冷誘導蛋白CIRP和RBM3生物學功能研究進展

王春輝，李智軍，陳 竺

（陸軍軍醫大學邊防衛勤訓練大隊內外科教研室，新疆呼圖壁831200）

冷誘導蛋白CIRP和RBM3生物學功能研究進展

王春輝，李智軍，陳 竺

（陸軍軍醫大學邊防衛勤訓練大隊內外科教研室，新疆呼圖壁831200）

0 引言

在自然界中，當環境溫度降低時動植物的代謝速率減慢，相應的蛋白質的合成速度也會降低．研究［1］最早發現擬南芥植物適應寒冷與干旱時體內AtGRP7（arabidopsis thaliana glycine-rich RNA binding protein 7）和 AtGRP8 （arabidopsis thaliana glycine-rich RNA binding protein 8）的表達會隨著溫度降低而升高．在哺乳動物以及兩棲動物中，AtGRP7和AtGRP8的同源類似物 CIRP（cold-inducible RNA-binding protein）和 RBM3（RNA-binding motif protein 3）在寒冷刺激下同樣表達上調，并能夠調節轉錄和翻譯，抵御寒冷與食物匱乏等外界刺激［2］．冷血動物如魚等，在面臨嚴重的冷刺激（8℃）時，CIRP類似物的表達也會升高，但是處于正常的環境溫度（20℃～25℃）時CIRP類似物表達不會改變［3－5］．目前臨床上已經證實低溫療法（32℃～34℃）有利于緩解嬰幼兒缺血缺氧性腦病和成人的急性腦損傷引起的神經功能損傷［6－7］．雖然臨床上在心臟或者移植手術中可能采用中度低溫療法（28℃ ～31．9℃）或者深度低溫療法（11℃～28℃）來降低代謝和循環，但是在術后恢復期仍建議使用CIRP和RBM3分泌高峰的32℃～34℃進行低體溫療法［8－9］．同時由于臨床低體溫治療會引起許多致命的并發癥，因此，CIRP和RBM3作為一種新的治療方法在臨床應用方面仍有許多問題有待解決［9－10］．研究［11］證實，CIRP 與 RBM3 除了在低溫條件下發揮保護作用外，在常溫下當機體面臨內源性或者外源性應激刺激時也同樣發揮著重要的細胞保護功能．本文將結合目前發表的文獻，綜合性、系統性地闡述CIRP與RBM3的生物學功能．

1 CIRP和RBM3的結構特征

CIRP由172個氨基酸組成，定位于19號染色體長臂 13．3 位點［12］， RBM3由 157個氨基酸組成，它的基因定位于 X染色體長臂 11．2位點［13］．CIRP和RBM3均包含一個保守的RNA結合域（RNA recognition motif，RRM），該結合域的氨基酸序列高度相似，且包含兩個位于蛋白氨基末端的核糖核蛋白RNP1［（K／R）G（F／Y）（G／A）FVX（F／Y）］和 RNP2［（L／I）（F／Y）（V／I）（G／K）（N／G）-L］［14］．無論是 CIRP 還是RBM3，其RNP1與RNP2在結構與功能上都與冷休克蛋白（cold shock proteins，CSPs）相似，而原核細胞的CSPs會在溫度驟降時發揮重要的保護作用．CIRP與RBM3因羧基端均包含一個較為保守的RGG（arginine-glycine-glycine）區域而歸于富甘氨酸蛋白（glycine-rich proteins， GRPs）類［15］．

一般來講，RNA結合蛋白在轉錄后的交互作用涉及到與目的片段的非編碼區（3’-UTR）的結合，它跨越了從結束密碼子到聚腺苷酸尾的核苷酸序列［16］．在紫外線的照射下，CIRP的RRM和RGG結合域結合到兩個應激反應應答蛋白A（replication protein A，RPA）和硫氧還蛋白（thioredoxin，TRX）的非編碼區（3’-UTR）后可以穩定mRNA以促進它們的翻譯［17－18］．Chappell等［19－20］在 RBM3 的 5’端發現了目前用于病毒研究的一種生物技術工具IRES（internal ribosome entry site）．這個 RBM3的 IRES被證實是一個與RBM3的cDNA重組的位于18號染色體的THoc 1基因的cDNA克隆物．

