神經酰胺信號通路及其在疾病中的研究進展

張占紅，崔 鈺，杜秋沛，馮浩杰，胡 旺，樊海寧*

（1.青海大學，青海 西寧 810000；2.青海大學附屬醫院肝膽胰外科，青海 西寧 810000）

1 鞘磷脂的結構及代謝

神經酰胺由磷脂長鏈和酰胺鍵連接的脂酰基鏈組成。細胞內從頭合成途徑起始于絲氨酸棕櫚先轉移酶縮合絲氨酸和棕櫚腺輔酶A。神經酰胺合成酶1-6特異性催化不同長度的脂酰基鏈。神經酰胺也可以由鞘磷脂酶催化生成，鞘磷脂酶介導鞘磷脂水解。

鞘氨醇-1-磷酸（S1P）由一條長鏈的鞘氨肌醇堿基連接一個磷酸基團組成。S1P的作用主要通過五種S1P特異性G蛋白受體家族信號發揮，其在不同細胞中差異性表達。神經酰胺由神經酰胺酶催化生成鞘氨醇，鞘氨醇由鞘氨醇激酶1/2（SPHK1/SPHK2）磷酸化為鞘氨醇一磷酸[1]。

2 生物活性鞘磷脂的功能

研究最初證明神經酰胺誘導的凋亡主要發生在白細胞，隨后在HELA細胞揭示了放射介導神經酰胺的凋亡作用。沉默溶酶體相關跨膜蛋白4B的基因編碼可以誘導鞘磷脂積聚，破壞溶酶體膜穩定性并抵抗caspase3激活及化療藥物誘導的凋亡。四氫大麻酚在膠質瘤細胞內靶向積聚在內質網的神經酰胺，促進自噬體及溶酶體膜的通透性，導致組織蛋白酶的釋放及細胞凋亡式死亡。利用藥物及外源性神經酰胺誘導神經酰胺應激促進C18神經酰胺生成導致自噬體在線粒體積聚，由此選擇性誘導頭頸部腫瘤及急性髓系白血病（AML）細胞的線粒體自噬及細胞死亡[2]。用阿霉素治療缺乏S1P磷酸酶的細胞可以提高神經酰胺水平，由此將保護性內質網應激及自噬轉變成神經酰胺誘導的自噬。

神經酰胺及S1P之間的平衡成為正常細胞及癌癥細胞命運的關鍵影響因素[3]。S1P是一種重要的信號分子，可以刺激正常細胞及癌細胞的增值、運動、轉移及生存。S1P關鍵的功能是其向細胞外的轉運，在細胞內生成后這種轉運可以發生在不同的細胞但并不是所有的細胞都會發生。除了轉到S1P信號，G蛋白結合的S1P受體經受體反式激活與多種生長因子受體信號作用發揮相關，另外，同時存在著生長因子反式激活S1P受體。這種交互的反式激活作用很可能強化下游的信號途徑，最終導致細胞惡變。

3 神經酰胺信號通路與疾病

在細胞內刺激下神經酰胺生成增加導致癌細胞死亡及腫瘤抑制[4]。絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶2A（PP2A）的活化由磷酸酶2A抑制劑和神經酰胺或FTY720之間直接結合調節，導致肺癌細胞與受體相互作用的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶1依賴性壞死。在復發性頭頸部腫瘤的患者，血清C18神經酰胺水平的升高與吉西他濱聯合多西他賽治療反應提高有關。在非腫瘤生成的過程中Sphk1的活性與腫瘤細胞的生存及無限復制特性的獲得直接相關。SPHK1/2將神經酰胺轉化生成的S1P通過S1PR依賴或非依賴的信號調節腫瘤的生長及轉移。在腫瘤細胞，S1PR2信號主要在內皮細胞及骨髓源性細胞抑制腫瘤新生血管生成。在異體種植小鼠模型腫瘤干細胞過表達SPHK1誘導腫瘤的生長，而在S1PR3敲除的模型中減緩。在小鼠模型中通過轉錄生長因子β (TGFβ)-SMAD3激活S1PR3可以誘導肺癌進展及轉移。SPHK2生成的S1P誘導S1PR4信號，阻滯了S1PR2的核轉移以促進ER陰性乳腺癌細胞的生長。S1PR5信號促進海倫細胞有絲分裂，導致染色體分離障礙。

除了受體依賴信號功能，內源性S1P也可以通過非受體依賴途徑調節癌細胞信號。例如，SPHK1生成的S1P直接結合到胞質內泛素連接酶TNF受體相關因子2，誘導Lys63多泛素化RIPK1，磷酸化NF－κB激酶抑制劑以及降解NF－κB抑制劑（IκB），由此激活HELA細胞NF-κB信號。

S1P及S1PR軸對控制血管緊張性及滲透性非常重要。循環中的S1P通過S1PR1調節血管的基礎滲透及炎癥誘導的滲漏。TNF－α誘導耳蝸螺旋動脈收縮，通過激活SPHK1生成S1P刺激S1PR2，S1PR2下游的信號導致血管收縮。Sphk1在許多炎癥反應中起重要作用。在體內S1P結合并活化PKCδ，在膿毒性休克Sphk1是一個關鍵的要素及治療靶點。β-淀粉樣前體蛋白裂解酶-1的活性在神經元由S1P調節，該酶是淀粉樣-β肽（Aβ）生成的限速酶。抑制或者下調sphk1或者過表達S1P降解酶，都可以下調BACE1活性及Aβ生成。sphk2在患有阿爾茨海默病的患者的腦組織中上調[5]。

動脈粥樣硬化是一種慢性炎癥條件下，粥樣斑塊在內皮下區廣泛聚集脂質及免疫細胞，引起動脈管腔狹窄及斑塊破裂后血栓形成。S1P對動脈粥樣硬化形成相關的許多主要細胞具有不同的作用，包括單核細胞的依附及遷移、平滑肌細胞的增殖、血管緊張性及刺激NF-κB通路導致促炎因子的生成[6]。

糖尿病是一種慢性疾病。神經酰胺與胰島素抵抗相關。抑制鞘磷脂合成增加胰島素敏感性，逆轉脂肪肝并阻止肥胖動物發生糖尿病。脂肪細胞因子經S1P的功能可能是促進胰腺β細胞生存、營養攝取、營養利用及線粒體增殖。

骨質疏松是一種系統性骨質紊亂。S1P在骨質疏松中有多種作用，包括刺激運動、對破骨細胞前體提供動力學控制、保持骨礦物質平衡及增加破骨細胞生成[7]。S1P刺激成骨細胞遷移及促進其生存，因此在骨再吸收部位的S1P分泌對骨生成可能很重要。

4 總結與展望

目前的研究發現神經酰胺信號通路在包括糖尿病、動脈粥樣硬化、骨質疏松及炎癥性疾病等全身多種疾病的病程中發揮重要的作用，此外，研究還證實神經酰胺信號通路在癌癥的發生起關鍵作用。外源性添加神經酰胺可以協同增強某些癌癥中化療藥物的抑癌作用，并且可以減少副反應的發生及降低化療藥物的耐藥性。對神經酰胺信號通路的研究為揭示機體多種重要疾病尤其癌癥的發病機制中具有不可忽視的重要作用。