微管蛋白在心脏疾病中的作用及机制的研究进展

1、PAGE 5 -微管蛋白在心脏疾病中的作用及机制的研究进展韦晓娴【摘要】心血管疾病仍然是全球发病率和死亡率的主要原因。微管在心脏病发病机制中的作用越来越明确，但目前针对微管的认识仍相对缺乏。我们综述了微管、微管相关蛋白和翻译后修饰的结构和动力学，以及在心脏疾病中的病理生理作用。【關键词】微管蛋白;心脏疾病;机制;研究进展微管是涉及广泛细胞过程的细胞骨架，能够调控多种生物学功能。微管蛋白不仅在维持细胞形态上，还在癌症，神经系统疾病和心血管疾病中发挥关键作用。1.微管蛋白的结构在哺乳动物细胞中，微管蛋白由-tubulin和-tubulin异质二聚体组成。它们是外径约为25纳米的空心圆柱体。多个tu

2、bulin二聚体形成原丝（PFs）。典型的微管蛋白有13个PFs。哺乳动物细胞和组织中，一些微管蛋白可由15或16个PFs组成，PF的数量与细胞内运输和微管排列。微管具有正极和负极两个结构极性。负极通常位于微管组织中心（MTOCs），而正极更为活跃，为微管蛋白的组装和解聚提供了位点。随着细胞内和细胞外环境的变化，微管结构是高度动态的，微管的组装和解聚迅速交替。新微管的形成是一个高度协调的生理过程，通常由几个部分完成。在特殊类型的细胞中，由于没有中心体和类似物，微管中心依赖于部分质膜，因此被称为非中心体MTOC（ncMTOC）。-微管蛋白环复合物（-TuRC），由-微管蛋白、-微管蛋白环复合蛋白

3、（GCP家族）、MOZART1和MOZART2组成，呈环状结构出现在微管的负端，稳定负端的微管蛋白二聚体结尾。2.微管蛋白的作用与其他骨架蛋白一样，微管有维持细胞形状、细胞分裂和细胞器运输的功能。在多种细胞中，微管的间期阵列与MTOC有关。如成纤维细胞中，MTOC位于细胞核周围，位于细胞中间，则微管呈放射状排列。神经元作为一种极其特殊的细胞，具有两种截然不同的微管组织。在轴突中，微管正端向外延伸，与许多细胞一致，而在树突中，微管正端和负端以纵横交错的方式排列。微管的力学主要来自两个层面。其中之一是被动过程。心脏微管沿着肌丝行走并与肌丝、线粒体、中间丝耦合。当肌丝收缩时，微管被压缩成正弦状。微管

4、上的压力是心肌细胞在收缩过程中的阻力。事实上，心肌微管会增加病理条件下的舒张僵硬度。微管马达通过有针对性的方式运输细胞器、囊泡、mRNA和蛋白质。MAPs和PTMs也是调节微管运输的重要方式。3.微管蛋白在心脏疾病中的研究进展在心肌细胞受到机械压力的刺激后，微管的密度随着心室壁厚度的增加而平行增加。据报道，促进微管解聚的微管靶向剂可缓解心脏肥大。与心脏肥大程度同步的微管密度相比，微管PTM的变化早于微管密度。心肌细胞中蛋白质合成增加也是心脏肥大的特征之一。随后的研究发现秋水仙碱将翻译活动限制在细胞核周围。去酪氨酸化微管更容易与中间细丝结合。心肌细胞中的微管排列混乱，去酪氨酸化的微管不会增加心肌

5、细胞收缩功能障碍。在肿瘤学领域，许多化疗药物与心脏不良事件有关。尤其是微管抑制剂。尽管使用微管抑制剂会出现心律失常、心肌缺血等副作用，但它们的相关性仍不清楚。在基础科学研究中，微管参与心房组织中的KV1.5通道。KV1.5是调节心房颤动的关键钾通道。除离子通道外，微管还调节间隙连接通道。一些研究也关注微管在心肌缺血/再灌注损伤中的作用。4.结语微管蛋白作为细胞支架蛋白，不仅在维持细胞形态上发挥重要功能，还能够调节多种生物分子，在心血管系统中发挥重要作用。临床上针对微管蛋白的药物如秋水仙碱，紫杉醇等药物能够调节微管动态变化，将来可为治疗心血管疾病提供一种思路和方法。参考文献1.TiSC，Alus

6、hinGMandKapoorTM.Human-TubulinIsotypesCanRegulateMicrotubuleProtofilamentNumberandStability.DevCell.2022;47：175-190.e5.2.OverlyCC，RieffHIandHollenbeckPJ.Organellemotilityandmetabolisminaxonsvsdendritesofculturedhippocampalneurons.JCellSci.1996;109（Pt5）：971-80.3.CaporizzoMA，ChenCY，BediK，MarguliesKBan

7、dProsserBL.MicrotubulesIncreaseDiastolicStiffnessinFailingHumanCardiomyocytesandMyocardium.Circulation.2022;141：902-915.4.TagawaH，RozichJD，TsutsuiH，NarishigeT，KuppuswamyD，SatoH，McDermottPJ，KoideMandCooperGt.Basisforincreasedmicrotubulesinpressure-hypertrophiedcardiocytes.Circulation.1996;93：1230-43.5.MelgariD，BarbierC，DilanianG，Rcker-MartinC，DoisneN，CoulombeA，HatemSNandBalseE.Microtubulepolymerizationstateandclathrin-dependentinternalizationreg