Angelman綜合征的相關研究進展

孫瑤 任立紅

Angelman綜合征(angelman syndrome，AS)最早在1965年由英國兒科醫生Harry Angelman報道，該病后來以他的名字命名；臨床表現包括小頭畸形、巨大下頜、張口吐舌、頻繁大笑、癲疒間、睡眠周期紊亂、肌張力低下、共濟失調等。隨著近些年來診療技術的進步，生活水平及家長重視程度的提升，發病率逐年增高，發病率約為1/12 000～1/20 000[1-2]。2006年Williams等[3]學者發表了AS診斷標準。然而，因其與許多其他病因不明疾病(Prader Willi綜合征、Pitt-hopkins綜合征、Rett綜合征、Christianson綜合征等)存在表型重疊，臨床上易誤診，延誤病情最佳治療時機。本文總結了近幾年AS病因、機制及治療等方面的相關進展，旨在為該病的后續研究及靶向治療提供依據。

一、病因

AS主要包括以下四種類型：(1)母源性染色體15q11-13缺失或表達異常(70～80%)；(2)母源性UBE3A基因突變(10～20%)；(3)父源性單親二倍體(uniparental disomy，UPD)(3～5%)；(4)印跡基因缺陷(3～5%)[1-2]。該病與UBE3A基因缺失或復制障礙相關，UBE3A基因也叫人類腺病毒E6相關蛋白(human papillo mavinus E6-associated protein，E6-AP)基因，定位于染色體15q11.2-q13.3，至少含有16個外顯子及內含子。UBE3A編碼泛素蛋白連接酶(ubiquitin protein ligase，E3)，通過泛素-蛋白酶體系統(ubiquitin proteasome system，UPS)對特定的細胞內蛋白進行多泛素化降解。E3與蛋白酶體的大部分成分相互作用[4-5],AS相關突變體直接泛素化了S5a蛋白酶體亞基，最終抑制了蛋白酶體的蛋白水解活性[6]。表明UBE3A參與調節蛋白酶體的活性，為以后相關機制的研究提供了證據。

二、發病機制

雖然AS的遺傳病因已被闡明，但在細胞水平上對其發病機制的研究報道仍較少，目前存在以下幾種通路。

1.PTPA-PP2A通路：在神經系統中，蛋白磷酸酶2A (protein phosphatase 2A ，PP2A)對神經元的生長分化、細胞骨架的組裝、樹突棘的形態和突觸的可塑性至關重要[7]。PP2A的激活劑磷酸酪氨酸磷酸酶活化劑(phosphotyrosyl phosphatase activator,PTPA)是UBE3A的泛素連接酶底物，UBE3A通過泛素化其激活劑PTPA來調控PP2A的活性。在AS小鼠模型中，母體UBE3A的缺失導致PTPA水平和PP2A活性顯著增加，過量的PTPA導致了樹突棘成熟缺陷，PP2A抑制劑LB-100可以減輕樹突棘形態和突觸傳遞的缺陷，并改善行為表型[8]。 因此，推斷UBE3A-PTPA-PP2A通路的失調可能導致了UBE3A相關的神經發育障礙。

2.mTOR信號通路：哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是一個289kDa的絲/蘇氨酸蛋白激酶，包含兩個核蛋白mTOR1和mTOR2，參與調節基因翻譯、細胞生長、代謝、凋亡，目前已被證實與多種神經系統疾病有關，如Leigh綜合征、MELAS綜合征、結節性硬化癥、脆性X綜合征[9-10]。Sun等學者發現在AS小鼠的小腦浦肯野神經元中，mTORC1活性增加，其下游靶蛋白S6蛋白激酶(ribosomal protein S6 kinase,polypeptide 1，S6K1)磷酸化水平升高，mTORC2活性降低，導致小鼠肌動蛋白聚合、突觸可塑性損傷，極大地損害了AS小鼠的認知、學習能力；而通過使用mTORC1/S6K1抑制劑或mTORC2激活劑均可顯著改善這些損傷[11-12]，與Thomanetz等[13]的報道相一致。

