膜聯(lián)蛋白A1生理功能研究進(jìn)展

郭宇含 綜述 張紅 審校

(遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州 遵義 563099)

膜聯(lián)蛋白是一類鈣依賴的膜磷脂結(jié)合蛋白超家族，廣泛分布于各種真核細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜和細(xì)胞外。Annexin A1(AnxA1)的分子量為37 kDa，是被第一個發(fā)現(xiàn)的膜聯(lián)蛋白超家族成員，具有膜聯(lián)蛋白超家族所共有的中心結(jié)構(gòu)域和承擔(dān)其特異功能的N端結(jié)構(gòu)域；具有鈣離子結(jié)合位點，與磷脂結(jié)合蛋白相互作用，靜息狀態(tài)下主要存在與細(xì)胞質(zhì)中[1]。本文就膜聯(lián)蛋白A1生理功能研究進(jìn)展作一綜述。

1 膜聯(lián)蛋白A1介紹

1979年，AnxA1被初次鑒定為糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的磷脂酶A2(PL-A2)抑制劑，抑制類花生酸的合成。隨后被證明為內(nèi)源性炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)蛋白，作為先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)蛋白。現(xiàn)在AnxA1已經(jīng)被證明是體內(nèi)重要的抗炎物質(zhì)，參與抗炎癥反應(yīng)、細(xì)胞分化和增殖、細(xì)胞死亡信號調(diào)控、凋亡細(xì)胞吞噬清除等許多細(xì)胞生命活動；廣泛分布在成年哺乳動物體內(nèi)，在肺，腎，骨髓，腸，脾，甲狀腺和腦的器官中均能檢測到[1]。

1.1膜聯(lián)蛋白A1的受體 AnxA1的生物學(xué)作用是由FPR2/ALX受體介導(dǎo)的，F(xiàn)PR2/ALX是甲?；氖荏w(FPR)家族成員之一，F(xiàn)PR家族(包括FPR1、FPR2 /ALX和FPR3)屬于G蛋白偶聯(lián)趨化因子受體(GPCR)，F(xiàn)PR2也叫做脂氧素4受體(ALX)，F(xiàn)PR1和FPR2受體在組織和不同的細(xì)胞類型中廣泛分布，在涉及炎癥過程的細(xì)胞類型上最突出地表達(dá)，而 FPR3 認(rèn)為僅在樹突細(xì)胞上高度表達(dá)；當(dāng)發(fā)生炎癥反應(yīng)時AnxA1能夠與FPR2/ALX 結(jié)合，使受體失敏喪失其作用，抑制中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的遷移，下調(diào)白細(xì)胞在損傷或感染部位的聚集[2]。AnxA1的全肽主要與FPR2結(jié)合，但是AnxA1肽AC2-26(來源于ANXA1的N末端肽)可以結(jié)合FPR1和FPR2，研究表明，運用FPR1拮抗劑可以抑制Ac2-26對成年雄鼠的左心室功能恢復(fù)的保護(hù)作用。在大鼠腦缺血再灌注模型中，AnxA1肽Ac2-26可激活中性粒細(xì)胞FPR2/3(與人類FPR2/ALX同源)，從而抑制中性粒細(xì)胞—血小板復(fù)合體在大腦中形成，抑制腦微血管反應(yīng)，而對于FPR2/3基因敲出的老鼠或用FPR2/ALX受體拮抗劑Boc2后AnxA1肽Ac2-26以上功能消失[3]。

1.2膜聯(lián)蛋白A1的上調(diào)與裂解 AnxA1的上調(diào)與Plg/Pla(纖溶酶原/纖溶酶)系統(tǒng)、糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的亮氨酸拉鏈(GILZ)基因及高密度脂蛋白(HDL)有關(guān)；M.A.Sugimoto發(fā)現(xiàn)[4]，Plg/Pla誘導(dǎo)AnxA1 mRNA表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)AnxA1從頭合成和增加AnxA1表達(dá)，誘導(dǎo)AnxA1 蛋白質(zhì)聚集、外化和釋放。實驗發(fā)現(xiàn)[5]，糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的亮氨酸拉鏈(GILZ)基因通過直接調(diào)節(jié)AnxA1的轉(zhuǎn)錄，上調(diào)AnxA1的表達(dá)；同時在GILZ表達(dá)缺失的條件下，由于小鼠機(jī)體無法上調(diào)AnxA1，表現(xiàn)出不能抑制中性粒細(xì)胞的遷移。在腫瘤壞死因子(TNF-α)刺激的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)體外實驗中，HDL通過結(jié)合B類I型清道夫受體(SR-BI)劑量依賴的上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)AnxA1的表達(dá)，HDL誘導(dǎo)的AnxA1抑制細(xì)胞表面VCAM-1、ICAM-1、E-選擇素，也抑制TNF-α激活的 HUVECs上MCP-1，IL-8，VCAM-1，E-selectin的分泌。從而抑制單核細(xì)胞—內(nèi)皮細(xì)胞粘附[6]。

