Angelman綜合征的相關(guān)研究進(jìn)展

孫瑤 任立紅

Angelman綜合征(angelman syndrome，AS)最早在1965年由英國兒科醫(yī)生Harry Angelman報(bào)道，該病后來以他的名字命名；臨床表現(xiàn)包括小頭畸形、巨大下頜、張口吐舌、頻繁大笑、癲疒間、睡眠周期紊亂、肌張力低下、共濟(jì)失調(diào)等。隨著近些年來診療技術(shù)的進(jìn)步，生活水平及家長重視程度的提升，發(fā)病率逐年增高，發(fā)病率約為1/12 000～1/20 000[1-2]。2006年Williams等[3]學(xué)者發(fā)表了AS診斷標(biāo)準(zhǔn)。然而，因其與許多其他病因不明疾病(Prader Willi綜合征、Pitt-hopkins綜合征、Rett綜合征、Christianson綜合征等)存在表型重疊，臨床上易誤診，延誤病情最佳治療時(shí)機(jī)。本文總結(jié)了近幾年AS病因、機(jī)制及治療等方面的相關(guān)進(jìn)展，旨在為該病的后續(xù)研究及靶向治療提供依據(jù)。

一、病因

AS主要包括以下四種類型：(1)母源性染色體15q11-13缺失或表達(dá)異常(70～80%)；(2)母源性UBE3A基因突變(10～20%)；(3)父源性單親二倍體(uniparental disomy，UPD)(3～5%)；(4)印跡基因缺陷(3～5%)[1-2]。該病與UBE3A基因缺失或復(fù)制障礙相關(guān)，UBE3A基因也叫人類腺病毒E6相關(guān)蛋白(human papillo mavinus E6-associated protein，E6-AP)基因，定位于染色體15q11.2-q13.3，至少含有16個(gè)外顯子及內(nèi)含子。UBE3A編碼泛素蛋白連接酶(ubiquitin protein ligase，E3)，通過泛素-蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin proteasome system，UPS)對特定的細(xì)胞內(nèi)蛋白進(jìn)行多泛素化降解。E3與蛋白酶體的大部分成分相互作用[4-5],AS相關(guān)突變體直接泛素化了S5a蛋白酶體亞基，最終抑制了蛋白酶體的蛋白水解活性[6]。表明UBE3A參與調(diào)節(jié)蛋白酶體的活性，為以后相關(guān)機(jī)制的研究提供了證據(jù)。

二、發(fā)病機(jī)制

雖然AS的遺傳病因已被闡明，但在細(xì)胞水平上對其發(fā)病機(jī)制的研究報(bào)道仍較少，目前存在以下幾種通路。

1.PTPA-PP2A通路：在神經(jīng)系統(tǒng)中，蛋白磷酸酶2A (protein phosphatase 2A ，PP2A)對神經(jīng)元的生長分化、細(xì)胞骨架的組裝、樹突棘的形態(tài)和突觸的可塑性至關(guān)重要[7]。PP2A的激活劑磷酸酪氨酸磷酸酶活化劑(phosphotyrosyl phosphatase activator,PTPA)是UBE3A的泛素連接酶底物，UBE3A通過泛素化其激活劑PTPA來調(diào)控PP2A的活性。在AS小鼠模型中，母體UBE3A的缺失導(dǎo)致PTPA水平和PP2A活性顯著增加，過量的PTPA導(dǎo)致了樹突棘成熟缺陷，PP2A抑制劑LB-100可以減輕樹突棘形態(tài)和突觸傳遞的缺陷，并改善行為表型[8]。 因此，推斷UBE3A-PTPA-PP2A通路的失調(diào)可能導(dǎo)致了UBE3A相關(guān)的神經(jīng)發(fā)育障礙。

2.mTOR信號通路：哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是一個(gè)289kDa的絲/蘇氨酸蛋白激酶，包含兩個(gè)核蛋白mTOR1和mTOR2，參與調(diào)節(jié)基因翻譯、細(xì)胞生長、代謝、凋亡，目前已被證實(shí)與多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)，如Leigh綜合征、MELAS綜合征、結(jié)節(jié)性硬化癥、脆性X綜合征[9-10]。Sun等學(xué)者發(fā)現(xiàn)在AS小鼠的小腦浦肯野神經(jīng)元中，mTORC1活性增加，其下游靶蛋白S6蛋白激酶(ribosomal protein S6 kinase,polypeptide 1，S6K1)磷酸化水平升高，mTORC2活性降低，導(dǎo)致小鼠肌動(dòng)蛋白聚合、突觸可塑性損傷，極大地?fù)p害了AS小鼠的認(rèn)知、學(xué)習(xí)能力；而通過使用mTORC1/S6K1抑制劑或mTORC2激活劑均可顯著改善這些損傷[11-12]，與Thomanetz等[13]的報(bào)道相一致。

