p66Shc對機(jī)體壽命和疾病發(fā)生的影響(doc 7頁).doc

1、綜 述p66Shc對機(jī)體壽命以及疾病發(fā)生的影響摘要：p66Shc蛋白Shc家族成員中的一員。研究發(fā)現(xiàn)，p66Shc是一種重要的調(diào)控細(xì)胞衰老的蛋白，可通過誘導(dǎo)多種類型細(xì)胞的凋亡和壞死促使機(jī)體老化，它的缺失則增強(qiáng)細(xì)胞對活性氧類物質(zhì)的抗性并延長壽命。p66Shc在腎臟疾病中具有調(diào)控氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡、增殖和ECM產(chǎn)生等多重作用；p66Shc與糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生存在密切聯(lián)系，如心臟損傷、內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂等；p66Shc還是誘發(fā)正常細(xì)胞失巢凋亡的主要蛋白，p66Shc基因的表達(dá)失活與腫瘤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。因此，p66Shc的研究對人類疾病的發(fā)生治療等有重大的意義。關(guān)鍵詞：p66Shc，Shc家族，機(jī)體衰老，

2、細(xì)胞凋亡，腫瘤轉(zhuǎn)移在哺乳動(dòng)物中存在三種Shc基因，分別命名為ShcA，ShcB和ShcC,其中ShcA是研究最為深入的一種，人的ShcA基因定位于第1條染色體(1q21)，除大腦和神經(jīng)元外在多個(gè)組織均廣泛表達(dá)1。ShcA基因由于選擇性拼接而產(chǎn)生兩種mRNA，分別為p46Shc/p52Shc和p66Shc，后者是同一種mRNA由于翻譯起始位點(diǎn)不同而產(chǎn)生的兩種蛋白質(zhì)。p66Shc、p46Shc和p52Shc三種蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上具有相同的3個(gè)功能域：N端磷酸絲氨酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域(PTB，中央富含脯氨酸結(jié)構(gòu)域(CH1)和C端Src同源結(jié)構(gòu)域(SH2)。而p66Shc比另外兩種蛋白質(zhì)在N末端還多出一個(gè)富含脯氨

3、酸結(jié)構(gòu)(CH2)，在p66ShcN末端的脯氨酸結(jié)構(gòu)CH2區(qū)域，36（S36）位置包含了一個(gè)磷酸化的絲氨酸殘疾末端，使得p66Shc作為感受器參加了酪氨酸激酶依賴的Ras激活作用，并因此獲得了與p46Shc和p52Shc不同的功能1。即使它在p66Shc調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡、衰老過程中具有重要作用。1 p66Shc與細(xì)胞凋亡、機(jī)體壽命的關(guān)系p66Shc可調(diào)節(jié)活性氧的表達(dá)水平，從而影響細(xì)胞凋亡水平。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，p66ShcA基因缺失的小鼠體內(nèi)細(xì)胞對調(diào)節(jié)活性氧(ROS)的抵抗能力增加，由體外刺激(H2O2、NO、UV)引起的凋亡比正常對照少；相反，成纖維細(xì)胞內(nèi)過表達(dá)p66Shc蛋白后比正常對照小

4、鼠在體外ROS壓力的刺激下凋亡數(shù)目增加2。而在正常的T淋巴細(xì)胞中p66Shc基因缺表達(dá)，如果人為地過表達(dá)p66Shc，則在預(yù)凋亡因子（包括H2O2，鈣離子載體A23187等）的作用下，該細(xì)胞自發(fā)性和誘發(fā)性凋亡的程度則會(huì)明顯提高3。因此，p66Shc蛋白作為一個(gè)細(xì)胞內(nèi)ROS濃度高低的感受器，可以促進(jìn)細(xì)胞凋亡，調(diào)節(jié)細(xì)胞壽命。1.1 p66Shc對線粒體的作用有跡象表明線粒體DNA單元型的變化與長壽的變化有關(guān)，即使是缺陷型的線粒體DNA，仍然可以在不同的核等位基因型的背景下發(fā)揮延長壽命的作用，這就證明了人類老化中線粒體可以扮演不同的角色。而研究表明5，在銜接蛋白p66Shc上的純合子缺失會(huì)延長其壽命

