它的適量存在可以使SerpinD1的抗凝血酶效果明顯增強(qiáng)，能使抗凝反應(yīng)加快1 000倍[18]。有文獻(xiàn)報(bào)道，在硫酸皮膚素的特定部位選擇性結(jié)合硫酸基團(tuán)，即可成為SerpinD1激動(dòng)劑，這種激動(dòng)劑能夠增強(qiáng)SerpinD1的催化活性，且較SerpinD1有更高的可溶性和特異活性。SerpinD1激動(dòng)劑對(duì)病理狀態(tài)下的血管內(nèi)皮增生具有抑制作用，也能作用于黏附在血管內(nèi)皮表面的凝血酶，但其治療動(dòng)脈粥樣硬化需進(jìn)一步研究。有文獻(xiàn)報(bào)道，SerpinD1的活性與內(nèi)皮血管舒張功能呈正相關(guān)，且血漿SerpinD1活性可作為疑似冠心病患者未來(lái)心血管事件的預(yù)測(cè)因素[27]。此外，SerpinD1在白細(xì)胞彈性酶降解后釋放白細(xì)胞化學(xué)誘肽，會(huì)促進(jìn)血管生成以應(yīng)對(duì)貧血[28]。

在人身體的不同部位均存在抗凝血系統(tǒng)，AT-Ⅲ和SerpinD1均主要產(chǎn)生抗凝血作用。在人體血漿中，AT-Ⅲ的存在抑制了血栓的形成。當(dāng)AT-Ⅲ賴氨酸殘基與肝素共存時(shí)，AT-Ⅲ參與滅活凝血酶的速度加快，可見(jiàn)肝素對(duì)提高AT-Ⅲ活性有一定作用[29]。在AT-Ⅲ功能正常的情況下，SerpinD1缺陷對(duì)血栓形成幾乎沒(méi)有影響。但有研究者將人體不同組織中的SerpinD1和AT-Ⅲ水平進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，SerpinD1在肝組織內(nèi)占優(yōu)勢(shì)，而在胎盤組織內(nèi)SerpinD1/凝血酶和ATⅢ/凝血酶的水平相當(dāng)[30]。且SerpinD1在腦組織、肌肉組織、肺組織、內(nèi)分泌組織(甲狀腺、甲狀旁腺、腎上腺)、腎臟、膀胱、大部分女性生殖系統(tǒng)中的水平較低，在肝組織中含量豐富[31]。可見(jiàn)，SerpinD1的表達(dá)具有組織特異性，其需在特定組織內(nèi)接受相應(yīng)的刺激才能發(fā)揮對(duì)凝血酶的調(diào)節(jié)作用，也能在特定的病理環(huán)境下因所受到的刺激發(fā)揮作用。因此，對(duì)SerpinD1的研究有助于認(rèn)識(shí)其參與凝血及血栓形成的過(guò)程，為藥物的選擇和疾病的治療提供參考。在臨床抗凝治療中，為了有效降低血栓性疾病的發(fā)病率，血漿中AT-Ⅲ和SerpinD1水平的有效檢測(cè)具有重要意義[8]。研究顯示，檢測(cè)血漿SerpinD1水平的方式主要有兩種：SerpinD1活性檢測(cè)和SerpinD1的抗原水平測(cè)定[26]。

2.3 SerpinD1與其他疾病的關(guān)系 有實(shí)驗(yàn)證明，培養(yǎng)的人肝細(xì)胞能夠合成SerpinD1[32]。在肝病情況下，SerpinD1水平降低。Tollefsen和Pestka[33]觀察到8例無(wú)彌散性血管內(nèi)凝血肝功能衰竭患者的SerpinD1 水平降低，且與血清白蛋白水平降低呈正相關(guān)，提示SerpinD1的合成與肝臟相關(guān)。Tran和Duckert[34]報(bào)道的7例彌散性血管內(nèi)凝血患者中有6例患者的SerpinD1抗原水平及活性均降低，且SerpinD1水平的降低與AT-Ⅲ水平的降低呈正相關(guān)。但彌散性血管內(nèi)凝血時(shí)SerpinD1水平的降低機(jī)制尚不清楚，是否與SerpinD1繼發(fā)性消耗增加有關(guān)有待進(jìn)一步研究。有研究顯示，SerpinD1在1型糖尿病與2型糖尿病的活性不一樣，它在1型糖尿病中的活性低，且有高凝和低纖維蛋白溶解狀態(tài)，與1型糖尿病患者發(fā)生的心血管病變具有相關(guān)性；而SerpinD1在2型糖尿病中的活性并沒(méi)有改變，其具有高凝狀態(tài)，但沒(méi)有低纖維蛋白溶解狀態(tài)[14]。有研究提示，系統(tǒng)性紅斑狼瘡和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者可能有凝血-抗凝血失衡，且他們的SerpinD1和AT-Ⅲ的水平均較正常低，提示 SerpinD1和AT-Ⅲ可能參與了系統(tǒng)性紅斑狼瘡和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的凝血-抗凝血過(guò)程[9]。另外，SerpinD1還可作為妊娠高血壓綜合征高凝狀態(tài)判斷的分子標(biāo)志物[18]。

3 小 結(jié)

Serpin與多種疾病密切相關(guān)，該家族成員的基因多態(tài)性在不考慮客觀因素條件下在國(guó)內(nèi)外尚未出現(xiàn)較為統(tǒng)一的結(jié)論，因此成為研究熱點(diǎn)。目前，針對(duì)SerpinD1生物學(xué)特性及結(jié)構(gòu)與功能的研究較多，但對(duì)相關(guān)臨床應(yīng)用的研究較少。未來(lái)，是否可以通過(guò)對(duì)SerpinD1的敲除、抑制或過(guò)表達(dá)來(lái)深入了解它的生物學(xué)功能，并分析其表達(dá)異常與疾病發(fā)生發(fā)展之間的關(guān)系，找出與SerpinD1相關(guān)的通路，進(jìn)一步揭示疾病的分子發(fā)病機(jī)制，從而為臨床診斷疾病和判斷預(yù)后提供理論依據(jù)。