不同的物種CIRP／RBM3在重要組織中的分布不同．在人類中，RBM3在甲狀腺以及心臟中幾乎沒有表達，但是CIRP在這些組織中含量卻十分豐富［21－22］．在黑熊這類冬眠動物中，RBM3 在肌肉、肝臟和心臟中都有表達，并且在松鼠冬眠晚期的心臟、肝臟、腦組織中均高表達［23－24］．間歇性低溫暴露不會促進大鼠肌肉和肝臟組織表達CIRP，但在腦和心臟中表達升高［25］．在同一組織內，CIRP和RBM3的分布與細胞類型有關，在哺乳動物的睪丸組織中，CIRP主要在胚芽細胞中，而RBM3主要在支持細胞中［26－27］．

因為CIRP和RBM3在其羧基端都有預示核位置信號以及核質交換相關的RGG域，所以CIRP和RBM3主要存在于細胞核里面．在核里面他們主要調控基因的轉錄或者結合在mRNA用于轉錄后的調控．但是，CIRP和RBM3的位置并非固定的，在生理或者應激情況下，這兩種蛋白質會通過傳遞從細胞核轉移到細胞質［28］．同時在亞細胞水平，CIRP和RBM3的位置也受發育階段和細胞類型的影響．如在出生后一周，RBM3主要存在于細胞核，然而在第二周則更多的傳遞到細胞質當中［29］．目前已經證實在青蛙的卵母細胞中xCIRP2主要作為細胞質蛋白來發揮作用［29］．同樣的處于第一到第三階段的小鼠精細胞CIRP在細胞質而不是在細胞核中表達，這也預示在單倍體細胞中，CIRP在細胞質發揮調控作用．在青蛙的xCIRP2的RGG區域已經確定了一個細胞核-質交換的通路（RG4），這一通路可以通過xPRMT1（精氨酸甲基轉移酶）來達到甲基化以提高xCIRP2在細胞質中的聚集［30］．在哺乳動物中，由于細胞質應激以及內質網應激，CIRP的RGG區域的賴氨酸殘基甲基化導致CIRP聚集在細胞質應激顆粒上，這一機制有別于應激顆粒介質 TIA-1的形成［31－32］．同時由于內質網應激，RBM3傳遞到內質網并調控蛋白激酶R樣內質網激酶（protein kinase R-like ER kinase，PERK）．總的來說，這些研究揭示了在CIRP和RBM3進行細胞質與核之間傳遞時RGG區域的賴氨酸殘基發揮著重要的作用．

2 CIRP和RBM3的表達

2．1 CIRP和RBM3的生理表達 在發育的早期，CIRP／RBM3是很重要的細胞因子．在兩棲動物中，非洲爪蟾同源xCIRP-1在發育的腎和腦中會短暫的表達，并且在腎胚形成時xCIRP-1的表達也是必須的［33］．對哺乳動物而言，RBM3在出生后不久達到峰值，但在青年以及成人的腦中除了一些增殖活躍的區域，大部分區域 RBM3 的水平會較低［29，34］．這說明RBM3在維持神經干細胞的增殖和干細胞特性上發揮著重要作用．

