Klotho蛋白與動脈粥樣硬化的關(guān)系

王丹宇 綜述 王軍奎 審校

(1.西安醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710032； 2.陜西省人民醫(yī)院心血管內(nèi)一科，陜西 西安 710068)

動脈粥樣硬化是各種缺血性心腦血管疾病的病理生理學(xué)基礎(chǔ)，嚴(yán)重危害人類的生命健康。而年齡是動脈粥樣硬化的危險因素之一。Klotho蛋白隨著增齡表達逐漸減少，而動脈粥樣硬化發(fā)病率卻逐漸增加。所以推測該基因在體內(nèi)的表達程度可能與衰老相關(guān)性疾病特別是動脈粥樣硬化存在一定的關(guān)聯(lián)性?，F(xiàn)將Klotho蛋白與動脈粥樣硬化的最新研究進展做一綜述分析，以便為動脈粥樣硬化疾病研究提供新的理論依據(jù)。

1 Klotho蛋白的生物學(xué)特性

Klotho蛋白是Klotho基因編碼的跨膜蛋白，Klotho基因是哺乳動物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第一個高表達延長生命，低表達加速衰老的衰老抑制基因，主要在腎臟產(chǎn)生。1997年Kuro-o等[1]在模擬人類衰老的小鼠模型上偶然發(fā)現(xiàn)了一種基因突變體，并以希臘神話中女神的名字-Klotho命名。該基因全長50 kb，在人和小鼠中均位于13號染色體(13q12)，在大鼠中位于12號染色體(12q12)，長約5萬個堿基對，由5個外顯子和4個內(nèi)含子組成。實驗表明敲除Klotho基因的小鼠出現(xiàn)明顯的血管鈣化和過早衰老，而Klotho基因過表達的小鼠則呈現(xiàn)完全相反的表現(xiàn)[2]。研究證實Klotho蛋白可通過膜結(jié)合型和分泌型兩種類型對多種靶器官發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。膜結(jié)合型Klotho蛋白是一種單跨膜蛋白，主要在胎盤、腎臟、小腸、前列腺中表達，可以和成纖維細胞生長因子受體(FGFR)結(jié)合，提高成纖維細胞生長因子(FGF)23與其受體親和力，調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣磷平衡，達到預(yù)防動脈粥樣硬化的目的；分泌型Klotho蛋白主要以游離形式并作為體液因子發(fā)揮作用，可調(diào)節(jié)離子通道及其他信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，并對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生保護作用[3]。

2 Klotho基因的單核苷酸多態(tài)性

人類Klotho蛋白有400多個單核苷酸多態(tài)性位點與動脈粥樣硬化性疾病相關(guān)，目前研究主要集中在KL-VS、C-1818T、G-395A等的多態(tài)性方面。

Arking等[4]研究發(fā)現(xiàn)在非洲裔美國人、北歐猶太教徒以及波希米亞捷克人群中KL-VS突變基因與動脈粥樣硬化等疾病有密切相關(guān)性，可能是冠心病的獨立危險因素；而有關(guān)KL-VS多態(tài)性在中國人群動脈粥樣硬化相關(guān)關(guān)系的研究尚未見相關(guān)報道。

何國平等[5]以中國蘇皖地區(qū)60歲以上老年人作為研究對象，發(fā)現(xiàn)Klotho基因第4外顯子C-1818T多態(tài)性CT基因型與動脈粥樣硬化的程度存在相關(guān)性，在具備多種動脈粥樣硬化相關(guān)危險因素的情況下，攜帶CT基因型的老年人，尤其是老年男性，可能更易發(fā)生急性冠脈綜合征 。