5、，以及由這些鼠得來的細(xì)胞表現(xiàn)出低水平的氧活性。研究者發(fā)現(xiàn)p66Shc的一部分就定位在線粒體上，并且擁有此基因型的成纖維細(xì)胞可改變線粒體的能量供應(yīng)。p66Shc調(diào)控線粒體氧化能力，并通過把能量從氧化分配到糖酵解來提高壽命。細(xì)胞內(nèi)ROS水平的持續(xù)升高會(huì)影響線粒體膜的極化，導(dǎo)致細(xì)胞膜通透性的改變和細(xì)胞色素的釋放。環(huán)苞菌素A可以通過抑制p66Shc的表達(dá)來防止線粒體細(xì)胞膜通透性的改變，從而抑制由ROS引起的野生型小鼠胎兒成纖維細(xì)胞(mouse embryonic fibroblas,tMEF)的凋亡6，表明p66Shc是通過改變線粒體細(xì)胞膜的通透性來調(diào)控細(xì)胞色素C的釋放，從而影響ROS的產(chǎn)生7，進(jìn)而在

6、體外ROS壓力的刺激下使細(xì)胞的凋亡數(shù)目增加，控制機(jī)體壽命。1.2 p66Shc對氧化應(yīng)激修飾的叉頭蛋白的作用p66Shc蛋白調(diào)控細(xì)胞內(nèi)ROS的能力與叉頭蛋白家族的轉(zhuǎn)錄活性也有所聯(lián)系。叉頭蛋白轉(zhuǎn)錄因子家族成員包括促衰變加速因子16(DAF16)和哺乳類的叉頭螺旋轉(zhuǎn)移因子AFX和（FKHRL1）、FKHR等，它們定位在沉默細(xì)胞的染色體上積極參與與細(xì)胞分化增殖有關(guān)蛋白的編譯，如過氧化氫酶，可以清除細(xì)胞內(nèi)多余ROS7。對有延長壽命突變的線蟲的遺傳學(xué)研究證明，適當(dāng)增加叉頭蛋白的活性能延長壽命8。研究發(fā)現(xiàn)p66Shc-/-細(xì)胞中的依賴叉頭蛋白的轉(zhuǎn)錄活性是增加的，它在導(dǎo)致強(qiáng)烈氧化應(yīng)激反應(yīng)的血清撤除時(shí)更明顯。

7、為證明氧化還原依賴的叉頭蛋白的失活能被p66Shc調(diào)節(jié)，細(xì)胞被用外源性H202處理，野生型成纖維細(xì)胞在H202處理以后，F(xiàn)KHRL1的磷酸化快速和有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的增加，而p66Shc-/-細(xì)胞在氧化應(yīng)激處理后FKHRL1的磷酸化無明顯改變，不表達(dá)p66Shc的細(xì)胞。同時(shí)p66Shc-/-細(xì)胞在接受其他應(yīng)激(如紫外線)刺激以后，F(xiàn)KHRL1的磷酸化也無明顯改變。在表達(dá)突變的p66Shc的PC12細(xì)胞中也觀察到類似的FKHRL1調(diào)節(jié)模式。在p66Shc缺失的成纖維細(xì)胞中重新表達(dá)野生型的p66Shc就可以恢復(fù)氧化應(yīng)激誘發(fā)的FKHRL1的磷酸化8。這表明氧化應(yīng)激引起的叉頭蛋白磷酸化需要p66Shc的參與

8、。2 p66Shc對疾病發(fā)生的影響2.1 p66Shc在腎病中的作用研究發(fā)現(xiàn)p66Shc-/-糖尿病小鼠蛋白尿，腎小球硬化，小球纖維連接蛋白和IV型膠原含量，血清晚期糖基化產(chǎn)物(AGEs)，血漿8異前列烷水平及NFkB活性明顯低于野生型糖尿病組；p66Shc-/-系膜細(xì)胞在高糖刺激下ROS水平及NFB活性降低，細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)產(chǎn)生及細(xì)胞凋亡減少9。AGEs靜脈注射后，與p66Shc-/-小鼠比較，野生型小鼠p66Shc-/-mRNA水平上調(diào)，有明顯蛋白尿，小球肥大，硬化，細(xì)胞凋亡及ECM蛋白堆積，AGEs，血漿8異前列烷水平升高及NFkB活性增強(qiáng)10。說明p66Shc介導(dǎo)了糖尿病誘導(dǎo)的氧化

