纖維粘連蛋白基因多態(tài)性與肺纖維化的研究進(jìn)展

王永恒 徐 彬

(華北煤炭醫(yī)學(xué)院冀唐學(xué)院 河北 唐山 063000)

纖維粘連蛋白(Fibronectin，F(xiàn)n)是1948年在人血低溫沉淀中發(fā)現(xiàn)的一種蛋白質(zhì)，當(dāng)時稱之為不溶性冷球蛋白，1970年Mosesson分離提純了這種糖蛋白，1978年開始統(tǒng)稱為纖維結(jié)合蛋白，經(jīng)國內(nèi)外學(xué)者的進(jìn)一步研究，認(rèn)為Fn是一種多功能的蛋白質(zhì)。本文對Fn基因多態(tài)性的特性及其與肺纖維化發(fā)病機制的關(guān)系綜述如下。

1 纖維粘連蛋白的分子結(jié)構(gòu)

纖維粘連蛋白(Fn)單體是一種由非常相似的兩個肽鏈亞單位(A和B鏈)通過羧基端的二硫鍵連接構(gòu)成為分子量約220×103的多功能二聚體糖蛋白。Fn分子的一級序列是由3種類型的重復(fù)單位(I、II、III型)組成。I型長約45個氨基酸，有12個重復(fù)序列，定位于Fn亞單位的氨基端和羧基端。II型長約60個氨基酸，有2個重復(fù)序列，定位于氨基端的膠原結(jié)合區(qū)。III型長約90個氨基酸，有15～17個重復(fù)序列，位于Fn亞單位的中央部分。I、II型重復(fù)單位內(nèi)含有二硫鍵，III型不含二硫鍵。在III型重復(fù)序列兩側(cè)還有兩個特殊區(qū)域(extradomain，ED)ED－A和ED－B區(qū)，分別長約90個及91個氨基酸。爪蟾和大鼠的Fn氨基酸序列具有高度保守性，同源性高達(dá)75%[1]，大鼠和小鼠的FN mRNA同源性高達(dá)95%。ED－A和ED－B區(qū)經(jīng)過蛋白質(zhì)翻譯加工形成不同的剪切片段，因此，F(xiàn)n作為一種糖蛋白在機體內(nèi)的存在形式多種多樣，但功能則大同小異。在成年動物及人的機體內(nèi)，ED－A和ED－B區(qū)經(jīng)蛋白質(zhì)加工被剪切，以無ED－A和無ED－B區(qū)的Fn形式存在，而在胚胎、腫瘤及愈合的創(chuàng)傷組織中，F(xiàn)n包含ED－B區(qū)，推測ED－B區(qū)可能是Fn細(xì)胞增殖分化的生物學(xué)特異的功能區(qū)域。Fn的分子結(jié)構(gòu)中含多個與其受體結(jié)合的活性位點。III型重復(fù)序列中的精－甘－天冬(Arg－Gly－Asp，RGD)肽段是 Fn受體(Fn－R)整合素普遍識別的活性位點，也是Fn參與細(xì)胞粘附的重要功能區(qū)域。RGD活性肽段能抑制整合素受體與Fn配體的結(jié)合，而且在其它含有RGD活性肽段的蛋白質(zhì)也可與整合素受體結(jié)合。位于III型9重復(fù)序列中脯－組－絲－精－天冬(Pro－His－Ser－Arg－Asp)活性肽段也參與細(xì)胞粘附的發(fā)生[2]。Fn分子中還存在纖維、肝素、膠原蛋白、整合素α4β1、α4β7等多種物質(zhì)的結(jié)合位點，α4β1和α4β7能識別 Fn－V區(qū)的亮 －天冬 －纈(Leu－Asp－Val)序列[3]。近N端的谷氨酰胺(Gln)殘基作為轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶結(jié)合位點，使Fn與其它蛋白發(fā)生交聯(lián)。