3.miRNA-708下調(diào)作用：微小RNA(microRNA)是小的非編碼類內(nèi)源性RNA(長度18-23個(gè)核苷酸)，參與許多生物過程，如信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，細(xì)胞增殖、分化、凋亡和應(yīng)激反應(yīng)，miRNA在神經(jīng)生長、神經(jīng)元成熟和突觸可塑性的調(diào)節(jié)中均發(fā)揮了重要作用[14]。Vatsa等[15]發(fā)現(xiàn)miRNA-708是AS小鼠腦中失調(diào)的miRNA之一，miR-708靶向神經(jīng)元抑制素(neuronatin，Nnat)引起細(xì)胞內(nèi)Ca2 +減少,抑制miR-708或Nnat的異位表達(dá)增加Thr286處CaMKIIα的細(xì)胞內(nèi)Ca2+和磷酸化水平。與年齡匹配的野生型小鼠對比，在胚胎期、生后早期以及成年期的 γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)能神經(jīng)元中，AS小鼠的各種腦區(qū)域中的Nnat水平顯著增加。miR-708/Nnat介導(dǎo)的鈣信號通路可能與AS的行為缺陷有關(guān)。

三、治療

AS至今尚無治愈手段,目前臨床上AS的主要治療在于對癥支持治療，近些年在控制癲疒間發(fā)作、改善睡眠和分子靶向治療方面均取得了重大進(jìn)展。

1.抗癲疒間治療：80%～95%的AS患者都會出現(xiàn)癲疒間發(fā)作，其中75%的患者發(fā)病年齡小于3歲，50%以上的患者有多種癲疒間發(fā)作類型，與基因缺失量小的患者相比，缺失量較大的患者癲疒間發(fā)作更頻繁，更易致殘，行為方面的問題也更嚴(yán)重[16]。目前AS中應(yīng)用最廣泛的抗癲疒間藥物是丙戊酸、氯硝西泮，其次有左乙拉西坦、拉莫三嗪、托吡酯和氯巴贊等[17]，但治療效果尚缺乏確切報(bào)道。此外，生酮飲食(ketogenic diet，KD)[18]和低血糖指數(shù)治療(low glycemic index treatment，LGIT)[19]最近被證實(shí)可以有效地控制AS患者的癲疒間發(fā)作，且副作用小，成為抗癲疒間藥物的極佳替代或補(bǔ)充治療方式。

2.改善睡眠：幾乎所有的AS患者存在睡眠問題，主要表現(xiàn)在睡眠-覺醒周期異常、晝夜睡眠節(jié)律障礙和睡眠需求減少。癲疒間發(fā)作的嚴(yán)重程度與睡眠障礙呈正相關(guān)，但具體原因不清。一項(xiàng)關(guān)于AS患者晝夜節(jié)律和睡眠特征的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，AS患者體內(nèi)褪黑素水平明顯降低，通過外源性補(bǔ)充褪黑素可以有效延長睡眠時(shí)間，減少睡眠延遲[20]。行為干預(yù)的具體方法包括建立睡前常規(guī)、消退、有節(jié)律喚醒、睡眠節(jié)律管等。通過藥物治療和行為干預(yù)，大多數(shù)患兒睡眠問題可以得到改善。

3.分子靶向治療：通常正常人體內(nèi)繼承父母雙方的UBE3A基因，母源性UBE3A基因表達(dá)活躍而父源性UBE3A基因沉睡。Huang等[21]研究者經(jīng)過大量的篩選試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，拓?fù)洚悩?gòu)酶抑制劑可以有效地激活父源性UBE3A基因。最近的研究發(fā)現(xiàn)早期恢復(fù)UBE3A基因可以有效改善AS小鼠的癲疒間、焦慮、刻板行為，而成年期認(rèn)知能力和行為表型幾乎不能改變[22-23]，因此，早期恢復(fù)UBE3A基因可以預(yù)防或挽救多種表型。UBE3A缺陷導(dǎo)致GABA受體通路功能障礙，GABA受體激動(dòng)劑牛磺酸，可以增強(qiáng)GABA的抑制神經(jīng)傳遞作用，恢復(fù)運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知缺陷[24]。此外，研究發(fā)現(xiàn)二甲胺四環(huán)素可以通過調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)的活性來改變樹突狀棘結(jié)構(gòu)，恢復(fù)AS小鼠的突觸可塑性，改善空間記憶[25]。但同時(shí)也有類似試驗(yàn)結(jié)果顯示二甲胺四環(huán)素對AS患者沒有明顯的改善作用[26]，二甲胺四環(huán)素是否有效尚需進(jìn)一步論證。

綜上所述，AS的發(fā)病涉及因素眾多，對該病的發(fā)病機(jī)制知之甚少，分子靶向治療可以從根本上治療該病，但仍需臨床進(jìn)一步的研究，早期診斷、早期治療可以改善患者的生存質(zhì)量，減輕家庭的負(fù)擔(dān)。