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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果补体C1抑制剂的研究进展 摘要补体 c1抑制剂是丝氨酸蛋白酶抑制剂“家族”的成员之一，对补体，凝血、纤溶、激肽释放等蛋白酶激活系统有重要的抑制功能。 c1INH通过其分子表面的反应中心环与靶酶的活性中心结合形成共价复合物从而达到抑制靶酶活性的作用。 c1INH的遗传基因位于11号常染色体的 ，遗传基因中的部分缺失、插入，以及单一碱基对的替代，都将导致血浆 c1INH水平低下或功能异常。 c1INH的遗传性或获得性缺乏与血管神经性水肿有着密切的关系。 c1INH浓
2、缩制剂对遗传性或获得性 c1INH水平低下患者有 治疗 作用。 关键词：补体 c1抑制剂丝氨酸蛋白酶抑制剂遗传性血管神经性水肿获得性血管神经性水肿 1 C1INH的分子结构及生理功能 补体 c1抑制剂是血浆中重要的丝氨酸蛋白酶抑制剂家族成员之一，具有抑制多种丝氨酸内肽酶的活性，与补体、凝血、纤溶和激肽释放的活化与拮抗平衡有密切的联系1。 c1INH是血浆补体成分 c1的唯一抑制剂，通过抑制活化补体成分 c1的酯酶活性调节补体活化途径；它也是 f a的主要灭活剂，占血浆 f a抑制活性的90%；它可抑制血浆中50%的激肽释放酶活性； c1INH亦能抑制纤维蛋白溶解酶的活性，从而对纤溶平衡具有调节
3、作用2。 c1INH为单肽链糖蛋白，由478个氨基酸残基组成。肽链的63-97重复出现四肽顺序 glx-Pro-Thr-Thr及其变异结构 glx-Pro-Thr，重复次数高达7次。肽链内有两对二硫键，分别为 cys101-Cys406、 cys108-Cys183。 c1INH高度糖基化，糖含量约占分子总量的33%35%。肽链上连接有约20个侧糖链，大多数糖基位于肽链的 n-末端1-120肽段内，侧糖链中有6个葡萄糖胺基连接。至少有5个半乳糖胺基连接，分别连接于 thr26、 ser42、 thr66、 thr70、 thr74。其它可能被糖基化的氨基酸残基为 thr77、 thr84、 t
4、hr85、 thr89、 thr93、 thr96、 thr97。完整的 c1INH分子量为104kDa，等电点为 。血浆中 c1INH的含量约为2 mole/L(约220mg/L)1。 c1INH主要是在肝脏合成，纤维母细胞、单核细胞、巨核细胞等多种肝外细胞具有合成 c1INH的能力。纤维母细胞合成 c1INH的能力比单核细胞的能力大3050倍， iNF-、 iNF-2、 tNF等细胞因子能促进 c1INH的合成3。 c1INH属 serpins家族中的一员，与其它 serpins成员如1-抗胰蛋白酶、1-抗胰凝乳蛋白酶、 aT-、 hC-等具有不同程度的同源性2，3。 perkins等4通
5、过中子散射 分析 ，推断 c1INH分子由头-尾两结构组成， n-末端的113个氨基酸残基组成棒状尾部结构区，它高度糖基化，无 serpins功能，推测它可能与防止 c1自身聚集性自激活、以及在与白细胞表面的结合等方面起作用4，5。 c-末端的365个残基组成球状头部结构区，是 serpins同源区，具有 serpins的功能。 serpins同源 区由8个-螺旋结构、3个-折叠结构、1个反应中心环以及部分其它无规则结构组成。 c1INHR的 rCL为 a-折叠结构的第5肽段与 c-折叠结构第1肽段间的连接肽，在 c1INH分子表面向外伸展形成一个可折叠的环状结构。 rCL长度约为20个氨基酸
