烯醇化酶1 及烯醇化酶2 與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究進展

宦冬壹，沈君華*，張冬梅，李 嘉

（南通市第一人民醫(yī)院1 急診科；2 臨床醫(yī)學(xué)研究中心；3 神經(jīng)內(nèi)科，江蘇 226019）

烯醇化酶（enolase，ENO）催化2-磷酸甘油酸（2-phosphoglyceric acid，PGA）轉(zhuǎn)化為磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate，PEP），是糖酵解中的關(guān)鍵酶之一。烯醇化酶還與缺氧、缺血相關(guān)，導(dǎo)致自身免疫、炎癥、癌癥、腦卒中等的發(fā)生[1]。烯醇化酶有3種二聚體結(jié)構(gòu)，烯醇化酶1（ENO1/α-ENO）又稱為非神經(jīng)元烯醇化酶（non-neuronal enolase，NNE），在大多數(shù)組織中表達，烯醇化酶2（ENO2/γ-ENO）又稱為神經(jīng)元特異性烯醇化酶（neuron-specific enolase，NSE），主要在神經(jīng)組織中表達，烯醇化酶3（ENO3/β-ENO）又稱為肌肉特異性烯醇化酶，主要在肌肉組織中表達。ENO1 和ENO2 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中都有表達，兩者具有高度的序列相似性和酶動力學(xué)特性[2]，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生中具有重要作用。本文就ENO1、ENO2 在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用研究進行綜述。

1 烯醇化酶1

1.1 ENO1 分子結(jié)構(gòu) ENO1 是一種高度保守磷酸烯醇化酶，又稱為神經(jīng)營養(yǎng)因子，定位于1 號染色體pter-p36.13 區(qū)域[3]，基因跨度約18 kb，由12 個外顯子和11 個內(nèi)含子組成，與ENO2、ENO3 一起形成同源二聚體。ENO1 基因在多種組織中廣泛表達，主要編碼自身48 kD 的ENO1，同時也編碼37 kD 的c-Myc 啟動子結(jié)合蛋白-1（c-Myc promoter binding protein-1，MBP-1），前者在細胞質(zhì)中表達，參與糖酵解過程；后者表達于細胞核，主要與癌基因c-Myc啟動子結(jié)合抑制其轉(zhuǎn)錄[4]。ENO1 表達受缺氧誘導(dǎo)因子1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）的調(diào)節(jié)，HIF-1 與基因組中低氧反應(yīng)元件（hypoxia response element，HRE）結(jié)合以響應(yīng)缺氧應(yīng)激。由于ENO1 基因缺乏典型的TATA 盒，因此具有多個轉(zhuǎn)錄起始位點[5]。

1.2 ENO1 功能 ENO1 是一種多功能蛋白，在胞漿中主要參與糖酵解，促進磷酸烯醇式丙酮酸的形成，調(diào)節(jié)腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine-triphosphate，ATP）[6]；核ENO1 可作為DNA 結(jié)合蛋白參與基因轉(zhuǎn)錄，胞質(zhì)ENO1 可以調(diào)節(jié)RNA 穩(wěn)定性、蛋白質(zhì)翻譯，也可作為膜蛋白受體轉(zhuǎn)移到細胞表面，促進單核細胞侵襲，引發(fā)炎癥反應(yīng)[7]。母體循環(huán)中高表達的ENO1 抗體可通過血胎盤屏障和受損的血腦屏障進入胎兒腦組織，導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育障礙[8]。

