作者：范英南 王立军，李明，席焕久，张玥
【摘要】 间隙连接是间隙连接蛋白构成的一种细胞间连接方式。相邻细胞间通过间隙连接介导的细胞间隙连接通讯进行信息和能量的交换，参与细胞间物质交换的代谢偶联和电信号传递的电耦联，对细胞的新陈代谢、内环境稳定、增殖和分化等生理过程有重要的调控作用。Cx43是间隙连接蛋白成员之一，与心血管疾病、肿瘤、创伤愈合及某些生殖、消化、神经系统疾病的病理及生理过程有着密切联系。现就国内外Cx43与一些疾病的关系的研究作一综述。
【关键词】 间隙连接;Cx43
Abstract：Gap junction (GJ) is a style of cell-cell junction that is constituted by gap junction protein. Through gap junctional intercellular communication mediated by gap junction， flanking cells can exchange message and energy， participate in the metabolism of couple of intercellular substance exchange and couple of electrical signal transmission， which is a role of regulation to metabolism of cells， homeostasis， generation， cell differentiation and so on. Cx43 is a member of the connexin gene family， which is closely linked with cardiovascular diseases， cancer， wound healing， cicatrisation， skin diseases， some reproductive diseases， digestive diseases and nervous system diseases. This paper reviewed some domestic and overseas studies on the relationship between some diseases and Cx43.
Key words: gap junction;connexin 43
间隙连接(gap junction ，GJ)广泛存在于哺乳动物各器官、组织中(红细胞、骨骼肌除外)，其通道的主要成分是连接蛋白。目前哺乳动物中发现的连接蛋白至少有20种，依分子量的不同而命名。Cx43作为主要的间隙连接蛋白由于其与多种疾病的发生有关，因此受到了国内外学者的广泛关注。
1 Cx43分子结构特点
Cx43包括4个疏水的跨膜区，中间的亲水段形成2个胞外环和1个胞内环，氨基末端(N)和羧基末端(C)均位于细胞质内。其中氨基末端、4个跨膜区和2个胞外环系高度保守的区域，而羧基末端和胞内环部分则具有种属特异性，决定了各种Cx具有不同的生物学特性。多个连接子在被转运至细胞膜后聚集成为GJ斑，其数量直接影响GJIC的功能。Cx43羧基端的部分丝氨酸和苏氨酸残基在发生磷酸化后能够影响Cx43在细胞膜上的组装、降解及GJ介导的GJIC。研究表明Cx43羧基端在其通道功能调节方面发挥重要作用[1]。
2 Cx43与疾病关系
2.1 Cx43与心血管系统疾病
心肌细胞间有三种连接蛋白，其中Cx43是心室工作细胞的主要连接蛋白，除窦房结、房室结和部分传导系统其余心肌GJ处均含有Cx43，它是细胞内主要的电流传导体， Cx43含量减少，可能是导致心脏疾病发生的原因之一[2]。Foimigli[3]等认为心室舒张期容积增大引起的室壁张力增加和神经体液因子的共同作用可能使Cx43增加，进而减少缺血/再灌注引发的细胞肿胀，促进成肌细胞的分化，有利于成肌细胞心肌内移植后驻留和存活，发挥心肌保护作用。Beardslee等[4]发现心肌组织随缺血的加重可能导致磷酸化的Cx43水平下降而去磷酸化的Cx43水平升高，缺血再灌后，恢复收缩功能的心肌细胞间耦联和Cx43磷酸化水平基本恢复而不能恢复收缩功能的心肌细胞， Cx43进一步去磷酸化，认为Cx43的去磷酸化和细胞内的ATP水解互为因果由此影响了细胞间电耦联，导致传导异常和形成折返性心律失常。另外，Cx43的异常还可以使心脏神经嵴细胞在胚胎发育过程中不能向原始心管转移，影响心脏神经嵴细胞的活动，进而影响右心室流出道发育，导致肺动脉狭窄等先天性心脏病的发生。除了神经嵴细胞异常外，心脏环化异常，偏侧性异常等均可能与Cx43缺陷有关。
2.2 Cx43与肿瘤
