鈣調神經磷酸酶的研究新進展

摘 要 本文對CaN的分子結構、酶學特性、組織分布、信號傳導及生物學功能方面的研究進展進行文獻復習。

關鍵詞 鈣調神經磷酸酶 腎移植 分子結構 信號傳導 生物學功能

鈣調神經磷酸酶(CaN)屬絲/蘇氨酸蛋白磷酸酶家族成員(又稱蛋白磷酸酶2B，PP2B)，是迄今發現的惟一受Ca2+/鈣調素(CaM)調節的絲/蘇氨酸蛋白磷酸酶。目前認為CaN是一種廣泛分布的、參與多種細胞功能調節的多功能信號酶，在細胞因子介導的T細胞活化中起到調節樞紐的作用［１］；在神經遞質的釋放、突觸可塑性方面亦具有重要的調節作用［2］；特別是新近研究表明，CaN介導的信號通路在心肌肥大的發生發展中可能起到中心作用［3］，使CaN的研究受到基礎及臨床科學家的廣泛關注。

免疫系統

CaN 在T細胞活化中的作用機制已被闡明。T細胞受到抗原刺激后可激活膜磷脂系統而產生IP3和DAG，分別使胞內Ca2+濃度升高和PKC活化，Ca2+/CaM使CaN活化，活化的CaN可使胞漿內的NF-ATc去磷酸化，暴露出NF-ATc上的核定位信號，使NF-ATc轉位入核，調節IL-2、IL-4及CD40L等基因的表達。CsA和FK506抑制其活性，阻斷TCR的信號傳導通路，使T細胞不能活化，從而抑制急性排斥反應，所以在臨床上CsA和FK506是主要的免疫抑制劑，他們的應用大大提高了移植腎的近期及遠期成活率。另外，還參與對胸腺淋巴細胞發育陽性選擇的調節［4］。

神經系統

CaN參與神經系統多種功能的調節，如神經遞質和激素的釋放、神經突觸的生長發育及可塑性的調節［2］。NMDA受體通道在神經興奮性的傳遞及神經可塑性的調節中起重要作用，CaN可在兩個不同的水平上調節NMDA受體通道的活性。一是通過改變受體通道的磷酸化狀態控制通道的開閉；二是介導受體的失敏(Lieberman，1994年)。另外，NO作為一種逆信使在突觸可塑性的長時程增強（LTP）中起重要作用，而NOS是CaN的底物、CaN對NOS去磷酸化可能增進其催化活性，使NO生成增多，間接地實現對LTP的調節。NO還可能參與介導NMDA受體興奮誘導的神經細胞損傷。突觸可塑性的長時程改變也涉及基因轉錄的改變。CaN可通過抑制抑制因子-1的活性從而間接增強PP1的活性，PP1可直接使CREB去磷酸化，而影響基因轉錄。此外，有研究表明CaN可抑制γ-氨基丁酸受體（GABAA）的活性（Chen，1995年）；CaN可調節神經組織中L型Ca2+通道及Na+通道的功能（Chen，1995年）。

心血管系統

Molkentin等［3］觀察到可表達CaN或NF-AT3活化形式的轉基因鼠無一例外地出現了與人心肌肥大相似的病理改變，在出生后30天內死于心力衰竭；若在小鼠出生后注射CaN抑制劑CsA或FK506，則可阻止這種病理改變的發生，使小鼠存活。Sussman等亦觀察到應用CsA可阻滯心肌收縮蛋白基因突變誘發的大鼠心肌肥大。我們的研究亦表明，在壓力超荷、兒茶酚胺及AngⅡ誘導的心肌肥大中，均存在CaN活性依賴的信號通路活化，應用環孢素A抑制CaN活性可阻滯心肌肥大的發生。CaN可能通過對轉錄因子NF-AT3去磷酸化，而使后者轉位入核，NF-AT3可與GATA4結合調節心臟中ANF、BNP、α-MHC、β-MHC等基因的特異性表達。另外，研究證實Ca2+/CaM/NF-AT3信號途徑對于正常心瓣膜及心膈的形態發生是至關重要的。

其 他

有報道，CaN在Ca2+啟動的細胞凋亡中亦起重要作用，這種作用可能是通過對Bcl2去磷酸化而實現的，另有研究表明，CaN依賴的轉錄途徑可能在控制骨骼肌纖維型中起重要作用。CaN通路的活化可選擇性上調慢纖維特異性基因啟動子的活性，使肌纖維實現從快到慢的轉化。

討 論

通過對CaN的系統研究和更深一步的認識，使CaN在人體中的作用更進一步明確。目前有關CaN在肺組織中的作用尚不清楚。但臨床上應用CsA治療哮喘已有多年，表明CaN參與哮喘的發病。由于CaN的廣泛分布，CsA又是一種非選擇性的CaN特異性抑制劑，因此CsA具有嚴重的不良反應，例如腎移植術后的患者由于長期服用CsA，一些病人出現不同的不良反應，如多毛、震顫、胃腸道不適、齒齦增生及肝腎毒性。隨著對CaN研究的深入，可望設計出具有靶向作用的選擇性CaN抑制劑。對于腎移植及T細胞活化都起到重要作用。同時對研究服用CsA后CaN的抑制程度及最大抑制率出現的時相都有很好的指導意義，從而為我們更準確地指導臨床用藥提供很好的幫助。人們可以通過對CaN抑制程度的研究更準確及時的判斷臨床上的急性、慢性排斥反應，提高移植腎的長期存活率。同時通過對CaN的更深一步的研究，更深入地認識CaN從而明確一些疾病的發病機理。

參考文獻

1 Klee C B，Ren H，Wang X. Regulation of the calmodulin stimulated protein phosphatase，calcineurin.J Biol Chem，1998，273(22)：13367-13370

2 Yakel J L.Calcineurin regulation of synapic function:from ion channels to transmitter release and gene transcription. Trends Pharmcol Sci，1997，18(April):124-133

3 Molkentin J D ，Lu J R ，Antos C L ，et al. Acalcineurin-dependent transcriptional pathway for cardiac hypertrophy.Cell， 1998，93(2):215-228

4 Suss man M A，Lim H W，Gude N，et al.Prevention of cardiac hypertrophy in mice by calcineurin inhibition.Science， 1998，281(5383):1690-1693