CIRP和RBM3的表達是受晝夜調控的．CIRP表達的波峰在下午6點鐘，凌晨3點鐘表達量最小，其表達量的大小隨著光線的明暗改變．這種波動只存在于幼鼠和成鼠，在新生鼠中沒有這樣的波動［35］．2012年，CIRP被認為是哺乳動物后轉錄模式中的晝夜交替節律基因以及CLOCK基因的調控子．研究［36］表明CIRP在睡眠階段表達上調．在哺乳動物中，位于視交叉上核的中樞調控以及位于肝臟或者胰腺等組織的周圍調控將晝夜交替與體溫變化密切聯系起來［37］．最近的研究［38］表明，在小鼠的肝臟細胞中，CIRP有利于溫度敏感變化，這表明哺乳動物輕微的體溫變化與外周組織的晝夜節律變化密切相關．由于肝臟和胰腺是基本的新陳代謝組織，營養必然會影響到這些組織的外周生物鐘．禁食以及生酮飲食會破壞外周生物鐘，誘導CIRP在肝臟中表達．在胰腺癌患者中，進食的時間會大大提高CIRP的生理表達，證明了CIRP表達的生理節律與腫瘤的治療相關［39］．因此，目前認為，CIRP是調控哺乳動物晝夜節律的一部分，它不僅受體溫的調節，也會對諸如光線等環境的變化進行精細的調控，同時還會控制晝夜節律變化的下游基因的表達．RBM3調節晝夜節律的機制主要是通過控制可變的聚腺苷酸化來完成．在遭受如躁郁癥以及偏頭痛等睡眠周期失調困擾的神經病患者中，外周淋巴細胞中RBM3是變化最為顯著的因素［40］．

2．2 應激調控表達

2．2．1 低體溫與高體溫癥 CIRP和RBM3是應激應答因子，多種應激條件都會使得它們的表達上調，特別是在寒冷應激時CIRP和RBM3的上調最為明顯［21］．研究［26］早期，在哺乳動物的睪丸中發現了CIRP和RBM3的高表達．CIRP和RBM3的表達在試驗性高溫或者患隱睪癥時會降低，在低體溫情況下CIRP 的應答速度（6 h）明顯高于 RBM3（12 h）［27］．

在哺乳動物細胞中，CIRP和RBM3在輕和中度低體溫（28℃ ～34℃）時達到峰值，但是在高溫下（39℃～42℃）表達則迅速下降．相反，在體外培養的細胞中高溫（39℃～42℃）會導致CIRP和RBM3的嚴重降低．至少在神經細胞中，RBM3對溫度的變化尤其敏感，即使是從37℃降低到36℃也足以誘導RBM3 的表達．大量的研究［28，32］結果證明，CIRP 和RBM3通過多種應激反應機制對小范圍的溫度變化作出應答．

在培養的組織或者細胞中，在中度低體溫的早期CIRP上調的速度明顯高于RBM3，但是在隨后的復溫過程中下降的也最快，這表明CIRP在應對冷刺激時的動態變化也較為迅速．當細胞暴露于寒冷的環境時，CIRP在暴露后3 h開始表達，在寒冷暴露12 h后達到峰值，但是在連續復溫8 h后表達量降低為峰值的50%．相反地，RBM3在寒冷刺激3 h后表達上調，在24 h左右表達達到峰值，但是在連續復溫8 h后，RBM3的表達量沒有改變．但是CIRP和RBM3劑量應答的動力學機制還需要系統的生物學研究［9，41］．

2．2．2 缺氧 自然環境下，在海平面呼吸的空氣含有21%的氧氣，氧氣在人體不同組織的富集差異較大．通過實驗，人為降低氧分壓（低氧血癥）同各種急性和慢性損傷或者疾病導致的生理性低壓一樣，輕度（8%）或重度（1%）缺氧均可誘導CIRP和RBM3相同水平的表達，這種表達與體內的線粒體和缺氧誘導因子（hypoxia-inducible factor， HIF）無關［42］．在一個應用培養的神經干細胞（neural stem cells，NSCs）的體外模型中進行嚴重的缺氧以模仿局部的缺血實驗中，缺氧會抑制CIRP的表達，導致細胞周期停滯．由于過氧化氫治療可以抑制低體溫誘導的CIRP的表達，并且輕微量的活性氧（reactive oxygen species，ROS）有利于NSCs的增殖，但是較大劑量對NSCs的增殖有害，有假說認為輕度的缺氧會導致ROS輕微的升高，從而促進CIRP的表達，但是嚴重的低氧或者缺血導致ROS表達過多而抑制CIRP的表達［43］．將懷孕晚期的小鼠暴露在嚴重的低氧環境中會導致胎盤和發育的大腦中HIF因子相關基因過表達，從而導致RBM3的表達下調［44］．總的來說，氧氣調控的CIRP與RBM3的表達與氧含量有關，并且受到細胞易損性以及其他如缺血缺氧、腫瘤和感染等與發育以及病理有關因素的影響．