6、残基，具有 c1-底物结构的相同特征，包括氨基酸顺序、酶反应中心连接特征、柔韧性等，其空间结构与靶酶活性中心的空间结构互补4，5。 c1INH的反应中心为肽链第444-445位的 arg-Thr，位于 rCL中。在靶酶抑制过程中，反应中心的 p1被靶酶识别、捕获，形成靶酶-抑制剂1：1结合的共价复合物， c1INH的 arg444-Thr445乙酰键被裂解，从 c-末端裂解下一个分子量为4kDa的34个氨基酸残基的小肽段，肽键断裂后在 p1位产生的新羧基将靶酶反应中心的 ser乙酰化，形成共价复合物，从而直到抑制酶活性的作用5。 C1INH的分子遗传学特征和变异 c1INH基因位于第11号染色
7、体的 。据推断， c1INH基因全长至少16kb，由8个外显子和7个内含子组成6。 c1INH遗传缺陷表现为基因的微小缺失、插入或有限碱基替换，或其它基因的缺陷导致血浆中 c1INH被不正常地加工和修饰715。在 hAE的临床诊断中，根据 c1INH抗原浓度与活性降低的程度分为型和型 hAE。型 hAE患者血浆中的 c1INH抗原含量以及靶酶抑制活性仅及正常水平的30%50%79；而型 hAE患者血浆中具有正常、略低或略高的 c1INH抗原含量，但靶酶抑制活性却低于正常个体，在型 hAE患者的血浆中含有功能异常性 c1INH1015。 早期对型 hAE患者的 c1INH基因的 研究 发现该类患
8、者有一个异常短的 c1INH mRNA。采用 pCR技术将患者 c1INHmRNA放大分析，提示了从异常 c1INH基因衍生出一个较小的160bp dNA，相应于外显子有核苷酸的丢失。因此合成了小于正常分子量的 c1INH7。 ernst等8的研究发现了另一种类型的型 c1INH变异。患者 c1INH遗传基因外显子中第1414-1433的20个碱基对出现了重复结构，导致了一个正常的终止密码子缺失，产生了一个比正常 c1INH多52个氨基酸残基的异型 c1INH。将变异型基因重组到纤维母细胞中表达，胞内 c1INH的肽链分子量高达98kDa，明显高于正常 c1INH基因在纤维母细胞中所表达的肽链
9、分子量；而变异型 c1INH表达后分泌发生降解。 ernst等8认为这可能起因于异型 c1INH的糖基化异常或分泌通道的识别异常导致分泌量减少。 kawachi等9报道了一类因内含子单一碱基替代变异所致型 hAE。患者 c1INH遗传基因第7内含子5-末端链接识别位点发生了 t a单一碱基替代变异，印迹试验证明患者具有正常大小的 c1INH mRNA，但量仅及正常个体量的50%。变异基因在转录过程中出现迅速的降解，导致 mRNA的含量降低，引发血浆 c1INH水平低下，表现出型 hAE。 c1INH的型变异为单一碱基变异，包括碱基替换或缺失1015。 多数变异发生在 c1INH的 rCL上。编
10、码 rCL氨基酸顺序的密码 子位于 c1INH基因的外显子，当发生单一碱基对替代变异后， rCL上的氨基酸顺序发生变异，由于产生靶酶识别的异常或 c1INH-靶酶中间复合物稳定性减弱，最终导致 c1INH功能性异常，表现出 hAE1014。 在 rCL上的变异中，多数变异发生在反应中心的 p1上。编码 arg444的密码子 cGC含有一个极易突变的 cpG二聚核苷酸，当 c被 t替代后，反应中心的 arg444变异为 cys，发生了已被命名的 da、 ca、 fe的 c1INH变异；当 g被 a替代后，反应中心的 arg444被 his替代，发生了 ri、 sp型变异； at、 bo、 gu、
