李俊艷，周 俊，劉 麗

(1.河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 ，鄭州450042； 2.武漢科技大學(xué) 醫(yī)學(xué)院 ，武漢430065 )

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Myocardin與相關(guān)疾病研究進(jìn)展

李俊艷1，周 俊2，劉 麗1

(1.河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 ，鄭州450042； 2.武漢科技大學(xué) 醫(yī)學(xué)院 ，武漢430065 )

心肌素(MYOCD)是心肌和平滑肌細(xì)胞(SMC)分化過程中一個(gè)強(qiáng)有力的轉(zhuǎn)錄共激活因子，這一作用是通過其與血清效應(yīng)因子(serum response factor，SRF)以及目的基因順式作用元件CArG 盒共同結(jié)合形成三元復(fù)合物而實(shí)現(xiàn)的。近年來研究發(fā)現(xiàn)，MYOCD基因表達(dá)的異常和許多疾病的發(fā)生相關(guān)，如心力衰竭、腫瘤、血管疾病，以及糖尿病等。本文就MYOCD的分子結(jié)構(gòu)、表達(dá)調(diào)控及其與相關(guān)疾病的研究進(jìn)展作一綜述。

Myocardin；轉(zhuǎn)錄；疾病；進(jìn)展

心肌素(myocardin，MYOCD)是促心肌和平滑肌細(xì)胞分化的一個(gè)強(qiáng)有力的轉(zhuǎn)錄共激活因子，有效地調(diào)控心肌和平滑肌細(xì)胞的增殖、分化和凋亡。近年來研究發(fā)現(xiàn)，許多疾病的發(fā)生與MYOCD基因表達(dá)異常有關(guān)，如心力衰竭、腫瘤、血管疾病，以及糖尿病等。本文就MYOCD的分子結(jié)構(gòu)、表達(dá)調(diào)控，及與相關(guān)疾病之間的關(guān)系作一綜述。

1 Myocardin的分子結(jié)構(gòu)及表達(dá)調(diào)控

位于平滑肌細(xì)胞(smooth muscle cells，SMC)標(biāo)志基因啟動(dòng)子上的CArG序列在調(diào)控SMC轉(zhuǎn)錄中起著關(guān)鍵的作用。這一作用的實(shí)現(xiàn)依賴于血清效應(yīng)因子(serum response factor，SRF)與CArG盒的結(jié)合，從而激活SMC標(biāo)志基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。2001年，Wang等從小鼠心臟cDNA文庫中分離、克隆得到一個(gè)新的SRF的輔助激活因子，即MYOCD ，其在胚胎及成年心肌和SMC中特異表達(dá)，是心臟和SMC發(fā)育及分化過程中不可或缺的輔助因子[1]。

人類MYOCD基因位于17號染色體，DNA片段全長約92 kb，mRNA長約9.5 kb，有13個(gè)外顯子。MYOCD屬于SAP結(jié)構(gòu)域核蛋白家族，由935個(gè)氨基酸組成，可排列成螺旋-連接-螺旋結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)可與DNA結(jié)合并發(fā)揮作用。目前已知， MYOCD是通過其谷氨酰胺富含結(jié)構(gòu)域功能區(qū)與SRF結(jié)合，再與CArG 盒共同形成MYOCD-SRF-CArG三元復(fù)合物，激活心肌和平滑肌特異性基因的啟動(dòng)子[2]。因此，MYOCD在SMC發(fā)育和分化中有著至關(guān)重要的作用，而其C端的激活結(jié)構(gòu)域(transactivation domain，TAD)是發(fā)揮這一作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，TAD的缺失可使MYOCD喪失轉(zhuǎn)錄活性。MYOCD相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子MRTF-A和MRTF-B具有與MYOCD相似的結(jié)構(gòu)特征和轉(zhuǎn)錄激活功能，在組織和器官中廣泛表達(dá)。通常將MYOCD、MRTF-A和MRTF-B統(tǒng)稱為Myocardin相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子家族。MYOCD家族的發(fā)現(xiàn)為探索細(xì)胞生長、分化、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及許多仍未闡明的機(jī)制開辟了新的研究領(lǐng)域，也是目前研究的前沿和熱點(diǎn)。

