接頭蛋白Sorbs家族在心血管疾病中作用的研究進展

李珊珊，王如興

(南京醫科大學附屬無錫人民醫院心內科, 江蘇 無錫 214023)

Sorbs蛋白家族，又名Vinexin蛋白家族，是一類新型的接頭蛋白家族，包括Sorbs1蛋白、Sorbs2蛋白和Sorbs3蛋白。它們的共同結構包含1個保守區域SoHo(sorbin同源) 以及3個SH3區域(src同源)。該接頭蛋白家族參與調控細胞黏附、細胞骨架組成和生長因子信號轉導等一系列病理生理過程。目前在全球范圍內，心血管疾病患病率及死亡率呈逐年上升趨勢，已經成為重大公共衛生問題。近年來研究發現Sorbs蛋白家族參與了眾多心血管疾病的調控，揭示了部分心血管疾病發生的機制，并且可能為治療心血管疾病提供新的靶點。本文主要綜述接頭蛋白Sorbs家族在心血管疾病中的作用研究進展。

1 Sorbs蛋白的結構及分類

1.1 Sorbs蛋白的結構

Sorbs蛋白家族是一組有相似結構的蛋白，該蛋白家族分子結構高度保守，由323～733個氨基酸殘基構成，包含有4個主要結構域，在氨基端都含有1個SoHo結構域并且在羧基端有3個SH3結構域。SoHo結構與一種生物活性肽(Sorbin)高度同源，Sorbin是一種含153個氨基酸殘基的活性肽，具有促進豬膀胱中水和電解質吸收的作用，該多肽在豬中的基因與Sorbs2蛋白的基因表現出非常高的同源性。SoHo結構域的具體功能還不完全清楚，但有研究發現Sorbs1蛋白的SoHo可以與基質蛋白Flotillin結合。研究發現在氨基端的3個SH3結構域是許多蛋白的結合位點，通過與不同蛋白結合而發揮不同的作用，是該接頭蛋白家族發揮功能的主要結構域[1-2]。

1.2 Sorbs蛋白的分類

Sorbs蛋白包括Sorbs1蛋白(又名CAP/ponsin蛋白)、Sorbs2蛋白(又名ArgBP2蛋白)和Sorbs3蛋白(又名Vinexin蛋白)。

Sorbs1蛋白由684個氨基酸殘基構成，在氨基端有1個SoHo結構域，在羧基端有3個SH3結構域。該蛋白是第一個被發現有SH3結構的蛋白，可與c-Cbl蛋白及afadin蛋白結合。該蛋白主要表達于心臟、骨骼肌、脂肪組織和巨噬細胞，但在不同組織和細胞中有不同的變異且表現出不同的作用。Sorbs1蛋白可與多種分子相互作用，調節細胞黏附、遷移、細胞骨架、膜轉運及細胞內信號轉導等，Sorbs1蛋白除定位于肌動蛋白細胞骨架、彈力纖維和細胞黏附結構外，在細胞核中也可發現。此外，目前認為Sorbs1蛋白在胰島信號通路中是重要的接頭蛋白[1,3]。

Sorbs2蛋白由666個氨基酸殘基構成，在氨基端有1個SoHo結構域，在羧基端有3個SH3結構域。該蛋白可與c-Abl和c-Arg蛋白結合。除有SH3和SoHo結構域，與Sorbs1蛋白還有一個相同的結構域，而Sorbs蛋白家族其他蛋白無該結構。Sorbs2蛋白在各組織中均表達且在心臟組織中高表達。Northern印跡分析顯示，Sorbs2蛋白在心臟中的轉錄水平遠高于其他組織，而在骨骼肌中幾乎沒有表達。研究發現Sorbs2蛋白可定位于成纖維細胞的局灶性粘連及上皮細胞的緊密連接，此外，在心肌Z盤和間盤中也有Sorbs2蛋白存在[1,4]。

Sorbs3蛋白表達有Vinexin α和Vinexin β兩種亞型。α亞型由733個氨基酸殘基構成，在氨基端有1個SoHo結構域，在羧基端有3個SH3結構域，β亞型蛋白由329個氨基酸殘基構成，無SoHo結構域，只有3個SH3結構域，且第1及第2個SH3結構域可與Vinculin蛋白結合。α亞型在骨骼肌中高表達，而在其他組織中表達較少，β亞型在各種組織中均表達，但在心臟中表達最高，提示β亞型蛋白可能在心血管系統中發揮重要作用。β亞型蛋白可定位于細胞外基質和細胞-細胞連接，參與肌動蛋白細胞骨架組織和細胞擴散，并且參與調控細胞信號轉導[1,5]。