1.3 ENO1 與神經(jīng)系統(tǒng)疾病

1.3.1 缺血性腦卒中：缺血性腦卒中是由于血栓形成或血管內(nèi)栓子脫落阻塞大腦動脈，阻礙氧和營養(yǎng)物質(zhì)的供給，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。EHay 等早在1984 年就在缺血性腦卒中患者發(fā)病4 天內(nèi)的腦脊液中檢測到ENO1 和ENO2 表達升高，并且與腦梗死的體積呈正相關(guān)，與不良預(yù)后也存在一定的相關(guān)性[9]。而JIANG 等[10]對小鼠腦缺血3 小時的腦勻漿條帶蛋白進行質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)ENO1 及ENO2 水平顯著下降，并且通過小鼠大腦中動脈閉塞模型研究，確定ENO1 在腦缺血神經(jīng)元損傷中發(fā)揮了重要作用。ENO1 的表達在腦缺血后呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢；在培養(yǎng)的神經(jīng)元細胞中ENO1 過表達可減輕氧糖剝奪（oxygen-glucose deprivation，OGD）引起的突觸損傷；且ENO1 酶產(chǎn)物PEP 隨著ENO1 水平改變同步變化，PEP 可減輕活體缺血造成的神經(jīng)元損傷。

1.3.2 神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤：神經(jīng)膠質(zhì)瘤是最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，約占顱內(nèi)原發(fā)腫瘤的50%。在膠質(zhì)瘤細胞中ENO1 與黏附分子、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）相互作用，調(diào)控腫瘤細胞生長和侵襲[11]。SONG 等[12]發(fā)現(xiàn)ENO1 mRNA 和蛋白質(zhì)水平在腦膠質(zhì)瘤組織中表達上調(diào)，并且ENO1 的增加與疾病進展相關(guān)，在膠質(zhì)瘤細胞敲低ENO1 后，PI3K/Akt 通路失活降低細胞增殖，進而抑制細胞遷移和侵襲以及體內(nèi)腫瘤發(fā)生。SU 等[13]通過GEO 數(shù)據(jù)庫基因篩選發(fā)現(xiàn)姜黃素可能通過調(diào)控ENO1 表達而抑制膠質(zhì)瘤U251 細胞的遷移和入侵，進而促進細胞凋亡。ENO1 為miR-22-3p 直接靶點，其表達水平與多形膠質(zhì)母細胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）患者的預(yù)后呈負相關(guān)[14]。

1.3.3 神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病：阿爾茨海默癥（Alzheimer’s disease，AD）是最常見的與年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病，其主要特征是糖代謝減退和糖酵解酶表達增加。纖溶酶原與ENO1 結(jié)合后刺激纖溶酶的活化，進而激活絲裂原活化蛋白激酶/細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（MAPK/ERK）途徑，也可促進纖溶酶降解淀粉樣斑塊中淀粉樣蛋白β[15]，因此ENO1 具有神經(jīng)保護的作用。MA 等[16]在精神類疾病模型中發(fā)現(xiàn)肉桂醛（cinnamaldehyde，CA）共價結(jié)合小腦顆粒層ENO1，影響小腦皮層輸入信號的首次轉(zhuǎn)換；其α、β不飽和醛基阻斷Ser40 羥基團，使ENO1 失活，從而發(fā)揮鎮(zhèn)靜作用。

2 烯醇化酶2

2.1 ENO2 分子結(jié)構(gòu) ENO2 基因位于12 號染色體遠端區(qū)域pter-p1205[3]，主要存在于神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌組織中，編碼的長鏈酸性二聚體蛋白含有433個氨基酸，包括兩種同工酶γγ 和αγ，是大腦可溶性蛋白的重要組成部分。γγ 主要存在于成熟神經(jīng)元中，而αγ 定位于非神經(jīng)元細胞，如小膠質(zhì)細胞、少突膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞[17]。

2.2 ENO2 功能 ENO2 是糖酵解中的限速酶，在炎癥和神經(jīng)營養(yǎng)活性中發(fā)揮作用，調(diào)節(jié)神經(jīng)元的生長、分化、存活和死亡。當(dāng)缺血、缺氧、中毒、損傷或出血等導(dǎo)致腦組織受損時，神經(jīng)元細胞膜完整性被破壞，ENO2 從細胞內(nèi)釋放到血液循環(huán)中[18]。

