P66shc基因與老年性疾病的研究進展

1、P66she基因與老化的研究進展摘要隨著世界老年人的增多，老年性疾病越來越嚴重地影響著人們的生活質(zhì)量。作為一個在哺乳動物中新發(fā)現(xiàn)的長壽基因，P66she在衰老過程中起著非常重要 的作用。P66she基因可以調(diào)節(jié)活性氧水平，引起細胞凋亡并且影響哺乳動物的 壽命。而且目前廣泛認同氧化應激過程與人類疾病(高血壓、糖尿病、心血管疾 病、老年性聾等)有緊密的聯(lián)系，因此對p66she基因的研究，有助于相關(guān)靶向治療藥物的研制，從而防止甚至治愈有關(guān)的老年性疾病。關(guān)鍵詞p66she基因；氧化應激；老年性疾病 ;長壽基因前言中國于1999年開始進入老齡社會。自1982年進行第三次人口普查到2004 年這22年間，

2、中國老年人口平均每年增加約 302萬，年平均增長速度為2.85%, 高于1.17%的總?cè)丝谠鲩L速度。2004年底，中國60歲及以上年齡的老年人口達 到了 1.43億，占總?cè)丝诘?0.97% (中國人口老齡化發(fā)展趨勢預測研究報告 HYPERLINK http:/www.en http:/www.en eapre. gov.en/info/1408.html )。至U 2050 年，老年人口總量 將超過4億，老齡化水平推進到30%Z上，其中，80歲及以上老年人口將達到 9448萬，占老年人口的21.78% (中國人口老齡化發(fā)展趨勢預測研究報告( HYPERLINK .en/info/1408.ht

3、ml .en/info/1408.html)。因止匕，隨著世界人口老齡化，老年性疾病對人們的影響會越來越突出。在美國，老年性聾為僅次于關(guān)節(jié)炎的影響人們生活質(zhì)量的疾病。老年性聾對老年人的生理、認知、情感及其在社交產(chǎn)生 不好的影響。它會導致老年人與社會隔離、抑郁以及喪失自信2。隨著中國經(jīng)濟、社會福利事業(yè)的發(fā)展，人民生活水平得到了很大程度的提高，因此，如何提 高老年人的生活及生命質(zhì)量成為我國衛(wèi)生事業(yè)關(guān)注的重要問題。深入的研究老年性疾病的發(fā)生機發(fā)展機制，從而找尋治療老年性疾病的方法，對提高老年人的生 活和生命質(zhì)量及延緩衰老有著重要的意義。一、P66she基因的結(jié)構(gòu)特點和生物學特性.p66she的結(jié)構(gòu)特

4、點氧化應激是指機體活性氧(reaetive oxygen speeies , ROS產(chǎn)生過多，或機 體抗氧化能力下降，氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)平衡紊亂，從而造成潛在性損傷的病 理過程。P66she基因被發(fā)現(xiàn)在哺乳動物中至少有三個位點，分別為：sheA、sheB(Sli)、sheC(Rai)，其中sheA包括三個相對分子質(zhì)量相近的 p66she、p46she、 p52she基因。它們都具有she家族的特有高度保守的結(jié)構(gòu)域，竣基端 Sre同源 結(jié)構(gòu)域 SH2(a earboxy terminal Sre homology 2),中央脯氨酸富集區(qū) CH1(aeentral proline-rieh do

5、main)和 N端的磷酸絡(luò)氨酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域 PTB(an N-terminal phosphor-tyrosine-binding domain) 。P66she 在其 N 端存在一個 富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域 CH2(an additional N-terminal proline-rieh domain)。.p66she的生物學效應研究表明，P66she在調(diào)節(jié)氧化應激和細胞凋亡以及細胞衰老的過程中有重 要作用1。遺傳和生物學證據(jù)表明哺乳動物 She基因各種亞型按功能分類為， 生長(p52 / p46She ),凋亡(p66she)和壽命(p66she) 2 。 P66she 的分子 結(jié)構(gòu)組成包括P