然而AnxA1的裂解可能與蛋白酶3有關(guān)，蛋白酶3(PR3)屬于絲氨酸蛋白酶家族，發(fā)揮促炎作用，主要在中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞中表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，PR3特異性的裂解AnxA1的N端結(jié)構(gòu)域。例如，在人PR3轉(zhuǎn)基因小鼠模型(hPR3Tg)實驗中發(fā)現(xiàn)，hPR3的表達(dá)促進(jìn)ANXA1在體內(nèi)炎癥反應(yīng)中的裂解，從而加劇炎癥反應(yīng)[7]；然而在慢性炎癥，而關(guān)節(jié)炎的模型中，應(yīng)用抗PR3裂解的AnxA1突變體Super AnxA1(SAnxA1)，表現(xiàn)出了較強的抗炎作用加快炎癥在體外、內(nèi)的消退。內(nèi)皮素-1(ET-1)可以劑量依賴性負(fù)調(diào)控AnxA1蛋白水平，主要過程為ET-1誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生活性氧從而羰基化AnxA1，使AnxA1穩(wěn)定性降低，進(jìn)而AnxA1水平下降。

1.3膜聯(lián)蛋白A1衍生肽 AnxA1肽ac2-26肽是來源于AnxA1的N末端結(jié)構(gòu)域肽，具有AnxA1的大部分特性，許多動物模型上以證實，AnxA1ac2-26肽能有效抑制炎癥的發(fā)展；例如：在LPS刺激視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞離體實驗中，AnxA1 ac2-26肽有效的降低上皮細(xì)胞釋放炎癥介質(zhì)，如IL-8、IL-6等，從而抑制炎癥的發(fā)展[8]。cr-AnxA1 2-50是基于AnxA1的N端結(jié)構(gòu)域前50個氨基酸序列的肽，具有高度的選擇性和特異性結(jié)合并激活A(yù)nxA1同源受體，能加速持續(xù)炎癥的消退并促進(jìn)巨噬細(xì)胞攝取凋亡細(xì)胞。為了增加衍生肽的穩(wěn)定性，Mauro Perretti通過去除cr-AnxA1 2-50的中性粒細(xì)胞識別序列，產(chǎn)生了新肽cr-AnxA1 2-48，該肽顯示對中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的降解穩(wěn)定性增加，顯示出高抗中性粒細(xì)胞裂解，高親和力結(jié)合ALX，更大程度的抑制中性粒細(xì)胞聚集，保護(hù)缺血再灌注造成的心肌損傷[9]。

2 膜聯(lián)蛋白A1與炎癥

炎癥對宿主防御和恢復(fù)組織內(nèi)穩(wěn)態(tài)有重要作用，但是持續(xù)的和過度的炎癥可能導(dǎo)致進(jìn)一步的組織損傷。當(dāng)身體受到創(chuàng)傷和感染時，體內(nèi)多種免疫細(xì)胞和分子參與的炎癥聯(lián)級反應(yīng)使身體狀況更糟糕，而同時我們的身體產(chǎn)生一系列復(fù)雜的機(jī)制來阻止炎癥的發(fā)展。這一系列復(fù)雜的機(jī)制主要由proresolving分子介導(dǎo)，proresolving分子包括蛋白質(zhì)，如膜聯(lián)蛋白A1(AnxA1)，專業(yè)proresolving脂質(zhì)介質(zhì)(SPMs)，如脂氧素，激素和其他化合物。它們的作用主要是抵抗引起炎癥的細(xì)胞和分子，促進(jìn)炎癥消退。

膜聯(lián)蛋白A1調(diào)節(jié)炎癥的特征主要為：(1)AnxA1抑制炎癥介質(zhì)的合成及釋放。AnxA1是磷脂酶A2抑制劑，磷脂酶A2(PLA2)是炎癥介質(zhì)釋放和合成的關(guān)鍵酶，當(dāng)PLA2被抑制后，中性粒細(xì)胞表面的整合素和脂多糖表達(dá)受到抑制，從而抑制中性粒細(xì)胞合成釋放炎癥介質(zhì)。對于在鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的2型糖尿病小鼠模型中發(fā)現(xiàn)AnxA1的表達(dá)與TNF-α、IL-1β呈負(fù)相關(guān)；在肺缺血再灌注損傷模型中，AnxA1ac2-26顯著減少缺血再灌注組(I/R)內(nèi)肺組織中性粒細(xì)胞趨化因子-1(CINC-1)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)濃度，及蛋白質(zhì)羰基含量、丙二醛(MDA)含量及髓過氧化物酶(MPO)陽性數(shù)目，減少中性粒細(xì)胞浸潤[10]。(2)AnxA1抑制炎癥細(xì)胞遷移及黏附。中性粒細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有大量的AnxA1，當(dāng)中性粒細(xì)胞黏附到內(nèi)皮細(xì)胞是，AnxA1快速的動員和外化，然后結(jié)合FPR2，觸發(fā)一系列的信號通路，最后導(dǎo)致中性粒細(xì)胞的脫離，從而抑制細(xì)胞的遷移。在尿酸鹽誘導(dǎo)的痛風(fēng)小鼠模型中，AnxA1 ac2-26預(yù)處理減少關(guān)節(jié)腔內(nèi)IL-1β和CXCL1水平，從而抑制中性粒細(xì)胞遷移到滑膜腔[11]。(3)AnxA1促進(jìn)細(xì)胞凋亡和巨噬細(xì)胞胞葬作用(巨噬細(xì)胞吞噬凋亡的中性粒細(xì)胞)。例如：在小鼠脂多糖誘導(dǎo)的胸膜炎模型中，AnxA1通路的活化，加快中性粒細(xì)胞凋亡和促進(jìn)胞葬作用[4]。在尿酸鹽誘導(dǎo)的痛風(fēng)小鼠模型中，AnxA1誘發(fā)caspase依賴性中性粒細(xì)胞凋亡，這個影響可能與激活促凋亡程序(caspase-3裂解，增加Bax蛋白的積累和BAD磷酸化)和抑制生存途徑(ERK1/2磷酸化，NF-κB活化和Mcl-1蛋白積累)有關(guān)，隨后促進(jìn)巨噬細(xì)胞胞葬作用，從而抑制痛風(fēng)炎癥[11]。