2．2．3 射線 依據 1997 年 Nishiyama 等［45］研究的CIRP的第一個特性，Sheikh等確定了紫外線誘導核不均一核糖核蛋白A18（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A18，hnRNP A18），其很快被證實是倉鼠體內CIRP的同族物，并且與DNA損傷修復有關．相同的，具有電離效應的射線可以刺激一些hnRNP，包括可以促進射線導致的DNA損傷修復的CIRP．另外，由于宇宙中存在射線，故宇宙飛行也可以促進CIRP 和 RBM3 的表達［46］．

2．2．4 其他方式 毒素以及藥物也可以促進CIRP和RBM3的表達．例如在大鼠的腦組織中具有神經毒性的軟骨藻酸就可以提高CIRP和RBM3的mRNA的表達［47］．在小鼠白細胞細胞系中類胰島素生長因子1（insulin-like growth factor， IGF-1）以及成纖維細胞生長因子 21（fibroblast growth factor 21， FGF21）等也可以促進CIRP和RBM3的表達［34］．在輕度的低溫情況下，內源性或者外源性的褪黑素可以促進新生神經元RBM3的表達，而對成熟的神經元則沒有此效應．最近已經證實二甲雙胍和腺嘌呤核糖核苷酸（adenosine monophosphate， AMP）類似物 5-氨基-4-甲酰胺咪唑核糖核苷酸（5-aminoimidazole-4-carboxamide1-β-D-ribofuranoside， AICAR）可以通過干擾新陳代謝以及活化AMPK抑制RBM3的表達［34］．這些研究表明應激不僅是一個誘導劑，而且也可以成為冷誘導蛋白的抑制劑．

3 CIRP和RBM3的生物學功能

3．1 對腦細胞的功能 治療性低溫不僅能夠有效減少原發性損傷，還可以保護急性局部缺血和脊髓損傷（spinal cord injury，SCI）導致的繼發性損傷，并減緩慢行神經變性疾病的進程．在體外培養的原代神經元細胞或者類神經元細胞PC12中，這兩種冷相關蛋白的功能都與抗凋亡有關［48］．

在腦局部缺血損失機制研究中，CIRP的作用仍存在爭議．大鼠的海馬區短暫的缺血后3～6 h通過RNA印記實驗測量的CIRP的mRNA水平是降低的，但是在大腦皮層中連續48 h監測CIRP的mRNA水平是沒有改變的［49］．但是，同樣在大鼠的大腦皮層進行缺血模型的實驗中，實時RT-PCR結果表明在缺血24 h后CIRP的mRNA水平平緩的增加5倍．與缺血相比，24 h內低溫可以誘導CIRP的表達量達到原來的30倍，但是即使低溫與缺血同時作用于大鼠，CIRP的表達量也不會超過原來的30倍［50］．研究［51］已證實誘導大腦的缺血再灌注損傷氧化應激的重要因素是ROS的水平升高．在PC12細胞中，已經有實驗證明利用能夠產生ROS的H2O2的處理可以下調CIRP的表達．當內源性或者人為增加CIRP的表達，在培養的神經元細胞中H2O2誘導的細胞凋亡受到顯著抑制，這表明CIRP具有神經保護作用．與CIRP在細胞內的保護作用相比，將CIRP釋放到血液中會激發有害的免疫反應［49－50］．有研究［52］表明無論在體內還是體外，短暫缺血后小神經膠質細胞釋放的CIRP以及與隨后CIRP介導的TNF-α的表達導致神經炎癥和神經損傷．研究［52］表明細胞外的CIRP能夠通過上調TNF-α和IL-1β的表達介導神經炎癥反應．總之，在大腦缺血再灌注損傷中CIRP只要一直停留在細胞內就會保護神經細胞免于凋亡，但是一旦小神經膠質細胞等釋放出CIRP，那么它就會在細胞水平介導嚴重的神經炎癥反應．