2 Myocardin與相關(guān)疾病

2.1 Myocardin與心血管疾病 MYOCD自發(fā)現(xiàn)以來便成為心血管疾病研究的熱點(diǎn)因子，心肌細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄過程由MYOCD與SRF綁定后啟動(dòng)，因此它是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最關(guān)鍵的促心肌細(xì)胞分化因子，在心肌細(xì)胞存活以及心臟功能的維持方面起到至關(guān)重要的作用。心功能衰竭，是一種常見的臨床疾病，其發(fā)生是由各種原因?qū)е滦募〔荒苡行У貙⒀簭男呐K射出，而引起全身各組織器官的淤血，以及器官功能的失調(diào)。心衰常見的發(fā)病原因包括缺血性心臟病和擴(kuò)張性心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)等。早在2003年，Torrado M首次發(fā)現(xiàn)了DCM心肌組織中MYOCD的mRNA水平增高[3]。此后，Park C等[4]又發(fā)現(xiàn)肥厚性心肌病、原發(fā)性高血壓患者的心肌組織中MYOCD的mRNA表達(dá)水平也增高。Kontaraki JE等研究發(fā)現(xiàn)[5]，小豬體內(nèi)強(qiáng)制表達(dá)MYOCD基因后，不僅使心室的舒張功能降低，還影響了心肌細(xì)胞的電生理活動(dòng)。突變MYOCD基因5’端啟動(dòng)子區(qū)域，使其表達(dá)下調(diào)后，可使肥厚性心肌病者左心室功能有所恢復(fù)。Torrado M等[6]在阿霉素誘導(dǎo)心衰的大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，通過短發(fā)夾RNA技術(shù)沉默MYOCD后，使心衰基因的表達(dá)下調(diào)，從而減輕了心功能受損的程度。Ca2+超載以及Ca2+信號通路的激活可誘導(dǎo)心肌肥厚的發(fā)生，早已得到證實(shí)。最近有研究表明，MYOCD在這一過程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[7]。大量的臨床研究和實(shí)驗(yàn)均證實(shí)：在多種心臟疾病中MYOCD的表達(dá)量增高，而抑制或降低其表達(dá)后使心室功能有一定的恢復(fù)。因此，降低MYOCD的表達(dá)水平可以作為心肌肥厚和心功能衰竭等疾病潛在的治療靶點(diǎn)。

MYOCD在血管性疾病中發(fā)揮了怎樣的作用，Shen J等[8]應(yīng)用不同的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)生血管損傷時(shí)，血管平滑肌細(xì)胞(vascular smooth muscle cells，VSMC)中MYOCD的 mRNA表達(dá)降低，MYOCD可以抑制血管內(nèi)膜的損傷作用。另外，動(dòng)脈粥樣硬化和高血壓動(dòng)物模型的VSMC中MYOCD的表達(dá)量亦減少。Pfisterer L等[9]在靜脈曲張病例中發(fā)現(xiàn)，靜脈VSMC中MYOCD的mRNA表達(dá)水平也是降低的。硼替佐米，是一種蛋白酶抑制劑，可使MYOCD表達(dá)量增高。有趣的是，在實(shí)驗(yàn)中用硼替佐米治療小鼠靜脈曲張，可以減少SMC的增殖和遷移，從而起到治療作用。目前，關(guān)于MYOCD在其他血管性疾病中作用的研究仍在進(jìn)行，如外周動(dòng)脈性疾病、動(dòng)脈瘤、移植動(dòng)脈病等。以上研究結(jié)果為MYOCD作為血管性疾病的治療方向提供了強(qiáng)有力的證據(jù)支持。

2.2 Myocardin與腫瘤 新近研究表明，MYOCD在一些腫瘤生長中起負(fù)生長調(diào)控機(jī)制，可能是腫瘤的抑制基因之一。有研究證明，子宮平滑肌肉瘤組織中MYOCD表達(dá)降低[10]。在體外，強(qiáng)制表達(dá)MYOCD可明顯抑制子宮平滑肌肉瘤細(xì)胞的生長，這一作用是部分通過MYOCD-SRF-CArG三元復(fù)合物，激活生長抑制劑-P21而實(shí)現(xiàn)的。Chen F等[11]檢測到鼻咽癌細(xì)胞中MYOCD表達(dá)減少，并證實(shí)MYOCD的失活與其啟動(dòng)子的甲基化作用密切相關(guān)。在實(shí)驗(yàn)中，使用DNA甲基化抑制劑5-氮雜胞苷，增加MYOCD的表達(dá)量后，對鼻咽癌細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為有明顯的抑制作用。MYOCD對有些腫瘤的抑制作用可能是間接的。Maspin基因是一種抑癌基因，在許多腫瘤細(xì)胞中表達(dá)減少。LIAO XH等[12]在乳腺癌細(xì)胞中強(qiáng)制表達(dá)Maspin后，可促使乳腺癌細(xì)胞的凋亡，而目前已知，Maspin的表達(dá)是由MYOCD所轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)的。因此推測，在乳腺癌的發(fā)生機(jī)制中，MYOCD發(fā)揮了潛在的作用。最近，Xiang Y等[13]對MYOCD在乳腺癌發(fā)病機(jī)制中所扮演的角色進(jìn)行了更深一步的探究。結(jié)果證實(shí)，在體外MYOCD可以抑制乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)的生長，促進(jìn)其凋亡，且這種抑制作用是通過雌激素受體(ERα)而實(shí)現(xiàn)的。以上結(jié)果表明，MYOCD在多種惡性腫瘤中的表達(dá)量是降低的。

