橋接整合因子1 與心血管疾病的關(guān)系研究

王小忠，常先松，趙良平，張代民

（1.蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院滸關(guān)院區(qū)急診科，江蘇 蘇州 215151；2.蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院心內(nèi)科，江蘇 蘇州 215004；3.南京醫(yī)科大學(xué)附屬南京醫(yī)院心內(nèi)科，江蘇 南京 210001）

橋接整合因子1（bridging interactor 1，Bin1）是一種普遍表達(dá)的核質(zhì)蛋白，是雙聯(lián)蛋白（Bin/Amphiphy/Rvs，BAR）家族的成員之一。研究顯示[1-3]，Bin1 是一種抑癌基因，其作為配體蛋白，可明顯抑制原癌基因c-Myc 的表達(dá)以及c-Myc 蛋白的功能，在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和癌癥的防治中起一定作用。Bin1還是細(xì)胞功能的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展[4-6]。近年研究顯示[7，8]，Bin1 的表達(dá)異常與心力衰竭、心律失常、心肌梗死等存在關(guān)聯(lián)。心力衰竭的病理生理關(guān)鍵是鈣離子的減弱和興奮-收縮解耦聯(lián)。作為細(xì)胞膜支架蛋白之一的Bin1 在調(diào)節(jié)興奮-收縮耦聯(lián)中起著至關(guān)重要的作用。Bin1 的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)減少影響心臟的收縮能力，進(jìn)而在心力衰竭等心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮一定作用[9]。因此，Bin1可能是心血管疾病預(yù)測(cè)和治療的潛在靶點(diǎn)之一。本文主要就Bin1 與心血管疾病的相關(guān)性進(jìn)行綜述，以期為相關(guān)疾病的治療提供幫助。

1 Bin1 概述

1.1 Bin1 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和細(xì)胞功能 Bin1 是雙聯(lián)蛋白（Bin/Amphiphy/Rvs，BAR）家族的成員之一，位于人類(lèi)染色體2q14 和小鼠染色體18q32 上，在骨骼肌、大腦、心肌等組織中廣泛表達(dá)[10-13]。Bin1 有幾個(gè)獨(dú)特的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域，分別為N 端BAR 結(jié)構(gòu)域、中間的卷曲螺旋區(qū)域和C 端的真核生物蛋白同源結(jié)構(gòu)域。BAR 結(jié)構(gòu)域形成的二聚體結(jié)構(gòu)參與胞吞和彎曲膜結(jié)構(gòu)的功能，卷曲螺旋區(qū)和C 端的真核生物蛋白同源結(jié)構(gòu)域影響著L 型鈣通道在膜結(jié)構(gòu)上的定位。

Bin1 的細(xì)胞功能通常包括膜轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)、DNA 修復(fù)、細(xì)胞周期調(diào)控和凋亡等。雙聯(lián)蛋白最具特征的功能是內(nèi)吞作用，Bin1 去磷酸化是誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)吞的必要條件。Bin1 在內(nèi)吞過(guò)程中直接與神經(jīng)元威斯科特-奧爾德里奇綜合征蛋白（N-WASP）結(jié)合，調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白的聚合[14]。Bin1 還可以通過(guò)其BAR 結(jié)構(gòu)域結(jié)合到CLIP 170（一種參與微管穩(wěn)定性的加端蛋白）的線圈區(qū)域，調(diào)節(jié)微管網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而在協(xié)調(diào)膜和細(xì)胞骨架重構(gòu)中發(fā)揮一定作用。Bin1 的Myc結(jié)合域與原癌基因c-Myc 的特定結(jié)構(gòu)域結(jié)合并相互作用，發(fā)揮抑癌作用[15，16]。有研究表明[17，18]，Bin1 通過(guò)BAR 結(jié)構(gòu)域結(jié)合并抑制PARP1（堿基切除修復(fù)途徑的關(guān)鍵成分），進(jìn)而在DNA 修復(fù)中起一定作用。

