RAGE及其剪接变体与糖尿病血管并发症

［摘要］ 糖尿病血管病变是一种多因素疾病。糖基化终产物（AGE）与其受体（RAGE）相互作用在糖尿病血管病变的发展中起重要作用。RAGE转基因的糖尿病小鼠其肾脏病变更严重，应用AGE阻滞剂可阻断并发症的发生。目前已经发现了可诱导RAGE基因表达的细胞外信号及核因子，这些因素也被认为是糖尿病并发症的危险因素。通过分析RAGE多聚核糖体mRNA发现了3种主要的剪接变体:截去C端型、截去N端型和已知的全长型。人们把前者即可溶型RAGE命名为内源分泌型RAGE（esRAGE），esRAGE可捕获AGE配体，中和AGE对内皮细胞的损伤活性，提示其有潜在的保护糖尿病性血管损伤的作用。

［关键词］ 糖基化终产物;糖基化终产物受体;剪接变体;内源分泌型糖基化终产物受体;糖尿病血管病变。

研究显示糖基化终产物（advanced glycation end products，AGE）的形成是导致糖尿病血管病变的主要环境因素，而糖基化终产物受体（receptor for advanced gly—cation end products，RAGE）表达异常是主要的遗传因素。目前已经发现了可诱导RAGE基因表达的细胞外 信号及核因子，这些因素也被认为是糖尿病并发症的 危险因素。迄今为止发现了3种RAGE剪接变体。内源分泌型RAGE（esRAGE）是RAGE的胞外可溶部分，其缺失胞内段和跨膜区域，体内实验发现，esRAGE能与AGE结合阻断细胞表面受体活性，中和AGE对内皮细胞的损伤活性。RAGE及其剪接变体成为研究糖尿病血管并发症的热点，阻断AGE.RAGE通路可为防治上述疾病提供新的靶点。

1 AGE与RAGE。

AGE是还原糖如葡萄糖等与蛋白质、脂质及核酸上的游离氨基发生非酶促反应形成的Schiff碱和Ama—dori产物经过一系列的分子重排产生的不可逆聚合物，它具有棕色变、自发荧光和广泛交联等特征，可通过改变被修饰蛋白的结构和功能或与特异的RAGE结合影响胞内信号转导、刺激细胞因子等释放而发挥致病效应。AGE受体包括RAGE、巨噬细胞清道夫受体Ⅰ和Ⅱ、寡糖转移酶.48（OST.48，AGE.R1）、80K.H磷蛋白（AGE.R2）及半乳糖结合蛋白（galectin.3，也称AGE.R3）。目前认为AGE.RAGE通路导致血管稳态功能失调，并在糖尿病血管病变的发展中起重要作用。RAGE属于细胞表面分子免疫球蛋白超家族成员，广泛存在于体内多种细胞表面，作为一种细胞信号转导受体与多种配体结合诱导细胞功能紊乱，参与糖尿病并发症、阿尔茨海默病、炎症及肿瘤等病理过程。近年的研究发现除了葡萄糖衍生AGE能与RAGE结合，甘油醛糖衍生AGE及乙醇醛衍生AGE也能与RAGE结合［1］ 。内源性RAGE配体有AGE、EN.RAGE.S100（S100.钙粒蛋白家族成员之一）、双性素、β样淀粉肽和转甲状腺素蛋白等。

2 RAGE的结构。

人RAGE基因位于第6号染色体短臂，含有11个外显子和1个长约1.7kb的5′.侧域。氨基酸序列分析表明，RAGE由400多个氨基酸组成，分为3个区域，其胞外部分包含3个免疫球蛋白样区域（1个V区和2个C区），位于氨基端的V型区是与AGE结合的主要部位，其后是疏水的跨膜信号区域，最后部分为胞内段。胞内段与B细胞活化信号CD20高度同源，其基本结构对信号转导至关重要，不同的物种包括人、牛、大鼠及小鼠高度保守，通过分析氨基酸序列将其分为3个部分:基础氨基酸相对丰富的近膜端17氨基酸区域、富含谷氨酸的中心17氨基酸区域和含有9个残基的低度保守C端。Ishihara等报道RAGE C段胞质内区域的近膜段是RAGE与胞外信号调节激酶（extracel—lular signal—kinase，ERK）结合的必须部分［2］ 。

