Periostin與心血管疾病

1、Periostin與心血管疾病與心血管疾病Periostin in heart diseases吉林大學第一醫(yī)院 孫景輝periostin periostin 簡介簡介1993年，日本學者Takeshita從小鼠成骨細胞系cDNA文庫中克隆出的一種具有調節(jié)成骨細胞分化和粘附的功能骨粘附分子，被命名為成骨細胞特異因子-2（osteoblast-specific factor-2，Osf-2）。 1999年Horiuchi等在骨膜和牙周韌帶發(fā)現(xiàn)該蛋白并重新命名為periostin 。835個氨基酸編碼，分子量90kDa被劃分為細胞基質蛋白是與細胞粘附分子（束素-I）具有同源性的蛋白質鼠和人的per

2、iostin蛋白有89.2%氨基酸相同鼠periostin基因位于3號染色體人類periostin蛋白基因位于13號染色體上PeriostinEMI domainFas1 domainsCTRCleavage蛋白質序列分析表明，該基因包含一個典型的信號序列及蛋白質序列分析表明，該基因包含一個典型的信號序列及4個富含半胱氨酸的重復結構域，并具有個富含半胱氨酸的重復結構域，并具有C末端結構域。由末端結構域。由于于C端結構域的不同引起轉錄過程選擇性剪接，其轉錄產物端結構域的不同引起轉錄過程選擇性剪接，其轉錄產物具有具有4種不同的單體，各個單體在不同組織的表達不盡相種不同的單體，各個單體在不同組織的表

3、達不盡相同。同。periostin分布與表達早期研究認為periostin特異的表達于牙周膜組織及骨膜在膠原蛋白富集的結締組織中，常發(fā)現(xiàn)存在periostin這種獨特的細胞外基質蛋白通過增加細胞的機械應激刺激，可以增大periostin在胞外基質中的含量在心肌組織中僅在胚胎早期階段有明顯表達，在心肌組織中僅在胚胎早期階段有明顯表達，即在心臟胚胎發(fā)育時期，心臟骨架和心內膜墊形成時期，periostin蛋白一直處于表達狀態(tài)periostin在纖維化條件下也表達明顯periostin還在多種人類腫瘤有過表達 periostin在心臟發(fā)育過程中的表達在心臟發(fā)育過程中的表達 目前已有對雞和小鼠胚胎心臟發(fā)

4、育過程的研究表明，在心臟發(fā)育過程中有periostin的表達。 periostin最初由間充質組織表達，促進房室流出道瓣膜、房室結合腱索、心室成纖維細胞等的形成。 在成年的鼠，periostin表達一直存在于腱索，纖維環(huán)和房室瓣膜。 periostin在心臟發(fā)育過程中的功能是促進間充質組織向成熟的成纖維組織分化。在對periostin表達的研究中可以看出periostin表達量特別高的間充質組織最后都分化成具有纖維結構的部分如瓣膜、腱索等。 periostin 在心臟疾病中的表達在心臟疾病中的表達 Periostin在正常心臟組織中沒有明顯表達，但在心臟受在正常心臟組織中沒有明顯表達，但在心臟

5、受到損傷和疾病時就會大量表達。到損傷和疾病時就會大量表達。 心肌梗死心肌梗死 動脈粥樣硬化動脈粥樣硬化 心臟瓣膜病心臟瓣膜病 心室擴張心室擴張 病毒性心肌炎病毒性心肌炎periostinperiostin與心臟細胞與心臟細胞 1 Periostin和心肌成纖維細胞和心肌成纖維細胞 （CSF） Periostin主要由心肌成纖維細胞表達，并由心肌成纖維細胞直接分泌。 Periostin影響心肌成纖維細胞的功能。心肌成纖維細胞Ang 機械張力機械張力TGF-1 periostin 纈沙坦纈沙坦TGF-中和抗體中和抗體 已有體外實驗證實已有體外實驗證實 periostin不影響CFS的生產，但是對其

6、功能造成影響。 periostin的表達量可以影響CFS正常的生理學作用，從而影響膠原生成、纖維化和瘢痕形成。 periostin有趨化心肌成纖維細胞的作用，通過整聯(lián)蛋白致Akt（蛋白激酶B）和FAK（粘著斑激酶）磷酸化途徑實現(xiàn)。 在perisotin蛋白缺如情況下，心臟成纖維細胞趨化作用明顯受損。 體內：periostin基因敲除鼠受到壓力負荷刺激和心肌梗死時，它們心臟纖維化程度減輕，從而造成動脈瘤和心室壁破裂。相反的periostin的過表達，對保護梗死部位、避免出現(xiàn)破裂有一定作用。 體外：體外培養(yǎng)胚胎間充質細胞,應用periostin處理細胞9小時后，細胞FAK磷酸化激活形式明顯增加，提

