肌球蛋白轻链激酶3 基因在心脏疾病中的研究进展

曾 婧 刘晓阳 白 杨 王大维

河北医科大学第三医院口腔颌面外科，河北石家庄 050051

肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase，MYLK）3 基因由Seguchi 等[1]于2007 年发现，其属于MYLK 基因家族，此家族由MYLK、MYLK2、MYLK3 及MYLK4 这4 种基因组成[2]，其中MYLK3 基因位于染色体16q11.2[3]，含14 个外显子及13 个内含子，其蛋白产物为心脏特异性MYLK（cardiac myosin light chain kinase，CaMYLK），该蛋白通过Ca2+依赖方式使其底物心肌球蛋白调节轻链2（myosin regulatory light chain 2 ventricular，MLC2）磷酸化进而调节心脏发育、心肌收缩和肌节组织形成[1,4-5]。在正常人及小鼠的心脏中，MLC2 的磷酸化水平维持在总量的30%～40%，是心脏发育的重要条件[6]。在苯甲肾上腺素刺激下，CaMYLK的表达上调导致MLC2 磷酸化水平增高[7]，而敲除MYLK3 基因可引起CaMYLK 下降导致MLC2 磷酸化水平下降[8]，进而引发一些心脏疾病。

1 MYLK3 基因与心脏疾病

MYLK3 主要在心肌组织中表达，在前列腺、睾丸、肾、肺、胎盘、卵巢等其他组织中也有低水平表达[1]。MYLK3 基因表达上调时，可以增强心脏收缩的能力，同时促使肌节形成，表达降低或缺失时，可导致先天性心脏病（congenital heart disease，CHD）、扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy，DCM）及心脏肥大等多种心脏疾病[8-10]。

1.1 MYLK3 基因与CHD

CHD 是指胚胎心脏及大血管发育缺陷或停滞导致出生后心血管结构或功能的异常[11]。妊娠第28 周至出生后1 周的胎儿或新生儿称为围生儿，我国围生儿CHD 的发病率为2.9‰，且发病率呈上升趋势[12]。CaMYLK 被认为是与CHD 有关的Nk2 同源异型框5 基因的下游靶点[9,13]，Nk2 同源异型框5 通过CaMYLK 影响心脏的发育可能是其导致CHD 的机制之一。在小鼠胚胎细胞受孕酮干预后，Ca2+通道及心脏收缩相关的基因的表达明显降低，如兰尼碱受体2 基因、钙调蛋白2 基因、瞬时感受器电位离子通道蛋白V2 基因及MYLK3 基因[14]，可抑制小鼠胚胎细胞向心肌细胞的分化，类似于孕酮作用的还有内分泌干扰物，而米非司酮治疗可通过挽救已改变的钙通道基因、心脏收缩相关基因（兰尼碱受体2 基因、钙调蛋白2 基因和MYLK3）及某些心脏发育和形态发生基因的表达来抑制内分泌干扰物作用[15]，因此推测孕酮可能通过影响Ca2+通道来降低MYLK3 基因的表达，以此间接抑制小鼠胚胎细胞分化为功能性心肌细胞。在围产期的初期阶段敲除小鼠的MYLK3 基因会引起CaMYLK 的减少，导致心脏重量与体重之比增加及心肌收缩力下降[16]。

综上，MYLK3 基因可在胚胎发育过程中影响心脏发育，因此在妊娠期或围产期的早期阶段对MYLK3基因进行检测或许可以预防或尽早干预儿童CHD 的发生及发展，对临床进一步探索CHD 的治疗有一定的意义。

1.2 MYLK3 基因与DCM

DCM 是一种以左心室或双心室腔增大、心肌收缩功能下降为特征的慢性心肌疾病[17]。Tobita 等[18]对15 名家族性DCM 患者进行全外显子组测序及基因测序分析，确定了与人类DCM 发病机制相关的MYLK3基因突变，发现突变的MYLK3 基因可导致CaMYLK水平和活性降低。同样，Hodatsu 等[8]进一步扩大样本量进行基因筛查，发现MYLK3 基因突变可使CaMYLK完全丧失激酶活性，致使MLC2 的磷酸化降低，进而促进DCM 的发展。在进一步的小鼠实验中，敲除杂合子MYYL3 基因的小鼠与未敲除杂合子基因的小鼠比较，CaMYLK 的含量减少50%；与纯合子的MYLK3 小鼠比较，CaMYLK 的含量减少近75%[19]，表明突变的MYLK3 基因通过降低CaMYLK 表达及活性，进一步降低了MLC2 的磷酸化水平，进而影响了DCM 的发展，所以DCM 的发展程度可能与不同的MYLK3 基因突变情况有关。心力衰竭（heart failure，HF）作为一种复杂的临床综合征，是DCM 发展的最终结局[20]。Min等[21]通过HF 患者心肌样本筛选出了MYLK3、G 蛋白偶联受体37L1 及G 蛋白偶联受体35 这3 种与心力衰竭相关的基因，而且在DCM 向HF 发展的过程中MYLK3 基因可能有着促进作用，表明MYLK3 基因可作为诊断DCM 合并HF 的潜在分子生物学标志物。Aalikhani 等[22]通过实验发现，甲基麦角新碱等药物也可与肌球蛋白结合蛋白C3 基因、心脏钠通道的孔隙形成α 亚基基因及MYLK3 的蛋白产物相互作用治疗包括DCM 及HF 在内的多种心脏病，这些药物可以作为治疗心脏病的特异性药物。

