細胞色素b245的功能及其基因多態性與心血管疾病關系的研究進展

鄧斌，皮光環

(川北醫學院附屬醫院，四川南充637000)

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細胞色素b245的功能及其基因多態性與心血管疾病關系的研究進展

鄧斌，皮光環

(川北醫學院附屬醫院，四川南充637000)

作為煙酰胺脫氫酶/煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶的一個亞單位，細胞色素b245(p22phox)在傳遞電子及產生超氧陰離子方面起重要作用。其表達增加時NADPH氧化酶活性增加，進而升高體內活性氧水平，導致氧化還原信號改變，可引起一系列功能紊亂。p22phox的結構功能、調節因素及其編碼基因CYBA多態性與心血管疾病關系密切，研究其CYBA基因潛在致病位點有助于確定心血管疾病高危人群，對高危人群早期給予干預治療可降低心血管疾病的發病率。

心血管疾病；細胞色素b245；基因多態性；活性氧；

研究顯示，氧化應激過程中產生的活性氧會損傷DNA，引起血管內皮細胞損傷，導致血管功能障礙[1]。膜相關煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶是血管及中性粒細胞中產生活性氧的主要酶源，與缺血性損傷以及動脈粥樣硬化的發生密切相關[2]。細胞色素b245(p22phox)作為吞噬細胞和血管壁非吞噬細胞煙酰胺脫氫酶(NADH)/NADPH氧化酶的共同部分，與NADH/NADPH氧化酶的激活密切相關。p22phox活性的改變可影響體內活性氧的產生，在氧化應激所致的炎癥中起著重要作用[3]。現就p22phox的功能及其基因多態性與心血管疾病關系的研究進展綜述如下。

1　p22phox的結構特征

p22phox是一種包含195個氨基酸，相對分子量為22.0 kDa的跨膜蛋白[4]。在組成NADP/NADPH氧化酶的眾多亞單位中，p22phox屬胞質中的較小亞單位(也稱α-亞單位)，p22phox與位于胞質的另一膜結合亞基gp91Phox(現被命名為NOX2)形成的異源二聚體(即細胞色素b558)是NADPH氧化酶的核心。p22phox分子胞質尾區的C-末端有一個富含脯氨酸的結構域，在受到細胞外信息如激素、細胞因子等刺激時，C-末端富含脯氨酸的尾巴能與NADPH氧化酶胞質中的其他亞單位p47Phox、p67Phox、p40Phox和Rac結合，形成酶復合體。這種結合能使gp91Phox的構象發生改變，通過誘導電子的跨膜轉動誘導激活NADPH氧化酶，進一步發揮生物學作用[4]。

2　 p22phox的功能

2.1參與NADPH氧化酶的激活 NADPH氧化酶系統包括3個胞質元件(p40phox、p47phox、p67phox)、2個膜相關色素(gp91Phox、p22phox)以及1個低分子量的G蛋白[2]。已證實NADPH氧化酶的激活與胞質亞單位的磷酸化相關聯，其激活機制很復雜，涉及膜相結合亞基NOX2-p22phox和胞質亞基的組裝，被受體誘導磷酸化的調節亞基P47Phox和p67Phox從胞質溶解，與膜結合亞基NOX2-p22phox產生復雜的構象變化，激活氧化酶[5]。p22phox的磷酸化受到兩種機制(磷脂酶D依賴機制和非依賴機制)的調節，進一步發現NADPH氧化酶的激活受到p22phox磷酸化的調節[6]。

2.2參與活性氧的產生 活性氧是指化學性質活躍的含氧物質，以自由基形式存在的超氧陰離子自由基(O2-)、羥自由基、過氧化氫(H2O2)、烷過氧基和臭氧等為常見的活性氧[7]。活性氧能引起許多病理變化，如細胞增殖、血管生成、血管壁增厚、細胞死亡、血管內皮損傷及炎癥等[1,7]。由gp91phox和較小的亞單位p22phox形成的細胞色素b558是催化NADPH氧化酶生成O2-的核心。當NADPH氧化酶激活時，調節亞基轉位，與b558膜復合體通過串聯SH3結構域結合，含黃素的gp91Phox催化亞基作為電子傳遞系統，以NADPH為遞氫體，進行催化反應，O2-在超氧化物歧化酶的作用下生產H2O2。有研究顯示，通過與p22phox和Noxs的連接，作為小窩標志蛋白對許多關鍵信號分子活性起直接調節作用的陷窩蛋白-1將NADPH氧化酶定位于小窩上，形成功能復合物，參與小窩介導的活性氧信號[8]。gp91Phox及其同系物組成了NOX家族， NOX4作為成員之一，在多種細胞中廣泛表達。研究發現，p22phox能與異位表達的NOX4形成復合物，增加NOX4的穩定性，而NOX4能增加p22phox的表達，促進依賴NOX4的活性氧產生,而RNAi介導的敲除內源性p22phox轉錄物導致NOX4活性降低[9]。研究表明，在人關節軟骨細胞中NOX4是產生活性氧的主要來源，NOX4與p22phox共表達，且受到白介素-1β的調節[10]。

