端粒和端粒酶與心血管疾病關(guān)系

1、端粒和端粒酶與心血管疾病關(guān)系    關(guān)鍵詞：嶺南心血管病雜志端粒端粒酶心血管疾病戴海龍 提要端粒長度、端粒酶活性在心血管疾病發(fā)生發(fā)展過程中的變化引起了心血管界的關(guān)注?，F(xiàn)就端粒、端粒酶與高血壓、動脈粥樣硬化、心肌細(xì)胞損傷、心力衰竭等心血管疾病的關(guān)系和研究狀況作一綜述。 端粒是真核生物染色體末端的特殊結(jié)構(gòu), 由端粒DNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成, 人類端粒DNA大約長215 kbp ,由TTAGGG重復(fù)序列組成, 不具有編碼蛋白質(zhì)的功能,是非結(jié)構(gòu)基因。端粒DNA的3末端較5末端長出1216 bp的一段彎回，呈帽狀, 保護(hù)著染色體。端粒DNA可以與特異性蛋白結(jié)合, 比如端

2、粒限制性片段(telomere repeat factors，TRF) 1和2, hPOT1。另有許多其他的蛋白可以通過這些蛋白間接地與端粒結(jié)合, 以確保端粒功能的正常行使。 端粒的功能主要是防止染色末端被核酸外切酶降解而形成染色體端-端融合，促進(jìn)染色體與核膜粘著，以及在減數(shù)分裂時進(jìn)行聯(lián)會。隨著細(xì)胞分裂的不斷進(jìn)行，端粒會不斷縮短，當(dāng)長度減少到臨界值時，細(xì)胞即趨向死亡。端粒又可看作是細(xì)胞有絲分裂的“生物鐘”。多數(shù)情況下，細(xì)胞分裂次數(shù)越多，端粒長度越小。 端粒酶是一種核糖核蛋白（ribonucleoprotein，RNP），能以自身攜帶的RNA為模板，不斷合成新的端粒DNA序列添加到染色體末端，彌

3、補(bǔ)端粒丟失，阻止端粒縮短，并可能使得細(xì)胞最終逃脫程序性死亡，獲得無限增殖能力，即永生化。端粒酶由端粒酶RNA組分（telomerase RNA component，TERC）、端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（telomerase reverse transcriptase ,TERT）及連結(jié)二者的端粒酶連結(jié)蛋白組成1。人端粒酶復(fù)合物有6個亞單位：hTR(human telomerase RNA)，TEP1(telomerase associated protein 1)，hTERT (human telomerase reverse transcriptase)，hsp90(heat shock protei

4、n 90)，p23和dyskerin。 端粒酶含蛋白質(zhì)和端粒DNA互補(bǔ)的RNA，端粒DNA的合成必須依賴端粒酶的RNA模板，通過逆轉(zhuǎn)錄完成，自身攜帶模板是端粒酶區(qū)別于一般純逆轉(zhuǎn)錄酶的重要特征。端粒酶中RNA-DNA成分對其作用非常重要，切割RNA-DNA時，酶即失去活性。 高血壓、動脈粥樣硬化、心肌細(xì)胞損傷、心力衰竭等心血管疾病存在心肌細(xì)胞端粒長度及端粒酶活性的相關(guān)變化。針對端粒酶活性的基因治療可能是心血管疾病治療的一種手段。 1 端粒和端粒酶與高血壓關(guān)系 原發(fā)性高血壓發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。年齡依賴的端粒損耗可能參與高血壓病理過程，甚至可能是導(dǎo)致高血壓發(fā)生的機(jī)制之一。隨著年齡增長，人類端粒損耗