7、示細胞趨化性增加。 Kahn等發(fā)現(xiàn)periostin可誘導成年心肌細胞再次進入細胞分裂周期并增殖。在大鼠心肌梗死模型中將吸附有periostin的明膠海綿附在心外膜上，隨著明膠海綿的降解periostin被釋放，發(fā)現(xiàn)periostin可誘導心肌梗死周圍區(qū)域總心肌細胞數中的06至1再次進入細胞分裂周期并增殖，且不影響細胞凋亡。然而然而2. Periostin和心肌細胞和心肌細胞 有研究用成年大鼠心肌細胞體外分化培養(yǎng)9天，用重組periostin作用，periostin過表達沒有增加心肌細胞數增多，也沒有減輕心梗后的心肌損傷， periostin并沒有影響成熟心肌細胞的含量，沒有影響細胞分裂周期的

8、活性，沒有刺激心肌細胞DNA合成和有絲分裂過程或者心臟修復，無論是基因敲除鼠還是基因過表達鼠均未出現(xiàn)心臟大小和心肌細胞數量的改變。 periostin蛋白是否能誘導心肌再生仍需大蛋白是否能誘導心肌再生仍需大量實驗研究予以明確量實驗研究予以明確PeriostinPeriostin調節(jié)因素調節(jié)因素心肌成纖維細胞Ang 機械張力機械張力TGF-1 periostin 血管緊張素血管緊張素II（Ang II）和機械張力，都通過轉化生長因子）和機械張力，都通過轉化生長因子-1（TGF-1）引起）引起periostin蛋白表達增加。蛋白表達增加。Ang CTGFTGF-1 心肌心肌纖維化纖維化諸多因素引起

9、心肌諸多因素引起心肌纖維化的共同通路纖維化的共同通路CTGFIGFRASRAS激活激活心肌纖維化心肌纖維化主要機制之一主要機制之一目前有研究提示periostin與TGF-1信號傳導途徑有關。 TGF-1作用于CFS和心肌細胞，僅在CFS細胞中可見periostin的明顯表達上調，并且對TGF-1的激活反應敏感,而且periostin自身也是TGF-1的反應因子。Paige等人通過對基因敲除動物的研究指出，僅TGF-1本身增加并不出現(xiàn)心肌的纖維化，只有導致periostin蛋白水平上調后才會出現(xiàn)心肌纖維化的表現(xiàn)，periostin的沉積是TGF-1引起的心臟纖維重塑和心臟支架結構穩(wěn)定重要因素。

10、periostinperiostin與心血管疾病與心血管疾病Periostin在急性心肌梗死后大量表達這一觀點目前學術界已經達成共識已經達成共識，但在心肌梗死后不同時間點表達水平和表達形式方面還存在爭議時間點表達水平和表達形式方面還存在爭議。Stanton等首次發(fā)現(xiàn)periostin mRNA在AMI后2周明顯升高，4周后達到高峰，此后逐漸回落，但16周時仍然顯著高于假手術組。Oka等發(fā)現(xiàn)periostin蛋白在心肌梗死后4d即可在梗死部位成纖維細胞中表達，一直持續(xù)到心肌梗死后8周。Iekushi等研究表明periostin mRNA在心肌梗死后第1天開始表達增加，第7天達到峰值，而后逐漸下降

11、。Shimazaki等研究表明periostin蛋白在梗死后的第3天才開始表達，第4天明顯增加，且第28天仍能檢測到periostin蛋白。 1 Periostin和心肌梗死和心肌梗死 periostin基因剔除的小鼠在心肌梗死后，心臟受損傷部位纖維化程度減輕，由于心臟破裂所致的7天內死亡率明顯上升，為正常野生小鼠的2倍。 推斷心臟破裂的原因可能是由于periostin的缺失，導致小鼠心肌成纖維細胞不能發(fā)揮應有的功能，進而影響了梗死部位的修復性纖維化。 Periostin基因剔除小鼠梗死區(qū)邊緣的型膠原蛋白及纖維粘連蛋白數量明顯下降，且在梗死區(qū)邊緣，膠原纖維絲結構發(fā)生改變，變得更短，更平行，膠原

12、交聯(lián)的數量和程度均有下降。心臟擴大： Periostin蛋白能夠減少成纖維細胞間的粘附性，過表達會導致心臟的擴大，伴有心功能障礙。 有學者利用脂質體將periostin基因轉染至大鼠心肌中，超聲心動圖顯示，隨著periostin表達的增加，左室壁厚度逐漸變薄，而左室擴張逐漸加重，大鼠的心功能漸漸惡化；反之，通過注射反義RNA抑制大鼠periostin的表達后，大鼠心功能明顯改善，生存率有了明顯提高。2. Periostin和心室擴張和心室擴張 3.Periostin與動脈粥樣硬化與動脈粥樣硬化 Periostin與動脈粥樣硬化之間的相關性已經被許多研究證實。2005年在大鼠頸動脈球囊損傷及再狹

