缺血性中风病急性期泛素融合降解蛋白的临床意义

韩秀秀,马　斌

( 北京中医药大学东直门医院，北京 100700)



缺血性中风病急性期泛素融合降解蛋白的临床意义

韩秀秀,马斌*

( 北京中医药大学东直门医院，北京 100700)

摘要：在脑缺血发生的急性期，缺血、缺氧的程度越严重，神经元细胞死亡越多，细胞内重要非溶酶体蛋白水解途径泛素-蛋白酶体系统(UPS)功能受损越严重，泛素融合降解蛋白(UFD1)是UPS的重要组成部分，其作为与神经细胞凋亡相关的生物学指标则表现的相关性就越强，UFD1可能与缺血性中风病急性期神经功能缺损程度及证候程度、证候变化密切相关。在缺血性中风病急性期动态监测血清UFD1变化时同步利用美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)、缺血性中风证候评价量表进行中风病疾病、证候疗效动态评价，探讨生物学指标UFD1血清水平与NIHSS评分、证候评分的相关性,即可明确UFD1在中风病急性期中“病证”疗效评价中的价值。

关键词：泛素-蛋白酶体系统；泛素融合降解蛋白；缺血性中风

近年来，人们通过对细胞内蛋白质选择性降解的主要途径泛素化-蛋白酶体系统(UPS)机制的深入研究，发现其在诸多细胞功能中起着重要作用，如参与细胞凋亡、抗原递呈、细胞周期以及细胞内信号传导等过程[1]。目前，UPS与神经系统疾病的关系逐渐被揭示，已明确UPS参与神经系统的发育过程,其功能障碍与多种神经退行性疾病以及脑卒中等的发病有关。泛素融合降解蛋白(UFD1)作为UPS中不可或缺的重要组成成分在其作用过程中发挥重要作用，UFD1血清水平是否与神经元细胞死亡的病理过程相关仍是未知。缺血性中风病急性发作时大量神经元细胞死亡，探究UFD1血清水平变化对于能否把其作为缺血性中风急性期的生物学指标关系重大，也是进一步探讨UFD1与缺血性中风病急性期不同证候表型间相关性的重要证据。

1UFD1与UPS的作用

UPS是细胞内蛋白质选择性、特异性降解的ATP依赖性非溶酶体蛋白水解途径，主要降解不稳定蛋白成分[2]，如错误折叠的蛋白质、不需要的或外来的蛋白成分等，并调节细胞的代谢、分化和增殖等生理过程，是细胞内的高效“清道夫”。其组成主要包括:泛素、泛素激活酶E1、泛素偶联酶E2、泛素连接酶E3、泛素识别因子UFD1、26S蛋白酶体、泛素解离酶[3]等。UFD1作为泛素识别因子,能够特异性的识别靶向蛋白上泛素的特殊蛋白质[4],是一种含有76个氨基酸的多肽。UPS对靶向蛋白质的降解过程主要有3个阶段：1)蛋白泛素化；2)UFD1介导；3)26s蛋白酶体进行降解并释放泛素。

1．1底物蛋白泛素化泛素需要通过E1、E2、E3三步酶的级联反应与底物蛋白共价结合，以完成底物蛋白的泛素化修饰。在ATP的作用下，首先泛素活化，进而E1、泛素形成泛素-E1中间体，然后E1将活化的泛素传递给E2，最后E3将结合E2的泛素连接到靶向蛋白上，从而完成底物蛋白泛素化的过程[5]。

1．2UFD1的介导UFD1特异性的识别底物蛋白上的泛素从而将泛素化的底物蛋白送至26S蛋白酶体催化中心。通过对哺乳动物的UFD1蛋白功能分析发现其N端为连接泛素结合位点，C端为Npl4蛋白、p97蛋白结合位点，三者结合形成p97-UFD1-Npl4三元复合体，这样能更加稳定的固着泛素-单体泛素或聚合泛素，以介导泛素化底物蛋白至26S蛋白体催化中心降解[6]。