有趣的是，AnxA1可能有一個雙重炎癥效應(yīng)，37kDa的AnxA1裂解產(chǎn)物與促炎作用有關(guān)。例如，HUVEC(人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞)離體細(xì)胞實驗中，fMLP 或IL-8刺激中性粒細(xì)胞產(chǎn)生calpain 1(鈣蛋白酶1)裂解AnxA1產(chǎn)生33 kDa肽，從而激活內(nèi)皮細(xì)胞ERK(細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶)，促進(jìn)中性粒細(xì)胞跨內(nèi)皮遷移，進(jìn)而促進(jìn)炎癥的發(fā)展[12]。

AnxA1的抗炎細(xì)胞通路可能與NF-κB信號通路、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)及絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)有關(guān)。 MAPKs家族包括：p38、ERK、JNK蛋白激酶，調(diào)節(jié)多細(xì)胞事件與炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，MAPK信號通路異?；罨瘜?dǎo)致一系列炎性級聯(lián)反應(yīng)。例如：在小鼠心肌缺血再灌注模型中，再灌注開始時用外源性 AnxA1 模擬肽(ac2-26 )處理增加心肌細(xì)胞的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)磷酸化，從而防止心肌細(xì)胞損傷并顯著改善心臟左室功能的恢復(fù)。在鏈脲霉素誘發(fā)1型糖尿病小鼠模型中，用人類重組AnxA1治療通過抑制MAPK和激活促生存信號通路Akt，減輕糖尿病小鼠心和腎功能障礙[13]。在小鼠肺缺血在灌注損傷模型中，AnxA1ac2-26有效中斷小鼠肺IR后激活NF-κB信號通路。從而抑制NF-κB活性降低促炎介質(zhì)的產(chǎn)生，此外AnxA1ac2-26抑制I/R誘導(dǎo)的MAPK的活化，降低ERK、p38，JNK磷酸化[10]。

3 膜聯(lián)蛋白A1與增值、纖維化

AnxA1表達(dá)與抑制細(xì)胞增殖和抗細(xì)胞纖維化密切相關(guān)；AnxA1可以抑制核p-ERK1/2表達(dá)和cyclin D1的表達(dá)，從而抑制肺動脈平滑肌細(xì)胞的增殖，從而減輕小鼠肝肺綜合征(HPS)。Damazo等人發(fā)現(xiàn)AnxA1可負(fù)調(diào)節(jié)博萊霉素誘導(dǎo)的肺纖維化。在腫瘤生長因子β(TGF-β)誘導(dǎo)的腎皮質(zhì)成纖維細(xì)胞纖維化模型中，AnxA1抑制α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)與I型膠原基因表達(dá)[14-17]。對于在二氧化硅誘導(dǎo)的肺纖維化，AnxA1ac2-26顯著降低肺組織CXCL1(KC)，CCL2(MCP-1)，TGF-β和TNF-α水平，有效抑制膠原沉積以及α-SMA在肺組織中表達(dá)，從而抑制肺纖維化反應(yīng)。

4 膜聯(lián)蛋白A1的展望

大多數(shù)抗炎藥物，如布洛芬(NSAIDS類)，只是通過阻止促炎癥分子的合成，而并沒有阻止炎癥進(jìn)程。而膜聯(lián)蛋白A1能激活抑制炎癥的自然通路，這比目前的消炎藥物更安全。上調(diào)AnxA1的表達(dá)和增加AnxA1穩(wěn)定性可能是調(diào)節(jié)增殖性及纖維化性疾病的潛在治療策略；AnxA1的藥理調(diào)制(如抗裂解制劑)可能成為一種新的限制過度的炎癥反應(yīng)的治療策略，總之，AnxA1的作用是模仿體內(nèi)自然抗炎途徑而無當(dāng)前抗炎藥物的副作用(嘔吐、惡心、便秘、腹瀉、潰瘍、出血，肝腎功能損害)。故膜聯(lián)蛋白A1的深入研究有望成為抗炎治療的新策略。