9、應(yīng)激及氧化應(yīng)激依賴的腎臟損傷。還有研究表明11，中等濃度H2O2刺激腎小管上皮細(xì)胞EGFR活化，使其與p46/p52Shc，Grb2和SOS形成復(fù)合體，激活下游ERK，促進(jìn)細(xì)胞存活；而高濃度H2O2誘導(dǎo)p66Shc Ser36磷酸化，與p46/p52Shc競爭結(jié)合Grb2，負(fù)調(diào)控EGFR/Ras/ERK途徑，導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞存活率降低。2.2 p66Shc在糖尿病中的作用 糖尿病腎病(DN)是糖尿病最常見的慢性微血管并發(fā)癥之一，也是糖尿病患者致死、致殘的主要原因之一。有研究表明12，高糖不同時(shí)間段刺激對HK2細(xì)胞p66ShcmRNA的影響30mmol/L葡萄糖作用于不同時(shí)間點(diǎn)，Real-ti

10、mePCR結(jié)果顯示，高糖呈時(shí)間依賴模式上調(diào)p66ShcmRNA表達(dá)；而Western Blot結(jié)果顯示，高糖呈時(shí)間依賴模式上調(diào)p66Shc蛋白的表達(dá)。通過觀察30mmol/L高葡萄糖對HK-2細(xì)胞Ser36p66Shc磷酸化的影響，結(jié)果顯示高葡萄糖處理后15min，磷酸化p66ShcSer36的蛋白表達(dá)量即明顯高于對照組，且在90min達(dá)到高峰。這說明高糖可以同時(shí)誘導(dǎo)HK-2細(xì)胞p66Shc-Ser36磷酸化。進(jìn)一步研究p66Shc在高糖誘導(dǎo)的線粒體ROS產(chǎn)生中的作用，應(yīng)用p66Shc質(zhì)粒轉(zhuǎn)染HK-2細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)p66Shc的瞬時(shí)高表達(dá)進(jìn)一步促進(jìn)高糖誘導(dǎo)的HK-2線粒體ROS的產(chǎn)生，提示p66S

11、hc在高糖誘導(dǎo)的線粒體ROS產(chǎn)生過程中起重要作用。糖尿病是心血管疾病獨(dú)立的危險(xiǎn)因素，它可以加速動(dòng)脈粥樣硬化導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈病變，同時(shí)糖尿病相關(guān)的心肌病也是心力衰竭的常見原因13。研究表明14，在鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的1型糖尿病小鼠模型中，p66Shc-/-小鼠血管內(nèi)皮組織過氧亞硝基陰離子生成減少，內(nèi)皮細(xì)胞功能較正常對照組無明顯改變，糖尿病對照組小鼠內(nèi)皮細(xì)胞功能則明顯降低，提示p66Shc蛋白在高糖導(dǎo)致的血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷過程中起關(guān)鍵作用，敲除p66Shc基因可以抵抗高葡萄糖介導(dǎo)的ROS依賴的內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂。還有研究證實(shí)15，敲除p66Shc可以改善STZ誘導(dǎo)的小鼠心臟病理生理的改變，并且高葡萄

12、糖可以誘導(dǎo)離體的心臟干細(xì)胞產(chǎn)生大量ROS，并發(fā)生凋亡；而從p66Shc-/-小鼠體內(nèi)分離的心臟干細(xì)胞則未發(fā)現(xiàn)明顯凋亡，提示p66Shc介導(dǎo)了高葡萄糖誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞(包括心臟干細(xì)胞)的氧化損傷。2.3 p66Shc與腫瘤的關(guān)系 失巢凋亡具有重要的生理意義，細(xì)胞脫離基質(zhì)黏附狀態(tài)發(fā)生失巢凋亡，對機(jī)體發(fā)育和組織自身平衡起重要作用。失巢凋亡耐受或抑制是轉(zhuǎn)移細(xì)胞的基本特性，與惡性腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移和存活密切相關(guān)，可使腫瘤細(xì)胞在脫離與基質(zhì)黏附狀態(tài)時(shí)仍能存活16。研究發(fā)現(xiàn)17，p66Shc是一個(gè)通過RhoA相關(guān)的動(dòng)力感覺神經(jīng)元檢測來報(bào)告細(xì)胞銜接的銜接蛋白。人的小細(xì)胞肺癌（SCLC）細(xì)胞和Lewis鼠肺癌(LLC)細(xì)

