接头蛋白Sorbs家族在心血管疾病中作用的研究进展

李珊珊，王如兴

(南京医科大学附属无锡人民医院心内科, 江苏 无锡 214023)

Sorbs蛋白家族，又名Vinexin蛋白家族，是一类新型的接头蛋白家族，包括Sorbs1蛋白、Sorbs2蛋白和Sorbs3蛋白。它们的共同结构包含1个保守区域SoHo(sorbin同源) 以及3个SH3区域(src同源)。该接头蛋白家族参与调控细胞黏附、细胞骨架组成和生长因子信号转导等一系列病理生理过程。目前在全球范围内，心血管疾病患病率及死亡率呈逐年上升趋势，已经成为重大公共卫生问题。近年来研究发现Sorbs蛋白家族参与了众多心血管疾病的调控，揭示了部分心血管疾病发生的机制，并且可能为治疗心血管疾病提供新的靶点。本文主要综述接头蛋白Sorbs家族在心血管疾病中的作用研究进展。

1 Sorbs蛋白的结构及分类

1.1 Sorbs蛋白的结构

Sorbs蛋白家族是一组有相似结构的蛋白，该蛋白家族分子结构高度保守，由323～733个氨基酸残基构成，包含有4个主要结构域，在氨基端都含有1个SoHo结构域并且在羧基端有3个SH3结构域。SoHo结构与一种生物活性肽(Sorbin)高度同源，Sorbin是一种含153个氨基酸残基的活性肽，具有促进猪膀胱中水和电解质吸收的作用，该多肽在猪中的基因与Sorbs2蛋白的基因表现出非常高的同源性。SoHo结构域的具体功能还不完全清楚，但有研究发现Sorbs1蛋白的SoHo可以与基质蛋白Flotillin结合。研究发现在氨基端的3个SH3结构域是许多蛋白的结合位点，通过与不同蛋白结合而发挥不同的作用，是该接头蛋白家族发挥功能的主要结构域[1-2]。

1.2 Sorbs蛋白的分类

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个氨基酸残基构成，在氨基端有1个SoHo结构域，在羧基端有3个SH3结构域。该蛋白是第一个被发现有SH3结构的蛋白，可与c-Cbl蛋白及afadin蛋白结合。该蛋白主要表达于心脏、骨骼肌、脂肪组织和巨噬细胞，但在不同组织和细胞中有不同的变异且表现出不同的作用。Sorbs1蛋白可与多种分子相互作用，调节细胞黏附、迁移、细胞骨架、膜转运及细胞内信号转导等，Sorbs1蛋白除定位于肌动蛋白细胞骨架、弹力纤维和细胞黏附结构外，在细胞核中也可发现。此外，目前认为Sorbs1蛋白在胰岛信号通路中是重要的接头蛋白[1,3]。

Sorbs2蛋白由666个氨基酸残基构成，在氨基端有1个SoHo结构域，在羧基端有3个SH3结构域。该蛋白可与c-Abl和c-Arg蛋白结合。除有SH3和SoHo结构域，与Sorbs1蛋白还有一个相同的结构域，而Sorbs蛋白家族其他蛋白无该结构。Sorbs2蛋白在各组织中均表达且在心脏组织中高表达。Northern印迹分析显示，Sorbs2蛋白在心脏中的转录水平远高于其他组织，而在骨骼肌中几乎没有表达。研究发现Sorbs2蛋白可定位于成纤维细胞的局灶性粘连及上皮细胞的紧密连接，此外，在心肌Z盘和间盘中也有Sorbs2蛋白存在[1,4]。

Sorbs3蛋白表达有Vinexin α和Vinexin β两种亚型。α亚型由733个氨基酸残基构成，在氨基端有1个SoHo结构域，在羧基端有3个SH3结构域，β亚型蛋白由329个氨基酸残基构成，无SoHo结构域，只有3个SH3结构域，且第1及第2个SH3结构域可与Vinculin蛋白结合。α亚型在骨骼肌中高表达，而在其他组织中表达较少，β亚型在各种组织中均表达，但在心脏中表达最高，提示β亚型蛋白可能在心血管系统中发挥重要作用。β亚型蛋白可定位于细胞外基质和细胞-细胞连接，参与肌动蛋白细胞骨架组织和细胞扩散，并且参与调控细胞信号转导[1,5]。

2 Sorbs蛋白在心血管疾病中的作用

Sorbs蛋白在细胞黏附、细胞骨架、信号转导及转录中起着非常重要的作用，该家族蛋白在心脏中高表达。近年来研究表明，Sorbs蛋白基因突变与高血压发病年龄及血压高低相关，并且参与心肌肥厚、心肌梗死、动脉粥样硬化和病毒性心肌炎等疾病的病理生理发生过程。