最近的研究［53］表明，在埃爾茨海默以及朊病毒腦病模型中RBM3具有重要的神經保護作用．尤其是在小鼠受到冷刺激后明顯分泌的RBM3能夠預防神經元的損傷以及恢復突觸連接．雖然其中的機制仍不清楚，但是有一種假說認為RBM3抑制了eIF2α激酶PERK，目前冷刺激已成為治療埃爾茨海默疾病的潛在措施［54］．最近的研究［53］將 RBM3 與 PERK 的活性聯系在一起，但是相關的分子學機制仍不清楚．

直到現在，研究普遍支持RBM3是常規的神經保護因子，但是CIRP既可以保護神經元細胞，也可以在釋放后通過介導神經元炎癥反應來誘導大量的神經元死亡．

3．2 對免疫系統的影響 從植物到哺乳動物，識別病原相關分子模式與損傷相關分子模式最原始最關鍵的部分是模式識別受體（pattern recognition receptors，PRRs）．2007年，最初發現植物的冷誘導蛋白AtGRP7與植物的免疫有關．AtGRP7會通過轉錄以及與PRRs的兩種蛋白FLS2和EFR結合以顯著提高PAMP引發的免疫應答［55］．同樣地，哺乳動物的冷誘導蛋白也參與了先天免疫．2013年，在失血性休克和膿毒癥模型中，CIRP被證實可以作為一個從心臟和肝臟釋放到循環系統中的新的炎癥介質．分泌出來的CIRP通過與TLR4-MD2復合體（一種哺乳動物的PRRs）結合發揮損傷相關分子的作用，通過刺激TNF-α和高遷移率族蛋白1（high mobility group box 1 protein，HMGB1）的分泌誘發炎癥反應．同時，CIRP的分泌會受到TNF-α和HMGB1的抑制，這是一種負反饋調節．同之前討論的在腦中CIRP發揮雙重作用相同．最近的研究［56－57］表明，低體溫能夠誘導肝臟中的CIRP表達，并通過減少ROS的產生保護肝細胞，當用抗CIRP處理后會中和分泌到血清中的CIRP，從而顯著減少免疫反應以及保護肝臟細胞避免缺血再灌注損傷．在腹主動脈瘤等動物實驗中證實其他的抗CIRP療法也能夠治療免疫相關的功能混亂．現如今，用ELISA試劑盒定量檢測外周血中CIRP的分泌水平是可行的，這提供了一種新的診斷膿毒癥的標準．另外，CIRP的缺陷是加快炎癥反應階段以及傷口愈合的進程．總的來說，釋放到細胞外的CIRP通過引發炎癥反應誘導對細胞的損傷．但是，在炎癥的后期階段，這些損傷的細胞會被炎癥反應清除到體外，新生的細胞會代替原先的細胞發揮功能．這表明，CIRP介導的炎癥反應也有其有利的一面．

3．3 對腫瘤細胞的影響 從上述總結可以推斷出，CIRP以及RBM3均參與細胞周期和細胞增殖的調控，并且在增殖的細胞以及惡性腫瘤細胞中都有表達．因此它們被認為是原癌基因，在體內能夠促進腫瘤細胞的增殖和轉移，且與正常的組織相比在不同癌癥中的表達也不相同［22］，另外它們在臨床腫瘤的發展過程中也發揮相反的作用．RBM3的表達往往預示著良好的預后以及較低的復發率，但是CIRP與腫瘤細胞較差的化療敏感性息息相關，是預后較差的標識物．