3　p22phox的調節因素及參與介導通路

3.1 p22phox的調節因素作為一種廣泛存在的跨膜蛋白，p22phox在影響活性氧產生的同時，其表達也受到某些因素的影響。研究發現，迷迭香酸具有保護心臟及降低血壓的作用，進一步發現迷迭香酸可以抑制NADPH氧化酶亞單位p22phox的表達[11]。在關于煙冷凝物所致肺癌與葡萄籽原花青素的研究中發現，葡萄籽原花青素不僅降低煙冷凝物所致肺癌細胞中p22phox和p47Phox的表達，同時阻斷二者之間的相互作用，導致肺癌細胞NADPH氧化酶的失活，降低氧化應激所促進的細胞侵襲[12]。研究表明，在人視網膜色素上皮細胞中，通過調節MAPK和NF-κB通路引起的p22phox下調在Ang-Ⅱ所致氧化應激有抗炎作用[3]。siRNA可引起NADPH氧化酶亞基p22phox基因的抑制，Ang-Ⅱ可導致體外培養的內皮細胞的衰老，通過上調p22phox的表達而增加細胞內活性氧的產生[13]。Edderkaoui等[5]研究發現，通過上調p22phox的轉錄，生長因子增加胰腺癌細胞中NADPH氧化酶的活性，抑制胰腺癌細胞凋亡，進一步發現生長因子可刺激AKT介導激活NF-κB轉錄因子而上調p22phox的表達。Rousset等[10]研究發現通過在氧化還原階段上調p22phox的表達，白介素-1β可穩定NOX4的活性和表達。

3.2p22phox參與介導的通路 研究發現，過度表達的p22phox可阻斷順鉑進入癌細胞的細胞核，抑制順鉑誘導的細胞凋亡，從而增加癌細胞對順鉑的耐藥性，同時發現p22phox可激活PI3K/AKT信號通路進一步抑制細胞凋亡的衰減[14]。Woolley等[15]研究表明，急性髓細胞白血病細胞中由FLT3驅動H2O2的產生需要p22phox的介導。可見，p22phox可作為某些通路的一部分，直接或間接地影響活性氧的產生，進一步參與某些疾病的發病機制。

4 p22phox基因多態性與心血管疾病的關系

4.1p22phox基因多態性 人類的p22phox基因稱為CYBA，位于染色體16q24，包含6個外顯子，長約8.5 kb[4]。近年來，大量關于CYBA基因多態性與疾病關系的研究較多集中于C242T、A640G、A930G基因多態性與氧化應激所導致的心血管疾病。

4.2p22phox基因C242T多態性與心血管疾病 C242T多態性發生在第4外顯子，源于一個氨基酸的取代(組氨酸被絡氨酸取代)，進而導致血管的氧化功能、氧化應激功能以及降低活性氧功能的喪失，與人血管NADPH氧化酶活性的降低相關聯[16]。p22phox在第72和第94位氨基酸分別含有2個組氨酸殘基，是血紅蛋白的潛在結合位點，而C242T多態性即發生于血紅蛋白的潛在位點之一，第72位組氨酸被絡氨酸取代，將產生一個Rsa I的酶切位點。同時該位點可能通過影響體內低密度脂蛋白(LDL)膽固醇形成的數量而間接影響LDL的生物學功能，與動脈粥樣硬化的形成密切相關。Hashad等[17]研究表明，CYBA基因C242T位點的多態性可減少埃及人急性心肌梗死的發生，同時發現CT基因型攜帶者oxLDL血漿濃度較CC基因型攜帶者顯著降低。Xu等[16]在CYBA基因C242T和A640G多態性與冠狀動脈疾病發生風險的薈萃分析中顯示，C242T和A640G多態性在冠狀動脈疾病發病機制中發揮了極其重要的作用，C242T基因的等位基因對冠狀動脈疾病亞洲人群具有保護作用，而對高加索及其他人群無保護作用。Wu等[18]在一項納入18 628例的薈萃分析中得出CYBA基因的C242T位點多態性很可能是冠狀動脈疾病發生的一個危險因素，攜帶T等位基因可能增加冠狀動脈疾病發生的風險。由于研究設計及種族差異，可能導致以上差異的出現。

4.3p22phox基因A640G多態性與心血管疾病 A640G多態性位于CYBA基因的3′非翻譯區，雖無氨基酸的替換，但影響活性氧的產生。Xu等[16]研究發現對冠狀動脈疾病患者A640G等位基因具有保護作用。Liang等[19]在一項列入3 904例冠心病患者p22phox基因A640G多態性與降低冠狀動脈疾病風險關聯的薈萃分析顯示，A640G多態性可能降低冠狀動脈疾病發生的風險。Niemiec等[20]關于A640G多態性與冠狀動脈疾病的研究中卻得出不同的結論，認為A640G多態性與冠狀動脈疾病無關聯。目前A640G多態性如何影響冠心病的發生機制仍不清楚。據推測A640G通過與其他部位的mRNA相互作用影響CYBA基因mRNA的穩定性及CYBA基因的翻譯活性，進一步影響p22phox蛋白的生物合成。NADPH氧化酶與動脈粥樣硬化密切相關，而p22phox在NADPH氧化酶激活及活性調節中發揮重要作用。因此，A640G多態性可能在降低冠狀動脈疾病發生風險中發揮重要作用。

4.4p22phox基因A930G多態性與心血管疾病A930G位于p22phox基因的啟動子區，其多態性位于3′非翻譯區。A930G多態性與NADPH氧化酶的激活以及活性氧的產生密切相關。有人推測A930G通過與C/EPB的特異結合調節CYBA啟動子活性，從而轉錄CYBA。Pawel等[21]在A930G多態性與波蘭人冠狀動脈疾病及動脈粥樣硬化風險因素關聯的研究中顯示，-930G等位基因與冠脈疾病相關，在風險因素肥胖及吸煙存在時，-930G等位基因增加冠脈疾病的風險。

p22phox在NADPH氧化酶的激活及異位活性氧的產生中扮演重要角色，通過對其結構、功能、調節及影響因素的進一步深入研究，可為血管內皮功能障礙、血管壁增厚、纖維化等疾病的治療探索新的思路。

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四川省衛生廳科研課題(120427)。

皮光環(E-mail: piguanghuan@126.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.33.038

R541.9

A

1002-266X(2016)33-0105-03

2016-05-19)