王世超 呂 鑫 吳 江，2△

1（新疆醫(yī)科大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，烏魯木齊830011）2（四川大學(xué) 華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院，成都610041）

蛋白質(zhì)代謝是細(xì)胞正常功能維持的關(guān)鍵。在真核細(xì)胞中，蛋白質(zhì)降解有三條途徑：線粒體酶，它能降解線粒體中的絕大部分蛋白質(zhì)；溶酶體，他能夠降解細(xì)胞膜和吞入胞內(nèi)的蛋白質(zhì)；泛素-蛋白酶體通路（ubiquitin-proteasome pathway，UPP），能選擇降解細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)，尤其是短壽命蛋白。80%～90%的胞內(nèi)蛋白是通過UPP而降解的，故UPP被看作是細(xì)胞內(nèi)蛋白降解的主要途徑［1］。UPP不僅能夠降解細(xì)胞中變性的和短作用的蛋白質(zhì)，還能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)各種生物途徑，包括，炎癥，細(xì)胞增值及凋亡，脂代謝異常等等，而這些均參與了動脈粥樣硬化（Arteriosclerosis，AS）的發(fā)生和發(fā)展。

1 UPP的概述

泛素是一種多肽，由76個氨基酸組成，分子量為8．5kDa，因其廣泛分布于真核細(xì)胞中，故稱為泛素（ubiquitin，Ub）。UPP 由泛素、泛素 活 化 酶（ubiquitin-activating enzymes，E1）、泛 素 結(jié) 合 酶（ubiquitin-conjugating enzymes，E2）、泛素連接酶（ubiquitin-ligating enzymes，E3）、E4，26S蛋白酶體（26Sproteasome）和泛素再循環(huán)酶（ubiquitin recycling enzymes）組成。通過UPP的蛋白質(zhì)降解涉及兩個主要的步驟，其整個過程受到精確的調(diào)節(jié)［2］。第一步，泛素與靶蛋白共價結(jié)合。首先，泛素與E1以硫酯鍵相連，泛素活化，該過程需要ATP分解供能；接著，泛素由E1轉(zhuǎn)移至E2，然后連接有底物的E3將結(jié)合E2，形成E2-Cys-Ub，E3，底物復(fù)合物，在該步，有時需要一個E4分子的穩(wěn)定作用；再接著，泛素轉(zhuǎn)移至底物的賴氨酸殘基上，形成多聚泛素鏈標(biāo)記的底物。第二步，多聚泛素鏈標(biāo)記的底物被26S蛋白酶體復(fù)合物識別和降解。多聚泛素鏈作為信號分子而被蛋白酶體識別，多聚泛素鏈標(biāo)記的底物從E3上釋放下來，底物進入蛋白酶體內(nèi)被20s的活化中心降解，在泛素再循環(huán)酶的作用下，泛素重新進入活化，該過程是需要ATP分解供能。在不同的生理和病理過程中包括炎癥，細(xì)胞周期的調(diào)控以及脂代謝的調(diào)節(jié)，蛋白質(zhì)發(fā)揮了十分重要的作用。UPP是真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的主要途徑，在不同的生物途徑中，UPP的底物不同，其主要通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)相關(guān)蛋白的水平而發(fā)揮作用［3］。

2 UPP與AS

AS是一種常見的心血管疾病，是多種心血管病的共同病理基礎(chǔ)。AS為一種進行性疾病，受累動脈病變從內(nèi)膜開始，以脂質(zhì)和纖維成分在大動脈血管壁聚集為特征。本病是由多病因，多因素引起的疾病，其危險因素包括：高血壓，高脂血癥，吸煙和肥胖等等。對于發(fā)病機制，有多種不同的學(xué)說從不同角度加以闡述，包括：內(nèi)皮細(xì)胞損傷反應(yīng)學(xué)說，炎癥反應(yīng)學(xué)說，血流動力學(xué)說，脂質(zhì)滲入學(xué)說以及血栓形成學(xué)說等等。

2．1 AS與炎癥反應(yīng)

