腦衰反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白2功能及與神經(jīng)精神疾病關(guān)系研究進(jìn)展☆

魏艷艷 王高華 王惠玲何靜肖玲楊燦

腦衰反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白家族 （collapsin response mediator proteins，CRMPs）又名二氫嘧啶相關(guān)蛋白（dihydropyrimidinase-related proteins，DRP，DPYSL）、UNC-33 類 似 蛋 白（unc-33-like proteins，Ulip）、TOAD-64 及 TUC， 由 5 種同源胞漿蛋白構(gòu)成，即CRMP1-5[1]。CRMP2是其家族最先被發(fā)現(xiàn)的成員，在神經(jīng)元及少突膠質(zhì)細(xì)胞中廣泛表達(dá)，參與多種神經(jīng)功能，包括微管動(dòng)態(tài)性、微絲重組及穩(wěn)定性、神經(jīng)元極化及遷移、軸突運(yùn)輸、胞吞作用、鈣離子通道調(diào)節(jié)以及T淋巴細(xì)胞遷移等[2]。研究發(fā)現(xiàn)其與阿爾茨海默病、缺血缺氧性腦病、精神分裂癥、抑郁癥等多種神經(jīng)精神疾病的發(fā)生、進(jìn)展密切相關(guān)。

1 CRMP2的功能

1.1 CRMP2與細(xì)胞骨架動(dòng)態(tài)性、軸突生長(zhǎng)及神經(jīng)元極化CRMP2可與多個(gè)下游分子相互作用調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架動(dòng)態(tài)性。其可與tubulin二聚體結(jié)合，促進(jìn)微管組裝及穩(wěn)定性，促進(jìn)軸突生長(zhǎng)及分枝。磷酸化的CRMP2會(huì)降低與tubulin的結(jié)合能力，降低微管穩(wěn)定性，使軸突回縮[3-4]。CRMP2亦可通過(guò)順行性軸突轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制間接穩(wěn)定軸突及突觸中以actin為基礎(chǔ)的微絲網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性[5]。此外，CRMP2在建立和維持神經(jīng)元極化中起著重要作用，能促進(jìn)微管微絲聚合，決定軸突的特定分化，其過(guò)表達(dá)可產(chǎn)生多個(gè)軸突導(dǎo)致神經(jīng)元極性受損[6]。

1.2 CRMP2與神經(jīng)元遷移神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中，室管膜區(qū)神經(jīng)母細(xì)胞分裂形成神經(jīng)元，其以輻射遷移及切向遷移兩種方式遷移至最終位置形成正確的神經(jīng)環(huán)路。沉默CRMP2可導(dǎo)致輻射遷移被抑制，使神經(jīng)元在小鼠新皮質(zhì)的中間帶（IZ）堆積[6]。在IZ區(qū)神經(jīng)元多極—雙極過(guò)渡轉(zhuǎn)換階段，CRMP2可調(diào)節(jié)α2嵌合蛋白活性并定位控制神經(jīng)元遷移[6]。此外支架蛋白Numb能夠促進(jìn)細(xì)胞遷移，推測(cè)CRMP2可能通過(guò)與Numb相互作用介導(dǎo)神經(jīng)元遷移[6]。

1.3 CRMP2與內(nèi)吞作用及囊泡運(yùn)輸CRMP2可與Numb相互作用調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)吞作用。沉默CRMP2可抑制生長(zhǎng)錐神經(jīng)細(xì)胞粘附因子L1的內(nèi)吞，并抑制軸突生長(zhǎng)。MICALL1作為一種支架蛋白可定位于管狀循環(huán)核內(nèi)體上，通過(guò)CRMP2與胞膜動(dòng)力蛋白的結(jié)合調(diào)節(jié)其核內(nèi)體轉(zhuǎn)運(yùn)。CRMP2在調(diào)節(jié)順行性及逆行性轉(zhuǎn)運(yùn)中均發(fā)揮作用[7]。