出乎意料的是，Perot G等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在腹膜后平滑肌肉瘤(retroperitoneal leiomyosarcomas，LMS)組織中MYOCD的表達(dá)卻是增高的。血管平滑肌肉瘤，是起源于平滑肌的一種惡性腫瘤，其平滑肌細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換發(fā)生異常，具體的分子機(jī)制目前尚未明確。但不難推測，其發(fā)生與MYOCD功能失調(diào)之間有一定聯(lián)系，當(dāng)然，這需要更進(jìn)一步的研究來證實(shí)。MYOCD在相關(guān)腫瘤中的作用將會不斷被揭示，以期為腫瘤的治療提供新的思路。

2.3 Myocardin與糖尿病 2型糖尿病在全球范圍內(nèi)正呈現(xiàn)逐年增高的趨勢，中國成人的發(fā)病率已居世界首位。該病的表現(xiàn)之一是患者體內(nèi)晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(receptor for advanced glycation end products,RAGE)的水平急劇增高，而這一改變與血管炎癥和鈣化的發(fā)生密切相關(guān)。有研究證明，RAGE的異常增多會抑制MYOCD和平滑肌細(xì)胞收縮型基因的表達(dá)，使平滑肌細(xì)胞向成骨型表型轉(zhuǎn)化，而此表型正是促使外周動(dòng)脈發(fā)生硬化的重要因素[15]。除了血管并發(fā)癥以外，糖尿病患者還會出現(xiàn)性功能障礙，如男性患者會出現(xiàn)勃起功能障礙。He SH等[16]在糖尿病動(dòng)物模型中檢測到其陰莖海綿體中MYOCD表達(dá)量降低，MYOCD的強(qiáng)制表達(dá)能使糖尿病大鼠的勃起功能恢復(fù)正常。為闡明機(jī)制，研究中發(fā)現(xiàn)，在此功能恢復(fù)過程中大鼠陰莖海綿體內(nèi)平滑肌細(xì)胞的表型發(fā)生了變化，即由增殖型轉(zhuǎn)化為收縮型。

最近有研究表明，在人類間充質(zhì)干細(xì)胞中，MYOCD協(xié)同胰島β細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子pdx-1，共同激活胰島素的表達(dá)，這一研究將為1型糖尿病的治療提供新的思路和方向[17]。此外，糖尿病的其他并發(fā)癥，如動(dòng)脈粥樣硬化、視網(wǎng)膜血管病變、外周動(dòng)脈疾病的發(fā)生是否與MYOCD相關(guān)，正成為目前的研究熱點(diǎn)。

2.4 Myocardin與其他疾病 肝星狀細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細(xì)胞，使其數(shù)目大量增加，是肝纖維化發(fā)生的重要原因。而Shimada H等[18]發(fā)現(xiàn)，MYOCD可誘導(dǎo)動(dòng)物出現(xiàn)肝纖維化。值得一提的是，在實(shí)驗(yàn)中利用MYOCD siRNA，可顯著減少肌成纖維細(xì)胞的數(shù)量，阻止肝纖維化的發(fā)生。由此提示，MYOCD可能成為治療肝纖維化的新靶向。另外，Sisson 等[19]研究發(fā)現(xiàn)，SRF/MYOCD通路在肺纖維化病理過程中的作用至關(guān)重要，抑制這一通路可增加成纖維細(xì)胞的凋亡，從而可使肺纖維化的程度減輕，起到治療的作用。目前，還有大量有關(guān)MYOCD與疾病的研究正在進(jìn)行中。

3 結(jié)語

過去，有關(guān)MYOCD的研究主要集中在其對平滑肌細(xì)胞表型分化狀態(tài)的影響。隨著研究的不斷深入，人們對MYOCD的調(diào)控作用有了新的認(rèn)識。MYOCD通過與其他蛋白的相互作用，或自身表達(dá)量的改變以及其潛在的效應(yīng)，在疾病中發(fā)揮了一定的作用。因此，不難預(yù)測，MYOCD將成為某些疾病診斷的標(biāo)志物或治療的靶向。有關(guān)MYOCD試劑(抗體)的研發(fā)，可誘導(dǎo)MYOCD表達(dá)的動(dòng)物模型的研究，將成為后續(xù)努力的方向。在此過程中，MYOCD這個(gè)重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，在正常和疾病狀態(tài)下所發(fā)揮的作用機(jī)制，以及其潛在的治療前景將不斷地被揭示。

[1] Wang D, Chang PS, Wang Z, et al.Activation of cardiac gene expression by myocardin, a transcriptional cofactor for serum response factor[J]. Cell, 2001,105(7):851-62.