2 Sorbs蛋白在心血管疾病中的作用

Sorbs蛋白在細胞黏附、細胞骨架、信號轉導及轉錄中起著非常重要的作用，該家族蛋白在心臟中高表達。近年來研究表明，Sorbs蛋白基因突變與高血壓發病年齡及血壓高低相關，并且參與心肌肥厚、心肌梗死、動脈粥樣硬化和病毒性心肌炎等疾病的病理生理發生過程。

2.1 Sorbs蛋白與心肌肥厚

心肌肥厚是心臟對內在刺激和外在刺激的反應，主要表現在心肌重量增加及細胞外基質增多，心肌肥厚最終會導致心力衰竭[6]。心肌肥厚的一個常見原因是壓力負荷過重，在壓力負荷下，心肌發生重構，最終導致心肌肥厚和心肌纖維化，從而加重心功能障礙[7-9]。

心肌細胞和非心肌細胞，尤其是成纖維細胞在心肌重構過程中發揮重要作用。當心臟在應激狀態下，心肌細胞肥大，成纖維細胞增殖，分泌細胞外基質蛋白以及促炎癥因子，心肌發生纖維化，同時成纖維細胞通過自分泌或旁分泌方式刺激心肌加重重構[7, 10]。先前的研究已經發現miR-21在心肌肥厚中起到重要作用[10]，miR-21-3p是成纖維細胞外泌體來源的旁分泌因子RNA分子，可以誘導心肌細胞肥大。Bang等[7]發現直接轉染miR-21-3p前體可以誘導心肌細胞增大，并且用膽固醇修飾的反義寡核苷酸封閉miR-21-3p，可導致心肌細胞減小，改善血管緊張素Ⅱ誘導的心肌肥厚。Sorbs2是miR-21-3p的靶基因，在轉染了miR-21-3p的心肌細胞中Sorbs2蛋白表達明顯下降，心肌細胞增大，用siRNA沉默心肌細胞Sorbs2，發現心肌細胞肥厚顯著增加，提示心肌肥厚與Sorbs2蛋白表達呈負相關。有研究報道，在膿毒癥小鼠模型中miR-21-3p可通過減少Sorbs2蛋白表達加重小鼠心功能障礙[11]。

Vinexin-β是Sorbs3蛋白β亞型，可以改善壓力負荷引起的心肌肥厚、心肌重塑及心臟擴張。Chen等[9]研究發現在擴張性心肌病患者的心肌和小鼠的肥厚心肌中，Sorbs3 β亞型的mRNA及蛋白表達均下降。在壓力負荷誘導的小鼠模型中，Sorbs3 β亞型基因敲除加重心肌重構及纖維化，Sorbs3 β亞型轉基因小鼠的Sorbs3蛋白β亞型過表達則可逆轉心肌肥大、心肌纖維化及心室擴張。AKT是一種蛋白激酶，大量研究證明AKT在心肌肥厚的調節中發揮重要作用，AKT信號通路的激活對心肌肥厚的產生有著十分重要的意義[12-13]。研究發現糖原合酶激酶3β(GSK3β)和叉頭蛋白轉錄因子O(FOXO)蛋白為AKT的下游蛋白，通過激活GSK3β和FOXO來激活AKT，從而導致心肌肥厚[13-15]。在主動脈縮窄的壓力負荷心肌小鼠模型中，心肌AKT磷酸化活化增加，Sorbs3蛋白β亞型過表達抑制AKT活化，從而導致GSK3β和FOXO蛋白磷酸化活化減少，心肌肥厚改善。Sorbs3蛋白β亞型表達減少，對AKT的抑制作用減少，AKT磷酸化活化增加，通過抑制下游GSK3β和FOXO磷酸化活化，心肌肥厚加重。在血管緊張素Ⅱ誘導肥厚心肌細胞中，Sorbs3 β亞型表達減少，心肌肥厚加重，加入AKT抑制劑，Sorbs3 β亞型表達減少導致的心肌肥厚得到改善。這些研究結果提示Sorbs3蛋白β亞型可通過調控AKT-GSK3β-FOXO信號通路保護壓力負荷作用下的心肌，從而減少心肌肥厚[9]。

2.2 Sorbs蛋白與心肌梗死

心肌梗死是導致患者心力衰竭及死亡的重要原因，心肌梗死后伴隨著心肌細胞壞死、炎性細胞浸潤、心臟重構及心肌間質纖維化，心肌細胞收縮力下降，繼而形成缺血性心肌病[16-17]。

