B淋巴细胞瘤-2相关永生基因3与扩张型心肌病

沈丽娟 陆曙 陈家豪 张卓珺 常盛

扩张型心肌病（DCM）是心力衰竭（HF）和心源性猝死的重要病因，也是心脏移植的主要原因之一[1-2]。我国DCM 发病率为19/10 万，病死率达42.24%[1-3]。DCM 的药物治疗均以改善HF 症状为主，尚无针对与遗传相关的精准治疗。

根据临床症状和遗传学证据，DCM 可分为家族性和非家族性。家族性DCM 约占所有DCM 病例的30%～50%，呈常染色体显性遗传模式，超过50%的DCM 患者至少有1 个基因突变[4-5]。B 淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）相关永生基因3（BAG3）是BAG 家族重要成员，心肌细胞BAG3基因突变会影响肌原纤维结构，与DCM 发生相关[6]。

1 BAG3的结构

BAG3 是1 种由PXXP、BAG 和WW 3 个结构域组成的多功能蛋白，在心脏、骨骼肌、中枢神经系统和肿瘤中高表达，其功能与结构域密切相关[7]。PXXP 结构域是经典的蛋白质相互作用模体，通过与含SH3 等结构域的蛋白质相互作用，介导细胞信号转导、蛋白细胞内定位与隔离等多个生物学过程；此外，该结构域还能调控选择性自噬，调节肿瘤细胞运动、迁移及侵袭[8]。BAG 结构域位于BAG3 的C 末端，可结合分子伴侣热休克蛋白（HSP）70 的ATP 酶位点[9]。HSP70-BAG3 复合物可通过调节核因子-κB、叉头盒蛋白M1、翻译调节蛋白HuR 与存活蛋白的活性来调节肿瘤细胞的信号[10]。此外，BAG 结构域还能通过结合Bcl-2基因启动抑制细胞凋亡的经典信号通路[11]。WW结构域位于BAG3 的N 末端，是诱导胶质瘤细胞自噬所必需的结构，WW 结构域可能与富含脯氨酸的重复序列相互作用[12]。

2 BAG3的生物学功能

BAG3 参与调节如细胞生长、细胞凋亡和细胞免疫等，在多种疾病的发生和进展中起重要作用。在心脏，BAG3 可抑制细胞凋亡、促进自噬，以及调节心肌细胞的收缩和Ca2+平衡[13]。

2.1 抗凋亡

BAG3 抑制细胞凋亡的经典途径是通过与Bcl-2 蛋白结合，抑制心脏和某些肿瘤中的细胞凋亡[14]。Bcl-2 是Bcl-2 家族成员之一，目前已知编码Bcl-2 家族的共有25 个基因，包括Bax、Bal-2、Bok、Mcl-1等。非BAG3 介导的经典途径也可能发挥抗凋亡的作用。造血系统中编码Bcl-2 家族的Bcl-XL和Bax基因具有相似的结构，可在线粒体外膜中形成离子通道，发挥抑制细胞凋亡的作用[15-17]。

2.2 调节自噬

细胞自噬通常有3 种形式：微自噬、伴侣辅助的自噬（CMA）和巨自噬。BAG3 通过结合HSP70 和HSPB8 组成复合物，在自噬中发挥着核心作用。BAG3 能刺激自噬，HSPB8 则识别错误折叠的蛋白质；错误折叠的蛋白质通过胞质伴侣的作用展开，转运穿过溶酶体膜后被消化[18]。在感染等应激状态下，BAG3 对心肌、骨骼肌和神经元等具有保护作用[19]。CMA 需通过溶酶体相关膜蛋白2A、HSPA8 和HSP90 发挥作用。在线粒体自噬中，BAG3 和Parkin 被招募到去极化的线粒体中促进线粒体自噬；抑制BAG3会导致受损的线粒体增多，线粒体膜蛋白TOM20 表达水平降低，使线粒体功能减退，自噬通量减少，无法产生足够的ATP，无限制释放活性氧物质，从而引起细胞凋亡增加[20-21]。

