劉文彬張海波王 濤何書華陳逢志劉路浩丁 維綜述 韋安陽審校

1. 南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院泌尿外科（廣州 510515）；2. 廣東醫(yī)科大學附屬第三醫(yī)院科教科（廣東省佛山市順德區(qū)龍江醫(yī)院科教科）；3. 廣州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院器官移植科

·綜 述·

Myocardin基因與勃起功能障礙相關(guān)的研究進展

劉文彬1張海波1王 濤2何書華1陳逢志1劉路浩3丁 維1綜述 韋安陽1審校

1. 南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院泌尿外科（廣州 510515）；2. 廣東醫(yī)科大學附屬第三醫(yī)院科教科（廣東省佛山市順德區(qū)龍江醫(yī)院科教科）；3. 廣州醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院器官移植科

心肌素（Myocardin）又稱為心肌蛋白，限制性表達于心臟和平滑肌細胞中，為血清應答因子（serum response factor, SRF）的核轉(zhuǎn)錄共激活因子，可通過共激活SRF后與CArG順式反應元件結(jié)合形成三元復合物，從而激活一系列受到SRF調(diào)控并且可以編碼平滑肌細胞骨架蛋白以及收縮蛋白的基因發(fā)生轉(zhuǎn)錄過程[1]。Myocardin可調(diào)節(jié)許多與細胞分化、增殖和遷移等功能相關(guān)基因的表達，在調(diào)控平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)化過程中起重要作用，近年來備受關(guān)注[2]。

研究表明，Myocardin是平滑肌細胞保持收縮表型的必須因子，平滑肌細胞收縮表型的維持有賴于Myocardin功能的激活。Myocardin基因的表達下降和陰莖海綿體平滑?。╟orpus cavernosum smooth muscle, CCSM）細胞表型轉(zhuǎn)化可能是糖尿病性勃起功能障礙（erectile dysfunction，ED）發(fā)病的重要病理基礎(chǔ)[3]。Myocardin可以通過調(diào)控平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)化過程，CCSM細胞功能異常又是ED發(fā)生發(fā)展的病理基礎(chǔ)，故本文擬對Myocardin基因的功能與ED的發(fā)生與治療過程的相關(guān)性研究進行綜述，以闡明兩者之間的關(guān)系，尤其是明確Myocardin基因在ED研究領(lǐng)域的重要性。

一、Myocardin的基因結(jié)構(gòu)、表達和功能特征

Myocardin作為一種特殊的蛋白及轉(zhuǎn)錄激活因子，其參與了調(diào)節(jié)心肌以及平滑肌細胞基因的表達，它可以與SRF組合一起調(diào)節(jié)肌細胞的分化，同時它也可以激活受SRF調(diào)控的基因的轉(zhuǎn)錄過程，這些基因大多是可以編碼細胞內(nèi)的支架蛋白和收縮蛋白的[1]。人類的Myocardin基因是位于17號染色體的P11.2區(qū)，它的DNA片段長度約92 kb，其中包含了13個外顯子。它的mRNA長約9.5kb，并且含有一個較長的3′非編碼區(qū)，所以在Myocardin蛋白的表達以及發(fā)揮其生物學功能中，轉(zhuǎn)錄后的加工過程是非常重要的[4]。

Myocardin是一種核轉(zhuǎn)錄因子，在細胞核中發(fā)揮作用。它由807個氨基酸殘基組成，包括亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域、谷氨酰胺富含域、堿性結(jié)構(gòu)域、SAP結(jié)構(gòu)域以及轉(zhuǎn)錄激活域[5]。亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域與Myocardin二聚化關(guān)系密切。二聚化的過程是連續(xù)的CArG盒子的2個 SRF結(jié)合起來，可以使轉(zhuǎn)錄激活域暴露或者是使遠離的 CArG盒子靠攏，從而組裝轉(zhuǎn)錄復合體，促進基因特異性表達[6]。谷氨酰胺富含域可作用于SRF，而堿性結(jié)構(gòu)域參與蛋白核定位的過程。轉(zhuǎn)錄激活域存在于Myocardin 羧基端，對其轉(zhuǎn)錄激活活性功能的維持有重要的價值，所以其對心肌細胞和平滑肌細胞的基因表達意義重大。Myocardin家族還包括MRTF（Myocardin-related transcription factor）-A和MRTF-B。它們?nèi)叨及涟彼崂溄Y(jié)構(gòu)域、谷氨酰胺富含域、堿性結(jié)構(gòu)域、SAP結(jié)構(gòu)域以及轉(zhuǎn)錄激活域，通過以上結(jié)構(gòu)域，與SRF作用而發(fā)揮生物學功能[5]。