AS是多因素相關(guān)的慢性動脈炎癥性疾病，根據(jù)內(nèi)皮細(xì)胞損傷反應(yīng)學(xué)說，由損傷刺激造成的炎癥增值反應(yīng)在動脈粥樣硬化啟動中起著重要的作用。NF-κB是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，其主要參與炎癥反映，UPP通過降解IκB而激活 NF-κB［4］。在正常情況下，NF-κB與其抑制劑IκB結(jié)合，以無活性的形式存在于胞漿中，當(dāng)細(xì)胞受到損傷刺激時，IκB被UPP降解，暴露出NF-κB的核定位序列并與靶基因相結(jié)合，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄［5］。大量國內(nèi)外實驗證明：NF-κB以活化的形式存在于AS病變處，且水平明顯高于病變的組織，用損傷因子刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞，也會引起NF-κB的活化和水平的增高。NF-κB的靶基因包括：血管細(xì)胞粘附分子-1（VCAM-1），內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子-1（ECAM-1），單核細(xì)胞趨化分子-1（MCP-1），IL-8，血小板源生長因子（PDGF），組織因子（TF）以及細(xì)胞周期蛋白（cyclin）［6，7］等等，NF-κB能夠上調(diào)這些因子的表達(dá)。VCAM-1，ECAM-1，MCP-1，IL-8，PDGF能夠促進單核細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移，TF能夠影響促凝和抗凝的平衡，cyclin影響細(xì)胞的增殖和分泌，這些參與內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂，損傷局部單核細(xì)胞集聚和泡沫細(xì)胞的生成，從而觸發(fā)和促進AS。UPP抑制劑MG132能夠抑制該過程［9］。大量國內(nèi)外實驗證明：NF-κB以活化的形式存在于AS病變處，且水平明顯高于正常組織，用損傷因子刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞，也會引起NF-κB的活化和水平的增高。損傷刺激還能加重內(nèi)源性氧化反應(yīng)，導(dǎo)致脂質(zhì)成分，蛋白質(zhì)以及DNA的氧化修飾，從而使血管壁的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變。在正常情況下，內(nèi)皮細(xì)胞可以產(chǎn)生一氧化氮（N0），N0能夠抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性。且UPP結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生異常時，N0對NF-κB轉(zhuǎn)錄活性的抑制作用降低，NF-κB活化。研究表明使用UPP抑制劑處理細(xì)胞可以上調(diào)一氧化氮合酶的表達(dá)，促進NO的合成。

2．2 AS與細(xì)胞周期異常

AS形成的主要特征是損傷部位細(xì)胞分化，增值以及斑塊的形成。實驗證明在血管平滑肌細(xì)胞由收縮型向增值型轉(zhuǎn)化的過程中，UPP發(fā)揮了重要的作用。AS模型中，損傷動脈內(nèi)膜增厚，UPP表達(dá)增高，而用蛋白酶體抑制劑處理后，動脈內(nèi)膜的形成減少，由此可見，UPP能夠通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期來調(diào)節(jié)AS的發(fā)生。體外實驗證明，UPP參與平滑肌細(xì)胞由收縮型向增殖型轉(zhuǎn)化。本文在前邊已經(jīng)提到過UPP參與NF-κB的激活，NF-κB的激活也會影響一系列細(xì)胞存活及增殖相關(guān)基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長與增殖。凋亡蛋白抑制劑如：c-IAP1，c-IAP2和XIAP等作為泛素連接酶，能夠功能性修飾和降解凋亡細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)分子如caspase-3［10］。從而抑制細(xì)胞凋亡，促進細(xì)胞增殖和泡沫細(xì)胞的行成。p53是促進細(xì)胞凋亡的重要抑制基因，他能夠上調(diào)Bax的表達(dá)，使其形成二聚體而促進線粒體膜的通透性，導(dǎo)致線粒體內(nèi)釋放的細(xì)胞色素C等增加，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［11］。P27Kip1是存在于細(xì)胞中的重要的CKI蛋白，使細(xì)胞停滯在G1期而抑制細(xì)胞周期，p21WAF1／Cip1也是一種重要的CKI蛋白，三者均為UPP的底物。MDM-2是一種泛素連接酶，其能夠易化p53出核并且被UPP水解，從而下調(diào)了細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子如周期素依賴激酶抑制劑p21WAF1／Cip1和細(xì)胞凋亡因子 Bax的表達(dá)［1213］。UPP能夠降解細(xì)胞周期蛋白（cyclin）A，B，C，D，E和細(xì)胞周期依賴的激酶抑制劑p27Kip1，使細(xì)胞進入和完成S期而進入細(xì)胞周期。加入蛋白酶體抑制劑MG132可以抑制這種作用［8］，促進巨噬細(xì)胞凋亡，減少泡沫細(xì)胞形成。由此可見，UPP參與AS發(fā)生發(fā)展過程中細(xì)胞周期的正性和負(fù)性調(diào)節(jié)。

