FXYD5在高血压病动脉粥样硬化中调控机制的研究进展

何思陆，李天资

FXYD 基因蛋白是指一类有离子通道或离子通道调节作用的小分子单跨膜蛋白，和钠钾泵（也称Na＋－K＋－ATP酶，钠钾转运体）的结构功能密切相关［1］。高血压病（primary hypertension，PH）是以动脉血压持续升高为主要表现，影响全球近1／3人口的健康，由多种因素导致，具有高度遗传异质性的复杂疾病［2］，是脑卒中、冠心病、慢性肾脏疾病、栓塞和血管破裂等多种疾病的重要危险因素，全球每年超过1 000万患者死于与PH 相关的疾病［3］。动脉粥样硬化（atherosclerotic disease，AS）是慢性血管疾病共同的病理基础，与AS 关系密切。研究表明，血管重塑（vascular remodeling，VR）在PH 及其AS的发生发展过程中，FXYD5的表达不仅在调节Na＋－K＋－ATP 酶分布、钠的重吸收和体液量等扮演着重要的角色，而且在应激情况下，如缺血缺氧、内皮细胞损伤等，对内源性的促血管生成细胞因子水平上调，内皮细胞的血管生成等血管再生机制有着密切的关联性，但其发病机制尚不完全清楚［4］。本研究就FXYD 在高血压动脉粥样硬化中调控机制的研究进展简要综述如下。

1 FXYD5

细胞膜（cell membrane）是脂双分子层的半透膜，机体组织中绝大多数的小分子和无机离子代谢物质，因其不溶于脂，若要有效地进出活细胞，并能在细胞内外达到适度的浓度梯度，形成生理机能上的膜电位差，必须通过膜运输蛋白（membrane transport protein，MTP）调控来实现［5］。FXYD 就是这样一类贯穿于细胞膜两端的内嵌膜蛋白，是细胞膜功能的承担者，是活体细胞实现代谢物质的跨过生物膜的一类MTP［6］。每一个FXYD 蛋白都含有一个包含35个氨基酸序列的区域，初始序列为脯氨酸－苯丙氨酸－X－酪氨酸－天冬氨酸，根据氨基酸编写代码简写为P－F－X－Y－D，还包括7个不变氨基酸和6个高度保守的氨基酸序列［7］。虽然FXYD 蛋白都比较小，大约只包含60到160个氨基酸，但每一类的FXYD 蛋白都由含有6至9个外显子的基因编码；而且，在二级结构中，FXYD 蛋白都含有的内含子－外显子结构和相应的基因是对应的［8］。提示FXYD 蛋白是由分散的结构区域组成，这种组成更适应于它的生理需要［9］。至今为止发现FXYD 有12个成员组成，FXYD 通过提高其表达含量来增加细胞的能动性和转移潜能［5］。是通过调节钠钾泵的数量和活力来实现的［1］。FXYD5，又称离子转换调节器5（dysadherin）在多种组织中都有表达，而且都在大脑组织中呈高表达，FXYD5 与钠钾泵的α亚基相互作用，可增加它的细胞电压［10］。与FXYD 家族里的其他成员不同，FXYD5胞外段含有大于140个氨基酸，而胞内段仅含有15个氨基酸，其他成员胞外段的氨基酸个数均小于40个。FXYD 蛋白家族最近被证明是一个组织特异性调节钠钾泵的小跨膜蛋白，有研究发现FXYD5和钠钾泵的α1和β1 亚单位共表达使钠泵活性增加2 倍［11］。研究表明，FXYD5与钠钾泵关系密切并调控其性能。有研究证实FXYD5作为FXYD 在结构及功能上的相互作用［8］。其研究显示，二者具有高度亲和性，FXYD5的跨膜区与钠钾泵的α亚基相互作用可介导其速度增长［11］。FXYD5可以通过修饰细胞骨架结构及增大细胞间紧密连接，从而影响细胞膜通透性及钠钾泵活性［12］。细胞实验观察显示，特异性沉默FXYD5 基因表达后组织的血管平滑肌细胞（VSMC）增殖能力变化不大，但细胞迁移力和细胞膜钠钾泵活性明显降低，因此认为FXYD5基因可能参与PH 及其AS的发病机制［13］。

2 VR

重塑（restore）的原意是指物体大小和形状的改变，VR 是指血管直径的慢性变化或血管壁的结构改变，也就是说是血管腔／壁比例和几何形状的改变，包括血管横截面积的增大或缩小［14］。VR 是一种普遍现象，可贯穿整个生命过程，是细胞增殖、坏死、迁移以及细胞外基质合成、降解所致的动态性血管构型变化过程［15］。由于血管新生内膜增厚而动脉扩张不足所致的管腔狭窄，以及可引起管腔狭窄的动脉收缩过程也可成为VR 的范畴［16］。1989年，Baur nback和Heistad研究发现，在自发性高血压大鼠（SHR）组软脑膜动脉血管内径＜100μm 的小动脉血管外径与正常大鼠组比较有明显的缩小现象，因此提出了血管重塑的概念，目前认为血管结构与功能相适应而发生变化，这种变化的主要特征是VSMC 增生、肥大并向内膜迁移，造成血管壁肥厚、管腔狭窄，进而导致外周阻力和血压的持续升高［17］。VR 可分为代偿性重塑（或称为扩张性重塑、向外重塑和正性重塑）和失代偿性重塑（或称为收缩性重塑、向内重塑和负性重塑）两大类型。即可分为肥厚性重塑与非肥厚性重塑，前者是指VSMC以增生和肥大为主，又称广义的VR；后者是指VSMC以重新排列为主，又称狭义的VR［18］。依据管腔直径变小、变大或不变称之为向心性重塑、外向性重塑或代偿性重塑［19］。血管重塑已成为动脉粥样硬化管腔狭窄的又一重要决定因素。其发生机制涉及血流动力学刺激，氧化还原状态的改变，细胞增殖、迁移、凋亡以及RNA 合成与降解等，是一种多因素、多阶段、多基因参与的过程，且各因素又并非孤立存在，而是相互渗透、相互影响，共同作用于血管，使血管构型发生改变［20］。虽然在临床上通过干预负性血管重塑已取得一定的效果，但仍有一些问题并没有得到解决［5］。这就说明人们对这一病变的认识还不够深入，其详尽机制可能比人们已了解的要复杂得多，仍然需要进行进一步深入的研究。

