细胞色素b245的功能及其基因多态性与心血管疾病关系的研究进展

邓斌，皮光环

(川北医学院附属医院，四川南充637000)



细胞色素b245的功能及其基因多态性与心血管疾病关系的研究进展

邓斌，皮光环

(川北医学院附属医院，四川南充637000)

作为烟酰胺脱氢酶/烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶的一个亚单位，细胞色素b245(p22phox)在传递电子及产生超氧阴离子方面起重要作用。其表达增加时NADPH氧化酶活性增加，进而升高体内活性氧水平，导致氧化还原信号改变，可引起一系列功能紊乱。p22phox的结构功能、调节因素及其编码基因CYBA多态性与心血管疾病关系密切，研究其CYBA基因潜在致病位点有助于确定心血管疾病高危人群，对高危人群早期给予干预治疗可降低心血管疾病的发病率。

心血管疾病；细胞色素b245；基因多态性；活性氧；

研究显示，氧化应激过程中产生的活性氧会损伤DNA，引起血管内皮细胞损伤，导致血管功能障碍[1]。膜相关烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶是血管及中性粒细胞中产生活性氧的主要酶源，与缺血性损伤以及动脉粥样硬化的发生密切相关[2]。细胞色素b245(p22phox)作为吞噬细胞和血管壁非吞噬细胞烟酰胺脱氢酶(NADH)/NADPH氧化酶的共同部分，与NADH/NADPH氧化酶的激活密切相关。p22phox活性的改变可影响体内活性氧的产生，在氧化应激所致的炎症中起着重要作用[3]。现就p22phox的功能及其基因多态性与心血管疾病关系的研究进展综述如下。

1　p22phox的结构特征

p22phox是一种包含195个氨基酸，相对分子量为22.0 kDa的跨膜蛋白[4]。在组成NADP/NADPH氧化酶的众多亚单位中，p22phox属胞质中的较小亚单位(也称α-亚单位)，p22phox与位于胞质的另一膜结合亚基gp91Phox(现被命名为NOX2)形成的异源二聚体(即细胞色素b558)是NADPH氧化酶的核心。p22phox分子胞质尾区的C-末端有一个富含脯氨酸的结构域，在受到细胞外信息如激素、细胞因子等刺激时，C-末端富含脯氨酸的尾巴能与NADPH氧化酶胞质中的其他亚单位p47Phox、p67Phox、p40Phox和Rac结合，形成酶复合体。这种结合能使gp91Phox的构象发生改变，通过诱导电子的跨膜转动诱导激活NADPH氧化酶，进一步发挥生物学作用[4]。

2　 p22phox的功能

2.1参与NADPH氧化酶的激活 NADPH氧化酶系统包括3个胞质元件(p40phox、p47phox、p67phox)、2个膜相关色素(gp91Phox、p22phox)以及1个低分子量的G蛋白[2]。已证实NADPH氧化酶的激活与胞质亚单位的磷酸化相关联，其激活机制很复杂，涉及膜相结合亚基NOX2-p22phox和胞质亚基的组装，被受体诱导磷酸化的调节亚基P47Phox和p67Phox从胞质溶解，与膜结合亚基NOX2-p22phox产生复杂的构象变化，激活氧化酶[5]。p22phox的磷酸化受到两种机制(磷脂酶D依赖机制和非依赖机制)的调节，进一步发现NADPH氧化酶的激活受到p22phox磷酸化的调节[6]。

2.2参与活性氧的产生 活性氧是指化学性质活跃的含氧物质，以自由基形式存在的超氧阴离子自由基(O2-)、羟自由基、过氧化氢(H2O2)、烷过氧基和臭氧等为常见的活性氧[7]。活性氧能引起许多病理变化，如细胞增殖、血管生成、血管壁增厚、细胞死亡、血管内皮损伤及炎症等[1,7]。由gp91phox和较小的亚单位p22phox形成的细胞色素b558是催化NADPH氧化酶生成O2-的核心。当NADPH氧化酶激活时，调节亚基转位，与b558膜复合体通过串联SH3结构域结合，含黄素的gp91Phox催化亚基作为电子传递系统，以NADPH为递氢体，进行催化反应，O2-在超氧化物歧化酶的作用下生产H2O2。有研究显示，通过与p22phox和Noxs的连接，作为小窝标志蛋白对许多关键信号分子活性起直接调节作用的陷窝蛋白-1将NADPH氧化酶定位于小窝上，形成功能复合物，参与小窝介导的活性氧信号[8]。gp91Phox及其同系物组成了NOX家族， NOX4作为成员之一，在多种细胞中广泛表达。研究发现，p22phox能与异位表达的NOX4形成复合物，增加NOX4的稳定性，而NOX4能增加p22phox的表达，促进依赖NOX4的活性氧产生,而RNAi介导的敲除内源性p22phox转录物导致NOX4活性降低[9]。研究表明，在人关节软骨细胞中NOX4是产生活性氧的主要来源，NOX4与p22phox共表达，且受到白介素-1β的调节[10]。

