cGAS-STING信號通路在神經退行性疾病中的研究進展

張琳潔，于永生（上海大學醫(yī)學院，上海 200444）

先天免疫系統(tǒng)是人體的第一道防線，先天免疫系統(tǒng)中的模式識別受體（pattern recognition receptors，PRRs）通過對微生物病原體特定的分子結構進行識別啟動機體的防御系統(tǒng)[1]。環(huán)磷酸鳥苷-磷酸腺苷酸合成酶（cyclic adenosine-adenosine synthase，cGAS）作為一種胞內模式識別受體，通過激活干擾素基因刺激因子（stimulator of interferon gene，STING）通路，激發(fā)和影響先天免疫系統(tǒng)[2]。

目前已經證實，cGAS-STING 信號通路作為先天免疫傳感器在許多病理和生理過程的作用日益擴大，包括防御微生物感染、抗腫瘤免疫、細胞衰老、自噬以及自身免疫等[3-4]。近年來的研究表明cGAS-STING 信號通路在神經系統(tǒng)疾病，尤其是神經退行性疾病方面也起到了重要作用。本文就cGAS-STING 信號通路在神經退行性疾病中的作用及其潛在治療意義進行綜述。

1 cGAS-STING 信號通路

cGAS 屬于核苷酸轉移酶家族成員，能夠檢測到胞質中的雙鏈DNA（double-stranded DNA，dsDNA），Sun 等[5]首次通過生化分離和質譜定量分析鑒定出cGAS，也證明了cGAS 是一種觸發(fā)Ⅰ型干擾素（type Ⅰ interferon，IFN-Ⅰ） 通路的胞質DNA 傳感器。Civril 等[6]測定了豬的cGASMab21 晶體結構，證明cGAS 是由一個非結構化N 末端延伸和一個高度保守的Mab21 核苷酸轉移酶結構域組成的。同期另一項研究中，利用鼠源cGAS-DNA 結構模型闡明了cGAS 的催化機制，當胞質DNA 出現時，就會引起cGAS 構象改變，cGAS 的活性口袋從無活性的關閉構象轉變?yōu)榫哂谢钚缘拈_放構象，促使cGAS-DNA 復合物形成，該復合物促進三磷酸鳥苷（guanosine triphosphate，GTP）和三磷酸腺苷（adenosinetriphosphate，ATP）轉化為2’3’-環(huán)鳥苷酸-腺苷酸（2’3’-cyclic GMP-AMP，cGAMP）[7]。cGAS的激活依賴于DNA 結構[8]。當DNA 為＞45 bp的片段時，能夠有效地促進人源cGAS 活化，而鼠源cGAS 可被短至20 bp 的DNA 激活[9]。

Ishikawa 等[10]在抗病毒免疫研究中發(fā)現并首次報道了STING 對固有免疫反應至關重要。STING是主要定位于內質網的跨膜接頭蛋白，廣泛表達于多種細胞類型。cGAS 被細胞質DNA 激活后生成的cGAMP 與STING 相互作用，誘導STING 轉移到高爾基體發(fā)生下游級聯反應。STING 蛋白的羧基末端能夠激活蛋白激酶IκB（protein kinase IκB，IKK）和TANK 結合激酶1（TANK binding kinase 1，TBK1），一方面激活核因子κB（nuclear factor kappa-B，NFκB），誘導白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的釋放，另一方面還可啟動干擾素轉錄因子調節(jié)因子3（interferon transcription factor regulator 3，IRF3）轉錄通路，誘導IFN 產生，并在表達后發(fā)揮有效的抗病毒作用[11]（見圖1）。

