神經(jīng)纖維瘤病2型基因及其表達(dá)產(chǎn)物在聽神經(jīng)瘤發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展△

許建輝 張?zhí)煊?/p>

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·綜 述·

神經(jīng)纖維瘤病2型基因及其表達(dá)產(chǎn)物在聽神經(jīng)瘤發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展△

許建輝 張?zhí)煊?/p>

聽神經(jīng)瘤的發(fā)病有上升趨勢，而傳統(tǒng)的手術(shù)治療方式仍存在較多的并發(fā)癥。研究人員開始把重心放到聽神經(jīng)瘤的分子生物學(xué)研究上來，特別是神經(jīng)纖維瘤病2型基因及其表達(dá)產(chǎn)物Merlin蛋白在聽神經(jīng)瘤發(fā)病機(jī)制中的作用，得到越來越多學(xué)者的重視。(中國眼耳鼻喉科雜志，2017，17：205-207)

神經(jīng)纖維瘤病2型基因；Merlin蛋白；聽神經(jīng)瘤

聽神經(jīng)瘤(acoustic neuroma，AN)又稱前庭神經(jīng)鞘瘤(vestibular schwannoma,VS)，由第8對腦神經(jīng)前庭神經(jīng)膜細(xì)胞(施旺細(xì)胞)過度增殖所致的一種腫瘤。臨床癥狀包括感音神經(jīng)性聾、耳鳴、平衡障礙、眩暈、面神經(jīng)麻痹、腦水腫、失明，甚至死亡。AN多分為散發(fā)的單側(cè)型和神經(jīng)纖維瘤病2型(neurofibromatosis 2, NF2)，其中以單側(cè)散發(fā)的AN最為常見，約占AN的95%[1]。NF2多為雙側(cè)AN，為NF2抑癌基因發(fā)生點(diǎn)突變所引起的常染色體顯性遺傳病[2]，單側(cè)AN中也存在NF2基因的突變，但要明顯低于NF2。近年來，AN每年的發(fā)病率接近2/10萬[3]，且有上升的趨勢。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、CT等影像學(xué)診斷技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了AN的早期發(fā)現(xiàn)與診療。治療手段的多元化以及顯微外科手術(shù)、影像學(xué)隨訪觀察、放療等的相繼出現(xiàn)，使不同程度、階段的腫瘤得到早期診斷和治療，讓AN的治療策略有了更多的應(yīng)用和選擇。雖然取得了一定的進(jìn)步，對于體積增大且有癥狀的AN來說，手術(shù)和放療仍為治療AN的最佳選擇，較多的并發(fā)癥以及放療可能引起腫瘤生長甚至細(xì)胞惡變?nèi)允切枰鎸Φ膯栴}。因此，闡明AN的發(fā)病機(jī)制和生物學(xué)行為，從細(xì)胞和基因水平探索出具有可行性的靶向治療，拓寬診療視野，為AN的研究奠定良好的基礎(chǔ)。本文就NF2基因及其表達(dá)產(chǎn)物與AN發(fā)病機(jī)制的最新進(jìn)展予以綜述。