6、TB CH1 SH2和CH2主要由酪氨酸激酶信號通路調(diào)控有絲分裂 等細胞生物活動。該組成中發(fā)揮功能的主要結(jié)合靶位點是SH2結(jié)構(gòu)域，而PTB結(jié)構(gòu)域可以與磷脂結(jié)合。在 p66she上有2個絲氨酸磷酸化位點，一個位于 CH2結(jié)構(gòu)域中第36位絲氨酸，另一個位于 PTB結(jié)構(gòu)域中第108位絲氨酸，第一個位 點能夠影響對UV射線的反應和細胞內(nèi)ROS水平，而且能夠被 MAPK(Mitogen-activated proteinkinase)信號通路調(diào)節(jié)，并且相互作用調(diào)控細胞的凋亡3。通常狀況下，P66Shc是失活的，胞漿中的P66Shc被磷酸化后部分轉(zhuǎn)位進入 線粒體，解聚后形成活性單體，一方面線粒體電子傳遞鏈

7、通過氧化細胞色素C顯著降低活性進而產(chǎn)生大量 ROS引起細胞氧化應激損傷；另一方面增大線粒體 膜的通透性，細胞色素C經(jīng)線粒體釋放到胞漿，從而使線粒體凋亡程序被激活， 造成細胞凋亡。二、P66she基因與氧化應激和長壽的關(guān)系.p66she與氧化應激P66shc是一種在線粒體中通過產(chǎn)生 ROS進哺乳動物衰老的氧化還原酶， Berniakovich I等人4的實驗表明p66Shc生成的ROSS過調(diào)節(jié)胰島素的生成， 對小鼠的能量代謝產(chǎn)生了一定的影響，并表明細胞內(nèi)的氧化應激可能會加速老化， 導致脂肪沉積和脂肪相關(guān)的疾病。靜息狀態(tài)時，細胞內(nèi)RO冰平在p66shc-/-原代細胞(成纖維細胞、內(nèi)皮細胞、淋巴細胞

8、等)顯著降低，DNAH化應激損傷減輕； 在p66shc-/-小鼠的組織中氧化應激標志物顯著降低5。說明在靜息狀態(tài)下p66she也可調(diào)節(jié)細胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，過氧化氫、紫外線、高糖等誘 導的ROST生過程都有p66Shc蛋白的參與，機制可能是線粒體中p66Shc存在的 形式是以膜結(jié)合或可溶性的狀態(tài)，氧化酶細胞色素C可能導致線粒體產(chǎn)生的H2O2 增加6-7 o p66she可通過促進線粒體NADH弋謝進而調(diào)節(jié)線粒體的能量代謝， 增加靜息狀態(tài)下ROS勺產(chǎn)生8 。 p66she介導的FOX03啾酸化失活，使其靶基 因轉(zhuǎn)錄活性下降，基因產(chǎn)物包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶表達下調(diào)，ROSt除減少9

9、。說明p66she一方面可以直接促使 ROS&成增加，另一方面又通過下 調(diào)減少自由基消除酶類導致 ROS青除減少，最終使細胞內(nèi)總體 ROSK平上升。我們已知有氧真核細胞吸收的氧分子絕大多數(shù)是通過四個單電子還原的步 驟在線粒體呼吸鏈末端細胞色素氧化酶上生成H2O而細胞中所有膜系數(shù)量和相關(guān)酶的活力之和大大低于線粒體內(nèi)膜的面積和呼吸鏈復合體酶活力之和，因此在線粒體呼吸鏈上生成的O2 H2O組成了生物體內(nèi)最多的ROS研究表明，高氧環(huán) 境下線粒體可發(fā)生氧化應激反應，產(chǎn)生過量ROS而ROST導致細胞凋亡10-12。 銜接蛋白p66Shc是最近幾年研究細胞氧化應激的關(guān)鍵蛋白，主要功能是調(diào)控細 胞的生命周期和

