HMOX2基因,也称为血红素加氧酶-2,编码血红素加氧酶-2(HO-2)蛋白质,这是一种血红素代谢的关键酶。HO-2是一种组成型酶,即它在正常生理条件下持续表达,与诱导型血红素加氧酶-1(HO-1)不同,HO-1在应激条件下被诱导表达。HO-2在多种生理和病理过程中发挥作用,包括血红素代谢、抗氧化应激、炎症调节和细胞信号传导。
在血红素代谢中,HO-2将血红素分解为一氧化碳(CO)、铁和胆绿素-IXα(BV),BV随后被胆绿素还原酶(BVR)还原为胆红素-IXα(BR)。这些代谢产物具有多种生物学功能,例如CO作为一种气体信号分子,可以调节血管舒张、血小板聚集和细胞信号传导。铁是血红蛋白和肌红蛋白的重要组成部分,也是多种酶的辅助因子。胆红素是一种抗氧化剂,可以保护细胞免受氧化应激的损伤。
HO-2在心血管系统中发挥着重要作用,通过其代谢产物参与调节血管舒张、血小板聚集和细胞信号传导。HO-2的活性受到多种因素的调控,包括血红素、氧化剂、抗氧化剂和细胞内信号传导途径。HO-2的活性改变与多种疾病的发生和发展有关,包括心血管疾病、糖尿病、肥胖、肝脏和肾脏疾病。
在人类疾病中,HMOX2基因的变异与多种疾病相关。例如,研究发现,HMOX2基因的某些变异与心血管疾病的风险增加相关。此外,HMOX2基因的变异还与年龄相关性黄斑变性(AMD)的风险增加相关。AMD是一种常见的视网膜疾病,会导致视力下降甚至失明。研究表明,HMOX2基因的变异可能会影响铁和胆红素的代谢,从而影响AMD的发生和发展。
在缺氧条件下,如高海拔地区,HMOX2基因的表达可能会发生变化。研究发现,在藏族人群中,HMOX2基因的某些变异与血红蛋白水平相关。血红蛋白是一种蛋白质,负责将氧气输送到身体各个部位。在高海拔地区,由于氧气供应不足,血红蛋白水平通常会增加以补偿缺氧。然而,藏族人群的血红蛋白水平相对较低,这被认为是他们对高海拔环境的适应特征之一。研究表明,HMOX2基因的某些变异可能导致HO-2活性增加,从而促进血红素的分解,有助于维持较低的血红蛋白水平,以适应高海拔环境[1]。
除了在高海拔适应中的作用外,HMOX2基因还与偏头痛相关。偏头痛是一种常见的神经系统疾病,表现为反复发作的头痛和伴随症状。研究发现,HMOX2基因的某些变异与偏头痛的风险增加相关。这些变异可能导致HO-2活性改变,从而影响血管舒张和血小板聚集,进而影响偏头痛的发生和发展[2]。
HMOX2基因还与晚发性帕金森病(PD)相关。PD是一种神经退行性疾病,表现为运动障碍和其他症状。研究发现,HMOX2基因的某些变异与PD的风险增加相关。这些变异可能导致HO-2活性改变,从而影响铁和胆红素的代谢,进而影响PD的发生和发展[3]。
HMOX2基因还与代谢功能障碍相关脂肪肝疾病(MASLD)相关。MASLD是一种常见的肝脏疾病,表现为肝脏脂肪积累。研究发现,HMOX2基因的某些变异与MASLD的风险增加相关。这些变异可能导致HO-2活性改变,从而影响铁和胆红素的代谢,进而影响MASLD的发生和发展[4]。
除了上述疾病外,HMOX2基因还与其他疾病相关,如阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)、心脏疾病等。研究表明,HMOX2基因的变异可能导致HO-2活性改变,从而影响铁和胆红素的代谢,进而影响这些疾病的发生和发展。
综上所述,HMOX2基因在血红素代谢、抗氧化应激、炎症调节和细胞信号传导中发挥着重要作用。HMOX2基因的变异与多种疾病相关,包括心血管疾病、糖尿病、肥胖、肝脏和肾脏疾病、AMD、偏头痛、PD和MASLD等。这些发现为疾病的治疗和预防提供了新的思路和策略。
参考文献:
1. Yang, Deying, Peng, Yi, Cui, Chaoying, Qi, Xuebin, Su, Bing. 2015. HMOX2 Functions as a Modifier Gene for High-Altitude Adaptation in Tibetans. In Human mutation, 37, 216-23. doi:10.1002/humu.22935. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26781569/
2. Hautakangas, Heidi, Winsvold, Bendik S, Ruotsalainen, Sanni E, Palotie, Aarno, Pirinen, Matti. 2022. Genome-wide analysis of 102,084 migraine cases identifies 123 risk loci and subtype-specific risk alleles. In Nature genetics, 54, 152-160. doi:10.1038/s41588-021-00990-0. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35115687/
3. Gialluisi, Alessandro, Reccia, Mafalda Giovanna, Modugno, Nicola, Ciullo, Marina, Esposito, Teresa. 2021. Identification of sixteen novel candidate genes for late onset Parkinson's disease. In Molecular neurodegeneration, 16, 35. doi:10.1186/s13024-021-00455-2. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34148545/
4. Liu, Jun, Hu, Sile, Chen, Lingyan, van Duijn, Cornelia M, Howson, Joanna M M. 2023. Profiling the genome and proteome of metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease identifies potential therapeutic targets. In medRxiv : the preprint server for health sciences, , . doi:10.1101/2023.11.30.23299247. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38076879/