2.3 ENO2 與神經(jīng)系統(tǒng)疾病

2.3.1 腦血管病：（1）缺血性腦卒中：血清ENO2 水平與腦梗死體積、疾病惡化、出血轉(zhuǎn)化相關(guān)，對急性缺血性卒中患者的嚴(yán)重程度和早期神經(jīng)行為預(yù)后具有預(yù)測價值。急性腦梗死（acute cerebral infarction，ACI）發(fā)作后前48 小時內(nèi)患者血漿中ENO2 水平與缺血腦體積、神經(jīng)癥狀的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[19]。ACI 患者接受乙酰-L-肉堿（acetyl L-carnitine hydrochloride，ALC）治療后，血清中ENO2、IL-6、TNF-α 等促炎細胞因子水平顯著下降，有助于改善神經(jīng)功能[20]。毛冬青（Ilex pubescens，IPEE）處理可抑制MyD88 下游蛋白或細胞因子的產(chǎn)生，激活TRIF 依賴性抗炎途徑，增強大腦缺血耐受性，降低腦梗塞體積、神經(jīng)缺陷評分和ENO2 水平[21]。藏紅花治療的缺血性腦卒中患者血清ENO2 和S100 水平顯著下降，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）濃度增加[22]。

ENO2 水平在缺血性腦卒中患兒腦脊液中升高，并與相對腦梗死體積、小兒的神經(jīng)功能之間顯著相關(guān)[23]。ENO2 水平過高增加腦卒中患者繼發(fā)癲癇的風(fēng)險。血清及腦脊液中ENO2 水平在ACI 后血管性癡呆老年患者中異常升高[24]。JIANG 等[10]建立小鼠大腦中動脈閉塞模型，發(fā)現(xiàn)在腦缺血3 h 后ENO2 表達水平下調(diào)，但在海馬神經(jīng)元氧糖剝奪條件下，ENO2 過度表達并未對神經(jīng)元損傷有影響。同時敲除ENO1 和ENO2 會加重氧糖剝奪后的神經(jīng)元損傷，但敲除ENO1 或ENO2 均不會加重氧糖剝奪后的神經(jīng)元損傷。益母草治療大鼠大腦中動脈閉塞，通過增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子來調(diào)節(jié)PI3K/Akt 通路，可以降低神經(jīng)缺陷評分、腦梗死體積、ENO2 和S100β 水平，從而發(fā)揮神經(jīng)保護作用[25]。miR-145 過度表達促進缺血性腦卒中大鼠神經(jīng)干細胞MAPK通路的激活，促進Cyclin D1、ENO2 和膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）上調(diào)，增強神經(jīng)干細胞活性、增殖和分化，抑制細胞凋亡[26]。經(jīng)顱直流電刺激可降低大腦中動脈閉塞大鼠ENO2、Caspase 3 表達水平，誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細胞和小膠質(zhì)細胞的激活，加速神經(jīng)缺陷和腦損傷的恢復(fù)[27]。（2）出血性疾?。猴B內(nèi)血腫擴大的急性腦出血患者血清中ENO2 水平升高更明顯[28]，腦脊液中ENO2 水平可評估腦出血破入腦室患者的神經(jīng)功能恢復(fù)情況[29]。血清ENO2 水平與高血壓性腦出血（hypertensive cerebral hemorrhage，HICH）患者神經(jīng)功能損傷存在一定相關(guān)性，與腦損傷程度和血腫量密切相關(guān)[30]。匡洪宇等[31]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠腦出血后腦組織中ENO2 表達上調(diào)，表達水平與腦組織病理改變、神經(jīng)功能缺損程度相關(guān)；針刺可降低ENO2 表達，抑制腦水腫形成，促進缺血半暗帶神經(jīng)元細胞的存活。HICH 患者微創(chuàng)手術(shù)后早期應(yīng)用高劑量尿激酶，可降低血清中MMP-9 和ENO2 水平，有效改善腦水腫[32]。