乳腺癌是女性發病率最高的癌癥，RBM3在這類腫瘤細胞中表達水平的高低與臨床的預后直接相關．在女性的生殖器官中，RBM3與順鉑敏感性相關，并且預示著卵巢內膜癌（epithelial ovarian cancer，EOC）較好的預后，其分子學機制可能是RBM3通過抑制較差預后的標識物MCM3、Chk1，Chk2等的表達改善EOC的預后［58］．前列腺癌與乳腺癌、EOC相似，RBM3是最為獨立的一個前列腺癌生物標識物，其高表達預示著疾病進展以及復發的風險較小［59］．另一項研究［60］表明，RBM3通過抑制CD44的變異剪接來減弱前列腺癌細胞的干細胞特性和腫瘤特性．此外，在睪丸非精原細胞腫瘤中RBM3的表達越低，治療失敗的可能性越大．膀胱癌中減少RBM3的表達量會加劇腫瘤進程以及表示較差的預后，但是RBM3的高表達會減少并發淋巴管轉移的風險［61］．高表達的RBM3能夠改善結直腸癌的預后．因此，特別是在年輕的患者中，RBM3被認為是潛在的具有預警作用的生物標識物［62］．

在不同的腫瘤細胞中CIRP的表達是不相同的．在肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）中，曾有文獻［63］報道CIRP通過控制ROS累積提高致癌性以及癌祖細胞的擴散，此外，HCC的復發也與肝臟中CIRP的表達呈正相關．在結腸直腸癌中，CIRP通過刺激細胞因子如TNF-α和IL-23等使其與腫瘤的發生以及慢行炎癥相關．另外，至少在HCC中抑制CIRP可以起到治療腫瘤的作用［63］．在垂體腺瘤中，有文獻［64］報道CIRP的高表達會通過激活ERK1／2通路提高垂體腺瘤細胞的增殖侵襲性以及腫瘤的復發率．在口腔鱗狀細胞癌中，CIRP通過與TLR4聯合分泌影響短期生存率［65］．另外，目前認為CIRP可能通過增加一種重要的細胞周期的調節因子CyclinE1的表達參與導管癌轉化為有侵襲性的乳腺癌的過程，因此在乳腺癌的轉移過程中也會促進增殖以及腫瘤的進程［65］．

總之，盡管在細胞的原癌基因水平 CIRP和RBM3表現的特征相似，但是其在臨床上的表現不同，CIRP是腫瘤預后較差的標識物，RBM3則是腫瘤預后較好的標識物．

4 調控CIRP和RBM3表達的通路

作為調控蛋白，CIRP和RBM3涉及關于細胞生長、衰老以及凋亡等不同細胞生理過程中復雜的信號通路．

4．1 干細胞特性 青蛙的xCIRP是非洲爪蟾蜍轉錄因子3（xenopus transcription factor 3， XTcf-3）的靶點，XTcf-3同時又是Wnt／β-連環蛋白通路上一個關鍵的介質，同時Wnt／β-連環蛋白通路也是調控干細胞以及祖細胞自我更新的主要通路．使用內源性β-連環蛋白的抑制劑GSK-3β可以上調CIRP的轉錄，磷酸化CIRP蛋白以及促進其向細胞質的傳遞．此外，CIRP也是發育期間胚胎細胞移動所必需的細胞因子，同時還可以維持 β-連環蛋白等粘附分子的分泌［18］．RBM3 同樣涉及到 Wnt／β-連環蛋白通路．在結直腸癌細胞中，RBM3通過表達GSK3β活化激酶這一分子表達機制誘導干細胞化，同時也增強了β 連環蛋白通路［66］．