圖1 cGAS-STING 信號通路機制圖Fig 1 Mechanism of cGAS-STING signaling pathway

對STING 的結構進行分析后發(fā)現，跨膜連接器環(huán)中的一些殘基是產生IFN-Ⅰ所必需的，這表明了跨膜結構域在STING 的激活中能夠起到一定的作用[12]。STING 在與cGAMP 結合后會關閉其二聚體角，相對于跨膜結構域扭曲180°，然后釋放C 端尾巴密碼子（C-terminaltail，CTT），并形成穩(wěn)定的聚合物。通過X 射線晶體證明，CTT 可以直接與IRF3 結合，參與STING的配體結合和磷酸化的過程，磷酸化后的STING能夠募集IRF3。

cGAS-STING 信號通路的激活因素包括外源性因素和內源性因素。cGAS 可以對來自病毒、細菌的外源DNA 作出反應，啟動先天免疫系統(tǒng)，起到防止感染的作用。例如，Ⅰ型單純皰疹病毒（herpes simplex virus 1，HSV-1）能在野生型小鼠肺成纖維細胞和小鼠骨髓來源的巨噬細胞（bone marrow derived macrophages，BMDMs）中誘導產生IFN-β，在體內實驗中，HSV-1 對STING－/－小鼠有致命的感染性[13]，因此在實驗中HSV-1 經常作為激活劑用于激活cGAS-STING 信號通路。某些含有dsDNA 的細菌也可以激活cGAS-STING 信號通路，如淋病奈瑟球菌（Neisseria gonorrhoeae）先由Toll 樣受體-4（Toll-like receptors 4，TLR4）誘導產生IFN，進入BMDMs 胞質后再激活cGAS，并產生IFN 反應[14]；單核細胞性李斯特菌（Listeria monocytogenes）可激活cGAS，引起人類骨髓細胞中的IFN 表達，此研究也證明了李斯特菌中的環(huán)二核苷酸（cyclic dinucleotides，CDN）可以直接觸發(fā)STING 而不依賴于cGAS[15]。

cGAS-STING 信號通路激活的內源性原因包括自身DNA 的清除缺陷和線粒體應激。3’-核酸修復外切酶1（three prime repair exonuclease 1，TREX1），是胞質中主要的3’-5’限制性核酸外切酶，TREX1 表達的核酸酶活性對于維持先天免疫系統(tǒng)識別自身DNA 的免疫耐受發(fā)揮重要作用，人源TREX1基因的突變會引起一系列自身免疫性疾病的發(fā)生[16]。當細胞質中來源于細胞核泄漏或病原體的DNA 沒有及時被TREX1 清除就會使cGAS-STING 信號通路激活[16]。由于線粒體是氧化呼吸的場所，線粒體DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）很容易受到呼吸過程中由電子傳遞鏈產生的活性氧造成的損傷，所以線粒體通過相應的自噬機制來清除受損線粒體[17]。異常的線粒體自噬會導致胞質DNA 的積累，mtDNA 釋放到細胞質從而激活cGAS-STING 信號通路[9]。線粒體轉錄因子A（transcription factor A mitochondrial，TFAM）是mtDNA 結合蛋白，能控制mtDNA 的分離、豐度和類核苷酸結構[9]。TFAM 缺乏會使線粒體基因組紊亂和線粒體應激，導致mtDNA 逃逸到細胞質中，從而通過cGAS-STING 信號通路誘導干擾素刺激基因（interferon-stimulated genes，ISGs）表達和IFN 的產生[18]。關于mtDNA 泄漏到胞質中的原因，目前認為可能是B 淋巴細胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，BCL-2）基因相關蛋白（BCL-2 associated X protein，BAX）誘導線粒體外膜上的孔洞形成，增加線粒體內膜的通透性，從而導致線粒體大分子（包括mtDNA）逃逸[19]。

cGAS-STING 信號通路同時也受到負性調節(jié)，當病原微生物感染導致的細胞凋亡通路被活化時，可以激活多個凋亡效應蛋白酶?；罨牡蛲龅鞍酌盖懈疃鄺l天然免疫通路中的關鍵蛋白（cGAS、IRF3）以及線粒體抗病毒信號蛋白（mitochondrial antiviral-signaling protein，MAVS），并使這些蛋白完全失活，避免細胞因子的過度產生[20]。提示天然免疫穩(wěn)態(tài)的維持存在互相制約的精密調節(jié)。