1 NF2基因與AN

NF2基因位于22q12.2，長1 785個(gè)堿基，含有17個(gè)外顯子，16和17外顯子為可變化的剪切外顯子。近年來研究發(fā)現(xiàn)，NF2基因具備抑癌功能，其失活與AN的發(fā)生密切相關(guān)[4]。NF2失活的基因主要方式為基因的插入、缺失和點(diǎn)突變，由此造成的移碼突變可致蛋白切斷和異常。另外發(fā)生在剪切位點(diǎn)的突變則引起外顯子跳躍或終止密碼子提前成熟。Zhang等[5]在對145例AN患者進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，NF2基因的突變率為34.5%，其中散發(fā)性AN的突變率為34.2%，囊性AN的突變率為35.5%，指出NF2基因的突變與囊性AN的發(fā)生無明顯相關(guān)性。張治華等[6]對國內(nèi)30例散發(fā)性AN患者進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，NF2基因突變率為39.3%，且其突變類型以片段缺失為主。Welling等[7]通過cDNA微陣列來分析AN患者的基因表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)NF2基因的第1 460核苷酸位點(diǎn)發(fā)生錯(cuò)義突變，甲亮氨酸變成異亮氨酸，從而導(dǎo)致NF2基因的表型發(fā)生變化。這種表型趨向于良性。在對NF2的研究中發(fā)現(xiàn)可能存在2個(gè)突變點(diǎn)，一個(gè)是CpG二核苷酸多發(fā)生G-A或C-T的轉(zhuǎn)換，另一個(gè)由5個(gè)CGA密碼子的C-T轉(zhuǎn)換引起的高頻無義突變。大部分突變常見于外顯子中，但體細(xì)胞的鑲嵌現(xiàn)象也常見于家族性AN中[8]。NF2轉(zhuǎn)錄體可以選擇性剪切為多個(gè)亞型，而只有I型具有抑制細(xì)胞生長的功能。Su等[9]在對AN細(xì)胞系HEI-193研究中發(fā)現(xiàn)，雖然NF2選擇性剪切異構(gòu)體不具有抑制細(xì)胞生長的功能，但與AN的形成和發(fā)展密切相關(guān)。

2 NF2基因的DNA甲基化與AN

DNA甲基化由DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶催化，以S-腺苷甲硫氨酸作為甲基供體，將胞嘧啶核苷酸嘧啶環(huán)的第5位碳原子甲基化，并與其3′端的鳥嘌呤形成甲基化的CpG。CpG島的啟動(dòng)子高甲基化與抑癌基因沉默、轉(zhuǎn)錄抑制相關(guān)，特別是涉及細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化、DNA修復(fù)、細(xì)胞代謝、細(xì)胞黏附和轉(zhuǎn)移等。基因組低甲基化可導(dǎo)致癌基因異?；罨⒂≯E丟失、基因組不穩(wěn)定的重復(fù)DNA序列激活和轉(zhuǎn)位，誘發(fā)腫瘤的發(fā)生。在AN的研究中，研究人員設(shè)想是否存在NF2基因DNA啟動(dòng)子區(qū)域的過度甲基化或者低甲基化，進(jìn)而引起AN的發(fā)生?Torres-Martin等[10]對39例AN患者進(jìn)行甲基化分析,發(fā)現(xiàn)存在多種基因的甲基化異常，其中啟動(dòng)子區(qū)域PMEPA1基因的低甲基化，其mRNA在AN組織中高表達(dá)，并可以調(diào)控雄激素受體(androgen receptor, AR)，而AR在AN的表達(dá)則是下調(diào)的。Lee等[11]對30例AN進(jìn)行研究也發(fā)現(xiàn)不存在NF2基因的甲基化。然而Kino等[12]發(fā)現(xiàn)23例AN患者中有14例存在NF2基因甲基化，并認(rèn)為是其引起NF2基因的失活。Gonzalez-Gomez等[13]發(fā)現(xiàn)31例AN患者中有6例存在NF2的高度甲基化，認(rèn)為NF2基因的甲基化異常是AN可能的發(fā)生機(jī)制。Kullar等[14]在40例散發(fā)性AN患者中發(fā)現(xiàn)4例NF2的異常甲基化。這些研究結(jié)果的差異不能為NF2基因甲基化在AN發(fā)生機(jī)制中發(fā)揮作用提供足夠的依據(jù)，仍需要進(jìn)一步探索。