近年許多研究表明Klotho基因啟動子區(qū)域內(nèi)的G395A可能是Klotho基因表達的重要靶點[6]。使用TaqMan等位基因分辨測定法對G395A進行基因分型，分為AA、GA和GG[7]。Rhee等[8]研究韓國60歲以上人群時，發(fā)現(xiàn)A等位基因?qū)谛牟【哂斜Ｗo作用。國內(nèi)的研究中也得到同樣結(jié)論，分別在重慶地區(qū)[9]、華中地區(qū)[10]60歲以上的老年人中證實了G395A等位A基因的攜帶頻率與動脈粥樣硬化呈負相關(guān)。相反，在研究日本人群中Klotho基因G395A位點多態(tài)性與冠心病的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)A等位基因攜帶者其冠心病患病率較高。這與趙燕等[11]研究結(jié)果一致，在對中國云南省2型糖尿病合并動脈粥樣硬化的漢族和彝族患者研究中發(fā)現(xiàn)，漢族人群A等位基因與動脈粥樣硬化間存在正相關(guān)，可能與高血糖長期刺激影響了Klotho基因的表達，也可能與少數(shù)民族和漢族具有不同的遺傳背景有關(guān)。這說明Klotho基因啟動區(qū)G395A位點多態(tài)性與冠心病的關(guān)系可能存在著地域、種族、年齡效應(yīng)等差別，因此不同人群中研究結(jié)果存在差異，且部分結(jié)果存在沖突。除遺傳背景外，各位點對疾病發(fā)生發(fā)展的具體機制也有待進一步明確。若通過早期篩選Klotho基因，獲得動脈粥樣硬化的易感基因型，有助于及早發(fā)現(xiàn)動脈粥樣硬化的高危人群，并進行針對性的治療與預(yù)防。

3 Klotho基因與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化性疾病的進展分為脂質(zhì)條紋、纖維斑塊、粥樣斑塊、不穩(wěn)定斑塊、斑塊破裂和血栓形成等階段。實驗發(fā)現(xiàn)Klotho基因缺陷小鼠在出生4周后即可出現(xiàn)明顯的動脈粥樣硬化，表現(xiàn)為動脈內(nèi)膜增厚，腎小動脈、主動脈、肌性中動脈不同程度的鈣化等，這些血管病變與人類動脈粥樣硬化非常相似，并隨鼠齡增加動脈硬化程度也逐漸加重。實驗者將外源性Klotho 基因cDNA轉(zhuǎn)導(dǎo)給Klotho缺陷的小鼠，發(fā)現(xiàn)其動脈粥樣硬化程度可得到顯著改善[1]。可能為Klotho蛋白參與FGF23通路、抗氧化應(yīng)激、抗凋亡、血管鈣化、增加一氧化氮合成、上調(diào)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶、改善內(nèi)皮功能等影響血管功能和血栓形成共同起到抗動脈粥樣硬化作用，從而保護心血管系統(tǒng)。

FGF23能夠促進有絲分裂，從而促進骨發(fā)育與骨生長，并與甲狀旁腺激素、降鈣素、維生素D共同調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣磷代謝。敲除FGF23基因的小鼠與敲除Klotho基因的小鼠可有相似的臨床表現(xiàn)，如前所述，Klotho基因的表達主要在FGF23的靶器官上，因此二者具有類似的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。Kim等[12]研究發(fā)現(xiàn)Klotho蛋白有選擇性地增強了FGF23的活性，可能是通過Klotho蛋白及FGFR結(jié)合形成的FGF23-FGFR-Klotho復(fù)合體發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)Klotho蛋白可通過調(diào)節(jié)氧化低密度脂蛋白受體-1和PI3K/Akt/內(nèi)皮型一氧化氮合酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，二者共同氧化修飾低密度脂蛋白從而誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞的氧化應(yīng)激[13]。一氧化氮可擴張血管，抑制血管平滑肌細胞增生，保護內(nèi)皮細胞。研究表明FGF23可刺激內(nèi)皮細胞增殖并產(chǎn)生一氧化氮，并可依賴內(nèi)源性Klotho蛋白上調(diào)內(nèi)皮型一氧化氮合酶水平[14]。FGF23還可抑制血管緊張素轉(zhuǎn)化酶的表達，激活腎素-血管緊張素系統(tǒng)，從而抑制Klotho基因的表達及分泌[15]。Saito等[16]以存在多種動脈硬化危險因素(高血糖、高血壓、高血脂)的小鼠作為研究對象，經(jīng)腺病毒將Klotho基因?qū)肽Ｐ褪蠛螅l(fā)現(xiàn)其內(nèi)皮細胞功能得到顯著改善，內(nèi)皮細胞一氧化氮合成增加，尿液中的一氧化氮代謝產(chǎn)物亦明顯增加，同時還具有減輕血管周圍組織纖維化、逆轉(zhuǎn)血管重構(gòu)、降低血壓的作用，而這些對減輕動脈粥樣硬化都有重要作用。Tetsuro等[17]發(fā)現(xiàn)Klotho蛋白與血管內(nèi)皮細胞生長因子受體-2/經(jīng)典瞬時受體電位通道-1相關(guān)聯(lián)，通過調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細胞生長因子介導(dǎo)的Ca2+進入細胞的數(shù)量和Ca2+依賴的蛋白酶活性共同維持內(nèi)皮完整性。Klotho蛋白缺陷使細胞內(nèi)Ca2+持續(xù)增加，導(dǎo)致血管內(nèi)皮細胞凋亡和內(nèi)皮完整性喪失，從而引起血管滲透性升高，提示Klotho蛋白對血管內(nèi)皮具有保護作用。Klotho蛋白還可通過調(diào)節(jié)熱休克蛋白70水平，間接參與體內(nèi)抗炎反應(yīng)，通過抑制炎癥反應(yīng)預(yù)防動脈粥樣硬化的發(fā)生[18]。