5、特別是染色體的丟失會導(dǎo)致基因不穩(wěn)定，并導(dǎo)致繼發(fā)致病基因的表達(dá)1。鄧輝勝等2采用聚合酶鏈反應(yīng)-酶聯(lián)免疫吸附檢測30例原發(fā)性高血壓和20名血壓正常者腸系膜動脈平滑肌細(xì)胞端粒酶活性，發(fā)現(xiàn)原發(fā)性高血壓動脈平滑肌細(xì)胞端粒酶活性的表達(dá)升高；譚浩等3檢測91例原發(fā)性高血壓和43名血壓正常者外周血淋巴細(xì)胞端粒酶活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高血壓組外周血淋巴細(xì)胞的端粒酶活性比血壓正常者明顯增高；Jeanclos等4對49對雙胞胎進(jìn)行白細(xì)胞TRF長度及血壓的測量，發(fā)現(xiàn)TRF與脈壓呈負(fù)相關(guān)，他們具有高度的家族遺傳性，端粒長度由基因控制，在脈壓調(diào)節(jié)機(jī)制中可能起重要作用。許多資料顯示端粒長度與高血壓之間存在相關(guān) 5,6。 作為生物學(xué)

6、衰老標(biāo)記的端粒、端粒酶可能給高血壓的發(fā)生提供了新的分子水平指標(biāo)。端粒由遺傳決定出生時長度，加速的正常生物衰老參與高血壓發(fā)生發(fā)展和血管重構(gòu)，并通過端?？s短、激發(fā)端粒酶活性增高表現(xiàn)出來。 2 端粒和端粒酶與動脈粥樣硬化關(guān)系 內(nèi)皮或平滑肌細(xì)胞對損傷或生長因子的應(yīng)答似乎與細(xì)胞老化的功能有關(guān)，生長因子在年輕內(nèi)皮細(xì)胞引起增生應(yīng)答而在老年細(xì)胞導(dǎo)致死亡和內(nèi)皮剝蝕；同樣在年輕的動脈中層損傷也許導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞增生、遷移，終致穩(wěn)定的斑塊形成，而在老年動脈增生細(xì)胞也許會很快衰老、死亡導(dǎo)致血管內(nèi)膜的脆弱。Samani7率先對冠心病患者外周血細(xì)胞端粒長度與動脈粥樣硬化關(guān)系進(jìn)行研究，冠心病組10例，經(jīng)冠狀動脈造影確診，對照

7、組20例，經(jīng)冠狀動脈造影排除冠狀動脈病變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)端粒長度隨年齡增長而縮短，冠心病患者端粒長度較對照者明顯縮短，相當(dāng)于較其年長8.6歲者的端粒長度。Ogami等8發(fā)現(xiàn)冠心病患者冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞的端粒長度短于同齡的非冠心病患者。Benetos等9測量163例高血壓男性白細(xì)胞端粒長度，用B超檢查頸動脈粥樣斑塊。結(jié)果顯示有頸動脈粥樣斑塊的高血壓患者的白細(xì)胞端粒長度短于無頸動脈粥樣斑塊的高血壓患者,白細(xì)胞端粒長度的縮短與頸動脈粥樣硬化的易患性相關(guān)。薛楓10提取各16例冠狀動脈粥樣硬化患者和年齡、性別相匹配的對照者外周血白細(xì)胞DNA，純度檢測合格后用地高辛標(biāo)記的端粒探針行Southern雜交，發(fā)現(xiàn)冠狀動

8、脈粥樣硬化患者外周血白細(xì)胞端粒長度較對照者明顯縮短,表明端粒長度縮短在冠狀動脈粥樣硬化中起關(guān)鍵作用。 3 端粒和端粒酶與心肌細(xì)胞損傷 心肌細(xì)胞為終末分化細(xì)胞，壞死的心肌細(xì)胞不能再生。端粒長度和端粒酶活性與心肌細(xì)胞的損傷相關(guān)。在心血管健康研究中，Annette等11隨機(jī)選取的419例,平均年齡74.2歲,測定其白細(xì)胞TRF長度,發(fā)現(xiàn)TRF每減少1 000個堿基,心肌梗死和卒中的危險率增長3倍。Brouilette等12測量了203例早期心肌梗死和180例對照的白細(xì)胞端粒長度，發(fā)現(xiàn)早期心肌梗死病人白細(xì)胞端粒長度短于對照組，僅相當(dāng)于較其年長11.3歲者的端粒長度。端粒長度的縮短者早期心肌梗死的危險性