11、 za等型的变异皆为类似的变异， arg444分别被 his、 his、 leu、 ser、 his替代1012。当 p1位的 arg发生替代变异后， c1INH发生了靶酶识别异常， c1-抑制功能异常。 ocejo-Vinyals等13报道了一个型 hAE变异的西班牙家族，在该家庭中发现了 p1的替代变异。 p1是反应中心的另一靶酶识别位点；当编码 thr的密码子发生 a c的替代变异， thr445被 cys所替代，变异后的 c1INH由靶酶的抑制剂特性转变成为底物特性，导致血浆 c1INH的靶酶抑制活性降低，引发型 hAE。 在邻近反应中心 p1的 p10、 p12、 p14位的 ala
12、(即肽链 ala436、 ala434、 ala432)亦是突变热点，对抑制剂-靶酶复合物的稳定性至关重要。当编码 ala的密码子突变， ala被 glu替代，发生 ma型变异和 we型变异；被 thr替代，发生 mo型(Ala436 thr)变异和 ca型(Ala436 thr)变异14。 ala443的替代变异发现于系统性红斑狼疮而未出现 hAE的家族。 ala443紧邻反应中心 arg444当它被 val替代后，大分子氨基酸的侧链基因 影响 到 c1INH对靶酸的识别， c1INH对 c1亚组分的抑制活性减弱，因而引发补体激活-抑制调节失衡的疾病 sLE。但变异型 c1INH对 f a、
13、激肽释放酶的抑制活性正常，在临床上未表现出 hAE11，12。 ta型 c1INH变异是迄今发现的唯一发生在 rCL以外氨基酸缺失性变异。由于编码 lys251的密码子缺失，合成的 ta型 c1INH的肽链结构缺少 lys251。因此 lys251相邻位置的氨基酸顺序由 asn-Lys-Ile-Ser变异成为 asn-Ile-Ser，产生了一个新的糖基化位点。 lys251位于 f-螺旋与 a-折叠之间，变异结构通过 f-螺旋直接或间接地破坏了 a-折叠结构，对形成蛋白酶-抑制剂稳定复合物产生了影响，导致酶抑制功能低下15。 C1INH缺乏相关性疾病 血管神经性水肿是因血浆中血管渗透活性增强所
14、致，这与补体系统或接触系统的激活产生与血管渗透性有关的激肽类物质有关。 c1INH作为补体组分 c1唯一的抑制剂， f a的主要抑制剂，其缺乏将导致补体系统和/或接触系统活化的调节失衡，使激肽浓度增高，血管渗透性增强，从而表现出血管神经性水肿的临床症状，如体表水肿或粘膜水肿，全身性任何部位发生自限性血管性水肿。当发生粘膜水肿时，三分之二的病人出现突发性腹痛、腹胀、呕吐、不能排气等肠梗阻等表现。半数以上的病人有咽部水肿、吞咽困难、声嘶、憋气。约有80%的病人发生喉头水肿窒息而死亡1，2。 遗传性血管神经性水肿是一种常染色体遗传病，发病率约为五万分之一。85%的 hAE病人属型，患者血浆中 c1I
15、NH抗原含量降低并且酶抑制活性水平降低，约为正常人的30%，甚至更低。型 hAE患者的血浆 c1INH抗原含量正常或略高，但靶酶抑制活性异常或低下1，915。 获得性血管神经性水肿是正常 c1INH遗传个体，因某种特定病理生理过程引起 c1INH消耗增加所致，其特征为 c1INH、 cH50、 c1q、 c1、 c4以及 c2水平均低下。与 hAE不同的是， aAE病人的 c1INH代谢正常或轻微的升高1623。随着病理诊断学的 发展 ，已根据诊断特征将 aAE分为型和型两大类型。型 aAE与淋巴细胞增生异常性疾病或其它恶性肿瘤如淋巴瘤、慢性淋巴细胞性白血病等有关，尤其是淋巴瘤17，18。此类患者体内产生了针对独特型抗原的抗体。抗体识别新生 b-细胞的独特型抗原，形成独特型抗原-抗体复合物。这类抗原抗体复合物对 c1的活化能力比其它类型的抗原-复合物对 c1的活化能力强，过量的活化 c-1导致 c1INH的大量消耗，引发血浆 c1INH水平低下，从而使补体激活途