1.2 Bin1 在心肌橫管系統(tǒng)中的作用 橫管是心肌細(xì)胞膜內(nèi)陷形成的特化管狀結(jié)構(gòu)，是興奮-收縮耦聯(lián)的關(guān)鍵部位。心肌興奮時(shí)，胞外鈣離子通過(guò)L 型鈣通道流入胞漿觸發(fā)鈣誘導(dǎo)鈣釋放過(guò)程，激活興奮-收縮耦聯(lián)，引起心肌細(xì)胞收縮。經(jīng)L 型鈣通道內(nèi)流的鈣離子同時(shí)可作為第二信使，激活鈣調(diào)蛋白，促進(jìn)蘭尼堿受體-鈣通道開(kāi)放，觸發(fā)肌質(zhì)網(wǎng)釋放更多的鈣離子，而橫管膜上的鈉鈣交換體將胞內(nèi)鈣離子快速轉(zhuǎn)運(yùn)到胞外。Bin1 是心肌細(xì)胞橫管系統(tǒng)的重要組成部分[19]。Bin1 與L 型鈣通道共同定位于心肌細(xì)胞的橫管上，促進(jìn)L 型鈣通道在橫管膜的轉(zhuǎn)運(yùn)和聚集，L 型鈣通道介導(dǎo)的鈣離子進(jìn)入心肌細(xì)胞，進(jìn)而引起鈣觸發(fā)鈣釋放。在L 型鈣通道“靶向轉(zhuǎn)運(yùn)”的過(guò)程中需要微管通路及Bin1 的協(xié)助。攜帶L 型鈣通道的微管被吸引到富含Bin1 的橫管膜上，一旦連接到Bin1，微管就會(huì)將L 型鈣通道卸到細(xì)胞膜上的Bin1蛋白上[20]。作為L(zhǎng) 型鈣通道的膜錨定蛋白，Bin1 可增加L 型鈣通道在橫管膜的濃度。此外，Bin1 還可促進(jìn)肌質(zhì)網(wǎng)蘭尼堿受體的轉(zhuǎn)運(yùn)、聚集和磷酸化，在L型鈣通道-蘭尼堿受體耦聯(lián)的形成和維持中起重要的蛋白橋梁作用，增加了心臟急性應(yīng)激反應(yīng)所需的鈣觸發(fā)鈣釋放增益，維持心肌細(xì)胞的興奮-收縮耦聯(lián)反應(yīng)[21]。

2 Bin 與心血管疾病

2.1 Bin1 與心力衰竭 心力衰竭是預(yù)后較差的終末期心臟病，是各種心血管疾病的共同轉(zhuǎn)歸。其病理生理特征為心肌細(xì)胞鈣離子信號(hào)系統(tǒng)受損，這與橫管系統(tǒng)的重塑和功能障礙相關(guān)。Bin1 定位于橫管上，調(diào)節(jié)L 型鈣通道的結(jié)構(gòu)與功能，是健康和病態(tài)心臟功能的重要調(diào)節(jié)者，是心力衰竭治療發(fā)展的有希望的靶點(diǎn)[22-24]。Muller AJ 等[25]研究發(fā)現(xiàn)，Bin1 基因敲除小鼠胚胎心臟的心室壁明顯增厚，心肌纖維肥大且排列紊亂，增加圍產(chǎn)期心肌病的發(fā)生率。Bin1基因敲除小鼠的心肌細(xì)胞橫管擴(kuò)張，L 型鈣通道表達(dá)顯著降低，進(jìn)一步的電生理研究表明，缺乏Bin1基因的小鼠心肌表面鈣峰值電流降低[23]。Hong TT等[22]研究顯示，敲除斑馬魚(yú)Bin1 基因同樣會(huì)引起明顯的心肌收縮功能障礙和心肌病，而且斑馬魚(yú)的心率明顯降低，這可能是起搏細(xì)胞的鈣通道轉(zhuǎn)運(yùn)異常所致。

Bin1 是一種潛在的心力衰竭生物標(biāo)志物，它直接反映心肌細(xì)胞的生化健康狀況。心肌Bin1 可能通過(guò)其微域的持續(xù)翻轉(zhuǎn)過(guò)程釋放到循環(huán)中。Hong TT 等[26]發(fā)現(xiàn)，致心律失常右室心肌病的患者中，有心力衰竭癥狀的患者血漿Bin1 濃度減少明顯低于無(wú)心衰癥狀者。鄒卓璇等[27]研究報(bào)道，左室射血分?jǐn)?shù)降低的心力衰竭患者血漿Bin1 濃度明顯低于正常對(duì)照組，血漿Bin1 濃度與左室射血分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)，與左室舒張末內(nèi)徑和NT-proBNP 呈負(fù)相關(guān)，提示Bin1表達(dá)降低與心力衰竭的發(fā)生和嚴(yán)重程度相關(guān)。Nikolova AP 等[28]的研究顯示，左室射血分?jǐn)?shù)保留的心力衰竭患者Bin1 評(píng)分（Bin1 血漿濃度倒數(shù)的自然對(duì)數(shù)）明顯高于正常人對(duì)照組，高評(píng)分的患者1 年心血管病因再住院率明顯高于低評(píng)分者，提示Bin1評(píng)分在左室射血分?jǐn)?shù)保留的心力衰竭的診斷和預(yù)后評(píng)估中發(fā)揮一定作用。此外，在肥厚型心肌病和終末期心力衰竭患者的心肌組織Bin1 mRNA 水平降低30%，Bin1 蛋白表達(dá)減少36%，心肌裂解物中的Bin1 水平下降64%，進(jìn)而從病理學(xué)和生物化學(xué)層面闡述了Bin1 與心力衰竭的關(guān)系[22]。

