肌球蛋白輕鏈激酶3 基因在心臟疾病中的研究進(jìn)展

曾 婧 劉曉陽 白 楊 王大維

河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院口腔頜面外科，河北石家莊 050051

肌球蛋白輕鏈激酶（myosin light chain kinase，MYLK）3 基因由Seguchi 等[1]于2007 年發(fā)現(xiàn)，其屬于MYLK 基因家族，此家族由MYLK、MYLK2、MYLK3 及MYLK4 這4 種基因組成[2]，其中MYLK3 基因位于染色體16q11.2[3]，含14 個(gè)外顯子及13 個(gè)內(nèi)含子，其蛋白產(chǎn)物為心臟特異性MYLK（cardiac myosin light chain kinase，CaMYLK），該蛋白通過Ca2+依賴方式使其底物心肌球蛋白調(diào)節(jié)輕鏈2（myosin regulatory light chain 2 ventricular，MLC2）磷酸化進(jìn)而調(diào)節(jié)心臟發(fā)育、心肌收縮和肌節(jié)組織形成[1,4-5]。在正常人及小鼠的心臟中，MLC2 的磷酸化水平維持在總量的30%～40%，是心臟發(fā)育的重要條件[6]。在苯甲腎上腺素刺激下，CaMYLK的表達(dá)上調(diào)導(dǎo)致MLC2 磷酸化水平增高[7]，而敲除MYLK3 基因可引起CaMYLK 下降導(dǎo)致MLC2 磷酸化水平下降[8]，進(jìn)而引發(fā)一些心臟疾病。

1 MYLK3 基因與心臟疾病

MYLK3 主要在心肌組織中表達(dá)，在前列腺、睪丸、腎、肺、胎盤、卵巢等其他組織中也有低水平表達(dá)[1]。MYLK3 基因表達(dá)上調(diào)時(shí)，可以增強(qiáng)心臟收縮的能力，同時(shí)促使肌節(jié)形成，表達(dá)降低或缺失時(shí)，可導(dǎo)致先天性心臟?。╟ongenital heart disease，CHD）、擴(kuò)張型心肌?。╠ilated cardiomyopathy，DCM）及心臟肥大等多種心臟疾病[8-10]。

1.1 MYLK3 基因與CHD

CHD 是指胚胎心臟及大血管發(fā)育缺陷或停滯導(dǎo)致出生后心血管結(jié)構(gòu)或功能的異常[11]。妊娠第28 周至出生后1 周的胎兒或新生兒稱為圍生兒，我國圍生兒CHD 的發(fā)病率為2.9‰，且發(fā)病率呈上升趨勢[12]。CaMYLK 被認(rèn)為是與CHD 有關(guān)的Nk2 同源異型框5 基因的下游靶點(diǎn)[9,13]，Nk2 同源異型框5 通過CaMYLK 影響心臟的發(fā)育可能是其導(dǎo)致CHD 的機(jī)制之一。在小鼠胚胎細(xì)胞受孕酮干預(yù)后，Ca2+通道及心臟收縮相關(guān)的基因的表達(dá)明顯降低，如蘭尼堿受體2 基因、鈣調(diào)蛋白2 基因、瞬時(shí)感受器電位離子通道蛋白V2 基因及MYLK3 基因[14]，可抑制小鼠胚胎細(xì)胞向心肌細(xì)胞的分化，類似于孕酮作用的還有內(nèi)分泌干擾物，而米非司酮治療可通過挽救已改變的鈣通道基因、心臟收縮相關(guān)基因（蘭尼堿受體2 基因、鈣調(diào)蛋白2 基因和MYLK3）及某些心臟發(fā)育和形態(tài)發(fā)生基因的表達(dá)來抑制內(nèi)分泌干擾物作用[15]，因此推測孕酮可能通過影響Ca2+通道來降低MYLK3 基因的表達(dá)，以此間接抑制小鼠胚胎細(xì)胞分化為功能性心肌細(xì)胞。在圍產(chǎn)期的初期階段敲除小鼠的MYLK3 基因會引起CaMYLK 的減少，導(dǎo)致心臟重量與體重之比增加及心肌收縮力下降[16]。

