王世超 吕 鑫 吴 江，2△

1（新疆医科大学 基础医学院，乌鲁木齐830011）2（四川大学 华西基础医学与法医学院，成都610041）

蛋白质代谢是细胞正常功能维持的关键。在真核细胞中，蛋白质降解有三条途径：线粒体酶，它能降解线粒体中的绝大部分蛋白质；溶酶体，他能够降解细胞膜和吞入胞内的蛋白质；泛素-蛋白酶体通路（ubiquitin-proteasome pathway，UPP），能选择降解细胞内的蛋白质，尤其是短寿命蛋白。80%～90%的胞内蛋白是通过UPP而降解的，故UPP被看作是细胞内蛋白降解的主要途径［1］。UPP不仅能够降解细胞中变性的和短作用的蛋白质，还能调节细胞内各种生物途径，包括，炎症，细胞增值及凋亡，脂代谢异常等等，而这些均参与了动脉粥样硬化（Arteriosclerosis，AS）的发生和发展。

1 UPP的概述

泛素是一种多肽，由76个氨基酸组成，分子量为8．5kDa，因其广泛分布于真核细胞中，故称为泛素（ubiquitin，Ub）。UPP 由泛素、泛素 活 化 酶（ubiquitin-activating enzymes，E1）、泛 素 结 合 酶（ubiquitin-conjugating enzymes，E2）、泛素连接酶（ubiquitin-ligating enzymes，E3）、E4，26S蛋白酶体（26Sproteasome）和泛素再循环酶（ubiquitin recycling enzymes）组成。通过UPP的蛋白质降解涉及两个主要的步骤，其整个过程受到精确的调节［2］。第一步，泛素与靶蛋白共价结合。首先，泛素与E1以硫酯键相连，泛素活化，该过程需要ATP分解供能；接着，泛素由E1转移至E2，然后连接有底物的E3将结合E2，形成E2-Cys-Ub，E3，底物复合物，在该步，有时需要一个E4分子的稳定作用；再接着，泛素转移至底物的赖氨酸残基上，形成多聚泛素链标记的底物。第二步，多聚泛素链标记的底物被26S蛋白酶体复合物识别和降解。多聚泛素链作为信号分子而被蛋白酶体识别，多聚泛素链标记的底物从E3上释放下来，底物进入蛋白酶体内被20s的活化中心降解，在泛素再循环酶的作用下，泛素重新进入活化，该过程是需要ATP分解供能。在不同的生理和病理过程中包括炎症，细胞周期的调控以及脂代谢的调节，蛋白质发挥了十分重要的作用。UPP是真核细胞内蛋白质降解的主要途径，在不同的生物途径中，UPP的底物不同，其主要通过调节细胞内相关蛋白的水平而发挥作用［3］。

2 UPP与AS

AS是一种常见的心血管疾病，是多种心血管病的共同病理基础。AS为一种进行性疾病，受累动脉病变从内膜开始，以脂质和纤维成分在大动脉血管壁聚集为特征。本病是由多病因，多因素引起的疾病，其危险因素包括：高血压，高脂血症，吸烟和肥胖等等。对于发病机制，有多种不同的学说从不同角度加以阐述，包括：内皮细胞损伤反应学说，炎症反应学说，血流动力学说，脂质渗入学说以及血栓形成学说等等。

2．1 AS与炎症反应

AS是多因素相关的慢性动脉炎症性疾病，根据内皮细胞损伤反应学说，由损伤刺激造成的炎症增值反应在动脉粥样硬化启动中起着重要的作用。NF-κB是一种重要的转录因子，其主要参与炎症反映，UPP通过降解IκB而激活 NF-κB［4］。在正常情况下，NF-κB与其抑制剂IκB结合，以无活性的形式存在于胞浆中，当细胞受到损伤刺激时，IκB被UPP降解，暴露出NF-κB的核定位序列并与靶基因相结合，调节基因转录［5］。大量国内外实验证明：NF-κB以活化的形式存在于AS病变处，且水平明显高于病变的组织，用损伤因子刺激血管内皮细胞，也会引起NF-κB的活化和水平的增高。NF-κB的靶基因包括：血管细胞粘附分子-1（VCAM-1），内皮细胞粘附分子-1（ECAM-1），单核细胞趋化分子-1（MCP-1），IL-8，血小板源生长因子（PDGF），组织因子（TF）以及细胞周期蛋白（cyclin）［6，7］等等，NF-κB能够上调这些因子的表达。VCAM-1，ECAM-1，MCP-1，IL-8，PDGF能够促进单核细胞和平滑肌细胞的增殖和迁移，TF能够影响促凝和抗凝的平衡，cyclin影响细胞的增殖和分泌，这些参与内皮细胞功能紊乱，损伤局部单核细胞集聚和泡沫细胞的生成，从而触发和促进AS。UPP抑制剂MG132能够抑制该过程［9］。大量国内外实验证明：NF-κB以活化的形式存在于AS病变处，且水平明显高于正常组织，用损伤因子刺激血管内皮细胞，也会引起NF-κB的活化和水平的增高。损伤刺激还能加重内源性氧化反应，导致脂质成分，蛋白质以及DNA的氧化修饰，从而使血管壁的结构和功能发生改变。在正常情况下，内皮细胞可以产生一氧化氮（N0），N0能够抑制NF-κB的转录活性。且UPP结构和功能发生异常时，N0对NF-κB转录活性的抑制作用降低，NF-κB活化。研究表明使用UPP抑制剂处理细胞可以上调一氧化氮合酶的表达，促进NO的合成。