心脑血管事件（cardiovascular events，CE）是指由于危险因素作用引起心脏血管和大脑血管病变而产生的急性特发性疾病，包括猝死，急性心肌梗死、急性脑出血、急性脑栓塞、脑血栓形成等［1］。PH 是AS和CE发生、发展的重要因素，AS引发CE，而AS所致的狭窄又可导致继发性高血压，因此PH、AS与CE三者之间互相影响，互相促进，形影不离，密切相关［5］。目前认为VR 是由于机体内皮损伤、VSMC增生、基质沉积所引起的血管壁增厚和管腔狭窄性疾病，是PH、AS和CE三者的病变基础［6］，而血压增高导致的基因表达水平变异，内皮损伤反应，FXYD5代谢障碍，离子通道功能障碍等可引起的细胞增殖、迁移和分泌细胞外基质等，使VSMC 发生病理性表型转化，由收缩型转变为合成型，丧失收缩功能，是VR 形成与发展的根本原因，但其机制还不完全被诠译［7］。

3 FXYD 与AS

钠钾泵为机体细胞中的一种蛋白酶，由α亚基，β亚基和FXYD 蛋白组成。是维持细胞膜内外Na＋，K＋离子浓度的主要酶，调节钠离子和钾离子之间的交换，调控血压和心脏的功能［21］。每当三个钠离子被转运出细胞，就有两个钾离子被转运到细胞内部［18］。保持膜内高钾膜外高钠的不均匀离子分布。钠钾泵中的α亚基为分子量约120 KD 的催化ATP 水解跨膜蛋白，既有Na－K 结合位点，又具ATP 酶活性，β亚基为小亚基，是分子量约50 KD 的糖蛋白［22］。研究证实FXYD5 与钠钾泵在结构及功能上的相互作用［23］。FXYD5与钠钾泵具有高度亲和性，FXYD5的跨膜区可介导钠钾泵的细胞电压的增长［16］。目前认为不同的FXYD 蛋白的跨膜区在功能影响方面起着重要的作用［10］。钠钾泵通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与Na＋，K＋的亲和力发生变化，α亚基以亲Na＋态结合Na＋后，触发水解ATP，每水解一个ATP释放的能量输送3个Na＋到胞外，同时摄取2个K＋入胞，造成跨膜梯度和电位差［5］。研究表明FXYD5蛋白在细胞生长代谢过程中还具有其他的特殊作用，且可作为钠钾泵的组织特异性调节亚群［24，25］。这些辅助亚群的每一个成员都直接影响钠钾泵的功能，这种调节是依靠组织中FXYD 蛋白的表达来完成的［26］。有研究发现。FXYD5高表达可刺激VSMC增殖和迁移，提示FXYD 可能与PH、AS等心血管疾病发生和发展有关［27］，哺乳类动物体内存在一种内源性类洋地黄（endogenous digitalis－like factor，EDLF），与地高辛抗体呈免疫反应，具有抑制细胞膜钠钾泵活性的作用，故称其为“钠泵抑制因子”；核因子κB（nuclear factorκB，NF－κB）广泛存在于机体细胞，具有多种调节作用的转录因子，正常活体细胞在胞浆内NF－κB与抑制蛋白（IκB）结合而呈非活性状态，病变的细胞NF－κB与IκB解离并进入细胞核内，与特定的启动子结合，调控各种基因的表达，如细胞因子、炎症因子、黏附分子等。NF－κB 在炎症发生时复杂的细胞因子网络中起着中心调节作用，在细胞增殖、分化和凋亡及肿瘤发生中NF－κB 也扮演着重要角色［28］。有研究发现，EDLF 与钠钾泵结合后，可诱导核因子κB及转录激活蛋白－1（AP－1）活化，调节动脉粥样硬化相关基因的表达，还可刺激VSMC和肾小管上皮细胞的增殖。提示钠钾泵可能与高血压、血管重塑等心血管疾病发生有关；钠钾泵活性的下降会导致细胞内Na＋浓度的增高，细胞水肿，对血管平滑肌细胞而言，会导致动脉管腔狭窄；其次细胞内Na＋高浓度会导致Na＋－Ca2＋交换增加，平滑肌细胞Ca2＋内流增加，外流减少，这种Na＋、Ca2＋水平的改变会直接影响VSMC 兴奋性，使血管紧张性增高，外周血管阻力增加，引起血压升高［29－32］。

FXYD5 或通过钠钾泵的调控，或者直接影响VSMC的表达调控，影响血管重塑，从而在高血压及其动脉粥样硬化形成过程中扮演重要角色，FXYD5蛋白或许可作为调节钠钾泵的功能，达到治疗高血压、血管重塑等疾病作用的一种新型药物靶点。

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