Bex1在心力衰竭中的作用及研究進展

姚璐，田國祥

心力衰竭（心衰）是各種心臟疾病的嚴重表現(xiàn)或晚期階段，是心血管疾病最后的戰(zhàn)場。全球心力衰竭人數(shù)多達6400萬，在我國35歲以上人群中估計有890萬心衰患者[1]。隨著人口老齡化進程加速，心衰人數(shù)不斷增多已成為重要的社會公共衛(wèi)生問題[2]。據(jù)統(tǒng)計，全世界心衰患病率為1%～2%，70歲以上患者占10%以上[3]。對它的認識經(jīng)歷了漫長過程，從最初的“水鈉潴留”到“血流動力學(xué)異?！?，再到“神經(jīng)內(nèi)分泌異常激活”，隨著對其病理生理機制的不斷探索，心衰的新理論和診療手段層出不窮。

通過基因表達譜的分析來判斷基因表達特征，篩選具有臨床意義的標志物，對于揭示心衰的發(fā)病機理及早期預(yù)警、判斷病情、評估預(yù)后及指導(dǎo)個體化治療具有重大意義。前期我課題組對后負荷增加所致心衰大鼠的心臟全基因表達譜進行了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)在后負荷增加的不同階段有多種差異基因參與表達，且參與不同的生物代謝過程。而其中Bex1基因是差異表達變化最大的基因，由此引起我們的關(guān)注。下面對Bex1基因的相關(guān)研究及進展作一綜述，旨在對Bex1進一步的功能研究提供參考。

1 Bex1的結(jié)構(gòu)特點

Bex蛋白（brain expresses,X-linked protein）的基因?qū)儆赬染色體連鎖基因家族。Bex家族是一個小分子家族，分子量僅為120aa左右。迄今為止Bex家族有Bex1、Bex2、Bex3、Bex4、Bex5、Bex6等6個成員。研究發(fā)現(xiàn)，它能接受來自上游的多水平調(diào)節(jié)，影響細胞周期運轉(zhuǎn)，參與個體發(fā)育與分化、細胞凋亡與腫瘤形成等一系列重要的生理和病理功能。Bex1和Bex2的同源性可達85%，而Bex3、Bex4、Bex5在同源性上更為接近。Bex基因家族成員具有高度同源性，但在表達模式、亞細胞定位和蛋白酶體降解方面存在差異。人類Bex1多位于胞漿中各亞細胞器中，也有部分位于細胞核內(nèi)[4,5]。Bex1位于X染色體Xq22.1區(qū)域，由125個氨基酸構(gòu)成，其含有該家族特定的Bex特定結(jié)構(gòu)域并在C端含有磷酸化位點[6]，由5個功能不清的蛋白質(zhì)組成。Alvarez等[7]用人Bex基因的寡核苷酸探針檢測成人和胎兒組織的基因芯片，發(fā)現(xiàn)人Bex1和Bex2在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)垂體、小腦、顳葉處有很高的重疊分布，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)外廣泛表達，在人外周組織中如肝臟、睪丸、肌肉等有高表達。

2 Bex1基因的功能研究

2.1 Bex1在正常組織中的功能研究Bex1在體內(nèi)的表達遵循振蕩起伏的規(guī)律，干預(yù)Bex1蛋白水平的表達，最終影響細胞周期。Behrens[8]通過OMP和Bex1分子的熒光抗體免疫組化方法，發(fā)現(xiàn)Bex1基因可能與嗅神經(jīng)元分化后的發(fā)育成熟有關(guān)。Lu等[9]利用寡聚核苷酸芯片技術(shù)發(fā)現(xiàn)小鼠氣管末端聚集了Bex1等參與細胞增殖、細胞骨架、代謝酶等相關(guān)基因，提示氣管分支遠端細胞增殖活躍為日后肺泡發(fā)育提供物質(zhì)代謝基礎(chǔ)。另外Lorenz u、Sebastiano、Vilar等[10-12]對小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，Bex1與胚胎發(fā)育及腦SVZ區(qū)神經(jīng)干細胞的分化均相關(guān)。Bex1是神經(jīng)營養(yǎng)蛋白信號、細胞周期和神經(jīng)元分化間的新聯(lián)系，并表明Bex1可能通過協(xié)調(diào)細胞內(nèi)部狀態(tài)和細胞對外部信號的響應(yīng)能力發(fā)揮作用。Hyung Koo等[13]研究發(fā)現(xiàn)Bex1基因敲除小鼠（bex1ko）與野生型小鼠相比，這些小鼠似乎發(fā)育正常，并可生育，但在運動能力方面表現(xiàn)出功能缺陷，因此提出Bex1與Ca2+/CaM的相互作用可能參與骨骼肌再生。