2.1 Sorbs蛋白与心肌肥厚

心肌肥厚是心脏对内在刺激和外在刺激的反应，主要表现在心肌重量增加及细胞外基质增多，心肌肥厚最终会导致心力衰竭[6]。心肌肥厚的一个常见原因是压力负荷过重，在压力负荷下，心肌发生重构，最终导致心肌肥厚和心肌纤维化，从而加重心功能障碍[7-9]。

心肌细胞和非心肌细胞，尤其是成纤维细胞在心肌重构过程中发挥重要作用。当心脏在应激状态下，心肌细胞肥大，成纤维细胞增殖，分泌细胞外基质蛋白以及促炎症因子，心肌发生纤维化，同时成纤维细胞通过自分泌或旁分泌方式刺激心肌加重重构[7, 10]。先前的研究已经发现miR-21在心肌肥厚中起到重要作用[10]，miR-21-3p是成纤维细胞外泌体来源的旁分泌因子RNA分子，可以诱导心肌细胞肥大。Bang等[7]发现直接转染miR-21-3p前体可以诱导心肌细胞增大，并且用胆固醇修饰的反义寡核苷酸封闭miR-21-3p，可导致心肌细胞减小，改善血管紧张素Ⅱ诱导的心肌肥厚。Sorbs2是miR-21-3p的靶基因，在转染了miR-21-3p的心肌细胞中Sorbs2蛋白表达明显下降，心肌细胞增大，用siRNA沉默心肌细胞Sorbs2，发现心肌细胞肥厚显著增加，提示心肌肥厚与Sorbs2蛋白表达呈负相关。有研究报道，在脓毒症小鼠模型中miR-21-3p可通过减少Sorbs2蛋白表达加重小鼠心功能障碍[11]。

Vinexin-β是Sorbs3蛋白β亚型，可以改善压力负荷引起的心肌肥厚、心肌重塑及心脏扩张。Chen等[9]研究发现在扩张性心肌病患者的心肌和小鼠的肥厚心肌中，Sorbs3 β亚型的mRNA及蛋白表达均下降。在压力负荷诱导的小鼠模型中，Sorbs3 β亚型基因敲除加重心肌重构及纤维化，Sorbs3 β亚型转基因小鼠的Sorbs3蛋白β亚型过表达则可逆转心肌肥大、心肌纤维化及心室扩张。AKT是一种蛋白激酶，大量研究证明AKT在心肌肥厚的调节中发挥重要作用，AKT信号通路的激活对心肌肥厚的产生有着十分重要的意义[12-13]。研究发现糖原合酶激酶3β(GSK3β)和叉头蛋白转录因子O(FOXO)蛋白为AKT的下游蛋白，通过激活GSK3β和FOXO来激活AKT，从而导致心肌肥厚[13-15]。在主动脉缩窄的压力负荷心肌小鼠模型中，心肌AKT磷酸化活化增加，Sorbs3蛋白β亚型过表达抑制AKT活化，从而导致GSK3β和FOXO蛋白磷酸化活化减少，心肌肥厚改善。Sorbs3蛋白β亚型表达减少，对AKT的抑制作用减少，AKT磷酸化活化增加，通过抑制下游GSK3β和FOXO磷酸化活化，心肌肥厚加重。在血管紧张素Ⅱ诱导肥厚心肌细胞中，Sorbs3 β亚型表达减少，心肌肥厚加重，加入AKT抑制剂，Sorbs3 β亚型表达减少导致的心肌肥厚得到改善。这些研究结果提示Sorbs3蛋白β亚型可通过调控AKT-GSK3β-FOXO信号通路保护压力负荷作用下的心肌，从而减少心肌肥厚[9]。

2.2 Sorbs蛋白与心肌梗死

心肌梗死是导致患者心力衰竭及死亡的重要原因，心肌梗死后伴随着心肌细胞坏死、炎性细胞浸润、心脏重构及心肌间质纤维化，心肌细胞收缩力下降，继而形成缺血性心肌病[16-17]。