3　p22phox的调节因素及参与介导通路

3.1 p22phox的调节因素作为一种广泛存在的跨膜蛋白，p22phox在影响活性氧产生的同时，其表达也受到某些因素的影响。研究发现，迷迭香酸具有保护心脏及降低血压的作用，进一步发现迷迭香酸可以抑制NADPH氧化酶亚单位p22phox的表达[11]。在关于烟冷凝物所致肺癌与葡萄籽原花青素的研究中发现，葡萄籽原花青素不仅降低烟冷凝物所致肺癌细胞中p22phox和p47Phox的表达，同时阻断二者之间的相互作用，导致肺癌细胞NADPH氧化酶的失活，降低氧化应激所促进的细胞侵袭[12]。研究表明，在人视网膜色素上皮细胞中，通过调节MAPK和NF-κB通路引起的p22phox下调在Ang-Ⅱ所致氧化应激有抗炎作用[3]。siRNA可引起NADPH氧化酶亚基p22phox基因的抑制，Ang-Ⅱ可导致体外培养的内皮细胞的衰老，通过上调p22phox的表达而增加细胞内活性氧的产生[13]。Edderkaoui等[5]研究发现，通过上调p22phox的转录，生长因子增加胰腺癌细胞中NADPH氧化酶的活性，抑制胰腺癌细胞凋亡，进一步发现生长因子可刺激AKT介导激活NF-κB转录因子而上调p22phox的表达。Rousset等[10]研究发现通过在氧化还原阶段上调p22phox的表达，白介素-1β可稳定NOX4的活性和表达。

3.2p22phox参与介导的通路 研究发现，过度表达的p22phox可阻断顺铂进入癌细胞的细胞核，抑制顺铂诱导的细胞凋亡，从而增加癌细胞对顺铂的耐药性，同时发现p22phox可激活PI3K/AKT信号通路进一步抑制细胞凋亡的衰减[14]。Woolley等[15]研究表明，急性髓细胞白血病细胞中由FLT3驱动H2O2的产生需要p22phox的介导。可见，p22phox可作为某些通路的一部分，直接或间接地影响活性氧的产生，进一步参与某些疾病的发病机制。

4 p22phox基因多态性与心血管疾病的关系

4.1p22phox基因多态性 人类的p22phox基因称为CYBA，位于染色体16q24，包含6个外显子，长约8.5 kb[4]。近年来，大量关于CYBA基因多态性与疾病关系的研究较多集中于C242T、A640G、A930G基因多态性与氧化应激所导致的心血管疾病。

4.2p22phox基因C242T多态性与心血管疾病 C242T多态性发生在第4外显子，源于一个氨基酸的取代(组氨酸被络氨酸取代)，进而导致血管的氧化功能、氧化应激功能以及降低活性氧功能的丧失，与人血管NADPH氧化酶活性的降低相关联[16]。p22phox在第72和第94位氨基酸分别含有2个组氨酸残基，是血红蛋白的潜在结合位点，而C242T多态性即发生于血红蛋白的潜在位点之一，第72位组氨酸被络氨酸取代，将产生一个Rsa I的酶切位点。同时该位点可能通过影响体内低密度脂蛋白(LDL)胆固醇形成的数量而间接影响LDL的生物学功能，与动脉粥样硬化的形成密切相关。Hashad等[17]研究表明，CYBA基因C242T位点的多态性可减少埃及人急性心肌梗死的发生，同时发现CT基因型携带者oxLDL血浆浓度较CC基因型携带者显著降低。Xu等[16]在CYBA基因C242T和A640G多态性与冠状动脉疾病发生风险的荟萃分析中显示，C242T和A640G多态性在冠状动脉疾病发病机制中发挥了极其重要的作用，C242T基因的等位基因对冠状动脉疾病亚洲人群具有保护作用，而对高加索及其他人群无保护作用。Wu等[18]在一项纳入18 628例的荟萃分析中得出CYBA基因的C242T位点多态性很可能是冠状动脉疾病发生的一个危险因素，携带T等位基因可能增加冠状动脉疾病发生的风险。由于研究设计及种族差异，可能导致以上差异的出现。

4.3p22phox基因A640G多态性与心血管疾病 A640G多态性位于CYBA基因的3′非翻译区，虽无氨基酸的替换，但影响活性氧的产生。Xu等[16]研究发现对冠状动脉疾病患者A640G等位基因具有保护作用。Liang等[19]在一项列入3 904例冠心病患者p22phox基因A640G多态性与降低冠状动脉疾病风险关联的荟萃分析显示，A640G多态性可能降低冠状动脉疾病发生的风险。Niemiec等[20]关于A640G多态性与冠状动脉疾病的研究中却得出不同的结论，认为A640G多态性与冠状动脉疾病无关联。目前A640G多态性如何影响冠心病的发生机制仍不清楚。据推测A640G通过与其他部位的mRNA相互作用影响CYBA基因mRNA的稳定性及CYBA基因的翻译活性，进一步影响p22phox蛋白的生物合成。NADPH氧化酶与动脉粥样硬化密切相关，而p22phox在NADPH氧化酶激活及活性调节中发挥重要作用。因此，A640G多态性可能在降低冠状动脉疾病发生风险中发挥重要作用。

4.4p22phox基因A930G多态性与心血管疾病A930G位于p22phox基因的启动子区，其多态性位于3′非翻译区。A930G多态性与NADPH氧化酶的激活以及活性氧的产生密切相关。有人推测A930G通过与C/EPB的特异结合调节CYBA启动子活性，从而转录CYBA。Pawel等[21]在A930G多态性与波兰人冠状动脉疾病及动脉粥样硬化风险因素关联的研究中显示，-930G等位基因与冠脉疾病相关，在风险因素肥胖及吸烟存在时，-930G等位基因增加冠脉疾病的风险。

p22phox在NADPH氧化酶的激活及异位活性氧的产生中扮演重要角色，通过对其结构、功能、调节及影响因素的进一步深入研究，可为血管内皮功能障碍、血管壁增厚、纤维化等疾病的治疗探索新的思路。

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四川省卫生厅科研课题(120427)。

皮光环(E-mail: piguanghuan@126.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.33.038

R541.9

A

1002-266X(2016)33-0105-03

2016-05-19)