綜上，MYLK3 基因可在胚胎發(fā)育過程中影響心臟發(fā)育，因此在妊娠期或圍產(chǎn)期的早期階段對MYLK3基因進(jìn)行檢測或許可以預(yù)防或盡早干預(yù)兒童CHD 的發(fā)生及發(fā)展，對臨床進(jìn)一步探索CHD 的治療有一定的意義。

1.2 MYLK3 基因與DCM

DCM 是一種以左心室或雙心室腔增大、心肌收縮功能下降為特征的慢性心肌疾病[17]。Tobita 等[18]對15 名家族性DCM 患者進(jìn)行全外顯子組測序及基因測序分析，確定了與人類DCM 發(fā)病機(jī)制相關(guān)的MYLK3基因突變，發(fā)現(xiàn)突變的MYLK3 基因可導(dǎo)致CaMYLK水平和活性降低。同樣，Hodatsu 等[8]進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行基因篩查，發(fā)現(xiàn)MYLK3 基因突變可使CaMYLK完全喪失激酶活性，致使MLC2 的磷酸化降低，進(jìn)而促進(jìn)DCM 的發(fā)展。在進(jìn)一步的小鼠實(shí)驗(yàn)中，敲除雜合子MYYL3 基因的小鼠與未敲除雜合子基因的小鼠比較，CaMYLK 的含量減少50%；與純合子的MYLK3 小鼠比較，CaMYLK 的含量減少近75%[19]，表明突變的MYLK3 基因通過降低CaMYLK 表達(dá)及活性，進(jìn)一步降低了MLC2 的磷酸化水平，進(jìn)而影響了DCM 的發(fā)展，所以DCM 的發(fā)展程度可能與不同的MYLK3 基因突變情況有關(guān)。心力衰竭（heart failure，HF）作為一種復(fù)雜的臨床綜合征，是DCM 發(fā)展的最終結(jié)局[20]。Min等[21]通過HF 患者心肌樣本篩選出了MYLK3、G 蛋白偶聯(lián)受體37L1 及G 蛋白偶聯(lián)受體35 這3 種與心力衰竭相關(guān)的基因，而且在DCM 向HF 發(fā)展的過程中MYLK3 基因可能有著促進(jìn)作用，表明MYLK3 基因可作為診斷DCM 合并HF 的潛在分子生物學(xué)標(biāo)志物。Aalikhani 等[22]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，甲基麥角新堿等藥物也可與肌球蛋白結(jié)合蛋白C3 基因、心臟鈉通道的孔隙形成α 亞基基因及MYLK3 的蛋白產(chǎn)物相互作用治療包括DCM 及HF 在內(nèi)的多種心臟病，這些藥物可以作為治療心臟病的特異性藥物。

綜上，MYLK3 基因在DCM 中起著重要的調(diào)控作用，且該基因可能促進(jìn)了DCM 向HF 的發(fā)展過程，關(guān)于心臟疾病的治療，多基因聯(lián)合治療可預(yù)防或減緩與MYLK3 相關(guān)的家族性DCM 向HF 的發(fā)展進(jìn)程。

1.3 MYLK3 基因與心臟肥大

心臟肥大是心臟對高負(fù)荷狀態(tài)下的一種代償反應(yīng)，如果高負(fù)荷狀態(tài)持續(xù)存在，則心肌細(xì)胞因血管緊張素Ⅱ（angiotensin Ⅱ，AngⅡ）等因子的激活而導(dǎo)致功能障礙即病理性心臟肥大[23]。Hu 等[10]發(fā)現(xiàn)，miR-200c 表達(dá)增強(qiáng)可抑制MYLK 及其底物MLC2 的磷酸化，進(jìn)而促進(jìn)心肌肥大的發(fā)生，表明心臟MYLK與miR-200c 相互作用，可能是其促進(jìn)心肌細(xì)胞肥大的機(jī)制之一。在AngⅡ誘導(dǎo)的心臟肥大中也得到了與之相似的結(jié)論，CaMYLK 可通過促進(jìn)MLC2 磷酸化改善心臟肥大，推測MYLK3 基因突變導(dǎo)致MLC2 磷酸化的下降促進(jìn)了AngⅡ誘導(dǎo)心臟肥大的發(fā)展[24]。