關(guān)于Bin1 能否作為一種心衰治療手段，Li J等[29]對(duì)小鼠心衰模型注射腺病毒9 轉(zhuǎn)導(dǎo)的Bin1，結(jié)果顯示，外源性Bin1 可使T 小管鈣處理微區(qū)正?；M(jìn)而改善心肌收縮功能，減輕左心室擴(kuò)張，而且可顯著提高小鼠的存活率。提示外源性Bin1 可能成為限制心衰進(jìn)展，挽救心功能，改善心衰預(yù)后的方法之一。鄒卓璇等[27]以左室射血分?jǐn)?shù)降低的慢性心力衰竭患者為研究對(duì)象，評(píng)估伊伐布雷定對(duì)Bin1 含量的影響，結(jié)果顯示，治療30 d 后，伊伐布雷定組和常規(guī)治療組血漿Bin1 濃度較治療前均升高，伊伐布雷定組升高的程度明顯高于常規(guī)治療組，提示伊伐布雷定可能通過(guò)上調(diào)Bin1 的表達(dá)，改善衰竭心肌興奮收縮耦聯(lián)，提高心肌收縮力，進(jìn)而在心力衰竭的救治中發(fā)揮有益作用。安仕敏[30]的研究顯示，低劑量甲狀腺素T3能有效改善大鼠心梗后心衰模型的心臟功能，其具體機(jī)制與上調(diào)Bin1 等調(diào)節(jié)鈣傳遞的重要蛋白表達(dá)有關(guān)，進(jìn)而阻止橫管結(jié)構(gòu)重構(gòu)，維持橫管規(guī)律性和功能，改善心肌細(xì)胞鈣瞬變和收縮力。

2.2 Bin1 與心律失常 Bin1 的表達(dá)異常與心律失常的發(fā)生相關(guān)。Jiang M 等[31]研究發(fā)現(xiàn)，在犬室性早搏誘導(dǎo)的心肌病模型中，心肌細(xì)胞橫管含量減少，且Bin1 表達(dá)高度下調(diào)。Laury-Kleintop LD 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，Bin1 基因敲除小鼠在8～10 月齡時(shí)易發(fā)展為擴(kuò)張型心肌病，但在收縮功能障礙發(fā)生之前（2～4 月齡時(shí)）其室性心律失常發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)明顯增加。Hong TT等[7]研究發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組小鼠相比，Bin1 基因敲除組小鼠在注射異丙腎上腺素后更容易發(fā)生持續(xù)性多形性室性心動(dòng)過(guò)速和心室顫動(dòng)。心肌細(xì)胞Bin1 微結(jié)構(gòu)域的破壞不僅損害了鈣離子釋放單元，而且移除了微結(jié)構(gòu)形成的保護(hù)性慢擴(kuò)散區(qū)，增加了對(duì)室性心律失常的易感性。

此外，Bin1 可能影響維持心肌細(xì)胞靜息膜電位的鉀通道IK1 的擴(kuò)散。Hong TT 等[7]進(jìn)一步研究顯示，與野生型小鼠心肌細(xì)胞相比，在Bin1 缺失雜合子心肌細(xì)胞中，隨著細(xì)胞外鉀濃度從5 mmol/L 增加到8.1 mmol/L，IK1 的衰減速度明顯加快，同樣對(duì)細(xì)胞外鉀濃度從8.1 mmol/L 下降到5 mmol/L 的反應(yīng)也明顯加快，提示Bin1 缺失心肌細(xì)胞的膜電位穩(wěn)定性更差，更易發(fā)生心律失常。而且，相比Bin1 雜合子動(dòng)物，野生型動(dòng)物高鉀血癥更容易導(dǎo)致鈉通道阻滯和傳導(dǎo)衰竭。以上研究結(jié)果提示，Bin1 對(duì)保護(hù)心肌、防止惡性心律失常發(fā)生中起一定作用。