研究表明，Cx43表达量的变化还可能与多种肿瘤的发生和发展密切相关。GJIC功能减低或缺失，来自正常细胞的调控信号则不能到达恶变细胞，使其无限制地生长导致了肿瘤发生。Cx43对肿瘤生长的抑制被认为是通过GJ散布一些生长抑制因子，如通过cAMP参与GJ依赖的生长抑制，其下降程度也被认为与肿瘤的恶性程度及生存期相关。周莉等[5]研究表明随着Cx43的阳性表达率降低，乳腺肿瘤的恶性程度增高。张笃等[6]在对胃癌的研究中指出Cx43表达的高低与肿瘤细胞的增殖能力呈负相关。目前很多学者通过在肿瘤细胞中转染Cx43基因研究其对肿瘤的抑制作用，Su等[7]应用Cx43转染恶性黑色素瘤细胞株发现细胞的Cx43表达增强，贴壁依赖性生长受到了抑制。Cx43基因可上调肿瘤细胞Cx43 mRNA的表达，促进磷酸化，恢复或增强GJIC功能，逆转恶性表型，抑制肿瘤细胞增殖。Naus[8]也作了类似研究，体外培养的大鼠C6神经胶质瘤细胞株的生长受到Cx43的抑制，其体内生成肿瘤的能力也丧失。另外许多肿瘤化疗药物如维甲酸、cAMP类似物也可能是通过诱导Cx43的表达抑制肿瘤的生长。范英南，等：间隙连接蛋白43与疾病关系的研究进展辽宁医学院学报 2009年10月，30(5)
2.3 Cx43与生殖系统疾病
研究表明，Cx43在子宫平滑肌中存在特异性表达，其表达量的变化可能与生殖系统的正常生理功能如分娩的发生、卵泡发育以及一些生殖系统疾病有关。Dring等[9]研究发现删除了 Cx43编码区的突变小鼠会发生分娩延迟。目前研究认为Cx43 mRNA在非孕期、绝经前的正常子宫肌肉组织中水平较低而在足月分娩和早产时急剧增高，它的升高使子宫肌中Cx43迅速表达，形成缝隙连接通道，为子宫肌细胞间收缩的控制提供低电阻通路，使分娩中相邻子宫平滑肌细胞间电耦联增强从而使子宫肌能够同步协调收缩。同时在分娩过程中，产妇血浆中CRH水平、子宫平滑肌细胞中c-Fos和Cx43的表达与分娩发动有一定的关系，且三者间水平变化均呈明显正相关[10]。除此之外，Juneja 等[11]研究发现发育不良的卵巢中缺乏Cx43 mRNA的表达，认为Cx43可能对原始生殖细胞迁移和胚胎卵巢发育有重要作用。Hu等[12]研究发现，在卵巢癌可能与Cx43的表达下调和Skp2的表达升高有关，而后者的表达升高又可能引起Cx43的表达下降。朱晓峰[13]等还研究发现糖尿病性ED的大鼠Cx43基因的表达同正常大鼠相比明显增强。
2.4 Cx43与神经系统疾病
在中枢神经系统，Cx43也是维持神经系统正常功能的主要连接蛋白。目前研究发现，Cx43可能与癫痫、脑肿瘤、脑缺血缺氧性损伤等疾病有关。Fonseca等[14]研究发现发现癫痫病人星形胶质细胞Cx43蛋白表达明显增加， 提示星形胶质细胞Cx43表达上调可能加重癫发作。在脑肿瘤的研究中，Pu等[15]发现Cx43的表达水平与星形胶质细胞瘤的恶性程度和肿瘤的增殖活性呈负相关，认为Cx43在胶质细胞瘤的恶性发展中起着关键性的作用。用Western blot 和RT-PCR检测发现Cx43在一些脑肿瘤疾病中呈低表达，推测肿瘤细胞间可能由于缺乏缝隙连接导致抑制细胞生长的因子不能通过缝隙连接传导，而导致瘤细胞生长失控。在脑外伤的研究中，Cx43所处的角色国内外学者的观点不是完全一致。有学者认为Cx43参与维持细胞内环境的稳定[16]，协调细胞增生、迁移和细胞修复，有保护神经元的作用[17]。还有的认为Cx43可能是脑损伤病理进程的一个诱因，可能参与了细胞凋亡的信号的传递[18]。Frantseva等[19]曾报道在打击模型中应用间隙连接阻断剂显著减少了细胞的凋亡，但有学者报道大脑中动脉闭塞的Cx43缺乏的大鼠梗死面积增加，caspase-3水平明显升高，加重了细胞凋亡。吴中亮等[20]还发现用Feeney自由落体法制作的局灶性脑损伤动物模型中，损伤后半小时到六小时Cx43表达量显著上升，而阻断Cx43可以减轻脑创伤后脑水肿的程度，提示Cx43参与了脑损伤后的脑水肿的形成。
3 前景与展望
Cx43与心血管系统、肿瘤、泌尿生殖系统、神经系统等疾病的发生发展过程有关，它不仅起通道的作用，而且涉及细胞间多种信号的传递，但就目前的研究来看，Cx43在疾病的发生和发展中作用机制还不是很清楚，尤其是其在创伤过程中所扮演的角色，还有待与研究。因此了解其作用的机制及损伤后不同时间的表达，可能为今后疾病的治疗、法医学死亡时间的推断提供一个新的思路。
参考文献
[1] Morley GE， Taffet SM， Delmar M. Intramolecular interactions mediate pH regulation of connexin43 channels[J]. Biophys J， 1996， 70 (3):1294-1302.