病理性心臟肥大的結(jié)果可能最終導(dǎo)致HF、猝死和腦卒中[25]。MYLK3 表達(dá)的降低可促進(jìn)心臟肥大的進(jìn)展，最終發(fā)展為HF。有研究發(fā)現(xiàn)，MYLK3 基因受到抑制后也可導(dǎo)致慢性HF（chronic heart failure，CHF）。楊楠等[26]發(fā)現(xiàn)，CaMYLK 的表達(dá)降低和MLC2 磷酸化降低與CHF 有關(guān)，其機(jī)制可能是平滑肌肌球蛋白輕鏈激酶與CaMYLK 共同作用降低MLC2 磷酸化水平進(jìn)而導(dǎo)致CHF，然而MYLK3 基因敲除后可直接導(dǎo)致HF，成年小鼠直接敲除MYLK3 基因后會導(dǎo)致急性HF，雖然在注射他莫昔芬后心臟收縮力略有好轉(zhuǎn)，但HF 持續(xù)存在[16]。

抑制MYLK3 基因的表達(dá)可通過促進(jìn)心臟肥大的發(fā)展最終導(dǎo)致HF，表明很可能存在著某種代償機(jī)制，且該機(jī)制可能與CaMYLK 的表達(dá)水平相關(guān)，因此考慮可通過探究這一代償機(jī)制來及時(shí)干預(yù)及緩解心臟肥大向HF 的發(fā)展。

1.4 MYLK3 基因與心肌缺血、心肌梗死

心肌缺血是由于冠狀動(dòng)脈狹窄、痙攣或栓塞引起的心肌缺血缺氧的一種病理狀態(tài)，高血壓可引起冠狀動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)而發(fā)展為心肌缺血[27]。Warren 等[28]在MYLK3 基因敲除的小鼠中，通過抑制泛素-蛋白酶蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)，可以通過減緩壓力超負(fù)荷狀態(tài)下CaMYLK 含量的下降來緩解高血壓引起的心臟疾病由代償?shù)绞Т鷥數(shù)陌l(fā)展過程。另外，有研究進(jìn)一步表明，離體小鼠心肌缺血再灌注期間基質(zhì)金屬蛋白酶-2的啟動(dòng)可引起CaMYLK 的水平的降低，進(jìn)一步導(dǎo)致MLC2 磷酸化水平降低，抑制心肌收縮功能[29]。因此心肌中存在的針對CaMYLK 降解的系統(tǒng)可能與基質(zhì)金屬蛋白酶-2 有關(guān)，通過降解CaMYLK 增加患心臟疾病的風(fēng)險(xiǎn)、加重心臟疾病的進(jìn)展。

心肌梗死主要是由冠狀動(dòng)脈血供急劇減少或中斷，使相應(yīng)心肌嚴(yán)重而持久地急性缺血所致。盡管冠狀動(dòng)脈疾病和心肌梗死的治療取得了顯著進(jìn)展，但心肌梗死仍然是HF 的最常見原因[30]。經(jīng)人類重組神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白1 誘導(dǎo)后，其下游效應(yīng)物CaMYLK 可上調(diào)進(jìn)而改善心肌梗死大鼠的心臟功能[31]，由此一些與MYLK3 基因及其產(chǎn)物有生物關(guān)聯(lián)的介質(zhì)或許可以間接地影響心臟功能。另外，研究發(fā)現(xiàn)，小鼠發(fā)育過程中敲除MYLK3 后MYLK4 的表達(dá)上調(diào)，但其蛋白CaMYLK水平卻無明顯上調(diào)[32]，提示MYLK4 基因可能間接調(diào)控另一種蛋白質(zhì)來補(bǔ)償發(fā)育過程中MYLK3 基因的缺失。MYLK3 基因或許可以作為心肌梗死治療的新靶點(diǎn)，其對于心臟疾病的調(diào)控是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，在信號傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中該基因很可能與其他的基因或蛋白相互作用，共同參與心臟疾病的發(fā)生發(fā)展。

2 小結(jié)與展望

目前關(guān)于MYLK3 基因在心臟疾病中的研究仍是熱點(diǎn)，本文綜述了MYLK3 基因在CHD、DCM、心肌缺血及心肌梗死等心臟疾病中發(fā)揮的重要作用，提示其可能是治療心臟疾病的潛在靶點(diǎn)，但機(jī)制尚未完全明確，對于其機(jī)制的進(jìn)一步探索可為臨床心臟疾病中的診斷及治療提供新方法，為心臟疾病的靶向藥物治療提供新的理論依據(jù)。