MABE 等通過檢測蛛網(wǎng)膜下腔出血（aneurysmal subarachnoid hemorrhage，SAH）患者血清中ENO2 的水平發(fā)現(xiàn)，入院時癥狀重的患者ENO2 水平明顯高于癥狀輕的的患者，且蛛網(wǎng)膜下腔出血量越大，血清神經(jīng)元特異性烯醇化酶水平越高。ENO2 在預(yù)后良好患者的整個療程中的表達均較低，在預(yù)后較差的患者中，高水平持續(xù)到SAH 后3 周[33]。LU 等[34]在大鼠SAH 模型中發(fā)現(xiàn)，出血48 小時內(nèi)ENO2 從腦組織泄漏到血清，山茶花總黃酮（total flavonoids of camellia japonica，TFC）處理可顯著抑制ENO2 表達，下調(diào)Bax/Bcl-2 相關(guān)凋亡途徑，改善認知功能障礙。

2.3.2 神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤：腦膠質(zhì)瘤患者血清中ENO2水平明顯升高，可作為病理分級、腦組織損傷及預(yù)后評估的指標(biāo)。β-細辛醚（β-asarone）通過減少ENO2的表達抑制膠質(zhì)瘤U251 和C6 細胞的遷移和入侵[35]。顱內(nèi)動脈瘤顱內(nèi)切除組患者血清ENO2 和S100β 水平明顯高于介入栓塞組，介入栓塞組患者簡易智力狀態(tài)檢查量表（MMSE）和蒙特利爾認知評估量表（MoCA）評分更高，認知能力和神經(jīng)系統(tǒng)功能更好[36]。

2.3.3 神經(jīng)系統(tǒng)變性疾?。篗eta 分析顯示，腦脊液ENO2 水平可作為AD 患者神經(jīng)變性的有效標(biāo)志物。QUAN 等[37]納入30 例帕金森?。╬arkinson’sdisease，PD）患者及30 例健康受試者，發(fā)現(xiàn)PD 組ENO2 水平明顯高于對照組。肌萎縮側(cè)索硬化癥患者腦脊液中ENO2 水平升高，籍此可以與頸椎性脊髓病區(qū)分[38]。

2.3.4 其他：ENO2 水平在小兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染疾病診斷中有一定價值，能輔助預(yù)測病情嚴(yán)重程度。顱內(nèi)高壓患兒血清和腦脊液中ENO2 水平越高，腦脊液壓力越大，發(fā)展為重度感染性顱內(nèi)高壓的可能性越大[39]。急性化膿性腦膜炎患者血清ENO2 水平與預(yù)后密切相關(guān)；病毒性腦炎患者血清及腦脊液中ENO2 水平與臨床療效、近期復(fù)發(fā)密切相關(guān)；膿毒癥相關(guān)性腦病病情較重，動態(tài)監(jiān)測患者血清ENO2 變化也有助于病情及治療效果的判斷[40]。

癲癇患者血清ENO2 水平可能升高，癲癇持續(xù)狀態(tài)患者血清ENO2 水平與腦電圖異常存在一定相關(guān)性，且對判斷預(yù)后具有一定價值。癲癇患兒血清ENO2 水平越高，發(fā)展為難治性癲癇的可能性越大，腦電圖及頭顱MRI 異常的可能性越大[41]。在兒童創(chuàng)傷性腦損傷1 周后血清中ENO2 水平升高[42]，可能在預(yù)測患兒預(yù)后和監(jiān)測腦損傷方面發(fā)揮作用。

3 小結(jié)

神經(jīng)系統(tǒng)疾病病理復(fù)雜，神經(jīng)損傷、認知功能及運動協(xié)調(diào)障礙是這些疾病的主要問題。烯醇化酶在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的表達具有廣泛性、復(fù)雜性，可作為神經(jīng)細胞受損的標(biāo)志物，與腦血管病、神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。烯醇化酶具有減輕神經(jīng)元損傷，介導(dǎo)腫瘤細胞的生長、侵襲、轉(zhuǎn)移等作用，然而其參與神經(jīng)保護、神經(jīng)炎癥反應(yīng)的機制尚未明確，深入研究烯醇化酶對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷、治療及判斷預(yù)后具有重要意義。