9、比正常者增加2.83.2倍。涂欣等13通過結(jié)扎大鼠左冠狀動脈制備心肌梗死模型，用Southern雜交測定端粒片段長度, 發(fā)現(xiàn)大鼠心肌梗死后心肌細(xì)胞端粒酶表達(dá)增強(qiáng)，端粒長度改變，二者可能參與心臟的生長儲備。Brouilette等14的研究顯示白細(xì)胞端粒長度與中年、高危男性的冠心病事件相關(guān)。 4 端粒和端粒酶與心力衰竭關(guān)系 心力衰竭的5年的存活率與惡性腫瘤相似。確切病理生理機(jī)制至今仍不十分明了，端粒損耗可能參與心力衰竭的病理過程。與同齡無心力衰竭者比較，心力衰竭病人的心肌纖維的端粒長度較短。0h等15報道，在人類心力衰竭組織中檢測到端?？s短、TRF2表達(dá)缺失， DNA損傷檢定點激酶(DNA dam

10、age checkpoint kinase，Chk2)激活，同時發(fā)現(xiàn)端粒系統(tǒng)的下調(diào)與心肌細(xì)胞的凋亡高度相關(guān)。在體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞，減少TRF2表達(dá)引起端?？s短，心肌細(xì)胞凋亡。對升主動脈縮窄致心肌肥厚的小鼠，進(jìn)行超負(fù)荷刺激1 周后即出現(xiàn)了TRF2下調(diào)，端粒縮短及Chk2激活；而在強(qiáng)化表達(dá)TERT轉(zhuǎn)基因小鼠中超負(fù)荷刺激引發(fā)的3種效應(yīng)明顯減輕。Leri等16切除小鼠心肌細(xì)胞的端粒酶后，心肌細(xì)胞的端粒明顯縮短，心肌中的p53上調(diào)(p53是一種腫瘤抑制蛋白，是小鼠體內(nèi)端粒功能紊亂的一個重要的調(diào)節(jié)因子)，同時心臟的血流動力學(xué)和心臟解剖學(xué)均異常。在年齡相關(guān)性肥大的心肌中，心肌細(xì)胞凋亡增加，端粒明顯縮短17。

11、 5 現(xiàn)狀與展望 將外源性TERT導(dǎo)入成年心肌細(xì)胞中重新激活端粒酶，是實現(xiàn)心肌細(xì)胞永生化和保護(hù)冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞端粒不縮短的有效方法。這將會修復(fù)損傷的心肌，為心力衰竭患者提供心臟移植的自體供體以減少排斥反應(yīng)，防止冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞衰老以預(yù)防冠狀動脈硬化，同時可通過測量端粒長度來判斷冠狀動脈硬化進(jìn)展程度。Murasawa等18在鼠后肢缺血的模型中移植轉(zhuǎn)染了hTERT的內(nèi)皮祖細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患肢毛細(xì)血管密度增加，挽救了缺血的后肢。McKee等19在人主動脈平滑肌細(xì)胞上使hTERT的過度表達(dá)，增加了端粒長度，延長了細(xì)胞壽命。Oh等20發(fā)現(xiàn)，在小鼠心肌中強(qiáng)制TERT表達(dá)足以援救端粒酶活性和端粒長度，用病毒導(dǎo)

12、入TERT基因，無論在體外體內(nèi)都可提供保護(hù)避免凋亡。邊昶等21構(gòu)建含有hTERT和猿猴病毒40大T cDNA片段的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體，轉(zhuǎn)染人原代臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，能使人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞永生化，保持內(nèi)皮細(xì)胞性狀不改變。然而，轉(zhuǎn)染細(xì)胞能否及如何精確定位于靶細(xì)胞 不加區(qū)分的引發(fā)的細(xì)胞增殖將可能促使心肌纖維化和癌癥的發(fā)生22,23，血管內(nèi)皮細(xì)胞的過度增殖可能會加重動脈粥樣硬化。需進(jìn)一步研究來揭示hTERT的內(nèi)在基因和外來因素的兩種調(diào)節(jié)之間的關(guān)系25。    參考文獻(xiàn)： 1 EDO M D, ANDRES V. Aging, telomeres, and atherosc

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