4 Klotho蛋白與臨床

沙坦類藥物是一種臨床常用的特異性血管緊張素Ⅱ受體1拮抗劑，它選擇性地作用于血管緊張素Ⅱ受體1亞型，阻斷血管緊素Ⅱ與血管緊張素Ⅱ受體1的結(jié)合。Eun等[19]在注射環(huán)孢素形成腎損傷模型的小鼠上，發(fā)現(xiàn)血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑氯沙坦能逆轉(zhuǎn)小鼠腎臟Klotho蛋白表達的降低，其可能在氧化應(yīng)激中起關(guān)鍵作用，且Klotho蛋白表達水平與血管緊張素及腎素水平具有一定相關(guān)性。武曉碧等[20]在動物模型中也得出類似結(jié)論，將糖尿病大鼠隨機分為纈沙坦干預(yù)組和糖尿病組，另設(shè)對照組，發(fā)現(xiàn)纈沙坦可提高糖尿病大鼠腎臟Klotho基因的表達，抑制氧化應(yīng)激，血管緊張素Ⅱ可減少Klotho蛋白表達。周云等[21]對冠心病合并高脂血癥患者在常規(guī)治療(使用氯吡格雷、阿司匹林抗血小板聚集，改善心肌細胞代謝使用曲美他嗪，擴張冠狀動脈使用硝酸酯類，并同時使用β受體阻滯劑、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑/血管緊張素受體阻滯藥等降壓藥物)的基礎(chǔ)上給予瑞舒伐他汀后，發(fā)現(xiàn)患者的Klotho蛋白水平得到顯著提高，其提高的幅度優(yōu)于單純治療者，提示瑞舒伐他汀能有效調(diào)節(jié)Klotho蛋白水平。因此在常規(guī)藥物治療基礎(chǔ)上，有選擇性地使用上述藥物可促進Klotho蛋白表達水平的恢復(fù)，延緩動脈粥樣硬化的進程。

Klotho蛋白的表達水平與動脈粥樣硬化的程度也存在明顯相關(guān)性。劉瑋等[22]將60歲以上人群按照冠狀動脈造影結(jié)果分為冠心病組和非冠心病組，發(fā)現(xiàn)冠心病組血清 Klotho 蛋白水平明顯低于非冠心病組，且多支病變患者血漿 Klotho 蛋白水平低于單支病變組。賴家春等[23]研究發(fā)現(xiàn)急性心肌梗死患者Klotho蛋白水平明顯低于穩(wěn)定型心絞痛患者。有學(xué)者更進一步提出[24]低表達的Klotho蛋白可能是動脈粥樣硬化的一項預(yù)測因子，提示Klotho蛋白有可能成為冠心病早期識別的生化指標(biāo)。

5 結(jié)語

Klotho基因作為一種抗衰老基因，在不同人種、不同地域、不同民族間存在基因多態(tài)性，Klotho蛋白具生物學(xué)多效性，在動物實驗和臨床試驗中均證實了Klotho蛋白對血管內(nèi)皮的保護作用及抗動脈粥樣硬化效應(yīng)，但其具體機制仍有待進一步研究，以便為動脈粥樣硬化疾病提供診斷及治療參考。