Fn基因定位于人類染色體2q34－36，Patel證明約有50個外顯子，除少數(shù)例外，基因上的外顯子與蛋白肽鏈中的重復(fù)序列相對應(yīng)。通過限制性片段長度多態(tài)性即RFLPs標(biāo)記法，有6個基因型被證實:HindⅢ、HaeⅢb、TaqⅠa、TaqⅠb、MspⅠ、HaeⅢa。Fn是一組由兩條相似的肽鏈通過C－端二硫鍵連接而成的雙股多肽高分子糖蛋白，兩股肽鏈的分子量各約220kd。針對不同的受體，F(xiàn)n至少有兩個獨立的細(xì)胞附著區(qū)，一個在Fn的中心，包括兩個具有協(xié)同作用的小氨基酸序列，Arg－Gly－Asp(RGD)和Pro－His－Arg－Asn(PHRSN);另一個附著區(qū)在羧基端附近，以ⅢCS交替連接。Fn結(jié)構(gòu)具有多型性，這主要由ED－A、ED－B、ⅢCS3個結(jié)構(gòu)區(qū)不同的拼接方式所決定。Fn分子上不同的部位可以和不同的蛋白分子結(jié)合，如膠原、肝素、硫酸肝素及細(xì)胞纖維蛋白等，這種結(jié)合是Fn活躍的生物功能的分子基礎(chǔ)。

隨著從基因水平對Fn的進(jìn)一步認(rèn)識，一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)從不同組織來源提純的Fn存在細(xì)小的差別，而且有著不同的功能。這主要是由于Fn基因在轉(zhuǎn)錄為mRNA后的加工過程中存在3個可變剪切區(qū):即 III型重復(fù)序列中的 EDA(又稱為 EIIIA或EDI)、EDB(又稱為EIIIB或EDII)及IIICS(又稱為V區(qū))。這三個可變剪切區(qū)可以以外顯子跳躍的方式被剪切掉或不被剪切，因此人體約有超過20種的Fn形式。

2 纖維粘連蛋白(Fn)的分布、分類與功能

Fn是一種具有多種生物學(xué)功能、廣泛存在的非膠原糖蛋白。正常情況下主要分布在內(nèi)皮下靠內(nèi)外彈力層的基底膜、平滑肌細(xì)胞及疏松結(jié)締組織中[4]，單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、肝細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及羊膜細(xì)胞均可以合成。在大多數(shù)細(xì)胞外基質(zhì)以及基膜中都有Fn存在，在胚胎、再分化組織和創(chuàng)傷組織的ECM中Fn的含量更豐富。Fn是網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的調(diào)理素，具有止血、抗血栓、促進(jìn)細(xì)菌粘附、調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂和增殖、增進(jìn)細(xì)胞連接、增進(jìn)組織修復(fù)等功能。

按其存在部位分兩類，一種是血漿Fn，另一種是細(xì)胞Fn，兩者在結(jié)構(gòu)和功能上各有不同。血漿Fn主要由肝細(xì)胞合成，呈可溶性，具有較強的調(diào)理作用，血管內(nèi)皮細(xì)胞也可以少量合成。細(xì)胞Fn由血管內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等合成，呈不溶性。根據(jù)存在形式，F(xiàn)n分為溶解型和組織型兩類，兩者的氨基酸組成相似，主要區(qū)別在于ED－A和ED－B僅在組織型Fn中出現(xiàn)。

免疫組化方法證實，在血管內(nèi)皮上的Fn具有ED1(Extra domain)陽性的結(jié)構(gòu)特征，內(nèi)皮損傷后合成的ED1陽性的Fn成可溶性進(jìn)入血液循環(huán)。細(xì)胞Fn主要起細(xì)胞連接作用，對細(xì)胞的遷移、分化有影響。血管內(nèi)皮細(xì)胞所分泌的Fn主要依附于內(nèi)皮基底膜上，對維護(hù)血管的完整性起著重要作用。

Fn廣泛存在于細(xì)胞外基質(zhì)中，其基因可在3個區(qū)域進(jìn)行可變剪切。纖維連接蛋白可變剪切區(qū)中的EDA和EDB在胚胎發(fā)育、創(chuàng)傷修復(fù)、尤其在腫瘤發(fā)生發(fā)展的過程中出現(xiàn)特異性高表達(dá)，與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移關(guān)系密切。

一些學(xué)者在研究Fn多樣性與腫瘤侵襲及轉(zhuǎn)移的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，在正常組織中極少表達(dá)或不表達(dá)的EDA、EDB片斷在惡性腫瘤中呈現(xiàn)高表達(dá)，在創(chuàng)傷修復(fù)以及胚胎組織中也檢測到含有上述可變剪切區(qū)的Fn表達(dá)增多，因此將這種特殊的Fn形式稱為癌胚Fn。同時，不同F(xiàn)n剪切片段的表達(dá)存在復(fù)雜的影響和調(diào)控因素，許多研究表明TGF－β對Fn中EDA和/或EDB的作用與腫瘤的生物學(xué)行為相關(guān)，成為該領(lǐng)域值得關(guān)注的重要課題。