2 cGAS-STING 信號通路在神經退行性疾病中的作用

在中樞神經系統(tǒng)（central nervous system，CNS）中，小膠質細胞作為最主要的中樞固有免疫細胞，其功能和狀態(tài)與腦內炎癥水平密切相關，而星形膠質細胞可以對炎癥信號作出反應并促進炎癥，參與調控生理狀態(tài)和病理狀態(tài)下神經系統(tǒng)的多個生命進程[21]。小膠質細胞、星形膠質細胞都表達cGAS，通過識別DNA 介導IFN 表達[22-23]。其中，小膠質細胞是激活cGAS-STING信號通路的主要細胞類型。小膠質細胞受到來自病毒或受損mtDNA 的激活，啟動cGAS-STING信號通路，分泌IFN，作用于神經元上的干擾素A 受體（interferon A receptor，IFNARs），引發(fā)神經元抗病毒防御機制（見圖2）。與此同時，星形膠質細胞也被啟動，以緩解炎癥。然而這一通路的過度激活卻會導致神經炎癥。

圖2 小膠質細胞中的cGAS-STING 信號通路激活Fig 2 Activation of cGAS-STING signaling pathway in the microglia

雖然cGAS-STING 信號通路在神經系統(tǒng)中的作用近年來才逐漸被揭示，但作為治療神經退行性疾病的新靶點，其作用和未來前景不容忽視。本文將對常見的神經退行性疾病中cGAS-STING信號通路的相關研究進展進行闡述。

2.1 毛細血管擴張性共濟失調綜合征

核酸的識別在防御中樞神經系統(tǒng)病原體中發(fā)揮著重要作用，但先天免疫機制的觸發(fā)也是主要神經退行性疾病的一個重要致病因素。毛細血管擴張性共濟失調綜合征（ataxia telangiectasia，A-T）是一種由于缺乏DNA 損傷修復過程中的ATM（ataxia telangiectasia-mutated）激酶而引起的常染色體隱性遺傳病，臨床表現較為廣泛，主要有意向性震顫、眼皮膚毛細血管發(fā)育不全、協調功能障礙和平衡障礙等。A-T 患者的細胞表現出放射敏感性，基因組不穩(wěn)定性增加，伴有端粒磨損加劇、線粒體功能障礙和早衰[24]。Song 等[25]認為在A-T 中，DNA修復機制的缺乏導致ss/dsDNA 在胞質積累，并被先天免疫系統(tǒng)識別，通過STING 來誘導信號轉導，引起小膠質細胞激活和神經毒性細胞因子的分泌。這種新型炎癥級聯可能是一種廣泛適用于多種疾病的神經炎癥誘導機制。Aguado 等[24]的研究中，使用人類的類腦器官精確地模擬了A-T 的神經損害表型，發(fā)現使用STING 抑制劑H-151，可有效地抑制自身DNA 誘導的衰老相關分泌表型（senescence-associated secretory phenotype，SASP）激活，并恢復了A-T 類腦器官的神經病理學特征[24]，既驗證了抑制cGAS-STING 信號通路可以作為A-T 神經病理學的有效治療靶點，又表明STING 抑制劑可能用于其他與早衰和自身DNA 誘導的SASP 激活相關的神經系統(tǒng)疾病。

2.2 阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）

AD 是一種表現為進行性認知衰退和記憶喪失的神經退行性疾病[26]。AD 的典型病理特征是細胞外β-淀粉樣蛋白（amyloidβ-protein，Aβ）的積累導致的神經纖維纏結[27]。而Aβ源于β淀粉樣前體蛋白（β-amyloid precursor protein，APP）的裂解以及高磷酸化微管相關蛋白Tau（microtubuleassociated protein tau，MAPT）的細胞內沉積[28]。淀粉樣蛋白級聯假說受到廣泛認可，該假說認為Aβ累積是導致神經元損傷級聯效應的主要原因[29]。然而，越來越多的證據表明，單靠淀粉樣蛋白級聯不能解釋AD 的其他發(fā)病機制和病理過程，有人提出，大腦中的炎癥和免疫反應可能加速AD 疾病進展并成為發(fā)病的基礎，而腦內固有的小膠質細胞是參與神經元和突觸損傷的關鍵因素[30]。

