c-Abl與帕金森病的相關性研究進展

季燁龍，吳洋，冷燕，邱珍，夏中元

(武漢大學人民醫院麻醉科，武漢 430060)

帕金森病(Parkinson′s disease，PD)是一種復雜的神經系統疾病，被認為是繼阿爾茨海默病后最常見的神經退行性疾病。同時，PD還是目前最常見的致運動障礙疾病，全球患病率為0.1%～0.2%，總患病人數700萬～1 000萬[1]。PD的患病率和發病率隨年齡增長呈指數增長，80歲以后達到峰值[2]。Dorsey等[3]研究指出，2005年PD患病人數為410萬～460萬，到2030年可能發展為870萬～930萬。PD的主要癥狀為運動遲緩、肌肉僵硬、靜止期震顫、姿勢和步態障礙，目前多為對癥治療，不能徹底治愈，因此更多的藥物納入了研究。其中，非受體Abelson酪氨酸激酶(Abelson tyrosine kinase，c-Abl)抑制劑，如伊馬替尼、尼羅替尼和雷多替尼是目前研究的熱點。c-Abl抑制劑可以通過磷酸化目標蛋白的酪氨酸殘基、改變蛋白的功能參與重要的細胞活動進程，最初被廣泛用于治療慢性粒細胞白血病。近年來研究發現，c-Abl可以通過影響氧化應激、磷酸化α-突觸核蛋白和E3泛素連接酶Parkin在PD的進展中發揮重要作用[4]。現就c-Abl的特征、功能及其與PD關系予以綜述。

1 c-Abl概述

1.1結構和特征 酪氨酸激酶約有90種，其功能是催化ATP磷酸基團向靶蛋白酪氨酸殘基轉移。而根據酪氨酸激酶是否位于細胞膜的受體可分為受體酪氨酸激酶和非受體酪氨酸激酶兩大類。其中，非受體酪氨酸激酶基于激酶結構域內的序列相似性可分為9個亞家族，即Abl(Abelson)、FES(Feline Sarcoma)、Janus激酶、活化的Cdc42結合蛋白激酶、脾酪氨酸激酶、TEC(tyrosine kinase expressed in hepatocellular carcinoma)、黏著斑激酶、Src和CSK(C-terminal Src kinase)家族的激酶。Abl激酶家族成員包括Abl1(c-Abl)和Abl2，其由Abl1和Abl2基因編碼[5]。

c-Abl基因具有高度保守性，其最初被發現可通過染色體t(9; 22)(q34.1; q11.2)，即費城染色體(Ph)，易位形成融合癌蛋白BCR-ABL1，故被認為是由Abelson鼠白血病病毒引發的白血病產生的致癌基因[5]。c-Abl的N端區域(分子量約60 000)由SH(Src homology)2、SH3和激酶結構域(SH1)組成。其中，SH3結構域介導與PXXP基序的配體結合。此外，SH3和SH2結構域與SH1相互作用，產生c-Abl的自身抑制構象。同時，c-Abl具有較大的C端區域(分子量90 000)，并具有獨特的結構域，包括 3個核定位信號和1個核輸出信號、4個PXXP基序和G-、F-肌動蛋白結合域及與c-Abl調控基因表達有關的DNA結合結構域[5-6]。

1.2功能 c-Abl參與重要的細胞活動進程，包括細胞生長和存活的調節，整合素信號轉導，肌動蛋白聚合和細胞遷移[4]。在中樞神經系統中，c-Abl的主要生物學功能包括調節突觸形成，神經突向外生長，神經發生和小腦發育[4,7]。同時在混合遺傳背景下，敲低小鼠c-Abl會導致伴隨多種發育缺陷的乳鼠死亡，包括腎臟、脾和胸腺萎縮，B細胞淋巴細胞減少，成骨細胞的功能失調和顱骨縮短[8]。

但在正常細胞中，c-Abl活性很低，受到刺激誘導會被激活，進而增強激酶活性。異常的c-Abl活性通常會導致細胞的各種異常狀態，而抑制c-Abl可以產生保護作用，如應用于慢性粒細胞白血病的c-Abl抑制劑伊馬替尼和新近發現的c-Abl抑制劑可通過紋狀體突觸后機制抗PD[9-11]。

2 c-Abl與PD的聯系

2.1c-Abl與氧化應激 PD的致病機制之一為氧化應激損傷，且與大腦的其他區域相比，黑質更容易受到活性氧類(reactive oxygen species，ROS)的攻擊，原因為黑質神經元中的多巴胺代謝、抗氧化劑含量低和鐵的濃度過高使其受到更多的氧化應激損傷。在多巴胺代謝期間，單胺氧化酶可以產生許多氧化物質；同時，多巴胺的氧化會進一步升高ROS和多巴胺-醌水平。多巴胺能神經元抵抗氧化應激的主要保護因子為多巴胺轉運蛋白，但多巴胺轉運蛋白隨著年齡增長而下降，故不能清除老年人中的氧化多巴胺。此外，研究還表明隨著年齡的增長，鐵濃度在黑質中升高，且可以通過Fenton反應進一步增加ROS的產生[12-13]。

