2型神經纖維瘤病發病的遺傳學及分子機制綜述

黃永勝 黎凱 劉思景 陳逸恒 符志雄 郭偉韜

1廣東醫科大學，湛江 524000；2廣東醫科大學附屬第二醫院，湛江 524000

1 2型神經纖維瘤病（neurofibromatosis type 2，NF2）基因的結構

NF2 基因定位于第22 號常染色體長臂的1 區2 帶2 亞帶［1-3］。其編碼區cDNA長度為1 785 bp，5'非編碼區長144 bp，其中有1個長89 bp框架內的終止子位于第1個起始密碼子ATG的上游，3'非編碼區長135 bp［4］。NF2基因含有17個外顯子，其中僅前15 個外顯子有致病性突變。有研究推導出NF2 基因的完整序列，經過分析，發現了2 個“CpG”島，CpG1 與第1 個外顯子相鄰并含有NF2 啟動子，CpG2 位于17 kb到NF2的最后1個外顯子［5］。

2 NF2發病的遺傳學因素

大量研究結果表明，NF2 基因的突變導致了其編碼的梅林蛋白（Merlin）失活變性，Merlin的失活變性會使其失去負向調節Schwann 細胞增殖的功能，使得Schwann 細胞過度增殖。Knudson［6］在1993年提出NF2的發病模式符合“二次打擊（second-hit）”模型：即遺傳型的腫瘤中，第1 次突變來源于父母或者生殖細胞，因而使每個細胞都有1 個突變基因，成為癌前狀態，在體細胞遭受第2 次突變時即有可能發生腫瘤；但是，非遺傳性NF2的2 次突變都發生在體細胞。體細胞突變的患者中，只有小部分正常細胞中帶有基因的結構突變，因此檢測非腫瘤組織（如血細胞）基因是否存在突變是至關重要的，但是對檢測技術要求高，否則容易造成檢測失敗［7］。如單側前庭神經鞘瘤可能出現與NF2 相同的遺傳標記類型［8］，它的突變僅限于受影響的腫瘤組織，但是在NF2 患者中，該突變存在于所有細胞類型中［6］。體細胞突變發生在受孕后，導致2 個獨立的細胞譜系發生交互影響，而受影響的細胞比例取決于突變發生在細胞分裂的階段，越早則影響越大［9］。最近的研究表明，非家族性的NF2 患者中有20%～33%發生了體細胞突變，并且發生體細胞突變的患者攜帶突變基因的比例很小或沒有從血液樣本中檢測到體細胞突變［1，10-11］。這解釋了許多未發現突變的個體的病情較輕，并且由于只有一部分生殖細胞（或沒有生殖細胞）會攜帶突變基因，因此將疾病傳播給后代的風險不到50%。但是，如果后代繼承了該突變，則它們將具有典型的表型，并且通常比其父親/母親受到更嚴重的影響。體細胞突變可以通過檢測、分析來自受影響個體的腫瘤組織獲得，如果在來自某患者的2 個腫瘤組織中發現相同的突變，即使無法在淋巴細胞DNA 中鑒定，也可證實這是潛在的體細胞突變；還可以檢測他們的后代的基因來評估NF2是否存在突變。NF2基因的突變形式包括截斷突變、移碼突變、無義突變、剪接位點突變和錯義突變，以及包括插入、缺失和重排的結構性突變［12-16］。目前已發現一些關于突變類型的推測熱點，包括外顯子2c.169C->T（無義突變），但是其突變位點存在不確定性。基于NF2基因突變類型的嚴重等級評分（UK Neurofibromatosis Type 2 Genetic Severity Score）［17］，可以更好地評估該病突變類型與臨床表型嚴重程度和預后的關系（表1）。

表1 NF2基因突變類型的嚴重等級評分

對遺傳性NF2 臨床表現研究的結果表明，家系成員的表型和自然病史相似，但家系間存在差異［18-19］。利用序列分析和多重連接探針擴增技術（multiplex ligation-dependent probe amplification，MLPA）分析基因型和表型的相關性，有助于家系間臨床表型差異的解釋［20］。NF2 基于臨床表型癥狀的不同分為3 個表型：Wishart（重型）、Gardner（輕型）、Segmental（不完全型）。Wishart（重型）的發生通常與無義突變、移碼突變、截斷突變相關，發病時患者年齡較小，腦膜瘤、眼科病變和皮膚病變的發生率較高以及預后不良等［21-23］。相反，Gardner（輕型）的發生通常與錯義突變、剪接位點突變相關，特別是突變位置發生在基因的3'端，預后較好，腦膜瘤的發生率較低［24］。Segmental（不完全型）僅表現為同側前庭神經Schwann 細胞瘤合并腦膜瘤，或局限于部分周圍神經系統的多發性Schwann 細胞瘤［22］。突變的位置也會影響發病的概率和臨床癥狀的嚴重程度，發生在外顯子1～5的突變比發生在外顯子11～15的突變更容易導致嚴重疾病［25-26］。總之，與無義突變、移碼突變、截斷突變的患者相比，錯義突變、剪接位點突變的NF2患者的死亡風險更低。