心肌Z盘是心肌肌节间的一个特殊结构，Z盘不仅是肌节骨架结构，决定肌动蛋白空间位置，而且是心肌细胞的信号转导中心，与其他蛋白及离子结合后，对心肌收缩和心功能的维持起重要调节作用[18]。研究发现Sorbs2蛋白在正常心肌中高表达，在培养的心肌细胞中，发现Sorbs2蛋白存在于Z盘和间盘中[4, 16, 19]。最近一项对心肌梗死患者死后早期心肌的分析表明，梗死后心肌Sorbs2蛋白表达明显下降，免疫组化显示在Z盘Sorbs2蛋白染色明显比正常心肌降低，而血浆中Sorbs2蛋白增多[16]。这些结果表明，Sorbs2蛋白在急性致死性心肌梗死时从心肌细胞中释放。Sorbs2蛋白常常是actinin蛋白和Abl蛋白等其他Z盘蛋白的结合位点[5]，心肌组织中Sorbs2水平下降可导致心肌收缩功能受损。心肌梗死时，随着心肌细胞Sorbs2蛋白水平急剧下降，细胞骨架解散，心肌细胞信号通路中断，从而导致作为合胞体器官的心室肌收缩功能下降，以上研究提示心肌梗死的发生可能与心肌中Sorbs2蛋白下降相关[16]。

Sorbs3蛋白β亚型表达增加可导致人和小鼠心肌缺血及心功能损伤。在心肌梗死后心力衰竭患者中，Sorbs3蛋白β亚型表达上调，但敲除Sorbs3 β亚型基因的小鼠心肌梗死面积缩小，心功能改善，死亡率降低，而转基因小鼠过表达Sorbs3蛋白β亚型则加重心功能障碍，使死亡率增加[17]。心肌梗死后，心肌凋亡和炎症是导致梗死面积增大和心脏重构的重要病理机制，也是最终导致心力衰竭的主要原因[20-21]。许多研究已证实AKT信号通路在调控凋亡相关蛋白表达及促进心肌细胞存活方面起重要作用[12, 22-23]。凋亡的调控主要依赖于促凋亡蛋白及抗凋亡蛋白之间的平衡，AKT可以直接调控促凋亡蛋白及抗凋亡相关蛋白的表达，AKT可以促进心肌细胞抗凋亡蛋白表达，进而减少凋亡，FOXO3a可以诱导抗凋亡蛋白表达，AKT可以磷酸化FOXO3进而减少凋亡，增加心肌细胞存活，AKT诱导的GSK3β活化可以减少心肌凋亡，增加心肌存活[12, 24]。Sorbs3蛋白β亚型可以通过抑制AKT及其下游GSK3β和FOXO信号通路导致心肌细胞凋亡增加。NF-κB相关信号通路是促进炎症因子产生的重要信号通路[25]，Sorbs3蛋白β亚型可以激活NF-κB，从而激活炎症因子，这可能是Sorbs3蛋白β亚型致心肌梗死后炎症激活的机制之一[17]。

Sorbs3蛋白β亚型可以抑制AKT信号通路，减轻心肌肥厚和压力负荷所致的小鼠心功能障碍[9]，但在心肌梗死后Sorbs3蛋白β亚型表达则促进凋亡、加重心功能损伤；可能是由于压力负荷所致的心力衰竭机制主要是心肌肥厚和心肌纤维化，但心肌梗死后心力衰竭的机制主要是凋亡及炎症反应，而AKT在凋亡及心肌肥厚中作用相反。

2.3 Sorbs蛋白与动脉粥样硬化

动脉粥样硬化是冠状动脉粥样硬化心脏病的病因，单核细胞及巨噬细胞的激活、增殖、炎症反应及脂质积累是粥样硬化形成的重要因素[26]。早在2005年Donners等[27]对动脉粥样硬化蛋白组学分析发现，Sorbs3蛋白在动脉粥样硬化患者颈动脉粥样硬化斑块中高表达，且主要位于内皮细胞、平滑肌细胞及黏附细胞。Guan等[26]同样发现在冠状动脉粥样硬化患者冠状动脉斑块和载脂蛋白E缺乏小鼠主动脉斑块中Sorbs3蛋白β亚型表达增高，以巨噬细胞最为明显。在载脂蛋白E基因敲除的小鼠中发现，敲除Sorbs3 β亚型基因，Sorbs3蛋白β亚型表达减少可抑制单核/巨噬细胞的活化、增殖及炎症反应，从而减少动脉粥样硬化的形成并增加斑块的稳定性。而AKT可以促进巨噬细胞/单核细胞活化及增殖，参与动脉粥样硬化形成，并且激活NF-κB信号通路[28-29]，NF-κB促进炎症反应发生，参与动脉粥样硬化斑块形成，并增加斑块不稳定性[25-26]。Sorbs3蛋白β亚型表达减少导致AKT磷酸化减少，AKT磷酸化的减少通过减少NF-κB信号通路的激活从而减少动脉粥样硬化的形成[26]。Sorbs3蛋白β亚型对AKT信号通路的影响在不同细胞和不同调控机制下可能不同。Sorbs3蛋白β亚型抑制AKT信号通路可逆转心肌肥厚，也可促进细胞凋亡、加重心功能损伤及动脉粥样硬化的发展。

