Bex1在心力衰竭中的作用及研究进展

姚璐，田国祥

心力衰竭（心衰）是各种心脏疾病的严重表现或晚期阶段，是心血管疾病最后的战场。全球心力衰竭人数多达6400万，在我国35岁以上人群中估计有890万心衰患者[1]。随着人口老龄化进程加速，心衰人数不断增多已成为重要的社会公共卫生问题[2]。据统计，全世界心衰患病率为1%～2%，70岁以上患者占10%以上[3]。对它的认识经历了漫长过程，从最初的“水钠潴留”到“血流动力学异常”，再到“神经内分泌异常激活”，随着对其病理生理机制的不断探索，心衰的新理论和诊疗手段层出不穷。

通过基因表达谱的分析来判断基因表达特征，筛选具有临床意义的标志物，对于揭示心衰的发病机理及早期预警、判断病情、评估预后及指导个体化治疗具有重大意义。前期我课题组对后负荷增加所致心衰大鼠的心脏全基因表达谱进行了相关研究，发现在后负荷增加的不同阶段有多种差异基因参与表达，且参与不同的生物代谢过程。而其中Bex1基因是差异表达变化最大的基因，由此引起我们的关注。下面对Bex1基因的相关研究及进展作一综述，旨在对Bex1进一步的功能研究提供参考。

1 Bex1的结构特点

Bex蛋白（brain expresses,X-linked protein）的基因属于X染色体连锁基因家族。Bex家族是一个小分子家族，分子量仅为120aa左右。迄今为止Bex家族有Bex1、Bex2、Bex3、Bex4、Bex5、Bex6等6个成员。研究发现，它能接受来自上游的多水平调节，影响细胞周期运转，参与个体发育与分化、细胞凋亡与肿瘤形成等一系列重要的生理和病理功能。Bex1和Bex2的同源性可达85%，而Bex3、Bex4、Bex5在同源性上更为接近。Bex基因家族成员具有高度同源性，但在表达模式、亚细胞定位和蛋白酶体降解方面存在差异。人类Bex1多位于胞浆中各亚细胞器中，也有部分位于细胞核内[4,5]。Bex1位于X染色体Xq22.1区域，由125个氨基酸构成，其含有该家族特定的Bex特定结构域并在C端含有磷酸化位点[6]，由5个功能不清的蛋白质组成。Alvarez等[7]用人Bex基因的寡核苷酸探针检测成人和胎儿组织的基因芯片，发现人Bex1和Bex2在中枢神经系统内垂体、小脑、颞叶处有很高的重叠分布，在中枢神经系统外广泛表达，在人外周组织中如肝脏、睾丸、肌肉等有高表达。

2 Bex1基因的功能研究

2.1 Bex1在正常组织中的功能研究Bex1在体内的表达遵循振荡起伏的规律，干预Bex1蛋白水平的表达，最终影响细胞周期。Behrens[8]通过OMP和Bex1分子的荧光抗体免疫组化方法，发现Bex1基因可能与嗅神经元分化后的发育成熟有关。Lu等[9]利用寡聚核苷酸芯片技术发现小鼠气管末端聚集了Bex1等参与细胞增殖、细胞骨架、代谢酶等相关基因，提示气管分支远端细胞增殖活跃为日后肺泡发育提供物质代谢基础。另外Lorenz u、Sebastiano、Vilar等[10-12]对小鼠的研究发现，Bex1与胚胎发育及脑SVZ区神经干细胞的分化均相关。Bex1是神经营养蛋白信号、细胞周期和神经元分化间的新联系，并表明Bex1可能通过协调细胞内部状态和细胞对外部信号的响应能力发挥作用。Hyung Koo等[13]研究发现Bex1基因敲除小鼠（bex1ko）与野生型小鼠相比，这些小鼠似乎发育正常，并可生育，但在运动能力方面表现出功能缺陷，因此提出Bex1与Ca2+/CaM的相互作用可能参与骨骼肌再生。