3.miRNA-708下調作用：微小RNA(microRNA)是小的非編碼類內源性RNA(長度18-23個核苷酸)，參與許多生物過程，如信號轉導，細胞增殖、分化、凋亡和應激反應，miRNA在神經生長、神經元成熟和突觸可塑性的調節中均發揮了重要作用[14]。Vatsa等[15]發現miRNA-708是AS小鼠腦中失調的miRNA之一，miR-708靶向神經元抑制素(neuronatin，Nnat)引起細胞內Ca2 +減少,抑制miR-708或Nnat的異位表達增加Thr286處CaMKIIα的細胞內Ca2+和磷酸化水平。與年齡匹配的野生型小鼠對比，在胚胎期、生后早期以及成年期的 γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)能神經元中，AS小鼠的各種腦區域中的Nnat水平顯著增加。miR-708/Nnat介導的鈣信號通路可能與AS的行為缺陷有關。

三、治療

AS至今尚無治愈手段,目前臨床上AS的主要治療在于對癥支持治療，近些年在控制癲疒間發作、改善睡眠和分子靶向治療方面均取得了重大進展。

1.抗癲疒間治療：80%～95%的AS患者都會出現癲疒間發作，其中75%的患者發病年齡小于3歲，50%以上的患者有多種癲疒間發作類型，與基因缺失量小的患者相比，缺失量較大的患者癲疒間發作更頻繁，更易致殘，行為方面的問題也更嚴重[16]。目前AS中應用最廣泛的抗癲疒間藥物是丙戊酸、氯硝西泮，其次有左乙拉西坦、拉莫三嗪、托吡酯和氯巴贊等[17]，但治療效果尚缺乏確切報道。此外，生酮飲食(ketogenic diet，KD)[18]和低血糖指數治療(low glycemic index treatment，LGIT)[19]最近被證實可以有效地控制AS患者的癲疒間發作，且副作用小，成為抗癲疒間藥物的極佳替代或補充治療方式。

2.改善睡眠：幾乎所有的AS患者存在睡眠問題，主要表現在睡眠-覺醒周期異常、晝夜睡眠節律障礙和睡眠需求減少。癲疒間發作的嚴重程度與睡眠障礙呈正相關，但具體原因不清。一項關于AS患者晝夜節律和睡眠特征的試驗發現，AS患者體內褪黑素水平明顯降低，通過外源性補充褪黑素可以有效延長睡眠時間，減少睡眠延遲[20]。行為干預的具體方法包括建立睡前常規、消退、有節律喚醒、睡眠節律管等。通過藥物治療和行為干預，大多數患兒睡眠問題可以得到改善。

3.分子靶向治療：通常正常人體內繼承父母雙方的UBE3A基因，母源性UBE3A基因表達活躍而父源性UBE3A基因沉睡。Huang等[21]研究者經過大量的篩選試驗發現，拓撲異構酶抑制劑可以有效地激活父源性UBE3A基因。最近的研究發現早期恢復UBE3A基因可以有效改善AS小鼠的癲疒間、焦慮、刻板行為，而成年期認知能力和行為表型幾乎不能改變[22-23]，因此，早期恢復UBE3A基因可以預防或挽救多種表型。UBE3A缺陷導致GABA受體通路功能障礙，GABA受體激動劑牛磺酸，可以增強GABA的抑制神經傳遞作用，恢復運動和認知缺陷[24]。此外，研究發現二甲胺四環素可以通過調節基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)的活性來改變樹突狀棘結構，恢復AS小鼠的突觸可塑性，改善空間記憶[25]。但同時也有類似試驗結果顯示二甲胺四環素對AS患者沒有明顯的改善作用[26]，二甲胺四環素是否有效尚需進一步論證。

綜上所述，AS的發病涉及因素眾多，對該病的發病機制知之甚少，分子靶向治療可以從根本上治療該病，但仍需臨床進一步的研究，早期診斷、早期治療可以改善患者的生存質量，減輕家庭的負擔。