3 纖維粘連蛋白(Fn)基因與肺纖維化的關(guān)系及研究現(xiàn)狀

Fn對間質(zhì)細(xì)胞有趨化作用，促進(jìn)成纖維細(xì)胞分裂、增殖，并發(fā)現(xiàn)肺纖維化患者血漿Fn含量并無明顯變化，而肺泡灌洗液中Fn的含量明顯高于正常人[5]。肺泡巨噬細(xì)胞和間質(zhì)成纖維細(xì)胞Fn mRNA及其蛋白的表達(dá)也明顯增強[6]。

以往的研究發(fā)現(xiàn)肺纖維化時，肺內(nèi)Fn含量明顯增高，F(xiàn)n的沉積是膠原沉積的前奏，F(xiàn)n對間質(zhì)細(xì)胞有趨化作用并可促進(jìn)成纖維細(xì)胞分裂、增殖，但作用機制不明。整合素α5β1是Fn的主要受體，可與Fn結(jié)構(gòu)中的RGD(Arg Gly Asp)序列結(jié)合，它在肺纖維化中的作用尚不清楚。

國外對Fn基因的研究比較多，大多為Fn與腫瘤易感性方面的研究。Avila JJ等研究認(rèn)為HaeⅢb、MspⅠ是系統(tǒng)性硬化的纖維化肺泡炎易感基因[7]。Schneller M等研究顯示，整合素通過識別細(xì)胞外基質(zhì)成分，如Fn、層粘連蛋白、膠原等，介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)之間的粘附，將來自細(xì)胞外基質(zhì)的信息傳到細(xì)胞內(nèi)，從而影響基因的表達(dá)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長和凋亡以及腫瘤的細(xì)胞行為。

國內(nèi)對Fn的研究是在蛋白質(zhì)水平，大多數(shù)為Fn與腫瘤細(xì)胞粘附、轉(zhuǎn)移方面的研究。研究顯示，煤工塵肺患者血清Fn含量較正常人有非常顯著性降低?？赡苁欠卫w維化時，血清中的Fn大量沉積于增生的肺組織所致。纖維粘連蛋白與塵肺易感性的研究顯示，病例組攜帶MspⅠ野生基因型(CC)頻率和等位基C的分布頻率分別為10.9%和41.8%，明顯高于對照組(分別為3.9%和31.2%)(P ＜0.05);病例組攜帶 HaeⅢb野生基因型(AA)的頻率為24.2%，明顯高于對照組(17.9%)(P＜0.05);病例組HaeⅢbA等位基因頻率為51.9%，明顯高于對照組(42.2%)(P＜0.05);病例組和對照組TaqⅠb位點基因型和HindⅢ位點基因型的分布頻率比較(P＞0.05)。病例組同時攜帶MspⅠcc和HaeⅢbAA基因型的頻率明顯高于對照組(P＜0.05)。結(jié)論:攜帶FN MspⅠcc和HaeⅢb AA基因型的接塵工人患塵肺的危險性增加，同時攜帶這2種基因型的接塵工人更易患塵肺。未發(fā)現(xiàn)FN TaqⅠb和HindⅢ位點基因多態(tài)性與塵肺易感性有關(guān)[8]。

據(jù)統(tǒng)計在我國，塵肺病患者近44萬人，還有未確診的可疑患者60多萬人。大量的流行病學(xué)資料表明，塵肺的發(fā)生除與接觸粉塵的性質(zhì)、濃度和時間有關(guān)外，還與個體易感性有關(guān)。

已報道大面積燒傷、敗血癥、肝硬化、慢性腎衰、肺心病、肺結(jié)核時，F(xiàn)n血清含量的變化具有臨床診斷價值。且有報告揭示血清Fn改變與煤工塵肺發(fā)生有聯(lián)系，但有關(guān)Fn基因多態(tài)性與塵肺相關(guān)性的報道不多。探討Fn基因多態(tài)性與塵肺之間關(guān)系，為篩檢粉塵作業(yè)高危人群提供生物學(xué)指標(biāo)，對預(yù)防和減少塵肺的發(fā)生具有重要意義。

綜上所述，對于塵肺患者，F(xiàn)n的作用還有待于進(jìn)一步研究證實。目前我國每年約有1～2萬的塵肺新發(fā)病例，而塵肺的發(fā)病機制還不完全清楚，塵肺的防治工作任重而道遠(yuǎn)，通過對Fn在塵肺中的作用機制的研究，探討塵肺可能的發(fā)病機制，既可從基因水平闡明塵肺的發(fā)病機制，又可以尋找個體對塵肺易感的生物標(biāo)志物，為塵肺的防治提供新的策略。

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