解偶聯蛋白2與心肌細胞缺血再灌注損傷關系的研究進展

吳志誠，黃尋知

(1贛南醫學院第一附屬醫院，江西贛州341000;2江西中醫學院研究生部)

長時間缺血可以導致心肌細胞損傷或死亡，早期再灌注可以改善心肌供血，但同時又加重單純心肌缺血造成的損傷，出現細胞水腫、細胞膜破壞及超微結果的改變，即心肌細胞缺血再灌注損傷(IRI)。IRI發生機制復雜，涉及活性氧(ROS)生成、能量平衡紊亂、炎癥刺激、鈣超載等諸多病理過程。近年來研究發現解偶聯蛋白(UCP)2在上述病理過程中發揮廣泛作用。現將相關研究進展情況綜述如下。

1 UCP2與心肌細胞ROS生成

ROS主要包括含氧自由基(如超氧自由基)、羥自由基及一些含氧的非自由基衍生物。當某些因素造成線粒體質子電化學梯度增高，導致電子發生泄漏而產生超氧陰離子，線粒體發生氧化磷酸化時，UCPs可以降低質子化學梯度，從而抑制ROS的產生［1］。文獻［2］報道，利用STC-1蛋白(一種存在于硬骨魚中參與鈣調節的糖蛋白)誘導UCP2蛋白表達，可削弱線粒體膜電位和抑制超氧陰離子的產生，從而抑制巨噬細胞中ROS的產生。Krauss等［3］報道在胸腺細胞和胰島B細胞中，內源性超氧化物可以激活UCP2介導的質子漏，降低線粒體膜電位，從而降低ATP水平，抑制ROS的產生，同時對胰島B細胞的分泌起著負性調節作用。UCP2也參與了心肌細胞缺血再灌注損傷機制中ROS的激活及ATP的耗竭的過程。Valouskova等［4］報道，ROS協同其他促凋亡因子如血管緊張素Ⅱ(ANG II)激活有絲分裂素激活蛋白激酶p38(p38MAPK)，激活環磷酸腺苷反應元件結合蛋白(CREB)，抑制UCP2基因轉錄，下調UCP2蛋白表達，引起心肌細胞凋亡。

2 UCP-2與心肌細胞能量代謝

線粒體內經三羧酸循環產生的還原當量沿電子傳遞鏈傳遞時釋放出的能量，可將H+從線粒體基質轉移至內膜的胞液面，形成一個跨線粒體內膜的質子電化學梯度，當質子從胞液面順梯度回至基質面時，其中蘊含的能量可用以推動ADP與磷酸結合生成ATP，若H+進入線粒體內膜，而不參與ATP的生成，則能量以熱能的形式散失，即質子漏。心肌是高耗能的組織，若心肌超負荷工作，ATP的供應則處于相對缺乏狀態，此時UCP2表達下調，促進ATP的合成，同時脂肪酸代謝急劇增多，也導致ROS額外生成，UCP2表達隨之上調對抗心肌細胞凋亡的發生。文獻報道，UCP-2上調可能導致心肌能量供給不足［5］。利用腺病毒上調心肌UCP2表達，可以引起ATP生成不足，細胞酸中毒，誘發促凋亡蛋白Bcl-2及BNIP3表達省調，引起細胞凋亡;下調UCP表達，可以減低Bcl-2及BNIP3的表達量，避免細胞凋亡［6］。

3 UCP2與心肌炎癥反應

炎癥反應的特點是釋放細胞因子或其他介質，如內皮生長因子、核轉錄因子(NF-κB)等，激活炎癥信號通路的開放，加重了心肌缺血再灌注損傷，引起細胞水腫、細胞超微結構發生改變。NF-κB是細胞缺血再灌注損傷中凋亡信號傳導通路的關鍵。Derdak等［7］研究發現聯系 NF-κB和UCP2的橋梁可能是ROS。UCP-2可抑制NF-κB的產生，進而降低ROS生成，從而保護心肌細胞免受氧化應激損傷。氧化應激是動脈粥樣硬化的重要原因。Blancj等［8］研究發現血液細胞來源的UCP2基因對動脈粥樣硬化的形成有保護作用。巨噬細胞是炎癥反應過程中的關鍵細胞之一。Kizaki等［9］發現，脂多糖(LPS)可以下調巨噬細胞株RAW264中UCP2基因的表達，引起細胞內毒素表達增多，誘發細胞炎癥反應，最終造成細胞凋亡。這一過程的信號連接樞紐就是活性氮和ROS。

4 UCP2與心肌細胞鈣超載

大量研究表明，細胞內鈣離子超載是細胞凋亡的前奏，線粒體內鈣離子的增加可激活磷脂酶，使膜磷脂降解，從而增高細胞膜的通透性，引起線粒體腫脹、線粒體膜流動性降低，氧化磷酸化功能受損、ATP生成障礙，最終導致細胞凋亡。Trenker等［10］研究表明，UCP2或UCP3可以增強線粒體內鈣離子的轉導，從而避免鈣的蓄積，同時還保護了細胞免受氧化應激損傷。但是最近有學者［11］研究發現，腺病毒介導的UCP2上調可使得線粒體膜電位輕度降低，膜電位的降低將引起鈣離子的外流，減輕鈣的超載，反之，則鈣離子內流，加重鈣超載，誘發凋亡發生。但選擇性線粒體鈣探針技術檢測結果顯示，心肌細胞中UCP2基因表達延長了Ca2+在肌質網內的轉換過程，促進心肌興奮收縮偶聯，引起心肌持續收縮，這將使得心律失常的發生概率增加。表明UCP2的上調是一把雙刃劍，其在提供抗氧化壓力的同時中斷心肌興奮收縮偶聯保護機制，并可能因此導致心臟疾病的發生。

綜上所述，UCP2作為線粒體內膜質子轉運蛋白，在能量代謝、抑制ROS的生成、保護細胞免受氧化應激等方面具有重要意義。上調UCP2可以防止氧化應激、降低線粒體膜電位，從而降低了ROS的產生，但是通過降低線粒體膜電位，UCP2可能也與其他能量代謝機制相干擾，包括ATP的合成和鈣的吸收。UCP2功能復雜，其對抗心肌缺血再灌注損傷導致的心肌細胞凋亡的機制仍不明確，有待于進一步研究證實。

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