生理狀態(tài)下，MRTF-A和MRTF-B都表達于胞漿中，接受刺激后隨即進入細胞核內(nèi)起作用。有部分學者研究認為，MRTF-B并非Myocardin和MRTF-A的轉(zhuǎn)錄共活化物。但是，有更多理由相信，MRTF-B應該是Myocardin和MRTF-A的轉(zhuǎn)錄共活化物，因為MRTF-B包含了強大的轉(zhuǎn)錄激活域，這也說明了在調(diào)控MRTF-B的轉(zhuǎn)錄活性過程中，體內(nèi)還有其他的分子調(diào)控機制協(xié)調(diào)該過程[5]。在大鼠中MRTF-A和MRTF-B的氨基酸序列約有35%是與Myocardin相同的，而在功能保守區(qū)域，氨基酸序列相同率遠遠大于60%。MRTF-A在多種細胞系中均有表達，可見其表達范圍非常廣泛。在人類心臟和動脈中，可見MRTF-A與Myocardin共表達[7]。隨著胚胎的生長發(fā)育，MRTF-A逐漸集中在肌細胞、上皮細胞以及間質(zhì)細胞中[8]。

Myocardin在心肌細胞及平滑肌細胞中均有表達，并且對心臟發(fā)育及平滑肌細胞分化有重要的作用。胚胎發(fā)育是一個非常復雜又多因素調(diào)控的過程，Myocardin在此過程中發(fā)揮其調(diào)控心肌細胞以及血管平滑肌細胞發(fā)育的重要作用，從而影響心肌細胞和平滑肌細胞的結(jié)構(gòu)和功能。據(jù)研究，在鼠胚胎發(fā)育的第9.5天，Myocardin在原始心臟中的表達量開始升高。但是，在鼠胚胎發(fā)育的第11.5天，Myocardin mRNA無法在背側(cè)動脈的血管平滑肌細胞檢測出來，然后在周圍間質(zhì)細胞分化成為平滑肌細胞前后則均是可檢測到Myocardin。在大鼠胚胎發(fā)育晚期以及在大鼠出生之后，Myocardin表達量也升高。所以在心臟發(fā)育的早期，Myocardin即開始表達，而后隨著心臟的逐步發(fā)育，Myocardin在各心房以及心室組織中也都進行表達，同時其他的血管平滑肌細胞、胃腸道平滑肌細胞等也有Myocardin的表達。

經(jīng)研究證實，小鼠Myocardin mRNA可以通過選擇性剪切和翻譯，產(chǎn)生兩種蛋白異形體。它們在組織中的分布和功能作用上區(qū)別明顯，其中心肌中表達的異形體，含有935個氨基酸, 通過與肌細胞增強因子（myocyte enhancer factor-2, MEF2）結(jié)合，從而激活MEF2依賴的啟動子；平滑肌中表達的異形體，含有856個氨基酸 ，它不能作用于MEF2。Myocardin通過兩種不同的蛋白異形體，在心肌細胞以及平滑肌細胞發(fā)揮了不同的作用和功能，是兩種細胞中重要的調(diào)控因子[9]。

二、表型轉(zhuǎn)化

表型轉(zhuǎn)化是指當平滑肌細胞受到各種各樣的刺激后，從收縮型轉(zhuǎn)化成合成型，同時獲得增殖能力的過程。對于在缺氧條件下各種平滑肌表型轉(zhuǎn)化的研究由來已久，并且涉及的范圍廣泛，但是對于陰莖海綿體這個特殊的組織，與它相關(guān)的研究還不多見，具體的機制也始終不清楚，并且有很多觀點具有明顯爭議性。目前很多觀點更多傾向于認為，CCSM細胞表型轉(zhuǎn)化對勃起功能有不利的影響，可能的機制包括以下幾個方面：（1）在低氧條件下，收縮型平滑肌細胞會向合成型平滑肌細胞轉(zhuǎn)化，所以必將導致收縮型的CCSM細胞數(shù)量減少從而影響勃起功能[10]；（2）合成型平滑肌細胞在合成細胞外基質(zhì)方面的能力比較強，從而促進陰莖海綿體纖維化的發(fā)生；（3）合成型平滑肌細胞對脂肪的捕獲與儲存的能力強而清除的能力比較弱，從而導致粥樣硬化的發(fā)生，同時合成型平滑肌細胞的增生會導致海綿竇變狹窄，而降低其彈性；（4）合成型平滑肌可以向內(nèi)皮遷移，同時粥樣硬化的發(fā)生，使內(nèi)皮細胞遭受到破壞，進而影響內(nèi)皮細胞釋放血管活性因子[11]。但是在表型轉(zhuǎn)化發(fā)生的機制方面，目前的研究還比較少。