作為中樞神經系統(tǒng)的常駐吞噬細胞，小膠質細胞主要通過釋放降解酶對Aβ進行降解[31]。據研究表明，長期持續(xù)的Aβ識別和降解導致的先天性免疫激活會引發(fā)神經炎癥，從而導致神經退行性病變的進一步發(fā)展[32]。炎癥是細胞衰老的標志之一，并且已在AD 小鼠模型的大腦中觀察到SASP 與神經炎癥高度相關[33]。有證據表明，AD 過程中小膠質細胞呈現神經退行性表型（microglial neurodegenerative phenotype，MGnD），MGnD 表型下的小膠質細胞失去傳感功能[34]，星形膠質細胞和小膠質細胞都呈現吞噬功能障礙、脂質代謝異常等衰老表現[33，35]。髓系細胞觸發(fā)受體2（triggering receptor expressed on myloid cell，TREM2）是一種感受Aβ積累和神經元損傷的受體，能夠誘導小膠質細胞從M1 表型極化為M2 表型[36]，促進小膠質細胞清除Aβ積累，從而減少神經炎癥。Xu 等[37]系統(tǒng)研究了cGAMP 激活后，通過刺激STING 依賴性免疫從而誘導TREM2 上調，TREM2 表達在蛋白質和mRNA 水平上誘導增強了BV2 小鼠小膠質細胞體外和原代小膠質細胞體外對Aβ的吞噬效率，減少了Aβ斑塊和神經元死亡。也就是說，cGAMP的治療可以在TREM2 依賴機制中增加M2 表型與M1 表型的比率，改善AD 小鼠模型中的神經炎癥。因此，在AD 背景下，增強天然免疫可以減緩神經退行性疾病的進程，表明cGAMP 在AD 免疫治療中有巨大的應用潛力。值得注意的是，雖然在此研究中，cGAMP 處理后明顯上調了STING 和IRF3 的表達，證明了AD 小鼠大腦存在cGAMP-STING-IRF3 信號通路的激活，但cGAMP 激活后，增強了BV2 小鼠小膠質細胞體外對Aβ的吞噬效率，這一現象并不能證明是由cGAMP 依賴于STING 而實現的。

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD＋） 是AD 神經元中DNA 修復和線粒體自噬等多個過程的關鍵，在細胞代謝中起著核心作用[38]。許多神經退行性疾?。òˋD）的相關組織中NAD＋水平較低，研究發(fā)現補充NAD＋前體煙酰胺核糖（NAD＋precursor nicotinamide riboside，NR）可有效增加NAD＋，并對小鼠模型中的許多AD 特征產生有益影響[39]。以往的研究證實AD 存在線粒體自噬現象，自噬過程中釋放到胞漿中的DNA 導致cGASSTING 信號通路異常激活[40]。Hou 等[41]將cGASSTING 信號通路與AD 聯系起來，發(fā)現在APP/PS1雙轉基因小鼠模型中，補充NR 可使線粒體自噬過程中釋放到胞質中的DNA 減少，從而減少cGAS-STING 信號通路感知DNA 后的激活；進一步的研究也證明了NR 通過抑制cGAS-STING 信號通路降低AD 小鼠大腦的神經炎癥和細胞衰老，改善AD 小鼠的學習記憶和突觸可塑性。

2.3 帕金森病（Parkinson disease，PD）

PD 是一種常見的神經退行性疾病，臨床表現為靜止性震顫、肌強直、運動功能減退和步態(tài)異常。其致病原因有環(huán)境因素和遺傳因素等，PINK1或Parkin基因的突變會導致家族性帕金森病，由PINK1/Parkin介導的線粒體自噬缺陷引起的受損線粒體積累可能促進PD 的發(fā)生[42]。炎癥被認為是PD 病理的關鍵驅動因素[43]，Sliter 等[44]研究發(fā)現Parkin和PINK1可以減緩STING 誘導的炎癥反應，由耗竭性運動（exhaustive exercise，EE）或mtDNA 突變誘導的線粒體應激引起的炎癥可以通過STING 的敲除而得以抑制，還證明了STING 的缺失可阻止積累突變mtDNA 的小鼠的炎癥、運動缺陷和神經衰退的發(fā)生。對72 名PD 患者和58 名健康對照者的全基因組數據集的meta 分析顯示，PD 患者黑質區(qū)中STING 水平較高，支持了cGAS-STING 信號通路可能與PD 發(fā)病機制有關的結論[45]。近期研究顯示，STING 蛋白在含有錯誤折疊α-突觸核蛋白（α-synuclein）的小鼠小膠質細胞中高表達，而cGAS-STING 信號通路介導的一系列炎癥反應會誘發(fā)小膠質細胞破壞更多的多巴胺神經元，表明cGAS-STING 信號通路或許能作為特發(fā)性帕金森病或其他人類α-突觸核蛋白疾病的潛在藥物靶點[46]。