1.4 CRMP2與Cav2.2離子通道及神經(jīng)遞質(zhì)釋放N型電壓門(mén)控鈣離子通道（Cav2.2）是神經(jīng)元興奮及神經(jīng)遞質(zhì)釋放的關(guān)鍵介質(zhì)，與神經(jīng)性疼痛密切相關(guān)。CRMP2可與突觸前Cav2.2結(jié)合并增強(qiáng)其功能[8]。CRMP2過(guò)表達(dá)可增加神經(jīng)元表面Cav2.2數(shù)量并增強(qiáng)Ca2+電流，促進(jìn)興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸的釋放及突觸囊泡循環(huán)。過(guò)表達(dá)CRMP2可增加背根神經(jīng)節(jié)Ca2+電流及降鈣素基因相關(guān)肽（calcitonin generelated peptide，CGRP）的釋放，加重慢性炎性疼痛；沉默CRMP2則可降低GCRP的釋放。轉(zhuǎn)錄反式結(jié)合因子-鈣結(jié)合域 3（transactivator of transcription-calcium-binding domain 3,TAT-CBD3）可通過(guò)阻斷CRMP2與 Cav2.2的結(jié)合降低Ca2+電流及神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，緩解急性炎癥及神經(jīng)性疼痛[1]。

1.5 CRMP2與T淋巴細(xì)胞遷移CRMP2在免疫系統(tǒng)亦存在表達(dá)。T淋巴細(xì)胞遷移是發(fā)揮免疫功能的基礎(chǔ)，CRMP2可與細(xì)胞骨架Vimentin相互作用，在T淋巴細(xì)胞自發(fā)的及趨化因子CXCL-12引起的遷移中起著重要作用，過(guò)表達(dá)CRMP2可增加其遷移速度[9]。

2 CRMP2與神經(jīng)精神疾病的關(guān)系

2.1 神經(jīng)退行性疾病

2.1.1 阿爾茨海默病 阿爾茨海默病 （Alzheimer disease，AD）特征性病理變化包括突觸丟失，異常蛋白沉積（老年斑，含大量β淀粉樣蛋白 Aβ）及神經(jīng)纖維纏結(jié)（NFTs，含大量磷酸化tau蛋白）[10]。既往研究認(rèn)為Aβ42低聚物及高度磷酸化tau是AD可靠的生物學(xué)標(biāo)志物[11]。Cdk5及GSK3β均可使tau磷酸化，降低其與微管的結(jié)合能力及微管穩(wěn)定性[12]。CRMP2與tau都屬于微管相關(guān)蛋白，兩者有相似的磷酸化模式，CRMP2亦可被Cdk5及GSK3β磷酸化，磷酸化修飾可降低CRMP2與微管二聚體的結(jié)合，從而抑制軸突末端微管的生長(zhǎng)，導(dǎo)致軸突回縮[7]。一項(xiàng)關(guān)于AD模型小鼠海馬的研究發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，AD小鼠海馬磷酸化tau及磷酸化CRMP2水平均明顯增加，且兩者存在共表達(dá)，推測(cè)兩者可能通過(guò)磷酸化修飾共同介導(dǎo)AD的發(fā)生[13]。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)AD患者及AD小鼠模型大腦中均存在磷酸化CRMP2水平的增加，在NFTs及聚集的斑塊中均發(fā)現(xiàn)高度磷酸化的CRMP2[7]。其過(guò)度磷酸化在蛋白斑塊及NFTs形成之前即可被檢測(cè)到，提示其可能是AD的早期病變特征。磷酸化CRMP2可導(dǎo)致微管動(dòng)態(tài)性及軸突運(yùn)輸功能損害，高度磷酸化的CRMP2可能是通過(guò)損害β前體樣蛋白（β-amyloid procursor protein，APP）的軸突運(yùn)輸功能導(dǎo)致APP聚集裂解形成Aβ斑，引起突觸丟失及神經(jīng)元死亡[6]。并且研究發(fā)現(xiàn)抑制CRMP2的磷酸化水平可改善AD動(dòng)物模型的記憶缺陷及提高其學(xué)習(xí)能力[14]。除磷酸化修飾外，在AD患者腦內(nèi)還存在CRMP2的氧化修飾，研究發(fā)現(xiàn)其可能通過(guò)影響細(xì)胞骨架的整合及膜囊泡運(yùn)輸功能導(dǎo)致學(xué)習(xí)及記憶功能損害[1]。此外miRNA-181c亦可通過(guò)影響CRMP2的轉(zhuǎn)錄后水平介導(dǎo)AD的發(fā)生[15]。這些研究均提示CRMP2在AD的發(fā)病中發(fā)揮一定作用，與其轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后修飾相關(guān)。