心肌Z盤是心肌肌節間的一個特殊結構，Z盤不僅是肌節骨架結構，決定肌動蛋白空間位置，而且是心肌細胞的信號轉導中心，與其他蛋白及離子結合后，對心肌收縮和心功能的維持起重要調節作用[18]。研究發現Sorbs2蛋白在正常心肌中高表達，在培養的心肌細胞中，發現Sorbs2蛋白存在于Z盤和間盤中[4, 16, 19]。最近一項對心肌梗死患者死后早期心肌的分析表明，梗死后心肌Sorbs2蛋白表達明顯下降，免疫組化顯示在Z盤Sorbs2蛋白染色明顯比正常心肌降低，而血漿中Sorbs2蛋白增多[16]。這些結果表明，Sorbs2蛋白在急性致死性心肌梗死時從心肌細胞中釋放。Sorbs2蛋白常常是actinin蛋白和Abl蛋白等其他Z盤蛋白的結合位點[5]，心肌組織中Sorbs2水平下降可導致心肌收縮功能受損。心肌梗死時，隨著心肌細胞Sorbs2蛋白水平急劇下降，細胞骨架解散，心肌細胞信號通路中斷，從而導致作為合胞體器官的心室肌收縮功能下降，以上研究提示心肌梗死的發生可能與心肌中Sorbs2蛋白下降相關[16]。

Sorbs3蛋白β亞型表達增加可導致人和小鼠心肌缺血及心功能損傷。在心肌梗死后心力衰竭患者中，Sorbs3蛋白β亞型表達上調，但敲除Sorbs3 β亞型基因的小鼠心肌梗死面積縮小，心功能改善，死亡率降低，而轉基因小鼠過表達Sorbs3蛋白β亞型則加重心功能障礙，使死亡率增加[17]。心肌梗死后，心肌凋亡和炎癥是導致梗死面積增大和心臟重構的重要病理機制，也是最終導致心力衰竭的主要原因[20-21]。許多研究已證實AKT信號通路在調控凋亡相關蛋白表達及促進心肌細胞存活方面起重要作用[12, 22-23]。凋亡的調控主要依賴于促凋亡蛋白及抗凋亡蛋白之間的平衡，AKT可以直接調控促凋亡蛋白及抗凋亡相關蛋白的表達，AKT可以促進心肌細胞抗凋亡蛋白表達，進而減少凋亡，FOXO3a可以誘導抗凋亡蛋白表達，AKT可以磷酸化FOXO3進而減少凋亡，增加心肌細胞存活，AKT誘導的GSK3β活化可以減少心肌凋亡，增加心肌存活[12, 24]。Sorbs3蛋白β亞型可以通過抑制AKT及其下游GSK3β和FOXO信號通路導致心肌細胞凋亡增加。NF-κB相關信號通路是促進炎癥因子產生的重要信號通路[25]，Sorbs3蛋白β亞型可以激活NF-κB，從而激活炎癥因子，這可能是Sorbs3蛋白β亞型致心肌梗死后炎癥激活的機制之一[17]。

Sorbs3蛋白β亞型可以抑制AKT信號通路，減輕心肌肥厚和壓力負荷所致的小鼠心功能障礙[9]，但在心肌梗死后Sorbs3蛋白β亞型表達則促進凋亡、加重心功能損傷；可能是由于壓力負荷所致的心力衰竭機制主要是心肌肥厚和心肌纖維化，但心肌梗死后心力衰竭的機制主要是凋亡及炎癥反應，而AKT在凋亡及心肌肥厚中作用相反。

2.3 Sorbs蛋白與動脈粥樣硬化

動脈粥樣硬化是冠狀動脈粥樣硬化心臟病的病因，單核細胞及巨噬細胞的激活、增殖、炎癥反應及脂質積累是粥樣硬化形成的重要因素[26]。早在2005年Donners等[27]對動脈粥樣硬化蛋白組學分析發現，Sorbs3蛋白在動脈粥樣硬化患者頸動脈粥樣硬化斑塊中高表達，且主要位于內皮細胞、平滑肌細胞及黏附細胞。Guan等[26]同樣發現在冠狀動脈粥樣硬化患者冠狀動脈斑塊和載脂蛋白E缺乏小鼠主動脈斑塊中Sorbs3蛋白β亞型表達增高，以巨噬細胞最為明顯。在載脂蛋白E基因敲除的小鼠中發現，敲除Sorbs3 β亞型基因，Sorbs3蛋白β亞型表達減少可抑制單核/巨噬細胞的活化、增殖及炎癥反應，從而減少動脈粥樣硬化的形成并增加斑塊的穩定性。而AKT可以促進巨噬細胞/單核細胞活化及增殖，參與動脈粥樣硬化形成，并且激活NF-κB信號通路[28-29]，NF-κB促進炎癥反應發生，參與動脈粥樣硬化斑塊形成，并增加斑塊不穩定性[25-26]。Sorbs3蛋白β亞型表達減少導致AKT磷酸化減少，AKT磷酸化的減少通過減少NF-κB信號通路的激活從而減少動脈粥樣硬化的形成[26]。Sorbs3蛋白β亞型對AKT信號通路的影響在不同細胞和不同調控機制下可能不同。Sorbs3蛋白β亞型抑制AKT信號通路可逆轉心肌肥厚，也可促進細胞凋亡、加重心功能損傷及動脈粥樣硬化的發展。

