FKBP12.6与心血管疾病和神经退行性疾病研究进展

宛明 谢伶 徐辉 刘欢 韩仁文

(南昌大学 1生命科学学院，江西 南昌 330031；2抚州医学院基础医学部；3东华理工大学抚州师范学院教育系；4南昌大学转化医学研究院 生物工程药物及技术国家地方联合工程研究中心)

心血管疾病和神经退行性疾病是困扰人类健康的重要疾病，尤其是对老年人群。他克莫司结合蛋白(FKBP)12.6是一种内质网钙离子释放通道兰尼碱受体(RyR)结合蛋白，在介导心血管疾病和神经退行性疾病的发生、发展中发挥重要作用，本文主要对FKBP12.6与心血管疾病和神经退行性疾病研究进展进行综述。

1 FKBP12.6的结构

1.1FKBP12.6 他克莫司(FK)506是真菌大环内酯类抗生素，具有免疫抑制作用。1994年Timerman等〔1〕在研究钙离子通道RyR的结合蛋白时发现一种新的FK506结合蛋白，其分子量约为12.6 kD，命名为FKBP12.6。FKBP12.6属于FKBPs家族成员，此家族成员分子量从12到135 kDa，是FK506和雷帕霉素(Rapamycin)这类免疫抑制剂主要的胞内作用靶点。FKBP12.6由108个氨基酸组成，基因定位于2p21-2p23。基因由3个内含子、4个外显子部分组成，基因上游-58～-24区和-106～-79区含有Ets-1、Sp家族等转录因子的结合位点〔2〕。FKBP12.6的表达较为广泛，在心肌及多种平滑肌中都有表达，如膀胱肌、肺平滑肌、肠平滑肌〔3〕，尤其在神经系统如脑组织及胸腺组织中表达丰富。

1.2RyR 细胞胞质中钙离子浓度控制着细胞多种基本活动，胞内钙库肌质网/内质网通过控制钙离子释放和释放后钙离子流入，参与调控胞内钙离子的浓度稳定。钙信号在生命活动的调节中具有非常重要的地位，肌质网/内质网中钙离子的释放由两种不同的配体门控通道控制：三磷酸肌醇受体钙通道(IP3R)和RyR。IP3R在全身各种组织中广泛分布，而RyR主要存在于可兴奋性细胞，如肌细胞和神经细胞等。RyR有4个亚基，每个亚基的分子量约为565 kD，包围着一个中央钙离子通道。1个FKBP12.6可以与1个RyR亚基结合，使通道稳定地处于关闭状态。外源性的FK506和Rapamycin可以特异性、高亲和性地结合FKBP12.6形成药物-FKBP复合物，使FKBP12.6从钙离子释放通道RyR上解离。FKBP12.6的去除将导致通道不稳定，可能大量打开和更长时间的开放，导致钙离子释放增加，胞内钙信号调节紊乱，引发多种疾病。这在多种类型的细胞中已经被证实，如肝门静脉、膀胱平滑肌、脑室、输精管、肠、心肌细胞和肺动脉等。Weidelt等〔4〕在膀胱平滑肌中使用免疫抑制药FK506和Rapamycin，观察到自发性瞬时外向电流活动(STOC)增加。Guangju等〔5〕在研究中发现，和野生型动物相比较，FKBP12.6基因敲除模型的膀胱平滑肌细胞内观察到更多的STOC、钙火花幅度和频率，其机制是RyR活性增加。同样，若RyR通道重新结合FKBP12.6则功能可以恢复。这些研究表明，FKBP12.6通过稳定RyR通道的活性在受体介导的钙离子释放中起重要作用。

2 FKBP12.6参与的信号通路

FKBP12.6与FK506结合形成的复合物可与钙调磷酸酶(CaN)结合，抑制CaN的去磷酸化活性。生理状态下CaN可以使胞质的T细胞活化核因子(NFAT)去磷酸化，去磷酸化的NFAT进入细胞核，促进T淋巴细胞调节因子如白细胞介素(IL)-2的转录，激活免疫系统。当CaN的去磷酸化活性被抑制后，NFAT入核减少，从而抑制IL-2的产生，导致了免疫抑制〔6〕。另一方面，一种FK506的结构类似物Rapamycin也可以从通道上移去FKBP12.6，生成Rapamycin-FKBP复合物。此复合物可以干扰哺乳动物Rapamycin靶蛋白(mTOR)并阻止其功能〔7〕。mTOR是一类可以调节生长和细胞周期进程的蛋白激酶，其活性被抑制后细胞毒性T细胞的增殖被抑制，从而发挥免疫抑制活性。