3 BAG3与DCM的关系

3.1 遗传病因

Ellinor 等[22]的全基因组关联研究确定了染色体10q25-26 上与DCM、弥漫性心肌纤维化和猝死相关的新基因座。BAG3基因座位于10号染色体上，其基因编码的蛋白位于肌节Z 盘上。BAG3基因突变主要引起DCM，如BAG3的p.H243Tfr*64[23]、p.Ser249stop[24]、p.Arg309stop[25]和Arg218Trp[26]等 突变。通过检索ClinVar 数据库（2023 年10 月30 日访问），可检索出975 个与DCM 相关的遗传变异。

3.2 临床特点及预后

40 岁以上的BAG3突变DCM 携带者具有更高的外显率和进行性HF 的风险。欧洲1 项纳入129 例BAG3突变人群[62%为男性,（35.1±15.0）岁]的长期多中心队列研究发现：在首次评估时，57.4%患有DCM；中位随访38 个月后进行第二次评估，68.4%患有DCM，26.1%由最初的表型阴性进展为DCM；在第96 个月的最后一次评估中，40 岁以上个体的疾病外显率为80%，且男性有较早发生DCM 的趋势。该研究还发现，男性、左室射血分数降低和左室舒张末期直径增大与BAG3突变患者的不良结局相关；BAG3突变DCM 患者对治疗的反应可能不如其他遗传方式的DCM 患者显著[26]。由此可见，大多数BAG3突变DCM 患者以早发性为特征，进展为终末期HF 的风险更高，男性预后更差。

3.3 病理生理机制

3.3.1 动物实验 Basheer 等[27]利用转基因技术敲入人类突变型BAG3E455K基因，破坏了BAG3和HSP70 之间的相互作用，导致DCM。研究表明，在BAG3敲除小鼠和E455K敲入小鼠中，小热休克蛋白水平降低，而维持心脏稳态的蛋白质的子集升高[11]。心脏特异性敲除1 个BAG3的等位基因可导致左室功能显著下降，这与小热休克蛋白的减少有关[28]。其他使用类似心脏限制性敲除模型的研究发现，左室功能的下降与自噬和自噬通量的减少及心肌细胞凋亡的增多有关[29]。Hong 等[30]研究发现，结扎升主动脉的小鼠出现心脏扩张和左室功能障碍，而敲除肌肉LIM 蛋白的小鼠BAG3蛋白水平降低50%，这与人类心脏的研究一致。因此，BAG3 蛋白水平降低似乎是心脏对压力的普遍反应。

3.3.2 体外实验 目前对于心脏BAG3 蛋白的基本生物学特点仍未明确，其可能在心肌细胞结构和兴奋-收缩耦联装置中起作用。成人心肌细胞中，横小管是富含心肌桥联因子1 调节信号微结构域的肌膜皱襞，包含兴奋-收缩耦联的功能单元[13]。BAG3 与横小管处的β1-肾上腺素能受体和CaV1.2 通道共定位，调节钙电流幅度和心肌收缩力[7]。BAG3 还可与肌动蛋白帽蛋白CapZb1 结合，后者与HSP70 一起维持肌动蛋白网络的稳定性及BAG3 在Z 盘上的正确锚定[25,27]。因此，BAG3基因突变可导致Z 盘组装缺陷和细胞凋亡的易感性增加，参与DCM 的发生[25]。

BAG3 可在心肌细胞的应激反应中发挥作用。在机械或代谢的不良刺激下，心肌细胞启动针对应激反应的信号网络，心肌细胞中应激反应功能缺陷可导致适应失败。当心肌细胞受到蛋白质毒性应激时，BAG3 可作为调节HSP70 和HSPB 蛋白家族成员活性的伴侣分子，清除错误折叠的蛋白质并确保心肌肌节的稳定性[7]。BAG3 的细胞骨架和运输功能可模拟其他应激反应运输蛋白（如缝隙连接蛋白α1 截短单体-20k），参与肌动蛋白细胞骨架形成和代谢调节[31]。Yang 等[32]开发了新型高选择性的组蛋白去乙酰化酶6（HDAC6）抑制剂TYA-018，选择性抑制HDAC6，可减少BAG3敲除小鼠N 末端脑钠肽前体的表达和肌节损伤。

4 小结

BAG3 生物学功能广泛，可抑制细胞凋亡、促进自噬。开发特异性的BAG3 激动剂，可为骨骼肌、心肌、神经系统等相关疾病的治疗提供新途径，尤其对于有BAG3突变的DCM 患者，但BAG3 的过度激动可能导致肿瘤的发生，未来进行BAG3 相关研究时需重视该风险。