膜聯蛋白A1生理功能研究進展

郭宇含 綜述 張紅 審校

(遵義醫科大學，貴州 遵義 563099)

膜聯蛋白是一類鈣依賴的膜磷脂結合蛋白超家族，廣泛分布于各種真核細胞的細胞質、細胞膜和細胞外。Annexin A1(AnxA1)的分子量為37 kDa，是被第一個發現的膜聯蛋白超家族成員，具有膜聯蛋白超家族所共有的中心結構域和承擔其特異功能的N端結構域；具有鈣離子結合位點，與磷脂結合蛋白相互作用，靜息狀態下主要存在與細胞質中[1]。本文就膜聯蛋白A1生理功能研究進展作一綜述。

1 膜聯蛋白A1介紹

1979年，AnxA1被初次鑒定為糖皮質激素誘導的磷脂酶A2(PL-A2)抑制劑，抑制類花生酸的合成。隨后被證明為內源性炎癥反應的關鍵調節蛋白，作為先天免疫系統和適應性免疫系統的關鍵調節蛋白。現在AnxA1已經被證明是體內重要的抗炎物質，參與抗炎癥反應、細胞分化和增殖、細胞死亡信號調控、凋亡細胞吞噬清除等許多細胞生命活動；廣泛分布在成年哺乳動物體內，在肺，腎，骨髓，腸，脾，甲狀腺和腦的器官中均能檢測到[1]。

1.1膜聯蛋白A1的受體 AnxA1的生物學作用是由FPR2/ALX受體介導的，FPR2/ALX是甲?；氖荏w(FPR)家族成員之一，FPR家族(包括FPR1、FPR2 /ALX和FPR3)屬于G蛋白偶聯趨化因子受體(GPCR)，FPR2也叫做脂氧素4受體(ALX)，FPR1和FPR2受體在組織和不同的細胞類型中廣泛分布，在涉及炎癥過程的細胞類型上最突出地表達，而 FPR3 認為僅在樹突細胞上高度表達；當發生炎癥反應時AnxA1能夠與FPR2/ALX 結合，使受體失敏喪失其作用，抑制中性粒細胞和單核細胞的遷移，下調白細胞在損傷或感染部位的聚集[2]。AnxA1的全肽主要與FPR2結合，但是AnxA1肽AC2-26(來源于ANXA1的N末端肽)可以結合FPR1和FPR2，研究表明，運用FPR1拮抗劑可以抑制Ac2-26對成年雄鼠的左心室功能恢復的保護作用。在大鼠腦缺血再灌注模型中，AnxA1肽Ac2-26可激活中性粒細胞FPR2/3(與人類FPR2/ALX同源)，從而抑制中性粒細胞—血小板復合體在大腦中形成，抑制腦微血管反應，而對于FPR2/3基因敲出的老鼠或用FPR2/ALX受體拮抗劑Boc2后AnxA1肽Ac2-26以上功能消失[3]。

1.2膜聯蛋白A1的上調與裂解 AnxA1的上調與Plg/Pla(纖溶酶原/纖溶酶)系統、糖皮質激素誘導的亮氨酸拉鏈(GILZ)基因及高密度脂蛋白(HDL)有關；M.A.Sugimoto發現[4]，Plg/Pla誘導AnxA1 mRNA表達上調，促進AnxA1從頭合成和增加AnxA1表達，誘導AnxA1 蛋白質聚集、外化和釋放。實驗發現[5]，糖皮質激素誘導的亮氨酸拉鏈(GILZ)基因通過直接調節AnxA1的轉錄，上調AnxA1的表達；同時在GILZ表達缺失的條件下，由于小鼠機體無法上調AnxA1，表現出不能抑制中性粒細胞的遷移。在腫瘤壞死因子(TNF-α)刺激的人臍靜脈內皮細胞(HUVECs)體外實驗中，HDL通過結合B類I型清道夫受體(SR-BI)劑量依賴的上調內皮細胞內AnxA1的表達，HDL誘導的AnxA1抑制細胞表面VCAM-1、ICAM-1、E-選擇素，也抑制TNF-α激活的 HUVECs上MCP-1，IL-8，VCAM-1，E-selectin的分泌。從而抑制單核細胞—內皮細胞粘附[6]。