3 FKBP12.6与心血管疾病

心肌、血管平滑肌等可兴奋性细胞中钙离子的调控至关重要。Xin等〔8〕报道敲除FKBP12.6基因可导致小鼠心肌细胞的钙释放异常，有趣的是仅雄性FKBP12.6基因敲除(FKBP12.6-/-)小鼠发展成心肌肥大。而雌性基因敲除鼠给予雌激素受体阻断剂，如它莫西芬则才可诱导其发生心肌肥大。肖云飞等〔9〕提出下丘脑-垂体-性腺轴在FKBP12.6缺失介导的性别差异性心肌肥大中发挥重要作用。Previlon等〔10〕报道，心脏特异性过表达FKBP12.6的小鼠在胸主动脉结扎模型中，心肌肥大和心力衰竭的多种分子标记物表达显著减少，表明FKBP12.6对预防心肌肥大的发生具有保护作用。

FKBP12.6与心律失常的发生也密切相关。Jérémy等〔11〕发现解除FKBP12.6和RyR通道的稳定结合，导致舒张期心脏的肌质网(SR)钙泄漏和胞内钙离子浓度异常增加，这些可以触发致命性心律失常。同样，在心力衰竭和心肌病的心脏中FKBP12.6的表达减少，FKBP12.6和RyR的数目比例降低，表明FKBP12.6从RyR通道解离。研究发现FKBP12.6敲除小鼠有更大的可能发展为房颤，可能是由于FKBP12.6-RyR不正常的相互作用导致SR中钙离子释放异常，从而导致房颤的发生和维持〔12〕。FKBP12.6表达下调已被认为是心脏发生心律失常和功能恶化的一个重要前期分子标志物。反过来，在离体的心肌细胞和转基因小鼠中过表达FKBP12.6，恢复心脏中FKBP12.6与RyR的结合，可以阻止室性心律失常，并保护部分心肌梗死后的心力衰竭〔13〕。

心肌肥大和心律失常的发生导致心功能障碍，长期将导致心功能衰竭。Huang等〔14〕在野生型和FKBP12.6基因突变小鼠中通过心肌梗死造成心力衰竭，在这个模型中发现恢复FKBP12.6和RyR受体之间的结合可以改善心肌缺血后的心功能，防止心衰的发生，恢复心脏正常的功能。

综上所述，在心脏上调FKBP12.6的表达，或重新关联FKBP12.6与RyR的结合可以作为改善心脏功能的方法，为治疗多种形式的心脏疾病提供了一个潜在的治疗策略。

4 FKBP12.6与神经退行性疾病

FKBP12.6在神经系统有相对较高的表达水平，可能参与调节突触可塑性、行为可塑性和记忆形成的信号通路。Gant等〔15〕发现在老年大鼠和早期阿尔茨海默病(AD)患者的海马中FKBP12.6基因表达下调。在正常小鼠中，通过siRNA干扰下调FKBP12.6的表达，发现幼年小鼠即表现出衰老小鼠表型，表明扰乱FKBP12.6的功能会诱发海马神经元中钙调节异常及老化表型。海马中FKBP12.6的表达下调可能是导致RyR不稳定和钙失调的分子机制之一〔16〕。钙调节异常及老化又可能会导致学习、记忆的损害〔17〕和AD的发生〔18〕。过度表达FKBP12.6可以抵消老化等引起的神经衰退〔19〕，Gant发现在老年痴呆小鼠中高表达FKBP12.6可增强记忆〔20〕。

FKBP12.6不仅具有神经保护作用而且和神经退行性病变有关。重要的是，作为神经系统发育和重塑的基础，突触的功能由RyR和IP3R活性决定，与FKBP12.6关系密切〔21〕。

综上，FKBP12.6在心血管疾病中研究较多，近些年来更集中于神经退行性疾病。FKBP12.6在脑组织中的表达非常丰富，其隐藏的生物学意义有待于进一步发现。心血管疾病和神经退行性疾病的发生发展原因多样、复杂，FKBP12.6在可兴奋性细胞中维持钙离子稳态的作用决定了其在心肌肥大、心力衰竭、AD等多种心血管疾病及神经退行性疾病中具有重要的研究价值，可能是治疗心血管疾病和神经退行性疾病潜在的靶点，为研究心血管疾病和神经退行性疾病的治疗提供新的思路。