2．3 AS與脂代謝紊亂

脂代謝紊亂在AS的發(fā)生中起著重要的作用。UPP促使血管平滑肌從收縮型向代謝增殖型轉(zhuǎn)化并且參與了泡沫細(xì)胞的形成，這個學(xué)說是建立在發(fā)現(xiàn)聚集的低密度脂蛋白（agLDL）能夠誘導(dǎo)人單核細(xì)胞中泛素結(jié)合酶E2-25K的表達(dá)［14］，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的多聚泛素化交聯(lián)，這意味著：agLDL能夠激活UPP從而促使凋亡蛋白的降解，氧化性低密度脂蛋白 （oxLDL）也具有相同的功能［15］，這些因素最終都能夠?qū)е露拘苑肿釉诩?xì)胞中聚集，用蛋白酶體抑制劑MG132處理細(xì)胞可以抑制這種作用。國內(nèi)外相關(guān)實驗證明：用agLDL處理的單核細(xì)胞，會導(dǎo)致脂蛋白誘導(dǎo)基因（LIG）mRNA的表達(dá)明顯增高，細(xì)胞凋亡減少和泡沫細(xì)胞增多，而用天然脂蛋白處理單核細(xì)胞時，LIG mRNA并不增加，表明LIG可能刺激UPP，參與AS的發(fā)生。

細(xì)胞內(nèi)有載脂蛋白，其主要的功能是運輸脂質(zhì)成分，穩(wěn)定脂蛋白顆粒結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)脂蛋白代謝相關(guān)酶的活性。UPP能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)載脂蛋白的水平，從而影響細(xì)胞的脂質(zhì)代謝，故UPP可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)載脂蛋白來影響脂質(zhì)代謝，蛋白酶體抑制劑也參與了該過程，發(fā)揮抑制作用。根據(jù)AS發(fā)生的脂質(zhì)滲入學(xué)說，AS的啟動環(huán)節(jié)是含有apoB的脂蛋白潴留于動脈內(nèi)皮下，而后誘發(fā)動脈血管壁發(fā)生一系列的病理生理反應(yīng)，導(dǎo)致巨嗜細(xì)胞吞噬脂質(zhì)形成泡沫細(xì)胞和繼發(fā)的炎癥反應(yīng)［16］。正常情況下apoB，甘油三酯和膽固醇在肝細(xì)胞中組裝成VLDL和CM，分泌入血循環(huán)中給外周組織提供能源物質(zhì)，在血管壁脂蛋白酶的作用下分解生成LDL和CM殘骸體。LDL和CM殘骸體通過LDL受體（LDLR）和CM殘骸體受體與apoB結(jié)合而被清除。UPP能夠迅速降解apoB［17，18］，導(dǎo)致脂質(zhì)成分利用障礙，高膽固醇血癥和AS的發(fā)生。用UPP抑制劑MG132等可以增加LDLR的表達(dá)，有利于LDL代謝。

3 總結(jié)

UPP是真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的主要途徑，其在AS的發(fā)生，發(fā)展和復(fù)合病變中發(fā)揮了重要的作用，它參與炎癥反應(yīng)，細(xì)胞周期和脂代謝的調(diào)節(jié)。許多參與AS病變的細(xì)胞因子都是UPP的底物，其通過泛素化連接和降解底物而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用［19，20］。但是，AS的發(fā)生機制在許多方面尚未清楚。UPP抑制劑能夠抑制UPP的作用，其能夠抑制NF-κB的激活，抑制血管平滑肌細(xì)胞的增殖與遷移，抑制凋亡和促進脂類代謝，從而抑制AS的發(fā)生，但其對AS的治療作用有待于進一步的研究。

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