然而AnxA1的裂解可能與蛋白酶3有關，蛋白酶3(PR3)屬于絲氨酸蛋白酶家族，發揮促炎作用，主要在中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞中表達。研究發現，PR3特異性的裂解AnxA1的N端結構域。例如，在人PR3轉基因小鼠模型(hPR3Tg)實驗中發現，hPR3的表達促進ANXA1在體內炎癥反應中的裂解，從而加劇炎癥反應[7]；然而在慢性炎癥，而關節炎的模型中，應用抗PR3裂解的AnxA1突變體Super AnxA1(SAnxA1)，表現出了較強的抗炎作用加快炎癥在體外、內的消退。內皮素-1(ET-1)可以劑量依賴性負調控AnxA1蛋白水平，主要過程為ET-1誘導細胞產生活性氧從而羰基化AnxA1，使AnxA1穩定性降低，進而AnxA1水平下降。

1.3膜聯蛋白A1衍生肽 AnxA1肽ac2-26肽是來源于AnxA1的N末端結構域肽，具有AnxA1的大部分特性，許多動物模型上以證實，AnxA1ac2-26肽能有效抑制炎癥的發展；例如：在LPS刺激視網膜神經節細胞離體實驗中，AnxA1 ac2-26肽有效的降低上皮細胞釋放炎癥介質，如IL-8、IL-6等，從而抑制炎癥的發展[8]。cr-AnxA1 2-50是基于AnxA1的N端結構域前50個氨基酸序列的肽，具有高度的選擇性和特異性結合并激活AnxA1同源受體，能加速持續炎癥的消退并促進巨噬細胞攝取凋亡細胞。為了增加衍生肽的穩定性，Mauro Perretti通過去除cr-AnxA1 2-50的中性粒細胞識別序列，產生了新肽cr-AnxA1 2-48，該肽顯示對中性粒細胞介導的降解穩定性增加，顯示出高抗中性粒細胞裂解，高親和力結合ALX，更大程度的抑制中性粒細胞聚集，保護缺血再灌注造成的心肌損傷[9]。

2 膜聯蛋白A1與炎癥

炎癥對宿主防御和恢復組織內穩態有重要作用，但是持續的和過度的炎癥可能導致進一步的組織損傷。當身體受到創傷和感染時，體內多種免疫細胞和分子參與的炎癥聯級反應使身體狀況更糟糕，而同時我們的身體產生一系列復雜的機制來阻止炎癥的發展。這一系列復雜的機制主要由proresolving分子介導，proresolving分子包括蛋白質，如膜聯蛋白A1(AnxA1)，專業proresolving脂質介質(SPMs)，如脂氧素，激素和其他化合物。它們的作用主要是抵抗引起炎癥的細胞和分子，促進炎癥消退。

膜聯蛋白A1調節炎癥的特征主要為：(1)AnxA1抑制炎癥介質的合成及釋放。AnxA1是磷脂酶A2抑制劑，磷脂酶A2(PLA2)是炎癥介質釋放和合成的關鍵酶，當PLA2被抑制后，中性粒細胞表面的整合素和脂多糖表達受到抑制，從而抑制中性粒細胞合成釋放炎癥介質。對于在鏈脲佐菌素(STZ)誘導的2型糖尿病小鼠模型中發現AnxA1的表達與TNF-α、IL-1β呈負相關；在肺缺血再灌注損傷模型中，AnxA1ac2-26顯著減少缺血再灌注組(I/R)內肺組織中性粒細胞趨化因子-1(CINC-1)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)濃度，及蛋白質羰基含量、丙二醛(MDA)含量及髓過氧化物酶(MPO)陽性數目，減少中性粒細胞浸潤[10]。(2)AnxA1抑制炎癥細胞遷移及黏附。中性粒細胞的細胞質內含有大量的AnxA1，當中性粒細胞黏附到內皮細胞是，AnxA1快速的動員和外化，然后結合FPR2，觸發一系列的信號通路，最后導致中性粒細胞的脫離，從而抑制細胞的遷移。在尿酸鹽誘導的痛風小鼠模型中，AnxA1 ac2-26預處理減少關節腔內IL-1β和CXCL1水平，從而抑制中性粒細胞遷移到滑膜腔[11]。(3)AnxA1促進細胞凋亡和巨噬細胞胞葬作用(巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞)。例如：在小鼠脂多糖誘導的胸膜炎模型中，AnxA1通路的活化，加快中性粒細胞凋亡和促進胞葬作用[4]。在尿酸鹽誘導的痛風小鼠模型中，AnxA1誘發caspase依賴性中性粒細胞凋亡，這個影響可能與激活促凋亡程序(caspase-3裂解，增加Bax蛋白的積累和BAD磷酸化)和抑制生存途徑(ERK1/2磷酸化，NF-κB活化和Mcl-1蛋白積累)有關，隨后促進巨噬細胞胞葬作用，從而抑制痛風炎癥[11]。