2.4 肌萎縮側索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）

約4%的家族性ALS 患者中存在TDP-43突變[47]，TDP-43在細胞質中的累積是ALS 的重要標志之一，這一特征與ALS 患者的神經炎癥性細胞因子表征相關聯，主要表現為NF-κB 和IFN-Ⅰ通路水平的升高[48-49]。最新研究中，Yu 等[50]通過對iPSC 分化的運動神經細胞及ALS 患者樣品進行系統(tǒng)分析發(fā)現，TDP-43 通過在線粒體的累積，誘導mtDNA 向細胞質釋放后激活cGAS-STING 信號通路，引起NF-κB 通路激活和IFN-Ⅰ水平升高。相反，使用STING 抑制劑H-151 處理可以減輕炎癥并改善神經退行性癥狀，而且敲除cGAS和STING 能夠完全阻斷由TDP-43基因Q331K 點突變誘導轉基因ALS 模型的炎性因子表達，cGAS抑制劑RU.521 也能夠達到類似效果。進一步對TDP-43A315T 點突變的ALS 模型小鼠進行分析，該模型小鼠腦內、脊髓及血清的cGAMP 水平均高于對照小鼠，敲除STING 后小鼠的運動功能也顯著性改善[50]。這些結果為TDP-43突變誘導神經炎癥提供了完整的機制闡述，為使用SITNG 抑制劑對ALS 患者進行干預提供了理論和實驗基礎。

2.5 C 型尼曼-皮克?。∟iemann-Pick disease type C）

C 型尼曼-皮克病是一種罕見的神經退行性疾病，長期以來被認為是一種膽固醇代謝和分布的疾病。然而近期研究發(fā)現，C 型尼曼-皮克病與STING 相關，Chu 等[51]通過定量蛋白質組學，確定了溶酶體膜蛋白尼曼-皮克型C1（NPC1）作為STING 轉運的輔助因子，NPC1 蛋白的丟失通過阻斷溶酶體降解“促進”STING 信號傳遞。在Npc1－/－小鼠小腦中，STING基因缺失顯著降低了小膠質細胞的激活，并減輕了浦肯野神經元的缺失，從而改善了運動功能。這一研究或許能夠為C 型尼曼-皮克病患者提供一種有效的治療靶點。

2.6 亨廷頓?。℉untington disease，HD）

HD 是一種常染色體顯性的神經退行性疾病，由Huntingtin基因中多谷氨酰胺（polyglutamine，PolyQ）編碼的CAG 重復序列的擴展引起[52]。該疾病嚴重影響大腦紋狀體，導致肌肉萎縮、運動和認知障礙、精神障礙和神經變性[53]。突變Huntingtin基因（mutant huntingtin，mHtt） 聚集并引起廣泛損傷，影響轉錄調控、DNA 修復和核胞質轉運等細胞過程[54]。全基因組關聯研究（genome-wide association studies，GWASs）顯示，DNA 氧化損傷、DNA 修復和線粒體功能的相關通路與疾病的發(fā)病年齡相關[55]。HD 病理過程中的細胞質DNA 和炎癥反應已經被報道，有證據表明在HD 患者死后紋狀體中cGAS-STING-IRF3 信號通路被激活[56]。當cGAS 活性增強，炎癥相關基因和自噬蛋白表達增加，cGAS 的缺失可降低HD 紋狀體細胞的炎癥和自噬反應，提示cGAS 可促進HD 的炎癥反應，可能是HD 的治療靶點[57]。近期研究發(fā)現的STING 穩(wěn)態(tài)維持蛋白TOLLIP 能夠在無病原菌感染狀態(tài)下維持STING 蛋白的穩(wěn)定，TOLLIP 敲低或者敲除可顯著降低STING 的表達，從而抑制了DNA 刺激引起的cGAS-STING信號通路激活[58]。相關研究表明PolyQ 富集蛋白的積累與HD 的發(fā)生密切相關[59]，當細胞過表達HTTq74（PolyQ 富集蛋白）后，它能夠競爭性與TOLLIP 相互作用，從而抑制TOLLIP-STING 相互作用，導致STING 被溶酶體降解。在HD 小鼠疾病模型中（zQ175），中腦皮層中有大量PolyQ蛋白聚集，同時也發(fā)現STING 蛋白在大腦中也被顯著降解[58]，STING 蛋白的穩(wěn)定在HD 發(fā)生中的功能或許具有研究價值。