1．326S蛋白酶体对底物蛋白的降解26S蛋白酶体为ATP依赖型蛋白水解复合体，包含一个圆柱形的20S核心蛋白酶体和两个V形19S调节颗粒[7]。19S调节颗粒负责拆开折叠的底物蛋白，释放泛素，并引导底物蛋白到20S蛋白酶体降解。20S蛋白酶则将底物蛋白降解成氨基酸和短肽并将之输出，至此完成底物蛋白的降解。

2UFD1、UPS与缺血性中风病急性期的关系

在感染、炎症、基因突变等多种病理状态或高温、氧化、紫外线暴露等各种环境刺激时，细胞内蛋白质会发生变性或错误折叠，因此需降解的底物蛋白增加，UPS通过及时上调底物蛋白泛素化进程和蛋白酶体活性来清除损伤蛋白，从而维持细胞代谢和功能平衡[8]；但是持续或剧烈的应激刺激产生的大量活性氧(ROS)、活性脂质过氧化产物等，或其他病理过程导致ATP供应中断，均可使敏感依赖ATP的蛋白酶体如26S蛋白酶体失活，引起UPS降解蛋白质的功能障碍，从而导致细胞内泛素化结合蛋白的堆积[9]。与此同时,变性及错误折叠蛋白在细胞内大量聚集与沉淀形成的巨大泛素化聚合物难以被蛋白酶体水解，从而聚集在早幼粒细胞白血病蛋白(PML)核体和中心体附近，产生神经毒性影响细胞正常功能，最终导致细胞死亡[10]。研究表明，在氧化应激、炎症反应或者其他病理条件下，多种神经系统疾病，包括PD、AD[11]、HD[12]、ALS[13]和缺血性脑血管疾病[14-15]等，均观察到了细胞内泛素化蛋白异常堆积的现象。

缺血性脑血管病急性发病时UPS功能障碍可能与ATP耗竭、氧化应激反应、炎症反应、信号传导等有关。由于脑组织能量储存匮乏，在缺血性脑血管病急性发病时脑组织的氧在8～12 s耗尽，ATP或磷酸肌酸在2 min内耗尽并出现合成障碍，从而影响ATP依赖性蛋白酶体的蛋白降解功能。氧化应激损伤是大脑缺血性损伤的重要原因,产生的大量ROS严重影响蛋白酶体功能。此外脑缺血时触发的炎症反应及信号传导功能均能降低UPS对损伤蛋白的降解，从而泛素化底物蛋白大量堆积致使神经元细胞死亡，发生局灶性神经功能障碍。研究发现，脑梗死急性期采用蛋白酶体抑制剂PS-519可明显减轻缺血性脑损伤[16]。目前，研究证实作为UPS的介导因子UFD1在人死后及大脑损伤模型中其脑脊液水平显著升高，同时发现脑组织梗死后UFD1的血清水平上升[17]。

3UFD1与缺血性中风病急性期证候演变

中医学中疾病病程虽然没有进行明确的时间点界定，但根据病情、证候的演变认为不同阶段具有不同的病机特点。多项关于中风急性期证候演变的研究表明，中风病急性期的不同时点证候具有一定的规律，痰证在急性期始终占有重要位置，但风证在3 d后出现频率逐渐下降，痰证在7 d后逐渐下降，气虚证长期稳定存在甚至在14 d后越来越明显[18-19]。近来研究发现，将实验性脑出血(ICH)大鼠处死后进行蛋白免疫印迹分析，结果显示，灶周细胞大量多聚泛素化蛋白堆积，并呈现明显的时间相关性，在第3天、第7天达到高峰[20]。

中风病急性期的证候演变和实验性脑出血的小鼠实验中，灶周细胞堆积的泛素化蛋白同样呈现了明显时间相关性，但是在缺血性中风中，灶周细胞堆积的泛素化蛋白及UFD1表达是否具有时间相关性仍是未知，如果UFD1的表达呈现明显的时间相关性，在缺血性中风病急性期的横向观察中，不同证候的人群中UFD1的表达亦可表现出明显的证候相关性。可以通过对缺血性中风病急性期人群进行纵向横向双重观察以探寻UFD1与缺血性中风病的关系，这对于UFD1是否可称为缺血性中风病的证候诊断性指标具有重大意义。