有趣的是，AnxA1可能有一個雙重炎癥效應，37kDa的AnxA1裂解產物與促炎作用有關。例如，HUVEC(人臍靜脈內皮細胞)離體細胞實驗中，fMLP 或IL-8刺激中性粒細胞產生calpain 1(鈣蛋白酶1)裂解AnxA1產生33 kDa肽，從而激活內皮細胞ERK(細胞外信號調節激酶)，促進中性粒細胞跨內皮遷移，進而促進炎癥的發展[12]。

AnxA1的抗炎細胞通路可能與NF-κB信號通路、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)及絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)有關。 MAPKs家族包括：p38、ERK、JNK蛋白激酶，調節多細胞事件與炎癥介質的產生，MAPK信號通路異常活化導致一系列炎性級聯反應。例如：在小鼠心肌缺血再灌注模型中，再灌注開始時用外源性 AnxA1 模擬肽(ac2-26 )處理增加心肌細胞的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)磷酸化，從而防止心肌細胞損傷并顯著改善心臟左室功能的恢復。在鏈脲霉素誘發1型糖尿病小鼠模型中，用人類重組AnxA1治療通過抑制MAPK和激活促生存信號通路Akt，減輕糖尿病小鼠心和腎功能障礙[13]。在小鼠肺缺血在灌注損傷模型中，AnxA1ac2-26有效中斷小鼠肺IR后激活NF-κB信號通路。從而抑制NF-κB活性降低促炎介質的產生，此外AnxA1ac2-26抑制I/R誘導的MAPK的活化，降低ERK、p38，JNK磷酸化[10]。

3 膜聯蛋白A1與增值、纖維化

AnxA1表達與抑制細胞增殖和抗細胞纖維化密切相關；AnxA1可以抑制核p-ERK1/2表達和cyclin D1的表達，從而抑制肺動脈平滑肌細胞的增殖，從而減輕小鼠肝肺綜合征(HPS)。Damazo等人發現AnxA1可負調節博萊霉素誘導的肺纖維化。在腫瘤生長因子β(TGF-β)誘導的腎皮質成纖維細胞纖維化模型中，AnxA1抑制α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)與I型膠原基因表達[14-17]。對于在二氧化硅誘導的肺纖維化，AnxA1ac2-26顯著降低肺組織CXCL1(KC)，CCL2(MCP-1)，TGF-β和TNF-α水平，有效抑制膠原沉積以及α-SMA在肺組織中表達，從而抑制肺纖維化反應。

4 膜聯蛋白A1的展望

大多數抗炎藥物，如布洛芬(NSAIDS類)，只是通過阻止促炎癥分子的合成，而并沒有阻止炎癥進程。而膜聯蛋白A1能激活抑制炎癥的自然通路，這比目前的消炎藥物更安全。上調AnxA1的表達和增加AnxA1穩定性可能是調節增殖性及纖維化性疾病的潛在治療策略；AnxA1的藥理調制(如抗裂解制劑)可能成為一種新的限制過度的炎癥反應的治療策略，總之，AnxA1的作用是模仿體內自然抗炎途徑而無當前抗炎藥物的副作用(嘔吐、惡心、便秘、腹瀉、潰瘍、出血，肝腎功能損害)。故膜聯蛋白A1的深入研究有望成為抗炎治療的新策略。