2.7 多發(fā)性硬化（multiple sclerosis，MS）

MS 是一種以脫髓鞘為特征的神經退行性疾病，免疫系統(tǒng)攻擊神經纖維的保護鞘髓磷脂，導致炎癥和神經損傷[60]。MS 的病理特征是炎癥伴脫髓鞘、星形膠質細胞增生和神經退行性改變。該疾病可進展到繼發(fā)性進行性多發(fā)性硬化（secondary progressive multiple sclerosis，SPMS）階段，其特征為持續(xù)的、不可逆的神經功能衰退、腦容量減少和軸突丟失，小部分患者為原發(fā)性進行性多發(fā)性硬化（primary progressive multiple sclerosis，PPMS）[61]。免疫調節(jié)療法如IFN 和利妥昔單抗可預防或延緩MS 的進展[62]。Mathur等[60]研究發(fā)現抗病毒藥物更昔洛韋可通過激活cGAS-STING 信號通路誘導小膠質細胞產生IFN反應，抑制炎癥，在MS 模型中起到保護作用。Johnson 等[63]使用微粒包裹的cGAMP 治療實驗性變態(tài)反應性腦脊髓炎（experimentally allergic encephalomyelitis，EAE）小鼠模型，cGAMP 表現出IFN 依賴性免疫抑制作用，促進了MS 患者外周單核血細胞中的IFN 以及免疫調節(jié)因子IL-27和IL-10，這項研究揭示了cGAMP 的免疫調節(jié)作用，表明STING 激動劑可能是一種治療MS 的新方法。

3 cGAS-STING 信號通路相關調控劑

對于大多數發(fā)展過程中涉及神經炎癥水平升高和促炎細胞因子增多的神經退行性疾病，抑制cGAS-STING 信號通路或許可以作為一種干預手段。

3.1 靶向cGAS 的通路抑制劑

cGAS 作為cGAS-STING 信號通路的啟動因子，抑制其活性可以阻止下游通路激活，可能對神經退行性疾病的治療起到一定作用。相關抑制劑阻止cGAS 激活的方式主要是結合cGAS 的活性位點，與ATP 或GTP 底物或產物cGAMP競爭，或是干擾DNA 與cGAS 結合，從而干擾cGAS 的初始激活步驟。

An 等[64]篩選了一系列抗瘧藥物，如羥氯喹（hydroxychloroquine，HCQ） 和阿奎平（quinacrine），這些藥物通過插入cGAS-dsDNA 的結合凹槽，選擇性阻斷cGAS-dsDNA 相互作用，抑制IFN-β的產生；基于以上研究，該團隊繼續(xù)合成了第二代分子X6，其在體外和體內活性都有改善，具有更好的溶解性和口服利用度。實驗證明，X6 可使Trex1－/－小鼠心肌細胞中cGAMP 產生明顯減少[65]。其他具有相似作用機制的化合物，如Suramin[66]和A151[67]，同樣作為競爭性的cGAS 抑制劑，通過與dsDNA 結合域相互作用干擾cGAS-DNA 結合物產生。Vincent 等[68]通過對12 萬個化合物進行高通量篩選，最終發(fā)現化合物RU.365 和RU.521 可以占據cGAS 的活性位點，降低cGAS 對底物ATP 和GTP 的親和力。同時實驗證明，RU.521 可以降低Trex1－/－小鼠BMDMs 中Ifnb1mRNA 的表達水平。盡管PF-06928125 在生化檢測中顯示可以與cGAS結合，但在細胞檢測中抑制活性較低，可能與細胞內ATP 和GTP 水平較高有關。靶向cGAS 的cGASSTING 信號通路抑制劑總結見表1。