三、Myocardin在平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)化調(diào)控中的作用

平滑肌細胞的表型轉(zhuǎn)化過程有賴于SRF的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。在發(fā)現(xiàn)Myocardin以前，我們無法得知編碼平滑肌細胞分化標志物的一系列基因可否被SRF選擇性激活。通過深入研究Myocardin，學者發(fā)現(xiàn)一種譜系限制性的輔助因子，在Myocardin內(nèi)和SRF結(jié)合，協(xié)同激活SRF，調(diào)控基因的表達過程，刺激平滑肌細胞進行分化[12,13]。Myocardin表達增強可以激活平滑肌細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件，如smoothelin-A啟動子、平滑肌肌球蛋白輕鏈激酶啟動子、SM-α-actin啟動子、SMMHC啟動子、SM22α啟動子[14,15]。同時，Myocardin中siRNA Myocardin以及顯性負性突變體的表達與平滑肌細胞中SM22α的表達強度成反比，當前者表達增強時，可以明顯降低后者的表達水平。在胚胎干細胞中，增強Myocardin的表達可以激活內(nèi)源性SM22α啟動子，從而誘導多種內(nèi)源性基因的表達，如SM-α-actin、SMMHC以及SM22α[12]。有研究表明，敲除Myocardin基因以后，胚胎小鼠會在胚胎10.5d時死于血管平滑肌細胞的分化障礙[16]。在Myocardin的獲得性功能實驗中，觀察體外培養(yǎng)細胞的超微結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)平滑肌細胞內(nèi)肌絲表達量增加[17]。除了平滑肌細胞，增強其他細胞中Myocardin的表達也能夠誘導表達平滑肌細胞多種限制性基因，從而促進非平滑肌細胞向平滑肌細胞分化。綜上所述，Myocardin對平滑肌細胞的表型轉(zhuǎn)化過程具有重大的意義。

根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的差異可以把平滑肌細胞分為兩種類型，分別為收縮型（或分化型，differentiation）和合成型（去分化型或增殖型，proliferation）。收縮型平滑肌細胞通過表達特有的收縮蛋白和骨架蛋白來行使其收縮及調(diào)節(jié)血管收縮及舒張的功能；合成型平滑肌細胞主要是對細胞增生、遷移進行調(diào)控，降解或者分泌細胞外蛋白等[18]。平滑肌細胞與心肌細胞的區(qū)別在于，前者可以在某些因素影響下發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)雙向分化的功能。在某些病理狀態(tài)下，如血管損傷、動脈粥樣硬化、糖尿病、高血壓，由于病理因素平滑肌細胞會發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，由收縮型轉(zhuǎn)化成合成型[19-21]。具體可以表現(xiàn)為細胞形態(tài)學改變、平滑肌細胞表型標記物基因表達改變及細胞活動、增殖能力的改變[22]。平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)化調(diào)控機制的研究較多，但由于其調(diào)控具有多步驟、多途徑的特征，因此其調(diào)控機制尚不十分清楚。

四、Myocardin在心血管領(lǐng)域表型轉(zhuǎn)化的作用

Myocardin作為SRF的重要輔助因子，在心肌細胞的發(fā)育、平滑肌分化以及心臟的形成過程中起到重要的作用，這也奠定了其在心血管領(lǐng)域的重要地位，近年來對Myocardin在心血管領(lǐng)域作用的研究也成為熱點。

Myocardin對改善心功能衰竭有一定的意義。心功能衰竭，是由某些原因?qū)е滦募〔荒苡行⒀簭男呐K射出，而導致人體組織器官淤血及器官功能失調(diào)。研究發(fā)現(xiàn)Myocardin的mRNA在擴張性心肌病、肥厚性心肌病、原發(fā)性高血壓患者的心肌組織中水平升高[23,24]。Torrado 等[23]通過短發(fā)夾RNA技術(shù)沉默阿奇霉素誘導心衰的大鼠模型的Myocardin之后，其心衰基因表達下調(diào)，也緩解了心功能受損的嚴重程度。綜合相關(guān)研究表明，Myocardin水平升高與心臟疾病的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，抑制Myocardin表達后可部分恢復心功能。故抑制Myocardin表達水平是治療心功能衰竭等心血管相關(guān)疾病的治療靶點。