3 Merlin蛋白與AN

Merlin(或稱Schwannomin)蛋白由NF2基因編碼，含595個(gè)氨基酸，分子量為66 kD。Merlin氨基酸序列與細(xì)胞骨架連接蛋白4.1超蛋白家族中的ERM家族蛋白具有高度同源性，兩者合稱為MERM。Merlin和ERM蛋白都是在極化細(xì)胞中連接肌動(dòng)蛋白和細(xì)胞膜表面結(jié)構(gòu)相互作用的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路以抑制細(xì)胞生長，但Merlin缺乏ERM蛋白結(jié)構(gòu)中的肌動(dòng)蛋白結(jié)合域。作為細(xì)胞骨架和跨膜蛋白的連接者，Merlin蛋白可以獲取周圍微環(huán)境中的信息而調(diào)控細(xì)胞分裂。細(xì)胞分裂的接觸抑制對于維持組織穩(wěn)態(tài)不可或缺，它的功能喪失是細(xì)胞轉(zhuǎn)化的一個(gè)標(biāo)志，并且會(huì)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的分裂、遷移和侵襲。有研究[15]認(rèn)為，鈣黏素的參與或者有絲分裂信號的喪失可激活PAK信號通路，進(jìn)一步導(dǎo)致Merlin閉合結(jié)構(gòu)增多而引起Merlin活化。在細(xì)胞高密度時(shí)，Merlin處于超磷酸化狀態(tài)而抑制細(xì)胞生長；在細(xì)胞低密度時(shí)，Merlin磷酸化并與ezrin，Moesin及CD44形成復(fù)合物，促進(jìn)細(xì)胞生長,而Merlin的失活導(dǎo)致細(xì)胞間接觸抑制喪失并加速了細(xì)胞周期進(jìn)程[16]。CD44通過與Merlin相互作用調(diào)節(jié)接觸抑制-依賴性細(xì)胞生長，被認(rèn)為是控制細(xì)胞生長停滯和增殖的節(jié)點(diǎn)。它是一種跨膜透明質(zhì)酸受體，涉及細(xì)胞的侵襲、黏附和遷移[17]。

另外，利用免疫熒光和激光共聚焦顯微鏡同步呈現(xiàn)正常神經(jīng)鞘膜細(xì)胞和AN細(xì)胞中Merlin蛋白的亞細(xì)胞定位，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Merlin蛋白在正常神經(jīng)鞘膜細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞核、核周和細(xì)胞質(zhì)間均存在穿梭運(yùn)動(dòng)，且在細(xì)胞核內(nèi)的抑瘤作用比在胞質(zhì)內(nèi)更為明顯[18]。Schulz等[19]通過對坐骨神經(jīng)受損的小鼠研究發(fā)現(xiàn)，Merlin敲除后小鼠的運(yùn)動(dòng)和感覺功能恢復(fù)比對照組更為緩慢，而RhoA信號通路的活性也隨Merlin的敲除而降低。AN中Merlin蛋白雖處于低水平，但更容易聚集在核周或進(jìn)入細(xì)胞核，并代償性地發(fā)揮抑瘤活性，這可能是臨床上觀察到AN出現(xiàn)生長停滯的一個(gè)原因。除了細(xì)胞內(nèi)穿梭這一特性外，在持續(xù)生長的AN中大部分會(huì)出現(xiàn)Merlin第518位絲氨酸殘基(MerlinSer518)高水平的磷酸化修飾，且MerlinSer518的磷酸化與Ras/PAK(p2l-actived kinase，PAK)增殖信號通路、p-JNK的磷酸化激活具有一致性，提示AN的持續(xù)發(fā)展可能與Merlin的磷酸化修飾直接相關(guān)[20]。PAK在調(diào)節(jié)第518位絲氨酸磷酸化的同時(shí)也調(diào)節(jié)第10位絲氨酸磷酸化，進(jìn)而導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的改變[21]。