[2] Wang D, Passier R, Liu ZP, et al.Regulation of cardiac growth and development by SRF and its cofactors[J]. Cold Spring Harbor Symposia Quantitative Biology, 2002,67:97-105.

[3] Torrado M, Lcpez E, Centeno A, et al. Myocardin mRNA is augme-nted in the failing myocardium: expression profiling in the porcine model and human dilatedcardiomyopathy[J]. Mol Med, 2003,81 (9): 566- 577.

[4] Park C, Hennig GW, Sanders KM, et al. Serum response factor-dependent microRNAs regulate gastrointestinal smooth muscle cell phenotypes[J] .Gastroenterology, 2011,141(1):164-175.

[5] Kontaraki JE, Kochiadakis GE, Marketou ME, et al. Early cardiac gene transcript levels in peripheral blood mononuclear cells reflect sever- ity in stable coronary artery disease[J]. Cardiol,2014,55 (2) :119 -125.

[6] Wang S, Han HM, Pan ZW, et al. Choline inhibits angiotensin II-induced cardiac hypertrophy by intracellular calcium signal and p38 MAPK pathway[J]. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol,2012, 385(8):823-831.

[7] Li M, Wang N, Gong HQ, et al. Ca2+signal-induced cardiomyocyte hypertrophy through activation of myocardin[J].Gene,2015,57(1):43-51.

[8] Pfisterer L, Feldner A, Hecker M, et al. Hypertension impairs myoca-rdin function: a novel mechanism facilitating arterial remodeling[J]. Cardiovasc Res, 2012,96(1):120-129.

[9] Pfisterer L, Meyer R, Feldner A, et al. Bortezomib protects from varicose-like venous remodeling[J]. FASEB, 2014,28(8):3518-3527.

[10] Suga T, Iso T, Shimizu T, et al. Activation of receptor foradvanced glycation end products induces osteogenic differentiation of vascular smooth muscle cells[J]. Atheroscler Thromb, 2011,18(8):670-683.

[11] M. Miano. Myocardin in biology and disease [J]. The Journal of Biomedical Research, 2015, 29(1):3 - 19.

[12] Liao XH, Li YQ, Wang N, et al. Re-expression and epigenetic modification of maspin induced apoptosis in MCF-7 cells mediated by myocardin[J]. Cell Signal,2014,26(6):1335-1346.

[13] Xiang Y, Lu DL, Li JP, et al. Myocardin inhibits estrogen receptor alpha-mediated proliferation of human breast cancer MCF-7 cells via regulating MicroRNA expression[J]. Genes Chromosomes,2016,68(6): 477-487.

[14] Agaram NP, Zhang L, LeLoarer F, et al. Targeted exome sequencing profiles genetic alterations in leiomyosarcoma [J].Genes Chromosomes Cancer,2016, 55(2):124-130.

[15] Suga T, Iso T, Shimizu T, et al. Activation of receptor for advanced glycation end products induces osteogenic differentiation of vascular smooth muscle cells[J]. Atheroscler Thromb ,2011,18(8):670-683.

[16] He SH, Wei AY, Yang Y, et al. Reduced expression of myocardin and serum response factor in the cavernous tissue of diabetic rats[J]. Andrologia, 2012,44(Suppl 1):518-522.

[17] L i JT ,Sun FX.Myocardin and pdx-1 synergistically induce hMSCs to differentiate into insulin secreting cells[J]. Biochem Biophys Res Com- mun，2014,464(3): 692-697．

[18] Shimada H, Rajagopalan LE. Employment of gene espression profiling to identify transcriptional regulators of hepatic stellate cells[J]. Fibrogenesis Tissue Repair,2012, 5(Suppl 1):1-4．

[19] Sisson TH, Ajayi IO, Subbotina N,et a1. Inhibition of myocardin- related transcription factor/serum response factor signaling decreases lung fibrosis and promotes mesenchymal cell apoptosis[J]．Am J Pathol. 2015,185(4):969-86．

[責(zé)任編校：李宜培]

2016-05-31

李俊艷(1983-)，女，河南省鞏義市人，碩士，講師，從事生理學(xué)教學(xué)及科研工作。

R 331.3+1

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1008-9276(2016)06-0567-03