2．2 AS与细胞周期异常

AS形成的主要特征是损伤部位细胞分化，增值以及斑块的形成。实验证明在血管平滑肌细胞由收缩型向增值型转化的过程中，UPP发挥了重要的作用。AS模型中，损伤动脉内膜增厚，UPP表达增高，而用蛋白酶体抑制剂处理后，动脉内膜的形成减少，由此可见，UPP能够通过调节细胞周期来调节AS的发生。体外实验证明，UPP参与平滑肌细胞由收缩型向增殖型转化。本文在前边已经提到过UPP参与NF-κB的激活，NF-κB的激活也会影响一系列细胞存活及增殖相关基因的表达，从而调节细胞的生长与增殖。凋亡蛋白抑制剂如：c-IAP1，c-IAP2和XIAP等作为泛素连接酶，能够功能性修饰和降解凋亡细胞内效应分子如caspase-3［10］。从而抑制细胞凋亡，促进细胞增殖和泡沫细胞的行成。p53是促进细胞凋亡的重要抑制基因，他能够上调Bax的表达，使其形成二聚体而促进线粒体膜的通透性，导致线粒体内释放的细胞色素C等增加，诱导细胞凋亡［11］。P27Kip1是存在于细胞中的重要的CKI蛋白，使细胞停滞在G1期而抑制细胞周期，p21WAF1／Cip1也是一种重要的CKI蛋白，三者均为UPP的底物。MDM-2是一种泛素连接酶，其能够易化p53出核并且被UPP水解，从而下调了细胞周期调节因子如周期素依赖激酶抑制剂p21WAF1／Cip1和细胞凋亡因子 Bax的表达［1213］。UPP能够降解细胞周期蛋白（cyclin）A，B，C，D，E和细胞周期依赖的激酶抑制剂p27Kip1，使细胞进入和完成S期而进入细胞周期。加入蛋白酶体抑制剂MG132可以抑制这种作用［8］，促进巨噬细胞凋亡，减少泡沫细胞形成。由此可见，UPP参与AS发生发展过程中细胞周期的正性和负性调节。

2．3 AS与脂代谢紊乱

脂代谢紊乱在AS的发生中起着重要的作用。UPP促使血管平滑肌从收缩型向代谢增殖型转化并且参与了泡沫细胞的形成，这个学说是建立在发现聚集的低密度脂蛋白（agLDL）能够诱导人单核细胞中泛素结合酶E2-25K的表达［14］，从而导致细胞内蛋白质的多聚泛素化交联，这意味着：agLDL能够激活UPP从而促使凋亡蛋白的降解，氧化性低密度脂蛋白 （oxLDL）也具有相同的功能［15］，这些因素最终都能够导致毒性分子在细胞中聚集，用蛋白酶体抑制剂MG132处理细胞可以抑制这种作用。国内外相关实验证明：用agLDL处理的单核细胞，会导致脂蛋白诱导基因（LIG）mRNA的表达明显增高，细胞凋亡减少和泡沫细胞增多，而用天然脂蛋白处理单核细胞时，LIG mRNA并不增加，表明LIG可能刺激UPP，参与AS的发生。

细胞内有载脂蛋白，其主要的功能是运输脂质成分，稳定脂蛋白颗粒结构，调节脂蛋白代谢相关酶的活性。UPP能够调节细胞内载脂蛋白的水平，从而影响细胞的脂质代谢，故UPP可以通过调节细胞内载脂蛋白来影响脂质代谢，蛋白酶体抑制剂也参与了该过程，发挥抑制作用。根据AS发生的脂质渗入学说，AS的启动环节是含有apoB的脂蛋白潴留于动脉内皮下，而后诱发动脉血管壁发生一系列的病理生理反应，导致巨嗜细胞吞噬脂质形成泡沫细胞和继发的炎症反应［16］。正常情况下apoB，甘油三酯和胆固醇在肝细胞中组装成VLDL和CM，分泌入血循环中给外周组织提供能源物质，在血管壁脂蛋白酶的作用下分解生成LDL和CM残骸体。LDL和CM残骸体通过LDL受体（LDLR）和CM残骸体受体与apoB结合而被清除。UPP能够迅速降解apoB［17，18］，导致脂质成分利用障碍，高胆固醇血症和AS的发生。用UPP抑制剂MG132等可以增加LDLR的表达，有利于LDL代谢。

3 总结

UPP是真核细胞内蛋白质降解的主要途径，其在AS的发生，发展和复合病变中发挥了重要的作用，它参与炎症反应，细胞周期和脂代谢的调节。许多参与AS病变的细胞因子都是UPP的底物，其通过泛素化连接和降解底物而发挥调节作用［19，20］。但是，AS的发生机制在许多方面尚未清楚。UPP抑制剂能够抑制UPP的作用，其能够抑制NF-κB的激活，抑制血管平滑肌细胞的增殖与迁移，抑制凋亡和促进脂类代谢，从而抑制AS的发生，但其对AS的治疗作用有待于进一步的研究。

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