4．2 細胞周期 低溫是已知的能夠降低細胞增殖以及引起細胞周期阻滯的因素之一．目前更多系列的分子機制研究已經證實，在低溫條件下CIRP可能通過調控細胞周期的不同階段在細胞生長中發揮抑制作用．CIRP與人抗原 R基因（human antigen R，HuR）相互作用并且能夠促進HuK表達．升高的HuR與CIRP協同作用會進一步促進調控G1／S期的細胞周期蛋白E1的分泌，促進有絲分裂．此外，CIRP通過Dyrk1b／Mirk激酶來抑制細胞周期蛋白D1和p27的磷酸化，從而加快G0／G1期到G1／S期的轉換．另外，CIRP可以促進細胞周期從S期過渡到G2／M期．因此，研究［65］表明CIRP可以促進細胞的增殖．最近的研究［67］確認RBM3也能夠有效促進細胞周期．不同于CIRP調控的G0／G1以及G1／S期，RBM3調控細胞周期G2／M期的轉變．特別是在腫瘤細胞中敲除RBM3后會增加細胞凋亡蛋白酶介導的細胞凋亡以及與核細胞周期蛋白的耦合，磷酸化Cdc25c、Chk1和Chk2激酶，這意味著RBM3表達下調時會出現有絲分裂障礙，細胞將經歷有絲分裂失敗．從RBM3缺陷的小鼠中得到的小鼠胚胎成纖維細胞G2期的細胞明顯增加，這意味著在有絲分裂時RBM3是必不可少的．這也能夠解釋為什么具有高表達RBM3的腫瘤細胞對化療比較敏感，RBM3低表達以及不表達的腫瘤細胞相比高表達RBM3的腫瘤細胞預后較好［68］．

4．3 細胞凋亡 許多疾病中都存在凋亡現象，而且細胞凋亡可由許多內源性或者外源性的信號誘導，這表明調控它的信號通路很多．RNA結合蛋白家族也參與了調控凋亡的信號通路．有研究［69－70］揭示了至少部分CIRP參與保護低溫細胞免于細胞凋亡．特別是CIRP可能通過線粒體途徑抑制神經干細胞和皮質神經的凋亡，這一作用解釋了治療性低體溫的保護作用．抑制p53、Fas以及細胞凋亡蛋白酶-3通路也有利于CIRP介導的抗細胞凋亡作用［71］．RBM3則通過抑制PARP分裂來抑制類神經元細胞PC12通過十字孢堿介導的細胞凋亡．RBM3相關的生存率或許與控制Bcl-2以及細胞凋亡蛋白的分泌有關［48］．

4．4 衰老 CIRP可以通過增加ERK1／2的磷酸化激活ERK1／2通路，這會促進細胞分裂并且避免復制型衰老．CIRP激活ERK1／2有利于垂體促腎上腺皮質激素細胞腺瘤的生長．另外，在HeLa細胞的端粒上也發現了CIRP．最近的研究發現，在正常以及低溫的情況下CIRP能夠維持端粒酶的活性．這些研究共同證明 CIRP 具有抗衰老的作用［64，72］．

4．5 內質網應激 當存在內質網應激時，非折疊蛋白在內質網內腔中聚集并且激活非折疊蛋白應答（unfolded protein response，UPR）來調控細胞．如果內質網應激持續存在，那么UPR將會啟動凋亡程序．PERK-eIF2α-CHOP通路是UPR三條主要分支中的一條，并在UPR介導的細胞凋亡中發揮重要的作用．在持續的內質網應激下，RBM3抑制PERK和eIF2α的磷酸化，這會導致CHOP的表達減少，從而阻止細胞通過UPR途徑誘導細胞凋亡．雖然RBM3是通過低溫誘導的，但是低溫本身可以激活UPR而不誘導細胞凋亡．在缺血誘導的內質網應激中，低溫通過抑制UPR來阻止凋亡以起到積極的保護作用［28，73］．