3 RAGE的基因调节。

RAGE基因表达上调可激发糖尿病血管病变， Yamamoto等［3］ 培育的RAGE转基因糖尿病小鼠血管细 胞过度表达RAGE，表现出更严重的肾病及视网膜病变，抑制其体内AGE的产生可阻止并发症的发生，所以RAGE基因调节机制尤为重要。目前已经发现了可诱导RAGE基因表达的细胞外信号及核因子，包括IL.6、血管内皮细胞生长因子、内皮细胞中的血管细胞粘附分子、巨噬细胞.克隆刺激因子、巨噬细胞组织因子和神经细胞中的Bc1.2，这些因素也被认为是糖尿病并发症的危险因素［2］ 。Tanaka等［4］ 分离出3种RAGE基因转录引物:AGE本身、肿瘤坏死因子—α（tumor necrosis factor—α，TNF—α）和17β.雌二醇。AGE和TNF.α与RAGE结合部位相同，位于RAGE5′.侧域序列第671核苷酸，而17β.雌二醇结合部位位于第189和172核苷酸。电泳分析发现核转录因子NF.κB是RAGE与AGE及TNF.α结合的转录因子，Sp.1.雌激素受体α复合体是RAGE与雌二醇发生反应的因子［3］ 。众所周知，TNF.α可导致胰岛素抵抗，而RAGE基因的作用揭开了TNF.α的另一方面作用:糖尿病患者体内TNF.α水平增高可通过RAGE加速糖尿病并发症进展。AGE本身可活化RAGE基因，并提高RAGE免疫源性而加重血管损伤。这一发现与以前观察到的结果一致:富含AGE的血管表现为RAGE免疫反应性增加［5］ 。这种正反馈环能加重糖尿病的血管损伤［4］ ，而雌二醇诱导的RAGE活化使妊娠糖尿病并发症加重［2］ 。

4 esRAGE。

选择性剪接拼接是基因功能放大、调节的一种重要手段。遗传研究表明40%～60%人类基因外显子和内含子存在剪接拼接，继而影响基因的调节结果［6］ 。在RAGE，选择剪接的esRAGE产物可与位于细胞膜上的全长型RAGE竞争性地同AGE结合。esRAGE即RAGE胞外段，为锲状可溶片段（V.C.C′），存在于正常个体，半衰期约22h，体内实验发现esRAGE能与AGE结合，并阻断细胞表面受体活化。Malherbe等［7］ 最先在人胚胎肺组织中发现了人esRAGE，该剪接变体在第3外显子3′段拼接部位切除内含子2，导致42核苷酸缺失，5′段拼接部位切除第7内含子，第7外显子29核苷酸延伸，外显子8移位。此后Park等6报道在人大脑星型胶质细胞和外周血单个核细胞中存在一个新的RAGE mRNA剪接变体△8 .RAGE，△ 8 .RAGE缺少第8外显子，因为框架移位在第10外显子形成一个早期终止密码子。短暂转染实验证实△8 .RAGE mRNA编码分泌型蛋白esRAGE。Yonekura等［8］ 通过分析血管内皮细胞及周围细胞多聚核糖体的ploy（A） + RNA，也发现了一个新的围编码可溶性RAGE蛋白的剪接变体，该剪接变体包含第9内含子5′部分，缺少第10外显子，在内含子5′部分因为框架移位形成早期终止密码子。说明esRAGE可由不同的细胞和组织分泌合成。进一步研究发现了3种主要的RAGE剪接变体 ［9］ :已知的全长膜结合型、截去N端膜结合型和截去C端可溶型。全长膜结合型含有完整的胞外段、跨 膜区域和胞内段，截去N端膜结合型含有跨膜区域和 胞内段，缺失胞外段V区，截去C端可溶型为RAGE胞外段，缺少跨膜区域和胞内段（图1）。不同的细胞RAGE剪接变体表达比例不同，在内皮细胞截去C端型全长型=截去N端型，而周围细胞中全长型截去N端型截去C端型 ［9］ 。全长膜结合型和截去C端膜可溶型能结合AGE，而截去N端膜结合型不能与AGE结合，进一步说明RAGE与配体结合的部位位于氨基端类似V区区域。