Adam17-flox 基因敲除小鼠

Adam17，也称为肿瘤坏死因子-α转换酶（TACE），是一种重要的跨膜和分泌蛋白，属于ADAM（a disintegrin and metalloproteinase）家族。ADAM家族是一类具有细胞粘附、迁移、蛋白水解和信号传导调节功能的蛋白，在细胞表型的调控中发挥着重要作用。Adam17在多种生理和病理过程中发挥着关键作用，包括炎症、肿瘤生长、转移和心血管疾病等。

Adam17的主要功能是参与“细胞外域脱落”，即通过切割多种生长因子、细胞因子、受体和粘附分子的细胞外域，从而调节其生物学活性。Adam17是多种信号分子的主要切割酶，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、表皮生长因子受体（EGFR）配体等。在细胞表面，Adam17通过切割TNF-α前体蛋白，将其转化为活性形式，从而启动炎症反应。此外，Adam17还参与EGFR配体的生成，对上皮组织的发育至关重要。其他ADAM家族成员，如ADAM-10，在Notch和Eph/ephrin信号通路中发挥重要作用。对于许多底物，尤其是Notch受体，ADAM切割酶的切割对于其随后的“调节性跨膜蛋白水解”（RIP）至关重要，从而产生切割的细胞内结构域，并转移到细胞核以调节基因转录。一些ADAMs在精子的发生和功能中发挥作用，可能通过影响精子的成熟和其在子宫内的粘附和迁移。其他非催化ADAMs在CNS中发挥作用，通过影响引导机制[3]。

Adam17在多种疾病中发挥着重要作用。例如，在糖尿病心肌病（DCM）中，Adam17的表达和活性上调，而ACE2的表达下调。心肌细胞特异性敲除Adam17可以减轻心脏纤维化和心肌细胞凋亡，并改善DCM小鼠的心脏功能。生物信息学分析发现，Adam17敲除小鼠的心脏中代谢途径，特别是AMPK信号通路，表达的基因发生了显著变化。机制可能涉及激活AMPK通路，增加自噬体形成并改善自噬通量，从而减少心肌细胞的凋亡反应。此外，低氧诱导因子-1α（HIF-1α）可能作为Adam17上调的上游介质，而Adam17可能通过α1 A-肾上腺素受体（ADRA1A）影响AMPK信号通路。这些结果表明，Adam17活性和ACE2脱落增强在DCM中，可以通过心肌细胞特异性Adam17敲除来逆转。因此，抑制Adam17可能是DCM治疗的一个有希望的方法[1]。

在遗传性脱发（hypotrichosis）中，Adam17的变异与脱发有关。Adam17（p.D647N）突变导致毛囊干细胞（HFSC）耗竭和毛囊异常，最终导致脱发。机制研究表明，Adam17直接与E3泛素连接酶三重基序包含蛋白47（TRIM47）结合。Adam17变异增强了Adam17与TRIM47之间的关联，导致泛素化增加和Adam17蛋白的降解。此外，Adam17蛋白表达的减少影响了Notch信号通路，阻碍了HFSC在毛囊再生过程中的激活、增殖和分化。过表达Notch细胞内结构域能够挽救Adam17变异引起的一级成纤维细胞增殖能力的降低[2]。

在动脉夹层中，巨噬细胞经历了明显的代谢重编程，特别是在动脉夹层发展中诱导了HIF-1α的激活。巨噬细胞HIF-1α的激活通过增加Adam17来触发血管炎症、细胞外基质降解和弹性板断裂。HIF-1α特异性抑制剂acriflavine对巨噬细胞HIF-1α依赖性动脉夹层具有保护作用。这项研究揭示了巨噬细胞代谢重编程激活HIF-1α并随后促进动脉夹层进展，表明巨噬细胞HIF-1α抑制可能是治疗动脉夹层的潜在治疗靶点[4]。

Adam17基因启动子区域的-172 A-to-G变异影响EGR1/ADAM17通路，并使个体易患败血症死亡率。败血症患者中，-172AG/GG基因型和G等位基因的死亡率显著高于AA基因型和A等位基因的个体。Kaplan-Meier生存分析表明，具有该功能性Adam17启动子多态性的-172AG/GG基因型败血症患者的28天生存率明显低于AA基因型携带者。体外脂多糖刺激和荧光素酶实验表明，-172 A-to-G变异可以通过增强其启动子区域与EGR1的结合亲和力来功能性地上调Adam17基因的启动子活性和转录。ChIP实验证实了直接相互作用。进一步研究表明，抑制EGR1显著降低了Adam17的表达和促炎细胞因子的分泌，并改善了败血症小鼠模型的生存和炎症反应。这些结果表明，Adam17 -172A > G多态性通过EGR1/ADAM17通路功能性地促进Adam17表达并增强败血症引起的炎症反应，最终使个体易患败血症死亡率和预后不良[5]。