Zhou等[14]研究發現，c-Abl的過表達升高了線粒體動力相關蛋白1 Y266、Y368和Y449位點的磷酸化水平，從而增加線粒體片段并誘導氧化應激后神經細胞死亡。在Lawana等[15]的實驗中，脂多糖可引起魚藤酮刺激的神經小膠質細胞中Nod樣受體蛋白3炎性小體組分的快速活化，并增強BV2小膠質細胞內ROS的產生，在這個過程中c-Abl起重要作用；同時在脂多糖和魚藤酮處理的細胞中，使用c-Abl的小干擾RNA后Nod樣受體蛋白3炎性小體、胱天蛋白酶1及白細胞介素-1β表達水平分別降低80%、84%和70%，繼而減少ROS的產生，從而降低氧化應激反應，且使用c-Abl抑制劑也能減少炎癥因子和ROS的產生。Magruder等[16]的研究也顯示，c-Abl抑制劑可以減少髓過氧化物酶及線粒體ROS的產生，減少氧化應激損傷。而Yu等[17]研究發現，組蛋白去乙酰化酶3可以抑制c-Abl/哺乳動物Ste20樣激酶1/Yes相關蛋白通路，從而減少ROS的產生和氧化應激損傷，表明c-Abl可通過促進氧化應激加重PD的損傷。

2.2c-Abl與α-突觸核蛋白 PD一項重要的神經病理學標志為路易小體的形成，而研究表明α-突觸核蛋白是路易小體的重要組成部分[18-19]。腦中α-突觸核蛋白水平升高會產生錯誤折疊并形成蛋白質聚集體，如寡聚體和原纖維，這些結構損害神經細胞通訊并擴散到健康的神經元產生路易小體。路易小體的形成會增加氧化應激、破壞軸突運輸、引起線粒體和突觸功能障礙及抑制泛素/蛋白酶體系統等[20]。大的α-突觸核蛋白聚集體還會干擾突觸小泡的運動和細胞器的軸突運輸，并會擾亂神經遞質釋放，從而導致線粒體、內質網和高爾基體的功能障礙[21]。同時，α-突觸核蛋白的過度表達和聚集會導致聚集體的毒性作用惡性循環，進而影響正常的清除機制，如降解受損細胞器和蛋白質的自噬等[22]。此外，α-突觸核蛋白也會通過Tau依賴性途徑導致記憶缺失和認知障礙[23]。

學者發現，c-Abl可以通過磷酸化α-突觸核蛋白加重PD的損傷。Mahul-Mellier等[24]的研究首次證明，α-突觸核蛋白是c-Abl的真正底物；且通過神經母細胞瘤細胞系和小鼠皮質神經元的原代培養物發現，c-Abl磷酸化α-突觸核蛋白的位點主要在酪氨酸39位點，另有少量在酪氨酸125位點。其中，存在于正常人和PD患者腦組織中的α-突觸核蛋白的酪氨酸39位點磷酸化水平可以通過使用特異性c-Abl抑制劑或使用小干擾RNA下調c-Abl蛋白表達而降低，而使用藥物活化c-Abl可增強α-突觸核蛋白磷酸化。Brahmachari等[25]在此基礎上進行深入研究發現，α-突觸核蛋白轉基因小鼠中的c-Abl過度活化，而c-Abl活化能加速α-突觸核蛋白誘導的神經病理學和神經行為缺陷。此外，在野生型小鼠中c-Abl過表達會導致多巴胺神經元變性和α-突觸核蛋白病變，而敲除c-Abl會減弱α-突觸核蛋白病變并延緩神經退行性疾病的進展[25]。同時，酪氨酸39位點磷酸化的α-突觸核蛋白在散發性PD中水平升高并在路易小體中積累，且該位點磷酸化α-突觸核蛋白也會促進α-突觸核蛋白的聚集，形成惡性循環。因此，c-Abl與α-突觸核蛋白的復雜關系在PD的發生、發展過程中起重要作用。

2.3c-Abl與Parkin Parkin與常染色體隱性遺傳的PD有關，且Parkin的基因突變是常染色體隱性遺傳性PD的最常見原因。在45歲前發病的PD患者中，高達50%的家族性病例和約15%的散發病例中出現Parkin的基因突變[26]。Parkin基因突變導致早發性PD，并在肌張力障礙和運動障礙中起重要作用，其機制可能為Parkin可定位于突觸前，與突觸囊泡的細胞質表面結合并與突觸泡蛋白-11結合，參與突觸小泡形成、對接和再循環。而Parkin功能的喪失會抑制內吞作用、囊泡補充和再循環過程，導致神經遞質釋放的改變，且Parkin的突觸前功能類似于α-突觸核蛋白的功能[27]。同時，Parkin作為一種E3泛素連接酶在維持線粒體自噬的過程中起關鍵作用，而Parkin的E3泛素連接酶活性的喪失會通過破壞自噬或蛋白酶體降解引發ROS介導的神經變性[28]。