5 結論及展望

本研究全面概括了CIRP以及RBM3的分子結構、表達規律、調節機制以及生物活性，并強調了其與體內多種生理和病理進程之間的關系．CIRP和RBM3蛋白在進化保守性、序列同源性、表達可誘導性方面具有相同的特性，但其生物功能完全不同．與正常的組織相比，腫瘤細胞中這兩種蛋白都會表達上調，RBM3被一致認為是預后較好的生物標識物，CIRP則是預后較差的標識物．其中一種原因可能是RBM3可以促進有絲分裂，并且增加腫瘤細胞化療的敏感性．另一個原因則是CIRP曾被認為是嚴重感染或者缺血損傷的重要有害介質，其分泌到細胞外會加重細胞損傷，而RBM3目前尚未在細胞外檢測到．

回顧植物中CIRP和RBM3的同源基因AtGRP7和AtGRP8的功能有利于在哺乳動物中更深入的研究CIRP和RBM3．未來CIRP和RBM3應用于治療的關鍵是將已知的關于CIRP和RBM3作用的知識轉化為特殊的針對任意一種蛋白或者其通路的治療方法，尤其是根據CIRP和RBM3在腫瘤細胞中的不同功能為臨床診治提供參考．

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Research progresses in biological functions of cold-inducible proteins CIRP and RBM3

WANG Chun-Hui， LI Zhi-Jun， CHEN Zhu
Department of Internal Medicine and Surgery，Military Frontier Defence Medical Service Training Group， Army Medical University，Hutubi 831200，China

The transcription of cold-inducible RNA-binding protein（CIRP） and RNA-binding motif protein 3 （RBM3） are upregulated under the low temperature．These two kinds of proteins have many similarities in the role of molecular and cellular levels， but each has its uniqueness．If CIRP was within the cells，it has a protective effect，but once released into the extracellular environment and enter into blood circulation，it will induce severe inflammation reaction，and then increase the symptoms and affect prognosis of patients with sepsis．However， RBM3 always has a protective effect both within and outsides of cells．Nowadays，quantitative detection of CIRP secretion level in peripheral blood is feasible by using ELISA kit，which has created a feasible new standard diagnosis of sepsis．In addition， high levels of CIRP and RBM3 expression have been analyzed in varies of human tumor．Studies indicated that the expression of RBM3 in the tumor tissues was positively associated with the survival of tumor patients，while CIRP expression was inversely linked to the survival of tumor patients．In this review， the molecular structure， expression features of CIRP and RBM3 and functions and regulatory mechanisms of CIRP and RBM3 in the physiological and pathological processes of inflammation and cancer development were summarized．

CIRP； RBM3； function； cancer； inflammation

在低溫刺激下，CIRP和RBM3兩種RNA結合蛋白表達上調．這兩種蛋白在分子和細胞水平發揮的作用有其相似點但又各有其獨特性．CIRP在細胞內對機體具有保護作用，可是一旦釋放到細胞外進入血液循環便會誘發機體嚴重的炎癥反應，加重膿毒癥患者的癥狀并影響預后．而RBM3無論是在細胞內還是釋放到細胞外始終對機體具有保護作用．現如今，用ELISA試劑盒定量檢測外周血中CIRP的分泌水平是可行的，這提供了一種新的診斷膿毒癥的標準．另外，在多種腫瘤細胞中均能檢測到CIRP以及RBM3的高表達．研究發現，在化療患者的腫瘤組織中，RBM3的高表達有利于提高化療患者的生存率，而CIRP的高表達則會降低患者的生存率．本文主要對CIRP以及RBM3的分子結構、表達特點以及其在感染、腫瘤等病理生理狀態下的功能及相關的調節機制進行綜述．

CIRP；RBM3；功能；腫瘤；炎癥

Q513

A

2095-6894（2017）12-45-08

2017－04－12；接受日期：2017－04－27

國家自然科學基金（81270400）

王春輝．博士．研究方向：休克．E-mail：wanghui7540＠ 126．com

陳 竺．博士，教授．研究方向：休克．Tel：0994-4964067 E-mail：584121010＠ qq．com