2.1.2 路易體癡呆 CRMP2能與微管二聚體結(jié)合[16]，促進(jìn)軸突生長(zhǎng)錐生長(zhǎng)[17]，而磷酸化CRMP2增加會(huì)損害軸突生長(zhǎng)導(dǎo)致軸突退縮。既往研究發(fā)現(xiàn)軸突及突觸功能異常是路易體癡呆（dementia with Lewy body，DLB）重要的病理特征[18]。研究發(fā)現(xiàn)DLB患者磷酸化CRMP2水平較正常對(duì)照明顯增高，并與Aβ的形成、軸突再生標(biāo)志物及突觸完整性標(biāo)志物的減少密切相關(guān)[19]。此研究提示高磷酸化的CRMP2可能介導(dǎo)DLB的發(fā)生，并可能作為一種新的治療目標(biāo)來(lái)改善DLB。

2.1.3 朊病毒病 朊病毒病是由朊病毒引起的一種少見(jiàn)但高致死性的神經(jīng)退行性疾病，其特點(diǎn)為朊病毒在神經(jīng)細(xì)胞大量沉積導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡，星形膠質(zhì)細(xì)胞增多。研究發(fā)現(xiàn)在感染朊病毒的小鼠中縮短的CRMP2（缺乏C末端氨基酸）水平增加，而全長(zhǎng)CRMP2水平降低，CRMP2縮短導(dǎo)致其功能缺失，最終引起神經(jīng)元細(xì)胞死亡，導(dǎo)致朊病毒病的發(fā)生[20]。

2.1.4 急性軸突退行性變性 軸突變性是很多神經(jīng)疾病的顯著病理特點(diǎn)，常發(fā)生在疾病早期，導(dǎo)致神經(jīng)連接發(fā)生不可逆性損害。研究發(fā)現(xiàn)CRMP2在急性軸突退行性變性（acute axon degeneration，AAD）中起重要保護(hù)作用。在大鼠視神經(jīng)擠壓受損模型（ONC）引起AAD的研究中發(fā)現(xiàn)，鈣蛋白酶（calpain）在損傷早期即被明顯激活，引起 CRMP2的水解增加，導(dǎo)致全長(zhǎng)CRMP2水平下降；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)抑制calpain的活性及過(guò)表達(dá)CRMP2均可明顯改善軸突損傷[2]。該研究提示全長(zhǎng)CRMP2水平的改變?cè)贏AD發(fā)病中發(fā)揮重要作用，提高CRMP2水平可能會(huì)成為AAD的一種潛在治療措施。

2.2 缺血缺氧樣腦損傷及創(chuàng)傷性腦損傷多種腦損傷模型的研究均發(fā)現(xiàn)CRMP2水平及其修飾后水平發(fā)生改變。研究發(fā)現(xiàn)Akt/GSK3β/CRMP2通路可介導(dǎo)大鼠缺血缺氧性腦損傷（hypoxic-ischemic，HI）的發(fā)生，CRMP2 磷酸化水平改變與軸突損傷密切相關(guān)[21]。另一項(xiàng)關(guān)于新生鼠HI模型的研究發(fā)現(xiàn)CRMP2總水平未發(fā)生變化，但其磷酸化水平短暫升高后持續(xù)呈低水平狀態(tài)[22]。但有研究在缺血再灌注模型中發(fā)現(xiàn)CRMP2的水解水平及磷酸化水平均明顯增加[23]。此外，在創(chuàng)傷性腦損傷（trumatic brain injury，TBI）模型的研究中發(fā)現(xiàn)，CRMP2水平下調(diào)，而水解的CRMP2水平升高，研究推測(cè)CRMP2可能通過(guò)此機(jī)制抑制創(chuàng)傷后神經(jīng)元再生[1]。過(guò)表達(dá)CRMP2可明顯減輕缺血再灌注損傷后神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，減小腦梗死面積，促進(jìn)神經(jīng)再生及神經(jīng)功能恢復(fù)[24]。盡管由于模型或研究方法不同，各研究的結(jié)果并不完全一致，但CRMP2及其磷酸化修飾在疾病中的可能作用對(duì)研究腦損傷的發(fā)病及治療均有重要提示。