此外，c-Abl也可以通過對Parkin的影響加重PD的損傷。在Brahmachari等[4]的研究中， c-Abl可以磷酸化Parkin的酪氨酸143位點，從而降低Parkin的E3泛素連接酶的活性，使Parkin底物增多，且其底物氨酰基-轉移RNA合成酶相互作用多功能蛋白2和Parkin相互作用底物/鋅指蛋白746均是PD進展中的有害物質。Gaki和Papavassiliou[29]發現，在體外和體內氧化和多巴胺能應激后，c-Abl被激活并導致Parkin的E3泛素連接酶活性顯著喪失，同時導致神經毒性氨酰基轉移RNA合成酶復合物相互作用多功能蛋白2和果糖-1,6-二磷酸酶1的產生，最終影響Parkin的保護功能。Ko等[30]的研究顯示，c-Abl SH3結構域在與Parkin的相互作用中起關鍵作用，且c-Abl與Parkin的環指和環指間結構域存在相互作用，同時Parkin自身泛素化抑制也需要c-Abl介導的酪氨酸143位點的磷酸化。因此，c-Abl可以通過對Parkin功能的影響而在PD的發生、發展中起重要作用。

3 c-Abl抑制劑在PD治療中的臨床應用

PD患者黑質中多巴胺神經元的退化、功能喪失會引起腦中的神經遞質多巴胺水平降低。故與PD運動模式改變相關的癥狀，可以用左旋多巴恢復多巴胺水平治療。然而，左旋多巴不會阻止多巴胺神經元的進行性衰退，且長期使用可能會產生嚴重的運動障礙。因此，尋找能夠抵抗神經變性并恢復PD患者大腦中神經元回路的療法至關重要。而c-Abl抑制劑可作為新興的藥物用于PD的治療。目前，用于治療PD的c-Abl抑制劑大致有三類，分別為伊馬替尼、尼羅替尼和雷多替尼。

伊馬替尼是第一代c-Abl抑制劑且是用于慢性粒細胞白血病的一線藥物，因此其首先被嘗試用于治療PD。研究表明，在用N-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶誘導的PD小鼠模型中，給予伊馬替尼的實驗組的平衡實驗中行走長度與旋轉桿實驗中的掉落時間均有所改善，且加用左旋多巴其改善程度明顯提高[10]。但由于伊馬替尼的腦穿透性較低，且尚不清楚可耐受的劑量是否足以改變PD患者的病程，故對其研究較少。

而作為第二代c-Abl酪氨酸激酶抑制劑，尼羅替尼相較第一代抑制劑伊馬替尼具有更加顯著的特異性和效果及更高的腦穿透性[4]。因此，其在PD的治療中得到更充分的研究。Karuppagounder等[31]在動物PD模型中發現，尼羅替尼不僅可以預防并恢復PD模型中的多巴胺及其產物的代謝異常，也可以預防PD中的行為障礙。Pagan等[32-33]的臨床研究發現，尼羅替尼不但可以改善PD運動和認知，且可以改善PD患者腦中多巴胺的代謝、降低血中α-突觸核蛋白水平并保護小膠質細胞上的受體，從而起治療作用；此外通過對比不同的給藥濃度發現，較低單劑量(150和200 mg)的尼羅替尼療效更好。但臨床試驗發現，服用尼羅替尼的患者會出現心源性猝死，也可導致骨髓抑制，因此對于尼羅替尼的使用需要更多、更深入的研究[34]。

雷多替尼亦為第二代c-Abl抑制劑，與尼羅替尼相比，雷多替尼具有更高的腦穿透性。研究表明，在動物PD模型中，單次口服給藥后，腦中雷多替尼的含量較尼羅替尼高3.3倍，且可以恢復多巴胺能神經末梢完整性，而低劑量(體內 3 mg/kg)雷多替尼的使用可以防止行為障礙；由于雷多替尼的風險低和不良反應較少，故其可以以較低的劑量持續較長時間給藥[35]。

4 小 結

c-Abl作為一種非受體酪氨酸激酶表達于全身的細胞中，其廣泛參與了細胞的多種生理功能，包括骨架重排、誘導凋亡、增殖分化及DNA應激損傷反應等，對細胞的正常生理活動起關鍵作用。目前我國已進入老齡化社會，以PD和阿爾茨海默病為主的神經退行性疾病極大影響了人們的生活質量并耗費大量人力財力，給國家和社會帶來沉重負擔，因此亟需對PD進行深入研究。而c-Abl可以通過氧化應激、α-突觸核蛋白和E3泛素連接酶Parkin的磷酸化與PD相關聯，同時c-Abl抑制劑(伊馬替尼、尼羅替尼和雷多替尼)也對PD的癥狀具有治療效果，但c-Abl對PD的作用機制尚未明確，治療效果仍不滿意，未來應對c-Abl與PD的關系進行更深入的研究，這將為PD的預防和治療提供新方向和有效靶點。