10、調(diào)節(jié)氧化應激反應。有研究顯示，位于線粒體內(nèi)、外膜間的 p66she氧化還原蛋白，當其從抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)為活化狀態(tài)，就能從還原的細胞色素C 中傳遞電子給O2使之還原為H2O2并開啟PTP膜孔，釋放出H202導致線粒體 膨脹和細胞凋亡13。.p66she與長壽凋亡是維持組織穩(wěn)定的基礎(chǔ)，凋亡失去控制則可導致癌癥，退行性疾病及衰 老等。目前的研究發(fā)現(xiàn)主要有兩條路徑導致細胞凋亡：死亡受體途徑和線粒體途徑，而p66she基因與線粒體途徑的聯(lián)系非常緊密。p66she與衰老關(guān)系的最直接 證據(jù)來源于Migliaccio 等14的報告：敲除p66she基因的小鼠不但可以正常生 存，而且比對照組小鼠的壽命延長約30%,這

11、類小鼠還對強氧化損傷劑甲基叱噬引起的致死性損傷有抵抗作用。另外 Lebiedzinska等人15觀察了在新生、 成年、老年鼠不同組織中p66she的表達，發(fā)現(xiàn)p66shc Ser36磷酸化水平與年齡 呈正相關(guān)，同時伴有 ROS產(chǎn)生增多。P66she對月中瘤也有一定的抑制作用，有研 究發(fā)現(xiàn)，p66she可誘導結(jié)腸癌 RKO細胞凋亡16。但是同時也有研究者指出 p66she的表達能促進癌細胞的增殖， 如Veeramani等人17表明p66she促進前 列腺癌細胞增殖。P66she在細胞、組織、器官水平上可以充當功能性胰島素通路抑制劑。 Tomilov AA等人18表明p66she在小鼠脂肪組織中高

12、度表達，可能與脂肪組織 形成有密切關(guān)系并涉及脂肪沉積的相關(guān)信號通路。對腎的研究發(fā)現(xiàn)I型糖尿病小鼠載體模型中P66She mRNAR蛋白表達顯著提高，蛋白磷酸水平也升高5,19。三、P66she基因與老年性疾病目前，中國老齡化程度已排在世界前列，隨之而來的是相關(guān)的老年性疾病， 關(guān)注老年人的健康狀況刻不容緩。.心血管疾病老年性疾病中，心血管病是非常典型的病癥，衰老也是心血管疾病發(fā)生的一 大危險因素。血管衰老可以改變各種心血管疾病的發(fā)生機制，包括血管結(jié)構(gòu)、功 能狀況，從而改變了疾病發(fā)生的閾值、嚴重程度。人在衰老時，人體內(nèi)皮細胞功 能的完整性在減少，氮氧化物的生物利用率也在不斷地降低，從而造成血管內(nèi)皮

13、 細胞損傷、管壁增厚、硬化，進一步導致心血管疾病的發(fā)生。Migliaeeio 等14 認為P66she適配蛋白是保持內(nèi)皮細胞完整性中轉(zhuǎn)導通路上的重要組成成分，同 時P66she-/-小鼠能夠阻止衰老對內(nèi)皮細胞的損傷。 研究顯示，P66she的缺失可 減少血管緊張素R誘導的心肌細胞的損傷20 ; P66she缺陷的糖尿病小鼠心肌 干細胞增殖能力變強，有助于減輕糖尿病對心肌細胞的損傷， 而對野生型糖尿病 小鼠的檢測則發(fā)現(xiàn)心肌干細胞的凋亡及壞死21。.糖尿病p66she是通過組蛋白乙?；NA甲基化和miRN夠種手段，來調(diào)節(jié)細胞氧 化應激及調(diào)控細胞的生命周期。在p66she磷酸化及線粒體轉(zhuǎn)位的過程