2.3 癲癇癲癇的發(fā)病與離子通道功能失調(diào)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)異常有關(guān)，一項(xiàng)關(guān)于內(nèi)側(cè)顳葉癲癇患者海馬蛋白質(zhì)組學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)其CRMP2表達(dá)水平較正常對(duì)照明顯下降[25]。腦損傷后神經(jīng)修復(fù)過(guò)程中再生突觸異常增多，神經(jīng)興奮性增加易引發(fā)創(chuàng)傷后癲癇，而抗癲癇藥拉科酰胺可抑制CRMP2介導(dǎo)的微管聚集及神經(jīng)元生長(zhǎng)，此可能為其抗癲癇作用的一個(gè)藥理機(jī)制[26]。

2.4 精神分裂癥CRMP2功能失調(diào)會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元發(fā)育異常，如軸突生長(zhǎng)及分枝異常，這與精神分裂癥（schizophrenia，SCZ）的病理特點(diǎn)較為一致[27]。研究發(fā)現(xiàn)CRMP2位于染色體8P21，全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)此區(qū)域與SCZ高風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)[28]。CRMP2基因單核苷酸多態(tài)性分析發(fā)現(xiàn)其與SCZ易感性明顯相關(guān)，是SCZ發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)因素[29]。多項(xiàng)尸腦蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)SCZ患者腦內(nèi)存在CRMP2水平的改變，目前研究結(jié)果并不完全一致，有研究發(fā)現(xiàn)SCZ患者前額葉CRMP2水平明顯下降[30]，而有研究發(fā)現(xiàn)其前扣帶回皮層內(nèi)CRMP2水平高于對(duì)照[31]。CRMP2水平的改變可能與不同腦區(qū)有關(guān)。此外，CRMP2基因敲除小鼠表現(xiàn)出明顯社交功能、自發(fā)運(yùn)動(dòng)及學(xué)習(xí)記憶功能缺陷，并出現(xiàn)腦室擴(kuò)大、軸突發(fā)育及突觸結(jié)構(gòu)異常，長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)受損，這些均與SCZ特點(diǎn)類似，提示CRMP2在SCZ發(fā)病中可能起重要作用[27]。

2.5 抑郁癥一系列蛋白質(zhì)組學(xué)研究顯示CRMP2與應(yīng)激及抑郁癥有關(guān)。尸體腦蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)重性抑郁障礙（major depressive disorder，MDD） 患者 CRMP2水平明顯下降[30]。同時(shí)亦有研究發(fā)現(xiàn)MDD患者腦內(nèi)CRMP2水平高于對(duì)照[31]。動(dòng)物應(yīng)激模型亦發(fā)現(xiàn)其水平改變：暴露于可怕聲音應(yīng)激的雌性大鼠海馬CRMP2水平明顯下調(diào)[32]；慢性不可預(yù)見(jiàn)應(yīng)激小鼠抑郁模型蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)激組CRMP2水平較對(duì)照明顯下降[33]；抗抑郁藥可調(diào)節(jié)動(dòng)物腦內(nèi)CRMP2水平，情緒穩(wěn)定劑鋰鹽可抑制GSK3β的活性進(jìn)而降低CRMP2磷酸化水平[34]。雖然研究結(jié)果并不完全一致，但均提示CRMP2在MDD的發(fā)病中發(fā)揮一定作用。

2.6 CRMP2與其他疾病CRMP2與雙相障礙及焦慮癥的發(fā)生亦有關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn)雙相障礙患者大腦前額葉及海馬CA2/CA3區(qū)存在CRMP2水平下降[30]。此外一項(xiàng)關(guān)于焦慮小鼠模型蛋白質(zhì)組學(xué)研究顯示CRMP2水平較對(duì)照升高[35]。另外CRMP2亦介導(dǎo)神經(jīng)性疼痛的發(fā)生，研究發(fā)現(xiàn)CRMP2可與Cav2.2相互作用，調(diào)節(jié)Ca2+釋放進(jìn)而影響神經(jīng)性疼痛的產(chǎn)生[1]。

3 總結(jié)與展望

CRMP2在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮重要作用，其總體水平及修飾后水平的失調(diào)可介導(dǎo)多種神經(jīng)精神疾病的發(fā)生。盡管研究結(jié)果并不完全一致，但為將來(lái)CRMP2的功能及機(jī)制研究提供了重要參考依據(jù)。將來(lái)需要更深入的探索，闡明CRMP2在這些疾病中具體作用機(jī)制。隨著研究的深入及更多相關(guān)信號(hào)通路的發(fā)現(xiàn)，CRMP2可為神經(jīng)精神疾病治療及新藥研發(fā)提供重要思路。