13、胞在缺失p66Shc和PRB的情況下，會(huì)逃逸失巢凋亡，依然表現(xiàn)出高度轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。而在體外重新導(dǎo)入p66Shc則會(huì)恢復(fù)失巢凋亡現(xiàn)象，并且還會(huì)為機(jī)體提供強(qiáng)有力的保護(hù)，防止LLC細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。在正常的上皮細(xì)胞中，p66Shc的失活導(dǎo)致非限制性Ras的激活，會(huì)通過RhoA下游的表達(dá)來逃逸失巢凋亡，相反的，LLC和SCLC需要通過重新導(dǎo)入p66Shc而繞過失巢凋亡，才能顯示出構(gòu)成的Ras活性。因此，p66Shc可以協(xié)調(diào)有關(guān)Ras的增殖和銜接的控制，來抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。但是，在前列腺癌記錄的樣品中，在前列腺癌性細(xì)胞中p66Shc的蛋白水平卻比良好的腺細(xì)胞中p66Shc的蛋白含量明顯增高。cDNA轉(zhuǎn)染的生長

14、水平低的LNCaP C-33細(xì)胞能動(dòng)性的增加與前列腺癌細(xì)胞中p66Shc的高度表達(dá)有關(guān)，而且，LNCaPC-81和PC-33p66Shc前列腺癌細(xì)胞中p66Shc的表達(dá)水平以及腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移程度都比異種移植物動(dòng)物體內(nèi)的LNCaP-33細(xì)胞系高。相似的，p66Shc的表達(dá)水平在雌激素控制的腫瘤細(xì)胞中也是很明顯高漲的，包括轉(zhuǎn)移的胸腺癌細(xì)胞，卵巢癌細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞，還有甲狀腺腫瘤細(xì)胞等。例如在乳腺癌的淋巴結(jié)位置超表達(dá)p66Shc也與淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移有關(guān)17。相反的，ShcA水平的降低或者是顯性失活的ShcA變異體的表達(dá)則會(huì)阻滯TGF（腫瘤生長因子）誘導(dǎo)的細(xì)胞能動(dòng)性以及乳腺癌細(xì)胞中Neu/ErbB-2表達(dá)

15、的侵襲。對具有高度轉(zhuǎn)移能力的不同癌細(xì)胞系中p66Shc表達(dá)能力的研究結(jié)果表明，p66Shc作為一個(gè)影響腫瘤增殖和轉(zhuǎn)移的蛋白，其有著潛在的腫瘤治療靶點(diǎn)的重要作用。3 p66Shc的研究意義和前景隨著對p66Shc的日益研究發(fā)現(xiàn)，p66Shc不僅是一種重要的衰老蛋白，可以通過對ROS的影響調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，影響機(jī)體壽命，而且，p66Shc的表達(dá)還參與了腎臟疾病、糖尿病、癌癥等的發(fā)生發(fā)展。它在腎臟疾病中的作用表明，p66Shc基因可成為腎臟疾病治療的一個(gè)新的靶點(diǎn)，對其作用機(jī)制的進(jìn)一步研究將對腎病的治療開劈一條新的途徑。p66Shc與糖尿病及其并發(fā)癥的氧化應(yīng)激密切相關(guān),其機(jī)制主要是p66Shc作用于細(xì)胞線

16、粒體產(chǎn)生大量ROS,與高血糖造成的氧化損傷關(guān)系密切。因此,對p66Shc的深入研究也有可能為治療糖尿病及其并發(fā)癥的治療提供新途徑。而對p66Shc與腫瘤細(xì)胞的廣泛研究表明p66Shc影響腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，了解該基因表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)理可以為探索如何在不同的組織細(xì)胞中特異性的重新激活或敲出該基因提供理論依據(jù)，這無疑對于腫瘤的治療具有重大的意義。參考文獻(xiàn)1 Pellegrini M, Pacini S, Baldari CT. p66SHC:the apoptotic side of Shc proteinsJ. Apoptp- sis, 2005, 10(1): 13-18.2 Francia

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