泛素化修饰在盐敏感性高血压发生发展中的分子机制研究进展

袁玉婷

北京大学国际医院心内科(北京 102206)

·综 述·

泛素化修饰在盐敏感性高血压发生发展中的分子机制研究进展

袁玉婷

北京大学国际医院心内科(北京 102206)

泛素化修饰在盐敏感性高血压发生发展中发挥重要作用，通过参与介导蛋白质降解，调控细胞活动，影响与血清离子代谢相关通道如ENaC、钠氯共转运、肾脏外髓钾离子通道、氯共转运体的表达与作用，同时还参与动脉硬化、肾小管损伤、高糖所致血管损伤等病变，导致盐敏感性高血压发生与发展。

我国高血压发病率约为20%，因人口平均年龄增长、吸烟人群比率上升等原因，发病率仍呈上升趋势[1-2]。盐敏感高血压是指高盐摄入后钠潴留、血压显著上升的一类特殊性高血压，高盐摄入是血压上升的独立危险因素。盐敏感性高血压具有其特殊的发病机制、临床特征，肾素-血管紧张素系统在其中发挥重要作用[3]。泛素是一种由76个氨基酸构成的多肽，广泛存在于真核生物中，具有高度保守性，泛素化修饰是指泛素分子在系列酶的作用下与蛋白质共价结合的过程，广泛参与介导蛋白质降解，几乎调控所有的细胞活动，与人类重大疾病发生、发展关系密切。本次研究试就泛素化修饰在盐敏感性高血压发生发展中的分子机制研究进展进行概述。

1 泛素-蛋白酶体系统 泛素化修饰整个过程涉及泛素分子、底物蛋白、多种酶系统、泛素结合酶等，共同构成了泛素-蛋白酶体系统。参与了真核生物体内80%～85%的蛋白质降解，具有ATP依赖、高效、高度选择性特点，具有标记靶蛋白、转录因子活性、逆转录病毒出芽、调节胰岛素水平、调控TGF-β通路等作用，参与系统基因表达、增殖、分化、衰老、凋亡与自噬，调控个体生长、发育与衰老等生物活动。底物蛋白广泛存在于细胞内，泛素化修饰因此还能参与DNA损伤修复、免疫应答等生物化学作用。泛素化修饰通过位点实现特异性作用。在盐敏感性高血压中，其主要通过参与离子通道、肾素-血管紧张素系统作用，影响盐敏感性高血压的发生与变化。

2 泛素化修饰与ENaC 肾脏中，ENaC分布在远曲小管末端、连接小管和集合管的膜表面，与钠的重吸收、血压调控关系密切，是肾素-血管紧张素系统的重要组成部分。前文提到泛素化修饰广泛参与生物细胞的活动。有证据显示，ENaC可能与遗传性高血压有关，影响盐敏感性，若出现功能紊乱，则在摄入高盐后，容易出现离子重吸收障碍，进而导致血压上升。泛素连接酶E3 NEDD4L家族参与调控ENaC的表达，在维持细胞内外钠离子平衡方面发挥重要作用。临床研究证实，Liddle综合征与ENaC-NEDD4l-蛋白酶体系基因突变有关，一项针对人的基因多态性研究显示，Nedd4l基因的单核酸多态性与高血压关系密切。动物实验研究证实盐敏感小鼠和盐抵抗小鼠肾脏远端小管Nedd4l表达存在显著差异。另一项动物实验证实，膜表面NEDD4-2数量受醛固酮水平、钠盐饮食影响[4]。O.Staub等发现，Liddle综合征患者NEDD4-2通过WW结构域与ENaC的PY结构域结合介导ENaC的泛素化修饰，从而加速ENaC细胞活动，加速细胞凋亡，减少表达水平，引起ENaC功能紊乱，最终引起高血压[5]。基因敲除实验进一步证实了泛素化特异性修饰对ENac表达的影响[6]。NEDD4-2对EnaC的泛素化作用受激素影响，醛固酮可诱导血清和糖皮质激素参与蛋白激酶的合成，竞争性抑制NEDD4-2与ENac结合，减弱了ENac泛素化修饰。最新的研究发现，ENaC的N端赖氨酸是泛素化、乙酰化的共同位点，组蛋白脱乙酰酶抑制剂曲古抑菌素A能够纠正α/β/γ-ENaC的乙酰化，增加膜表面EnaC数量，这一发现为靶点药物的研发奠定了理论基础。

3 泛素化修饰与钠氯共转运体 钠氯共转运体(NCC)是影响盐敏感性高血液的重要物质，位于肾脏远曲小管影响钠离子、氯离子的重吸收。NCC基因失活会导致低钙低钾性低血压综合征，过度激活，则会导致家族性高钾性高血压Gordon综合征。NCC的泛素化修饰主要为泛素连接酶E3,主要受NEDD4-2、KLHL3-CUL3调控。很早学术界便认识到NEDD4-2对NCC存在显著影响，基因敲除实验陆续发现了sgk1等定点泛素化修饰对NCC表达影响，体外研究证实激活NEK293细胞，能够上调NCC表达激活其活性。但目前尚无有关于HECT-E3人体、临床研究证实NCC与泛素化修饰的具体作用机制研究。国内外陆续报道证实致病基因的突变会导致Gordon综合征。KLHL3-CUL3泛素连接酶复合靶向作用于WNK激酶后者通过磷酸化激活SPS-1相关的氧化应激反应激酶，磷酸化SPAK-OSR1，从而调控NCC在远曲小管上的表达。SPAK全基因敲除小鼠、小鼠模型也证实SPAK对NCC的调控作用，SPAK在基因敲出后无法得到有效的补偿，提示其在NCC磷酸化、活性调控中发挥关键作用[7]。