2.3 Bin1 與心肌梗死 在宏觀結(jié)構(gòu)上，心肌梗死是冠狀動(dòng)脈急性、持續(xù)性缺血缺氧所引起的心肌壞死。在微觀結(jié)構(gòu)上，心肌梗死后，梗死區(qū)域和非梗死區(qū)域的橫管結(jié)構(gòu)和功能均會(huì)發(fā)生改變，L 型鈣通道也會(huì)在不同區(qū)域的心室肌細(xì)胞膜進(jìn)行重新分布，進(jìn)而影響梗死后心臟重構(gòu)的進(jìn)程[32]。Pinali C 等[8]在豬心肌梗死模型中的研究顯示，梗死后橫管不僅在梗死灶周?chē)鷧^(qū)域丟失，而且殘余的橫管形態(tài)擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)紊亂，內(nèi)膜致密而錯(cuò)綜復(fù)雜。梗死周?chē)鷧^(qū)域橫管處的蘭尼堿受體-鈣通道的豐度不變，但結(jié)合蛋白2 的濃度降低了0.5 倍。梗死中心區(qū)域未檢測(cè)到Bin1 的表達(dá)，而在梗死灶周?chē)鷧^(qū)域Bin1 的表達(dá)上調(diào)5.4 倍，在無(wú)梗死區(qū)域Bin1 表達(dá)上調(diào)3.4 倍。提示梗死后心肌橫管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，梗死中心區(qū)域Bin1 表達(dá)缺失使得壞死心肌失去收縮功能，而梗死周?chē)鷧^(qū)域Bin1 表達(dá)上調(diào)可能在維持心臟收縮中起一定的代償作用。An S 等[33]研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)喂養(yǎng)相比，低劑量三碘甲狀腺原氨酸喂養(yǎng)能明顯增加大鼠心肌梗死模型中梗死心肌組織Bin1 的表達(dá)，改善左室收縮和舒張功能。提示心肌梗死后即刻開(kāi)始的低劑量三碘甲狀腺原氨酸治療，可增加Bin1 的表達(dá)，減輕不良的心肌橫管重塑，改善鈣動(dòng)力學(xué)和收縮性，進(jìn)而可能在梗死后心力衰竭的防治中發(fā)揮一定作用。

Niermann C 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，Bin 家族的另外一個(gè)成員Ophn1 可通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥和心肌細(xì)胞凋亡來(lái)保護(hù)小鼠免受心肌缺血和再灌注損傷。小鼠心梗模型顯示，心肌缺血24 h 后，Ophn1、RhoA 和Rac1 的表達(dá)均明顯上調(diào)，Ophn1 缺失導(dǎo)致Rho 效應(yīng)分子活性增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)心肌細(xì)胞凋亡。而且，炎癥細(xì)胞向Ophn1 缺失小鼠梗死邊界區(qū)遷移增加。超聲心動(dòng)圖顯示，心肌缺血24 h 后Ophn1 缺失小鼠的左心室功能下降更明顯。提示Bin 家族部分成員在心肌梗死后心臟功能的維持中起一定保護(hù)作用，但能否預(yù)防心肌梗死的發(fā)生尚缺乏相關(guān)研究。

3 總結(jié)

Bin1 作為一種普遍表達(dá)的核質(zhì)蛋白，與多種疾病的發(fā)生發(fā)展存在聯(lián)系。Bin1 作為心臟橫管系統(tǒng)的一種多功能調(diào)節(jié)因子，控制著健康心肌細(xì)胞中的生理性鈣信號(hào)系統(tǒng)正常運(yùn)行。Bin1 的表達(dá)減少與心力衰竭的進(jìn)展及心律失常的發(fā)生相關(guān)，提示Bin1 可能成為心血管疾病治療的新靶點(diǎn)。但是，Bin1 的表達(dá)異常與不同疾病之間關(guān)系的具體分子和細(xì)胞機(jī)制尚不完全清楚。如除L 型鈣通道外，Bin1 是否還調(diào)節(jié)其他離子通道的功能；Bin1 與缺血性心臟病的關(guān)系及內(nèi)在機(jī)制；Bin1 的基因靶向治療前景等眾多方面仍需更深入的研究和探索。