表1 靶向cGAS 的抑制劑Tab 1 Inhibitors targeting cGAS

3.2 靶向STING 蛋白的抑制劑

Mukai 等[72]發(fā)現STING 蛋白N 段半胱氨酸88/91 位（Cys88/91）的棕櫚?；瘜Ω郀柣w上STING 多聚體的形成發(fā)揮了關鍵作用，因此，控制棕櫚酰化可能是調控STING 活性的一種方法。通過基于細胞的化學篩選，Haag 等[73]鑒定了兩種硝基呋喃衍生物（C-178、C-176），它們能與STING 蛋白Cys91 之間形成共價鍵，抑制STING 蛋白的棕櫚?；瑥亩柚筍TING 蛋白組裝成多聚體，阻斷下游信號傳導。該團隊又通過其他篩選方式得到了化合物H-151，其作用機制與C-178 相同，可顯著降低Trex1－/－小鼠的全身炎癥反應[73]。在另一項研究中，Hansen 等[74]發(fā)現硝基脂肪酸（NO2-FAs）可以抑制cGAS-STING信號通路，NO2-FAs 是通過在病毒感染過程中向不飽和脂肪酸中加入二氧化氮（NO2）而產生的內源性物質，可以共價修飾STING 蛋白的Cys88和Cys91，抑制棕櫚?；?，導致通路失活。此外，NO2-FAs 還能有效減少自免疫疾病患者成纖維細胞中IFN 的生成。

除此之外有一些作用于其他位點的化合物也被證明對cGAS-STING 信號通路有抑制作用。Li 等[75]從藥用植物Aster tataricus中發(fā)現了環(huán)肽Astin C，Astin C 與STING 的C 端激活口袋和2’3’-cGAMP 競爭，特異性結合到STING 的C 端激活位點從而抑制IRF3 募集。正是由于上述機制，Astin C 使Trex1－/－小鼠的IFN 水平明顯降低。Siu等[76]通過自動配體識別系統(tǒng)識別了另一種抑制劑Compound 18。Compound 18 與2’3’-cGAMP 結合位點結合，抑制2’3’-cGAMP 誘導的IFN-β分泌。

以STING 蛋白為靶點的cGAS-STING 信號通路抑制劑總結見表2。

表2 靶向STING 蛋白的抑制劑Tab 2 Inhibitors targeting STING proteins

4 總結與展望

通過對cGAS-STING 信號通路在神經系統(tǒng)中的作用機制研究，可以更好地理解該通路在神經退行性疾病中的重要作用。cGAS-STING 信號通路作為潛在的分子靶標，為相應疾病的藥物研發(fā)提供新策略。大多數神經退行性疾病都伴有高水平的神經炎癥，抑制cGAS-STING 信號通路為其治療提供了新途徑。例如在PD 和A-T 的病理過程中，由于DNA 修復機制缺陷等原因導致的小膠質細胞激活，誘導產生神經炎癥，可以使用STING 抑制劑阻斷cGAS-STING 信號通路，改善炎癥信號，有望減輕神經細胞的損傷，從而改善神經退行性癥狀，恢復患者運動能力。而對于MS 和AD，尤其是在AD 的早期，神經炎癥主要表現為對神經產生損傷，考慮到cGAMP 表現出IFN 依賴性免疫抑制作用可以減輕神經炎癥，在未來研究中，或許可以借助cGAMP 等STING 激動劑來增強天然免疫這一思路，同時結合臨床試驗和已知治療手段，明確cGAS-STING 信號通路在中樞神經系統(tǒng)的具體作用，為藥物開發(fā)及臨床治療策略的制訂奠定基礎。