4 泛素化修饰与肾脏外髓钾离子通道 肾脏外髓钾离子通道是一种ATP依赖性钾离子分泌通道，直接影响钾离子的分泌，从而影响人体对高盐饮食的敏感性。研究证实，PHAⅡ高血压与KLHL3-CUL3泛素连接酶E3复合酶突变关系密切，免疫共沉实验发现，后者与底物WNK4靶向结合，结合后促网格蛋白介导ROMK细胞内吞，从而抑制肾脏外髓钾离子通道在细胞膜表面的表达，调节钾离子分泌。动物实验证实，对小鼠进行WNK4特异性抗体染色，结果显示出现WNK4泛素化修饰与降解异常，肾脏外髓钾离子通道调控市场。需注意的是，目前针对WNK4对肾脏外髓钾离子通道的抑制作用机制尚未被完成阐明，可能与下游SPAK通路有关。

5 泛素与转运体 泛素与Na+-K+-2CL-共转运体(NKCC2)在髓端升支粗段细胞顶端膜中表达，调控Na+、Cl-的重吸收，相关特异性抑制剂已被用于抗高血压的治疗。动物研究证实，高盐饮食实验的CYP4F2转基因小鼠的NKCC2、NEDD4-2结合增加，相较于野生的小鼠，其肾脏NKCC2蛋白表达明显下降，同时采用20-HETE合成抑制剂可起到纠正作用。Y等较早的一项实验发现，EEDD4-2是人类NHE3通道的泛素连接酶，在PS120纤维原细胞周利用慢病毒shRNA使Nedd-42基因沉默，结果显示人类NHE3表达下调，同时动物实验发现，这种方法不能使小鼠、家兔表达下调。另有实验发现，rNHF3活性不受shNEDD4-2处理影响。诱导NEDD-4突变，发现其对NHE3泛素化主要依赖于PY结构域，这种结构域仅存在于灵长类动物中，与前文中的小鼠、兔表达不受影响相吻合。高血压患者为代偿性的减少Na+负荷，NHE3通道会从膜表面进行例子重排，NEDD4-2会调节hNHE3的吞噬作用。NHE3的降解影响因素较大，动物研究显示阿齐沙坦等血管紧张素Ⅱ受体阻断剂，相较于空白小鼠、坎地沙坦在切除部分肾后，排钠量明显上升，排除曲线显示阿齐沙坦具有明显的钠潴留作用，与此同时其血压下降更为显著。动物实验证实，阿齐沙坦可能通过诱导NHE3表达下调，增加NHE3泛素化水平，提高钠离子敏感性，从而发挥降压作用。

6 其 他 前文的研究，主要针对泛素化在离子代谢通道相关调控作用，通过调节吞噬作用，影响表达，从而影响离子代谢，在许多高盐敏感性高血压中被检出泛素化、连接酶相关基因表达异常。泛素化还通过调节细胞周期等作用，参与炎症反应、高血糖所致肾小管损伤等途径，影响高血压的发生、进展。目前，已有许多泛素-蛋白酶体抑制剂用于临床，并成为防治动脉硬化的重要药物。这些抑制剂主要包括：①天然的蛋白酶体抑制剂，如乳胞素、3，4-二氯异香豆素(DCI)、PR-30等。以PR-39为例，是一种富含精氨酸/脯氨酸的多肽，具有可逆性；②合成的蛋白酶抑制剂，如肽醛类化合物，如MG132、MG115等，这类化合物选择性、稳定性差，强度低，但选择性较高，应用广，硼酸肽类抑制剂，多为二肽硼酸衍生物，如硼替佐米已被批准用于多发性骨髓瘤的治疗。动脉硬化是高血压的重要原因，与高血压互为因果，在盐敏感性高血压发生、进展中发挥重要作用，研究证实其实血管损伤后炎症性反应。血管炎症因子以核因子kB研究最多，NF-kB的活化形式只存在于细胞核提取物种，与其抑制蛋白结合，以稳定的无活性形式存在，当细胞受到外来的刺激时，I-kB激酶被激活，其先被磷酸化、泛素化，而后被降解，快速解离释放，进而NF-kB易位至细胞核，指导cAMP反应元件和结合蛋白(CREB)和结合蛋白基因转录。理论上，通过控制相关磷酸酶，从而调节NF-kB，抑制NF-kB活化，通过抑制I-kB蛋白讲解，使的NF-kB无法进入细胞核，从而发挥抗炎作用，抑制动脉硬化。

7 小 结 泛素化参与的细胞生活活动十分复杂，通过直接以及间接作用，影响盐敏感性高血压发生、进展、转归，已有针对泛素化-蛋白酶体的用于治疗高血压的靶点药物应用于市场。目前高盐敏感性高血压的患者占高血压患者的比重较低，基因变异引起的高盐敏感性高血压分子生物学研究集中在动物模型上。而高盐饮食高血压患者较多，高盐饮食对相关泛素化-蛋白酶体系统的影响较大，相关泛素化-蛋白酶体系统可自适应性的调节相关分子生物通道的功能，从而参与高血压的发生、进展，这是今后研究的重点。

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(收稿：2017-01-14)

高血压 @泛素化修饰 分子生物学

R544.1

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10.3969/j.issn.1000-7377.2017.08.081