综上，MYLK3 基因在DCM 中起着重要的调控作用，且该基因可能促进了DCM 向HF 的发展过程，关于心脏疾病的治疗，多基因联合治疗可预防或减缓与MYLK3 相关的家族性DCM 向HF 的发展进程。

1.3 MYLK3 基因与心脏肥大

心脏肥大是心脏对高负荷状态下的一种代偿反应，如果高负荷状态持续存在，则心肌细胞因血管紧张素Ⅱ（angiotensin Ⅱ，AngⅡ）等因子的激活而导致功能障碍即病理性心脏肥大[23]。Hu 等[10]发现，miR-200c 表达增强可抑制MYLK 及其底物MLC2 的磷酸化，进而促进心肌肥大的发生，表明心脏MYLK与miR-200c 相互作用，可能是其促进心肌细胞肥大的机制之一。在AngⅡ诱导的心脏肥大中也得到了与之相似的结论，CaMYLK 可通过促进MLC2 磷酸化改善心脏肥大，推测MYLK3 基因突变导致MLC2 磷酸化的下降促进了AngⅡ诱导心脏肥大的发展[24]。

病理性心脏肥大的结果可能最终导致HF、猝死和脑卒中[25]。MYLK3 表达的降低可促进心脏肥大的进展，最终发展为HF。有研究发现，MYLK3 基因受到抑制后也可导致慢性HF（chronic heart failure，CHF）。杨楠等[26]发现，CaMYLK 的表达降低和MLC2 磷酸化降低与CHF 有关，其机制可能是平滑肌肌球蛋白轻链激酶与CaMYLK 共同作用降低MLC2 磷酸化水平进而导致CHF，然而MYLK3 基因敲除后可直接导致HF，成年小鼠直接敲除MYLK3 基因后会导致急性HF，虽然在注射他莫昔芬后心脏收缩力略有好转，但HF 持续存在[16]。

抑制MYLK3 基因的表达可通过促进心脏肥大的发展最终导致HF，表明很可能存在着某种代偿机制，且该机制可能与CaMYLK 的表达水平相关，因此考虑可通过探究这一代偿机制来及时干预及缓解心脏肥大向HF 的发展。

1.4 MYLK3 基因与心肌缺血、心肌梗死

心肌缺血是由于冠状动脉狭窄、痉挛或栓塞引起的心肌缺血缺氧的一种病理状态，高血压可引起冠状动脉粥样硬化进而发展为心肌缺血[27]。Warren 等[28]在MYLK3 基因敲除的小鼠中，通过抑制泛素-蛋白酶蛋白质降解系统，可以通过减缓压力超负荷状态下CaMYLK 含量的下降来缓解高血压引起的心脏疾病由代偿到失代偿的发展过程。另外，有研究进一步表明，离体小鼠心肌缺血再灌注期间基质金属蛋白酶-2的启动可引起CaMYLK 的水平的降低，进一步导致MLC2 磷酸化水平降低，抑制心肌收缩功能[29]。因此心肌中存在的针对CaMYLK 降解的系统可能与基质金属蛋白酶-2 有关，通过降解CaMYLK 增加患心脏疾病的风险、加重心脏疾病的进展。

心肌梗死主要是由冠状动脉血供急剧减少或中断，使相应心肌严重而持久地急性缺血所致。尽管冠状动脉疾病和心肌梗死的治疗取得了显著进展，但心肌梗死仍然是HF 的最常见原因[30]。经人类重组神经调节蛋白1 诱导后，其下游效应物CaMYLK 可上调进而改善心肌梗死大鼠的心脏功能[31]，由此一些与MYLK3 基因及其产物有生物关联的介质或许可以间接地影响心脏功能。另外，研究发现，小鼠发育过程中敲除MYLK3 后MYLK4 的表达上调，但其蛋白CaMYLK水平却无明显上调[32]，提示MYLK4 基因可能间接调控另一种蛋白质来补偿发育过程中MYLK3 基因的缺失。MYLK3 基因或许可以作为心肌梗死治疗的新靶点，其对于心脏疾病的调控是一个比较复杂的过程，在信号传导网络中该基因很可能与其他的基因或蛋白相互作用，共同参与心脏疾病的发生发展。

2 小结与展望

目前关于MYLK3 基因在心脏疾病中的研究仍是热点，本文综述了MYLK3 基因在CHD、DCM、心肌缺血及心肌梗死等心脏疾病中发挥的重要作用，提示其可能是治疗心脏疾病的潜在靶点，但机制尚未完全明确，对于其机制的进一步探索可为临床心脏疾病中的诊断及治疗提供新方法，为心脏疾病的靶向药物治疗提供新的理论依据。