4 Merlin蛋白介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與AN

研究發(fā)現(xiàn)，Merlin蛋白可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞外信號而起到抑制生長的作用，且其功能部位大多是細(xì)胞膜。Ras-Raf-MEK1/2-細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)-絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路偶聯(lián)絲裂信號促使細(xì)胞增殖[22]。Merlin蛋白可以鈍化ERK的活性，并且和MLK3(MAP3K混合譜系酶3)在原位相互作用，通過減少Erbin表達(dá)改變細(xì)胞之間的相互作用，使上皮細(xì)胞鈣黏蛋白分離，增加細(xì)胞增殖，提高ERK磷酸化水平。Erbin表達(dá)的減少還能使Merlin蛋白和粘連蛋白分離，并增加磷酸化Merlin蛋白的水平。抑制ERK激酶后，這些表現(xiàn)可以復(fù)原。Merlin蛋白的生長抑制與攜帶生長信號的CD44胞質(zhì)尾區(qū)相互作用，CD44與ERM蛋白及Merlin蛋白的相互作用可將生長信號從細(xì)胞膜傳入細(xì)胞核[23]。Merlin還可以通過抑制受體酪氨酸激酶來限制細(xì)胞的增殖，包括ErbB、PDGFR、IGF1R、VEGF等受體。這些來自于受體酪酸激酶下游的Ras/Raf/MEK/ERK和PI3K/AKT致癌通路的靶蛋白，在Merlin蛋白缺陷的神經(jīng)鞘瘤模型中能活躍表達(dá)[24]。

mTORC1為一種能調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、增殖、運(yùn)動(dòng)以及生存的激酶復(fù)合物，受到Merlin蛋白的負(fù)調(diào)節(jié)，且在Merlin蛋白缺陷的神經(jīng)鞘瘤中活化。這與Lopez-Lago等[25]對間皮瘤細(xì)胞系中mTORC1激活與Merlin蛋白缺失相關(guān)的結(jié)果一致。mTORC1作為Merlin蛋白的效應(yīng)器，其抑制劑Torin1能夠有效阻斷Merlin缺陷的腦膜瘤細(xì)胞系中mTORC1和AKT通路。Agnihotri等[26]通過對49例AN組織進(jìn)行微陣列分析，發(fā)現(xiàn)PI3K/AKT/mTORC1信號通路明顯激活，并存在Merlin蛋白的缺失。通過應(yīng)用這一通路的抑制劑BEZ235和PKI-587能夠明顯抑制AN細(xì)胞系HEI-193細(xì)胞的增殖活性，證實(shí)Merlin蛋白的缺失能激活PI3K/AKT/mTORC1信號通路，進(jìn)而促進(jìn)AN的發(fā)生。

5 問題與展望

近年來，有關(guān)AN的分子生物學(xué)機(jī)制的研究取得一些令人矚目的成果，針對NF2基因和Merlin蛋白的靶向治療也是目前基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn)，但對這些分子水平的檢測從理論到臨床應(yīng)用尚存在相當(dāng)?shù)碾y度。隨著基礎(chǔ)研究的不斷深入，各種新的檢測技術(shù)不斷涌現(xiàn)，以及新型針對NF2基因及其表達(dá)產(chǎn)物特異性靶向藥物的出現(xiàn)，將為AN的早期診斷和治療提供科學(xué)依據(jù)。AN發(fā)生的分子機(jī)制見圖1。

圖1. AN發(fā)生的分子機(jī)制示意圖

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(本文編輯 楊美琴)

Progress of neurofibromatosis 2 gene and its expression product in the pathogenesis of acoustic neuroma

XUJian-hui，ZHANGTian-yu.
DepartmentofOtolaryngology,EyeEarNoseandThroatHospitalofFudanUniversity,Shanghai200031,China

ZHANG Tian-yu, Email: ty.zhang2006@aliyun.com

The incidence of acoustic neuroma (AN) has an increasing trend, and there are still many complications in the traditional surgical treatment. Researchers have begun to focus on the molecular biology of AN, the role of neurofibromatosis 2 gene and Merlin protein in the pathogenesis of AN. (Chin J Ophthalmol and Otorhinolaryngol,2017,17:205-207)

Neurofibromatosis 2 gene；Merlin protein；Acoustic neuroma

國家自然科學(xué)基金(81570934)

復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院耳鼻喉科 上海 200031

張?zhí)煊?Email:ty.zhang2006@aliyun.com)

10.14166/j.issn.1671-2420.2017.03.017

2016-11-25)