2.4 Sorbs蛋白与病毒性心肌炎

柯萨奇病毒是一种嗜心单链RNA阳性病毒，是病毒性心肌炎发生的重要致病病毒[30]。近年来研究发现Sorbs1蛋白可以通过促进Ⅰ型干扰素的产生及减少细胞毒性反应从而降低柯萨奇病毒感染引起的病毒性心肌炎[3]。在正常人体内，病毒入侵后，免疫系统激活，可以通过不同的抗病毒反应抑制病毒的增殖。Ⅰ型干扰素由免疫细胞产生，在体内发挥重要的抗病毒作用，Ⅰ型干扰素可以通过阻断感染细胞的细胞周期、阻止病毒进入核内以及诱导感染细胞的凋亡等机制抑制病毒的增殖[31]。穿孔素和颗粒酶介导细胞毒性反应，诱导病毒感染的细胞凋亡，是清除病毒的一个十分重要的环节，但同时也可引起心肌细胞凋亡及损伤，从而加重心肌炎症反应。柯萨奇病毒感染心肌可以通过穿孔素和颗粒酶引起心肌细胞损伤，并且使病毒性心肌炎加重，增加患者的死亡率[32-33]。研究发现，在柯萨奇病毒感染的小鼠中，与Sorbs1基因敲除的小鼠相比，Sorbs1蛋白正常表达小鼠Ⅰ型干扰素的表达增加，加强了Ⅰ型干扰素依赖的抗病毒反应，抑制了穿孔素和颗粒酶介导的小鼠心肌损伤及死亡[3]。黑色素瘤分化相关基因5(MDA5)是一种胞质解旋酶，特异性识别阳性双链RNA病毒[34]，是入侵病毒的首选靶点之一。MDA5可以增加Ⅰ型干扰素抗病毒作用，抑制柯萨奇病毒的复制，而RNA病毒可以通过分裂和降解MDA5逃避细胞抗病毒反应，从而增加心肌炎的发生[30, 35-36]。研究发现Sorbs1蛋白可以抑制柯萨奇病毒导致的MDA5的降解，并且在柯萨奇病毒感染后Sorbs1蛋白与MDA5相结合，稳定MDA5从而加强抗病毒反应[3]。

2.5 Sorbs基因与高血压

高血压是与遗传因素和环境因素有关的一类心血管疾病，是许多心血管疾病的独立危险因素[37-39]。Sorbs1基因多态性可能与高血压发生以及血压升高的程度有关。Yamada等[40]对日本社区居民高血压患者基因多态性进行检测，发现Sorbs1基因多态性与日本女性高血压患病率和舒张压高低有关，其中G等位基因是高血压发生的危险因素。并且该基因等位点与腔隙性脑梗死易感基因相同[41]。Chang等[42]用Cox回归分析Sorbs1基因与高血压发病年龄的关系，发现有G等位基因的个体收缩压和舒张压较低，且高血压发病较晚，该研究结果与既往研究报道不同的是存在研究对象的种族差异和年龄分组不同。除此之外，研究还发现C等位基因的个体收缩压及舒张压较低，且高血压患病率及发病年龄均较低。目前Sorbs1基因变异参与高血压的发病机制仍需在不同种族人群中进一步研究证实。

2.6 其他

Sorbs3 β亚型在心脏中特异性高表达，尽管在病理状态下Sorbs3蛋白β亚型表达有所改变，并且参与不同心血管疾病的发展，但在正常心脏中，Sorbs3 β亚型基因敲除或者上调并没有导致心肌肥厚或心功能下降[7,43-44]。而对心力衰竭患者左心房基因进行检测发现，二尖瓣反流患者的Sorbs1基因表达明显上调[45]。这些研究结果提示，Sorbs蛋白在心脏中的表达及其作用有待进一步研究。

3 结语

随着对Sorbs蛋白研究进一步深入，发现Sorbs蛋白对炎症反应、细胞凋亡及信号通路等均具有重要调控作用，从而参与许多心血管疾病的发生发展，但不同Sorbs蛋白参与心血管疾病发生发展的机制不同。因此，研究Sorbs蛋白调控心血管疾病的发生机制及其作用，对揭示Sorbs蛋白与心血管疾病发生发展的关系，寻找有效干预措施预防心血管疾病的发生和进展具有重大临床意义。