Adam17在癌症中也发挥着重要作用。Adam17能够释放多种膜蛋白的细胞外域，如生长因子、细胞因子和受体等，这些活动调节多种生理和病理过程，包括炎症、肿瘤生长和转移进展。近年来，针对Adam17的生物学研究取得了进展，包括开发具有增强Adam17特异性的小分子金属蛋白酶抑制剂、单克隆抗体和合成短RNA分子。这些方法成功地抑制了癌细胞生长和侵袭性，或使其对细胞毒药物、电离辐射或靶向治疗敏感。这些发现表明，Adam17抑制剂可以重新定位为癌症治疗的新策略，特别是在EGFR配体依赖性癌症中[6]。

Adam17在炎症和自身免疫之间也发挥着重要作用。Adam17能够切割多种非基质底物，如细胞因子（如TNF-α）、细胞因子受体（如IL-6R和TNF-R）、ErbB配体（如TGF-α和 amphiregulin）和粘附蛋白（如L-selectin和ICAM-1）。许多研究表明，Adam17在炎症性疾病的进展中发挥着调节作用，尤其是在自身免疫性疾病中，炎症性自身免疫性疾病通常表现为金属蛋白酶活性的失调。Adam17作为炎症调节剂的最新研究将在本文中探讨[7]。

Adam17在肾脏疾病中也发挥着重要作用。Adam17在多种病理过程中发挥作用，如癌症、炎症性疾病、神经性疾病、心血管疾病、动脉粥样硬化、糖尿病和高血压。临床和实验研究表明，Adam17在慢性肾脏病（CKD）中起着促炎和促纤维化的作用，表明它可能是CKD进展的重要介质。Adam17抑制可以减轻纤维化和炎症，表明其抑制可能是纤维化性肾脏疾病治疗的新有价值的治疗工具。此外，在肾脏疾病中，一些实验研究表明，Adam17在肾脏中表达不同。在糖尿病模型中，Adam17在远端肾小管中高度表达，并在整个肾脏中增加。本文将回顾Adam17在生理和病理条件下的作用，主要关注Adam17在CKD中的重要性[8]。

Adam17基因多态性与中国汉族人群的帕金森病（PD）易感性相关。PD是一种常见的神经退行性疾病，其特征是黑质中多巴胺神经元的丢失。p75神经生长因子受体（p75NTR，由NGFR基因编码）被发现对黑质中多巴胺神经元的选择性神经元死亡以及PD的发病机制和发展起着重要作用。为了评估NGFR基因多态性与PD易感性之间的关系，进行了一项包含414例PD患者和623名年龄和性别匹配的对照的病例对照研究。从NGFR基因中选择了12个标签单核苷酸多态性（tag-SNPs），并通过构建连锁不平衡块从ADAM17基因中选择了1个tag-SNPs。应用多重聚合酶链反应-连接检测反应（PCR-LDR）方法进行基因分型。通过无条件的逻辑回归分析了tag-SNPs与PD风险之间的关系，并应用了五种遗传模型，包括共显性、显性、隐性、过度显性和加性模型。结果表明，在13个tag-SNPs中，rs741073与PD风险降低相关，而rs1804011也与PD风险降低相关。然而，这些关联在Bonferroni校正后并不保持。因此，这项研究未能揭示NGFR和ADAM17中选定的tag-SNPs与PD易感性之间的关系。p75NTR及其基因多态性在PD发病机制中的作用需要进一步研究[9]。

Adam17与iRhom1和iRhom2等适配蛋白的相互作用是其功能调控的重要机制。iRhom1和iRhom2是rhomboid超家族的伪蛋白酶，对Adam17介导的生理和病理信号传导过程具有决定性影响。它们的特征性基因表达谱、基因敲除的特定后果以及疾病相关突变的出现表明，iRhom1和iRhom2在不同的细胞类型中经历不同的基因调控，因此它们的功能只有部分冗余。因此，除了对Adam17的兴趣外，iRhom蛋白也成为治疗靶点。然而，为了利用其治疗潜力，必须深入了解Adam17活性的调节及其与iRhom蛋白的相互作用[10]。

综上所述，Adam17是一种重要的跨膜和分泌蛋白，在多种生理和病理过程中发挥着关键作用。Adam17参与细胞外域脱落，调节多种信号分子的活性，影响炎症、肿瘤生长、转移和心血管疾病等。Adam17在多种疾病中发挥着重要作用，包括糖尿病心肌病、动脉夹层、败血症和肾脏疾病等。此外，Adam17还与遗传性脱发和帕金森病等疾病相关。Adam17的研究有助于深入理解其在生理和病理过程中的作用机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。