13、窄模型中均發(fā)現(xiàn)periostin的存在，且periostin的mRNA水平明顯增高，并發(fā)現(xiàn)periostin高表達可促進平滑肌細胞的遷移，這一作用可被periostin的抗體所阻斷。在缺氧狀態(tài)下(一種類似AS形成過程的狀態(tài))，periostin在大鼠的肺動脈血管平滑肌細胞中亦有表達。2006年在高脂血癥模型鼠、載脂蛋白E敲除的頸動脈損傷模型鼠以及AS模型鼠中均發(fā)現(xiàn)periostin表達增高。2007年通過蛋白質組學證實了periostin存在于人人的AS斑塊中，尤其是在損傷的血管內膜及不穩(wěn)定斑塊中。 Bagnato等推測periostin可能通過參與泡沫細胞形成、細胞基質沉積、脂質核心形成從而

14、促進AS的形成。 o發(fā)現(xiàn)periostin蛋白通過與整聯(lián)蛋白相互作用并激活成簇黏附激酶(FAK)信號通路促進平滑肌細胞的遷移從而參與AS的形成。periostin在瓣膜形成時的主要作用是促進間充質細胞向成纖維細胞分化，如果沒有periostin的這個作用，同樣數量的間充質細胞就會轉化成其它中胚層細胞如心肌細胞。4. periostin與心臟瓣膜疾病與心臟瓣膜疾病 Periostin基因剔除小鼠心臟的二尖瓣和三尖瓣明顯存在I型膠原蛋白缺少，可以引起瓣膜的功能異常和結構的分層現(xiàn)象，瓣膜變薄。隨著時間推移，可形成瓣膜粘液瘤和或纖維組織缺失。雖然外表上觀察不出異樣，但這種瓣膜結構可以對瓣膜生物功能產生

15、影響，將會導致瓣膜脫垂和血液反流。 Periostin在有二尖瓣和主動脈瓣病的兒科病人可觀察到表達有減少，瓣膜失去了正常細胞基質結構； 但在心臟瓣膜增厚和原始就存在心功能異常的馬凡綜合癥患兒，periostin水平明顯高于正常，并提示該病的心臟瓣膜異?？赡芘cperiostin的異常表達有關。 在兒科心臟瓣膜疾病中，在細胞基質層化缺失，膠原紊亂和彈力蛋白減少的區(qū)域，periostin表達明顯減少。 Periostin在病毒性心肌炎小鼠病程中全程表達，且有遞增變化趨勢，提示periostin參與了病毒性心肌炎的發(fā)生、發(fā)展過程。4. periostin與病毒性心肌炎與病毒性心肌炎各組心肌中各組心肌中

16、periostin相對表達量（相對表達量（xs） 正常對照組小鼠心肌組織中僅有微量正常對照組小鼠心肌組織中僅有微量periostin mRNA的表達而各的表達而各VMC組小鼠組小鼠均有均有periostin mRNA的表達明顯，的表達明顯， periostin mRNA表達量從病毒感染后第表達量從病毒感染后第7天即有表達，到病毒感染后第天即有表達，到病毒感染后第14天較第天較第7天稍有下降，第天稍有下降，第28天又有升高，第天又有升高，第56天時表達量最高。天時表達量最高。 RT-PCR檢測病毒性心肌炎小鼠心肌中檢測病毒性心肌炎小鼠心肌中periostin電泳結果電泳結果 1 正常對照組；正常

17、對照組；2 VMC-7天組；天組；3 VMC-14天組；天組；4 VMC-28天組；天組；5 VMC-56天組；天組； 、為相應各組、為相應各組-actin對照對照28天天7天天14天天56天天 periostin免疫組化陽性顏色呈棕黃色。對照組小鼠心肌中免疫組化陽性顏色呈棕黃色。對照組小鼠心肌中perisotin未見明顯陽性表達。未見明顯陽性表達。VMC-7天組即見在細胞間質，壞死灶周圍可見棕黃色陽性顆粒。天組即見在細胞間質，壞死灶周圍可見棕黃色陽性顆粒。VMC-14天組小鼠心肌棕黃色陽性顆天組小鼠心肌棕黃色陽性顆粒表達較粒表達較VMC-7天組增多，均與細胞間質表達，近細胞膜處。天組增多，均

18、與細胞間質表達，近細胞膜處。VMC-28天組、天組、VMC-56天組小鼠天組小鼠心肌陽性表達漸增多心肌陽性表達漸增多 病毒性心肌炎小鼠心肌組織病毒性心肌炎小鼠心肌組織periostin免疫組化檢測結果免疫組化檢測結果 心肌組織中心肌組織中periositn的表達與的表達與CVF水平關系水平關系CVF代表心肌膠原含量，是衡量心肌纖維化的一個重要指標。我們將代表心肌膠原含量，是衡量心肌纖維化的一個重要指標。我們將periostin mRNA表達量與表達量與CVF值進行相關性分析，二者呈直線正相關。提示在值進行相關性分析，二者呈直線正相關。提示在VMC小鼠模型中，小鼠模型中，periostin表達與膠原的表達與膠原