Myocardin可以通過抑制血管平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)化從而改善動脈粥樣硬化。病理狀態(tài)下，血管平滑肌細胞由血管中膜增殖遷移至血管內(nèi)膜，會造成血管內(nèi)膜增厚、管腔狹窄及血管脆性增加、彈性下降。血管平滑肌細胞生理狀態(tài)下為收縮表型，當血管內(nèi)皮損傷時，血管平滑肌細胞從收縮型轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣尚?，導致血管平滑肌細胞增殖并遷移到血管內(nèi)皮，并分泌細胞因子，改變了血管的結(jié)構(gòu)與功能，最終導致了動脈粥樣硬化的發(fā)生[25]。Myocardin可維持血管平滑肌細胞的收縮表型，并抑制病理狀態(tài)下血管平滑肌細胞由收縮型向合成型轉(zhuǎn)化，進而抑制其向血管內(nèi)皮增殖遷移，從而延緩動脈粥樣硬化的發(fā)展過程。

五、Myocardin對ED發(fā)生發(fā)展的影響

目前有關(guān)Myocardin與ED相關(guān)性研究及實驗成果頗多。實驗表明，糖尿病大鼠膀胱平滑肌在造模9周時發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，引起膀胱平滑肌舒縮障礙，可能在糖尿病膀胱病理變化過程中起重要作用[26]。另有研究表明，在糖尿病ED大鼠模型中，陰莖海綿體組織的平滑肌細胞肌動蛋白、鈣調(diào)蛋白、平滑肌肌球蛋白重鏈、Myocardin mRNA表達下降；同時，在大鼠陰莖海綿體組織以及培養(yǎng)細胞中，平滑肌細胞肌動蛋白、平滑肌肌球蛋白重鏈明顯減少，而且細胞的可伸縮性明顯下降，高血糖狀態(tài)下，CCSM細胞可以進行表型轉(zhuǎn)化，這是糖尿病性ED很重要的病理機制[27]。

Myocardin通過抑制CCSM細胞表型轉(zhuǎn)化，維持收縮表型平滑肌細胞數(shù)量，從而改善糖尿病大鼠勃起功能[28]。有學者在研究平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)化調(diào)控機制時，通過體內(nèi)、體外實驗發(fā)現(xiàn)Myocardin可上調(diào)離子通道蛋白Kcnmb1表達，使平滑肌細胞向收縮型轉(zhuǎn)化[29]。最近有實驗研究結(jié)果表明，睪酮可以通過調(diào)控Myocardin進而維持前列腺平滑肌細胞收縮表型。另有學者也認為，miR-145可以調(diào)控平滑肌細胞的表型，其主要是通過影響靶基因Myocardin的活性，維持平滑肌細胞處于收縮表型。

六、小結(jié)

Myocardin是SRF的轉(zhuǎn)錄共激活因子，主要通過與SRF共同作用調(diào)控一系列平滑肌細胞骨架和收縮相關(guān)蛋白的表達，在富含平滑肌組織器官胚胎發(fā)育和出生后平滑肌功能的維持中起重要作用。大量研究證實：Myocardin可通過調(diào)節(jié)相關(guān)基因表達影響細胞增殖、遷移和分化等，并且可以通過對平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)化的調(diào)控參與高血壓、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、心肌梗死等心血管疾病過程中起重要作用。近期研究表明，Myocardin亦可通過抑制CCSM細胞表型轉(zhuǎn)化，從而改善糖尿病大鼠勃起功能。綜上所述，由于其對維持收縮型平滑肌細胞的有益影響，使得Myocardin有望成為治療相關(guān)疾病的重要靶子。然而，到目前為止還沒有完全弄清楚其復雜的調(diào)控途徑，還需要進一步明確這些途徑中Myocardin的上游、下游分子，闡明這些分子的作用機制。

致謝：本課題受國家自然科學基金項目（N O.8 1 5 7 1 4 3 3）;廣東省自然科學基金項目（2014A030313302，2015A030310075）基金資助

Myocardin基因; 勃起功能障礙

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（2017-01-05收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2017.01.017

R 698.1