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综述:走向弹性蛋白相关疾病的理性治疗:基于弹性蛋白的再生医学策略关键考量
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月13日 来源:Matrix Biology 4.5
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这篇综述系统阐述了弹性蛋白(ELN)在发育和疾病中的核心作用,聚焦其转录调控、翻译后修饰及降解机制,提出针对威廉姆斯综合征(WBS)、主动脉瓣上狭窄(SVAS)和常染色体显性皮肤松弛症(ADCL)等疾病的再生医学策略,强调通过mRNA疗法和CRISPR-Cas9基因编辑等前沿技术实现弹性蛋白精准修复的潜力。
弹性蛋白:从分子机制到疾病干预
Abstract
弹性蛋白作为结缔组织核心蛋白,由ELN基因编码,赋予动脉、肺实质、皮肤等组织弹性回缩能力。其以可溶性单体(原弹性蛋白,TE)形式分泌,经细胞外空间交联形成半衰期超70年的稳定聚合物。综述揭示弹性蛋白相关疾病三大病因:沉积不足、纤维质量缺陷或降解加速,并探讨针对性治疗策略。
Introduction
人类ELN基因定位于7号染色体,含34个外显子。尽管终身转录,弹性蛋白沉积仅发生于妊娠晚期至青少年期。成熟弹性纤维的异常可导致血管狭窄、皮肤松弛等病理改变,其长寿命特性(半衰期~74年)使环境或遗传因素导致的降解成为疾病关键诱因。
Elastin related disease
Elastin insufficiency: Williams syndrome and ELN-related SVAS
WBS由7q11.23微缺失(含ELN)引发,发病率1:7500,典型表现为SVAS。单核苷酸变异(如c.1829G>A诱导隐性剪接)通过无义介导的降解(NMD)导致单倍剂量不足。小鼠模型(Eln+/-
)证实血管壁弹性板层数增加、管腔狭窄的剂量效应。
Dominant negative: ELN-related ADCL
外显子30-34的移码突变(如c.2012delG)产生异常蛋白,干扰正常纤维组装。皮肤活检显示分支状弹性纤维,肺组织可见TGFβ介导的未折叠蛋白反应激活。
Diseases of elastin destruction
紫外线、糖尿病晚期糖基化终产物(AGEs)及衰老通过MMP-12等蛋白酶加速弹性纤维降解,导致动脉瘤、肺气肿等疾病。
Overview of elastin production, stability, and decay
转录受GC富集启动子调控,受胰岛素、TGFβ等诱导,但核心调控在于mRNA稳定性(如miR-29靶向降解)。翻译阶段,外显子20罕见密码子簇(如rs2071307)可能通过核糖体停滞调节蛋白折叠。分泌后,TE通过分子伴侣(FKBP65)抑制细胞内聚集,酸性囊泡运输至细胞表面,在LOX和fibulin-5协助下交联成纤维。
Treatment strategies
降解抑制
五没食子酰葡萄糖(PGG)通过屏蔽MMPs保护弹性纤维,临床试验显示局部给药可稳定动脉瘤。
新生诱导
米诺地尔通过KATP
通道激活增加ELN转录,但伴随120种ECM基因非特异性上调。
基因治疗
腺病毒载体递送TE基因可在大鼠主动脉短暂表达;m1Ψ修饰的mRNA联合密码子优化显著提升蛋白产量,猪皮肤实验显示弹性蛋白增加10%。
Future perspectives
需优化组织特异性递送系统,评估交叉连接弹性蛋白的力学性能,并探索AAV载体在全身治疗中的应用潜力。
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