[2] Calder MD， Caveney AN， Smith LC， et al. Responsiveness of bovine cumulus-oocyte- complexes (COC) to porcine and recombinant human FSH， and the effect of COC quality on gonadotropin receptor and Cx43 marker gene mRNAs during maturation in vitro[J].Reprod Biol Endocrinol，2003， 1 (1) : 1421-1249.
[3] Formigli L， Ibba- Manneschi L， Perna AM， et al. Altered Cx43 expression duringmyocardial adaptation to acute and chronic volume overloading[J]. Histol Histopathol， 2003， 18(2) ： 359-369.
[4] Beardslee MA， Lerner DL， Tadros PN， et al. Dephosphorylation and intracellular redistribution of ventricular connexin43 during electrical uncoupling induced by ischemia[J]. Circ Res， 2000， 87(8): 656-662.
[5] 周莉，王小玲，王永军.乳腺癌中间隙连接蛋白Cx43、Cx26的表达及其预后意义[J]. 癌变·畸变·突变， 2005，17(5):291-294.
[6] 张笃， 董荣坤， 袁波， 等. 胃癌组织中 Cx43和 Skp2的表达及其相关性[J]. 郧阳医学院学报， 2007，626(3):133-137.
[7] Su YA， Bittner ML， Chen Y， et al. Identification of tumor suppessor genes using human melanoma cell lines UACC903，UACC903(+6)，and SRS3 by comparison of expression profiles[J]. Mol Carcinog， 2000， 28(2):119-127.
[8] Naus CC， Elisevich K， Zhou D， Beliveau DJ， Del Maestro RF. In vivo growth of C6 glioma cells transfected with connexin43 cDNA[J]. Cancer Res ，1992，52:4208-4213.
[9] D ring B， Shynlova O， Tsui P， et a1. Ablation of connexin43 in uterine smooth muscle cells of the mouse causes delayed parturition[J]. J Cell Sci， 2006， 119(Pt 9):1715-1722.
[10] 吴湘， 丁依玲， 喻玲. 促肾上腺皮质激素释放激素、c-Fos及间隙连接蛋白43与分娩发动的相关性[J].中华妇产科杂志，2007， 42(11):14.
[11] Juneja SC. mRNA expression pattern of multiple members of connexin gene family in normal and abnormal fetal gonads in mouse[J]. Indian J Physiol Pharmacol， 2003， 47(2):147-156.
[12] Hu YQ，Liu YJ. Expressions of Cx43 and Skp2 in epithelial ovarian tumor and their clinical significances[J].Ai Zheng，2005， 24(1):104-109.
[13] 陈卫国， 朱晓峰， 侯建全， 等. 糖尿病性勃起功能障碍大鼠阴茎组织内Cx43和eNOS表达的研究[J]. 中华男科学杂志， 2008， 5(14):427-430.
[14] Fonseca CG， Green CR， Nicholson LF.Upregulation in astrocytic connexin 43 gap junction levels may exacerbate generalized seizares in mesial temp oral lobe epilepsy[J].Brain Res，2002， 929(1):105-116.
[15] Pu P，Xia Z，Yu S，Huang Q. Altered expression of Cx43 in astrocytic tumors[J].Clin Neurol Neurosurg，2004 ，107(1):49-54.
[16] O'Carroll SJ，Alkadhi M，Nicholson LF， et al. Connexin 43 mimetic peptides reduce swelling， astrogliosis， and neuronal cell death after spinal cord injury[J].Cell Communication and Adhesion，2008， 15(1): 27-42.
[17] D glise S， Martin D， Probst H， et al. Increased commexin43 expression in human saphenous veins in culture is associated with intimal hyperplasia[J]. J Vasc Surg， 2005， 41(6):1043-1052.
[18] Talhouk RS，Zeinieh MP，Mikati MA，et al. Gap junctional intercellular communication in hypoxia-ischemia-induced neuronal injury[J].Prog Neurobiol，2008， 84(1):57-76.
[19] Frantseva MV， Kokarovtseva L， Perez Velazquez JL. Ischemiain deduced brain damage depends on specific gap2 junctional coupling[J]. Cereb Blood Flow Metab， 2002， 22(3):453- 462.
[20] 吴中亮， 廖春华， 任宁. 缝隙连接蛋白43与创伤后脑水肿相关性研究[J]. 中华神经外科疾病研究杂志， 2008， 7(3):201-204.