2.4 Sorbs蛋白與病毒性心肌炎

柯薩奇病毒是一種嗜心單鏈RNA陽性病毒，是病毒性心肌炎發生的重要致病病毒[30]。近年來研究發現Sorbs1蛋白可以通過促進Ⅰ型干擾素的產生及減少細胞毒性反應從而降低柯薩奇病毒感染引起的病毒性心肌炎[3]。在正常人體內，病毒入侵后，免疫系統激活，可以通過不同的抗病毒反應抑制病毒的增殖。Ⅰ型干擾素由免疫細胞產生，在體內發揮重要的抗病毒作用，Ⅰ型干擾素可以通過阻斷感染細胞的細胞周期、阻止病毒進入核內以及誘導感染細胞的凋亡等機制抑制病毒的增殖[31]。穿孔素和顆粒酶介導細胞毒性反應，誘導病毒感染的細胞凋亡，是清除病毒的一個十分重要的環節，但同時也可引起心肌細胞凋亡及損傷，從而加重心肌炎癥反應。柯薩奇病毒感染心肌可以通過穿孔素和顆粒酶引起心肌細胞損傷，并且使病毒性心肌炎加重，增加患者的死亡率[32-33]。研究發現，在柯薩奇病毒感染的小鼠中，與Sorbs1基因敲除的小鼠相比，Sorbs1蛋白正常表達小鼠Ⅰ型干擾素的表達增加，加強了Ⅰ型干擾素依賴的抗病毒反應，抑制了穿孔素和顆粒酶介導的小鼠心肌損傷及死亡[3]。黑色素瘤分化相關基因5(MDA5)是一種胞質解旋酶，特異性識別陽性雙鏈RNA病毒[34]，是入侵病毒的首選靶點之一。MDA5可以增加Ⅰ型干擾素抗病毒作用，抑制柯薩奇病毒的復制，而RNA病毒可以通過分裂和降解MDA5逃避細胞抗病毒反應，從而增加心肌炎的發生[30, 35-36]。研究發現Sorbs1蛋白可以抑制柯薩奇病毒導致的MDA5的降解，并且在柯薩奇病毒感染后Sorbs1蛋白與MDA5相結合，穩定MDA5從而加強抗病毒反應[3]。

2.5 Sorbs基因與高血壓

高血壓是與遺傳因素和環境因素有關的一類心血管疾病，是許多心血管疾病的獨立危險因素[37-39]。Sorbs1基因多態性可能與高血壓發生以及血壓升高的程度有關。Yamada等[40]對日本社區居民高血壓患者基因多態性進行檢測，發現Sorbs1基因多態性與日本女性高血壓患病率和舒張壓高低有關，其中G等位基因是高血壓發生的危險因素。并且該基因等位點與腔隙性腦梗死易感基因相同[41]。Chang等[42]用Cox回歸分析Sorbs1基因與高血壓發病年齡的關系，發現有G等位基因的個體收縮壓和舒張壓較低，且高血壓發病較晚，該研究結果與既往研究報道不同的是存在研究對象的種族差異和年齡分組不同。除此之外，研究還發現C等位基因的個體收縮壓及舒張壓較低，且高血壓患病率及發病年齡均較低。目前Sorbs1基因變異參與高血壓的發病機制仍需在不同種族人群中進一步研究證實。

2.6 其他

Sorbs3 β亞型在心臟中特異性高表達，盡管在病理狀態下Sorbs3蛋白β亞型表達有所改變，并且參與不同心血管疾病的發展，但在正常心臟中，Sorbs3 β亞型基因敲除或者上調并沒有導致心肌肥厚或心功能下降[7,43-44]。而對心力衰竭患者左心房基因進行檢測發現，二尖瓣反流患者的Sorbs1基因表達明顯上調[45]。這些研究結果提示，Sorbs蛋白在心臟中的表達及其作用有待進一步研究。

3 結語

隨著對Sorbs蛋白研究進一步深入，發現Sorbs蛋白對炎癥反應、細胞凋亡及信號通路等均具有重要調控作用，從而參與許多心血管疾病的發生發展，但不同Sorbs蛋白參與心血管疾病發生發展的機制不同。因此，研究Sorbs蛋白調控心血管疾病的發生機制及其作用，對揭示Sorbs蛋白與心血管疾病發生發展的關系，尋找有效干預措施預防心血管疾病的發生和進展具有重大臨床意義。