2.2 Bex1在心力衰竭中的功能研究研究发现心脏在对组织损伤的反应中，先天性和适应性免疫反应都被激活，许多促炎性细胞因子的生物学效应导致实验动物模型和人类心力衰竭[14-18]。例如，损伤相关分子模式（DAMP）在心衰伴持续性组织损伤时增加，并启动激活核因子-κB亚单位（NF-κB）和干扰素调节因子（IRFs）转录因子的信号级联，导致促炎性细胞因子和干扰素信号的产生。Federica Accornero等[19]通过蛋白质组学和交互筛选分析发现，Bex1是一个大的核糖核蛋白处理复合体的一部分，其功能是作为一种mRNA相关蛋白来参与调节心脏内促炎性mRNA的表达。特别是Bex1的诱导增强了富含AU元素的mRNAs的稳定性和表达，这些mRNAs通常存在于促炎基因中。在心脏，对mRNA剪接的控制与扩张型心肌病有关，越来越多的剪接因子被认为是应激诱导的病理性心脏重构和功能障碍的基础。尽管RNA稳定蛋白的功能已在癌症生物学中得到广泛研究，但它们在心血管压力和疾病中的作用才刚被人们所理解[20]。Federica Accornero等[19]还发现心脏特异性Bex1转基因小鼠在应激刺激下表现出更严重的心脏病。为了确定Bex1在心力衰竭中的作用，他们分析了Bex1基因（bex1ko）25缺失的小鼠，结果发现缺乏Bex1基因的小鼠心肌肥大程度降低，没有肺充血迹象，心脏纤维化程度较轻。因此，抑制Bex1蛋白表达可保护心脏免受病理性损伤后的不适应重构和心力衰竭。由此可见，随着心脏Bex1表达的增加，心力衰竭更加突出。

2.3 Bex1在其他疾病中的功能研究Bex1最初被鉴定为在维甲酸刺激分化的畸胎瘤细胞中差异表达的基因[21]。从那时起，多个研究组报告了Bex1在癌细胞中的表达变化[22-24]。除了与细胞周期调控和癌症生物学相关外，先前的研究表明Bex1在骨骼肌和神经元分化中的作用，以及在下游神经生长因子（NGF）信号传导中的作用[25-28]。Mohammad等[27]研究发现Bex1基因敲除小鼠在周围神经损伤后的再生能力低于野生型动物。野生型小鼠比Bex1基因敲除小鼠能更快地从坐骨神经损伤中恢复，并进一步证实Bex1可能参与轴突的再生。神经元凋亡是脑出血继发性脑损伤的主要发病机制。Ming等[29]应用Western印迹、免疫组化和免疫荧光显示脑出血后血肿周围神经元Bex1表达明显上调。Bex1-siRNA转染hemin-PC12细胞的体外研究表明Bex1具有抗凋亡作用。因此，Bex1可能在脑出血后发挥抗细胞凋亡作用，为脑出血的治疗提供新的分子靶点。

3 Bex1涉及的信号通路及机制

目前研究推测，Bex1在不同的病理生理过程中涉及不同的机制。肖乾等[30]研究发现在慢性白血病中Bex1部分定位于线粒体内，可与其结合蛋白BCL-2相互作用，抑制BCL-2的磷酸化，可以诱导细胞凋亡。在食管鳞状细胞癌中，Bex1过表达可抑制NF-κB下游信号通路的关键靶蛋白P65、pP65的表达[4]。在口腔鳞癌中，Bex1也可显著抑制NF-κB的下游信号转导[31]。故认为Bex1可能通过NF-κB信号通路参与鳞癌生物功能的分子机制起到抑癌作用。

4 展望

随着对Bex家族的不断研究，推测其在肿瘤、神经系统疾病等方面都发挥了重要作用。结合前期课题研究Bex1是否参与了后负荷增加所致的心力衰竭的发病机制还需更为深入的研究探讨。已有关于心力衰竭的基因治疗包括经基因转染促进细胞的生长、调节心肌肥厚相关基因的表达、抗心肌细胞凋亡、调节钙循环等[32]。随着对Bex1研究的深入，以抑制及阻断其活性为靶点的基因治疗，可能成为预防并治疗因后负荷增加所致的心力衰竭的一个全新途径。