2.2 Bex1在心力衰竭中的功能研究研究發(fā)現(xiàn)心臟在對組織損傷的反應(yīng)中，先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)都被激活，許多促炎性細胞因子的生物學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致實驗動物模型和人類心力衰竭[14-18]。例如，損傷相關(guān)分子模式（DAMP）在心衰伴持續(xù)性組織損傷時增加，并啟動激活核因子-κB亞單位（NF-κB）和干擾素調(diào)節(jié)因子（IRFs）轉(zhuǎn)錄因子的信號級聯(lián)，導(dǎo)致促炎性細胞因子和干擾素信號的產(chǎn)生。Federica Accornero等[19]通過蛋白質(zhì)組學(xué)和交互篩選分析發(fā)現(xiàn)，Bex1是一個大的核糖核蛋白處理復(fù)合體的一部分，其功能是作為一種mRNA相關(guān)蛋白來參與調(diào)節(jié)心臟內(nèi)促炎性mRNA的表達。特別是Bex1的誘導(dǎo)增強了富含AU元素的mRNAs的穩(wěn)定性和表達，這些mRNAs通常存在于促炎基因中。在心臟，對mRNA剪接的控制與擴張型心肌病有關(guān)，越來越多的剪接因子被認為是應(yīng)激誘導(dǎo)的病理性心臟重構(gòu)和功能障礙的基礎(chǔ)。盡管RNA穩(wěn)定蛋白的功能已在癌癥生物學(xué)中得到廣泛研究，但它們在心血管壓力和疾病中的作用才剛被人們所理解[20]。Federica Accornero等[19]還發(fā)現(xiàn)心臟特異性Bex1轉(zhuǎn)基因小鼠在應(yīng)激刺激下表現(xiàn)出更嚴重的心臟病。為了確定Bex1在心力衰竭中的作用，他們分析了Bex1基因（bex1ko）25缺失的小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)缺乏Bex1基因的小鼠心肌肥大程度降低，沒有肺充血跡象，心臟纖維化程度較輕。因此，抑制Bex1蛋白表達可保護心臟免受病理性損傷后的不適應(yīng)重構(gòu)和心力衰竭。由此可見，隨著心臟Bex1表達的增加，心力衰竭更加突出。

2.3 Bex1在其他疾病中的功能研究Bex1最初被鑒定為在維甲酸刺激分化的畸胎瘤細胞中差異表達的基因[21]。從那時起，多個研究組報告了Bex1在癌細胞中的表達變化[22-24]。除了與細胞周期調(diào)控和癌癥生物學(xué)相關(guān)外，先前的研究表明Bex1在骨骼肌和神經(jīng)元分化中的作用，以及在下游神經(jīng)生長因子（NGF）信號傳導(dǎo)中的作用[25-28]。Mohammad等[27]研究發(fā)現(xiàn)Bex1基因敲除小鼠在周圍神經(jīng)損傷后的再生能力低于野生型動物。野生型小鼠比Bex1基因敲除小鼠能更快地從坐骨神經(jīng)損傷中恢復(fù)，并進一步證實Bex1可能參與軸突的再生。神經(jīng)元凋亡是腦出血繼發(fā)性腦損傷的主要發(fā)病機制。Ming等[29]應(yīng)用Western印跡、免疫組化和免疫熒光顯示腦出血后血腫周圍神經(jīng)元Bex1表達明顯上調(diào)。Bex1-siRNA轉(zhuǎn)染hemin-PC12細胞的體外研究表明Bex1具有抗凋亡作用。因此，Bex1可能在腦出血后發(fā)揮抗細胞凋亡作用，為腦出血的治療提供新的分子靶點。

3 Bex1涉及的信號通路及機制

目前研究推測，Bex1在不同的病理生理過程中涉及不同的機制。肖乾等[30]研究發(fā)現(xiàn)在慢性白血病中Bex1部分定位于線粒體內(nèi)，可與其結(jié)合蛋白BCL-2相互作用，抑制BCL-2的磷酸化，可以誘導(dǎo)細胞凋亡。在食管鱗狀細胞癌中，Bex1過表達可抑制NF-κB下游信號通路的關(guān)鍵靶蛋白P65、pP65的表達[4]。在口腔鱗癌中，Bex1也可顯著抑制NF-κB的下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[31]。故認為Bex1可能通過NF-κB信號通路參與鱗癌生物功能的分子機制起到抑癌作用。

4 展望

隨著對Bex家族的不斷研究，推測其在腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等方面都發(fā)揮了重要作用。結(jié)合前期課題研究Bex1是否參與了后負荷增加所致的心力衰竭的發(fā)病機制還需更為深入的研究探討。已有關(guān)于心力衰竭的基因治療包括經(jīng)基因轉(zhuǎn)染促進細胞的生長、調(diào)節(jié)心肌肥厚相關(guān)基因的表達、抗心肌細胞凋亡、調(diào)節(jié)鈣循環(huán)等[32]。隨著對Bex1研究的深入，以抑制及阻斷其活性為靶點的基因治療，可能成為預(yù)防并治療因后負荷增加所致的心力衰竭的一個全新途徑。