4UFD1与中风病病情评估和证候疗效评价

目前中风病“病证结合”的临床疗效评价模式已逐渐被中医界广泛认可，即对中风病进行疾病层面、证候层面“双层次”的临床疗效评价。疾病层面：采用目前西医较为成熟的疗效评价指标，如美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)、日常生活能力量表(ADL)[21]等；证候层面：多采用“缺血性中风病证结合的诊断标准与疗效评价体系研究”(973计划)的代表性成果“缺血性中风证候要素诊断量表和缺血性中风证候评价量表”[22]。尽管在临床中上述量表的联合使用在一定程度上提高了证候评价的客观性，但是仍然缺乏客观可量化、准确性强的生物学指标的辅助评价，因此仍需要筛选证候相关性强、并与疾病病理演变过程密切相关的生物学指标以完善中风病的临床疗效评价指标体系。

目前研究已证实，UFD1在脑梗死发病3 h内血清水平升高，对脑梗死的疾病诊断具有一定价值，但是，伴随疾病发展，缺血、缺氧程度的加重，神经元细胞死亡增加，UFD1作为与神经细胞凋亡相关的生物学指标表现的相关性就越强，但是否UFD1与缺血性中风病急性期神经功能缺损程度及证候程度相关仍是未知。因此可在缺血性中风急性期动态监测血清UFD1变化时同步利用上述评价量表进行中风病疾病、证候疗效动态评价，探寻UFD1在中风病急性期中“病证”疗效评价中的价值。这将为把UFD1纳入中风病临床疗效评价体系中提供重要证据。

5总结

由于中医临床疗效多是通过干预证候以达到治疗疾病或改善症状的目的,因此证候疗效评价是中医临床疗效评价的核心和特色之处。寻找与证候相关的特异性、敏感性生物学指标，评估其在中风病病情程度、证候轻重评价中的价值，是建立包含生物学指标在内的中医临床疗效评价指标体系的关键环节。由于UPS功能障碍与神经元细胞死亡密切相关,UFD1血清水平在脑组织梗死后升高,因此应积极探索其在缺血性中风病急性期不同证候表型中表达差异和动态变化，寻找将UFD1作为缺血性中风病急性期证候表型或中风病临床疗效评价性生物学指标的相关证据，这将对构建客观、准确的中风病中医临床疗效评价体系做出贡献。

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Tbquitin Fusion degradation protein in acute ischemic stroke

HAN Xiuxiu,MA Bin*

(Dongzhimen Hospital of Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100700,China)

Abstract：During the period of acute cerrebral ischemia,the more serious the degree of hypoxia-ischemia,the more neuronal cells would die and the more impaired of ubiquitin-proteasome system (UPS).Ubquitin fusion degradation protein(UFD1)-an important component of UPS-is a biomarker related to cell death,so UFD1 maybe correlated to the degree of nerve function defect and TCM syndromes in acute ischemic stroke.Thereby,we monitor serum UFD1 dynamicly at the same time evaluate effect of stroke disease,syndrome with “National Institute of Health Stroke Scale(NIHSS)” and “Ischemic Stroke TCM Syndrome Factor Diagnostic Scale(ISTSFDS)”.Analyzing the relation between UFD1 and NIHSS scores,TCM syndrome scores and we could clear the value of UFD1 in efficacy evaluation of acute ischemic stroke.

Keywords：UPS;UFD1;ischemical stroke

(收稿日期:2015-04-11)

文章编号：2095-6258(2016)01-0165-04

中图分类号：R255.2

文献标志码：A

*通信作者：马斌，硕士研究生导师，电话-(010)84013148,电子信箱-mabin0352@126.com

作者简介：韩秀秀(1989-)，女，硕士研究生，主要从事中医内科脑病学研究。

基金项目：国家自然科学基金项目(81173230)。

DOI:10.13463/j.cnki.cczyy.2016.01.058

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