14、中，PKC的各種亞型結(jié)構(gòu)起著重要的調(diào)控作用。研究發(fā)現(xiàn)，在患有R型糖尿病的人中， p66she基因的表達大大增強，且細胞受到嚴重的氧化應激損傷22;在對動脈組織的檢查中，糖尿病小鼠被發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細胞依賴的舒展功能降低，脂類的氧化能力提高，加劇了細胞的損傷，而缺失p66she的糖尿病小鼠未出現(xiàn)這些情況23。 研究還發(fā)現(xiàn)缺失p66she后，野生型糖尿病小鼠的蛋白尿、腎小球硬化等指數(shù)都 有顯著的降低，發(fā)生腎小球病的概率也大大減少 24。.癌癥在癌癥方面，Veeramani等17的研究發(fā)現(xiàn)，在睪丸酮刺激雄激素敏感性前 列腺癌細胞生長的同時，胞內(nèi) p66she水平升高且RO6T生增力口，而抗氧化劑可 抑制睪丸

15、酮的促增殖作用,此外睪丸酮還能促進p66she轉(zhuǎn)位進入線粒體，表明p66she-ROs通路參與了雄激素誘導的前列腺癌細胞增殖；前列腺癌細胞中的 p66she表達增加可使其異體移植瘤形成能力增強；人前列腺癌組織中的p66she蛋白表達明顯高于癌旁非癌組織。上述發(fā)現(xiàn)可推測p66she與激素促進癌細胞增殖的作用有緊密聯(lián)系，激素可能通過增強 p66she表達、誘導ROsT生而參與惡 性月中瘤的發(fā)生。Trinei M125等人的研究發(fā)現(xiàn)，p66she可作為月中瘤抑制p53基因的下游靶 點，并且是激活p53基因從而誘導細胞內(nèi)氧化劑升高，細胞色素e釋放和凋亡不 可或缺的。在基礎(chǔ)條件下，p66she-/-和p

16、53-/-細胞具有減少細胞內(nèi)氧化劑和氧化損傷DNA勺功能。因而可以通過p53和p66Shc遺傳決定和調(diào)節(jié)的氧化應激誘 導信號轉(zhuǎn)導通路，對細胞內(nèi)氧化劑和氧化損傷的穩(wěn)態(tài)水平進行調(diào)節(jié)，從而抑制月中 瘤的發(fā)生。四、展望有研究發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增大Caspase-3、p66she的含量都有顯著升高，可 推測二者都參與了氧化應激和衰老過程26。這可能為應對血管衰老提供了一種 新的治療方案，即通過抑制 p66shc/Caspase-3通路的活性來延緩血管老化，為 防治動脈硬化開創(chuàng)新的方法。同時，She相關(guān)磷酸化酪氨酸適配蛋白在長壽中的 作用已經(jīng)引起極大的關(guān)注，p66she可能在衰老相關(guān)性疾病，如糖尿病、線粒體

17、、 神經(jīng)退行性疾病和月中瘤的發(fā)生中起重要的作用 27 。 p66Shc的發(fā)現(xiàn)為糖尿病并 發(fā)癥相關(guān)藥物的研究提供了很好的方向。糖尿病近些年在老年人中的發(fā)病率明顯 升高，嚴重影響到老年人的生活質(zhì)量，而目前還沒有根治糖尿病的方案， 只能通 過胰島素等藥物來降低血糖，而且多并發(fā)癥讓治療糖尿病更加困難。 我國現(xiàn)在已 經(jīng)步入老齡化社會，這將會是一個巨大的難題。綜上所述，通過研究抑制p66Shc 活性或阻止其生成的靶向藥物，將可能解決糖尿病患者的病痛，有利于糖尿病的 治療甚至治愈。參考文獻1景宇，何婭妮.p66Shc的生物學效應及其在腎臟疾病中的作用J.腎 臟病與透析腎移植雜志，2010, 19(1) :

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