3 NF2發病的分子機制

3.1 Merlin 其全名為Moesin-Ezrin-Radixin-Likeprotein，又稱為Schwannomin，是NF2 基因的編碼蛋白，與紅細胞膜蛋白4.1 超家族（Ezrin-Radixin-Moesin，ERM）高度同源，包含Ezrin、Radixin、Moesin、Talin 和一些酪氨酸磷酸酶。Merlin 是一種腫瘤抑制因子，可控制細胞的生長、增殖和形態有關的細胞信號通路［27-28］。Merlin 位于細胞膜連接處和其他肌動蛋白富集部位的質膜下方，充當膜細胞骨架支架蛋白［29-30］，它將細胞骨架連接到細胞膜。目前已發現Merlin有2 種亞型，它們的區別在于，Merlin 亞型1 序列較長，由595 個氨基酸殘基組成，但缺乏16 號外顯子，對細胞生長起主要調控作用；Merlin 亞型2 含有590 個氨基酸，包含外顯子16，但有一個氨基酸縮短了的羧基-末端結構域。Merlin的失活（磷酸化）可導致多種細胞類型的惡性轉化，由于突變而導致的Merlin 表達缺失也是如此［31］。重要的是，磷酸化不僅會導致Merlin的構象變為開放或非活性狀態，還會使Merlin 成為多泛素化和蛋白酶體降解的靶標［32-33］。與野生型突變的Merlin 相比，突變體的Merlin 發揮抑癌作用的能力會下降，可能是其突變體半衰期縮短的直接結果［34-35］。

3.2 Merlin 與NF2 發生的關系 Merlin 在人類胚胎發育過程中以高水平廣泛表達，但是在成年人中，其表達、分布較為有限，在Schwann 細胞、腦膜細胞、晶狀體纖維細胞和神經細胞中觀察到高水平的Merlin 表達［25］。Merlin的主要功能是介導肌動蛋白絲，細胞內信號傳導效應子和膜蛋白之間的相互作用。在已經描述的剪接變體中，Merlin的所有亞型都有一個含有約300 個氨基酸的保守序列，稱之為FERM 結構域，該結構域將蛋白質定位在質膜上，可與包括CD44 在內的細胞表面糖蛋白及細胞間黏附因子等相互作用［29］。Merlin的N 端FERM 結構域是高度保守的，而C 端則可能通過其他肌動蛋白結合位點與肌動蛋白絲結合。ERM 蛋白（例如Merlin）通過結合蛋白的頭部和尾部表現出自我調節，而折疊和解折疊則受C 末端的磷酸化作用調節。盡管與其他ERM 蛋白具有同源性，并且與相似的結合蛋白相互作用，但在細胞粘附和增殖方面，Merlin 似乎與這些蛋白相反。ERM 蛋白以磷酸化狀態活躍，并受到細胞間粘附的抑制，而Merlin 抑制由于絲氨酸去磷酸化而引起的細胞間或細胞基質粘附的增殖。因此，Merlin的失活會導致不良的接觸生長抑制作用［36］。Merlin 與許多細胞內信號通路的成分相互作用，包括Hippo、PKA、FAK/SRC、PI3K/AKT、Rac/PAK/JNK、WNT/β-catenin、整聯蛋白、受體酪氨酸激酶（RTK）、Ras、MAPK、YAP、p21 激活的激酶、CD44 和Rac/Rho［37］。除了在質膜上的功能外，Merlin 還可以轉運至細胞核并抑制核E3 泛素連接酶CRL4DCAF1，也可以通過與mTOR 信號傳導的相互作用來調節蛋白質和脂肪酸的合成［38］。因此，Merlin的功能喪失對不同細胞譜系中的細胞內信號傳導具有復雜而獨特的作用，而NF2 改變引起NF2 多樣化表現的確切機制尚不完全清楚。考慮到其在通過多種途徑接觸、粘附而調節細胞增殖中的作用已廣為人知，因此認為喪失由接觸介導的生長抑制作用在致病機制中起主要作用。

研究發現，在果蠅和哺乳動物中，Merlin 能夠直接結合Wts/Lats，招募這些蛋白質到細胞膜，并被活化的Mst1/2 磷酸化，從而揭示了Merlin 與Hippo 途徑間的重要關聯［39］。Merlin 還可通過Rac/PAK1 通路激活YAP［40］。此外，Merlin缺失對LRP6 磷酸化的抑制減弱，導致Hippo 通路中Wnt/β-catenin 信號持續激活，這也可能是腫瘤發生的機制之一［41］。NF-kB 激活是前庭神經鞘瘤（VS）細胞增殖的根本原因，且NF-kB 抑制劑在體外可減少VS 細胞增殖，進一步證實該途徑在VS 腫瘤發生中的重要作用［42］。這些研究解釋了神經鞘瘤細胞為何在沒有軸突接觸的情況下具有長期生長和存活的能力［43］。Merlin/p75NTR 信號通路可以作為針對神經鞘瘤的特異性治療靶點。Merlin 在神經元和Schwann 細胞中都具有調節ErbB2/3 受體表達的功能，因此，ErbB2/3 受體已被認為是治療NF2的潛在靶標，可使用單克隆抗體Trastuzumab 或酪氨酸激酶抑制劑雷帕替尼來治療［44］。CRL4DCAF1通過泛素化和抑制Lats1/2 在細胞核中促進Hippo 通路的YAP 功能和TEAD 依賴性轉錄，而Merlin可抑制CRL4DCAF1的功能，從而發揮腫瘤抑制功能。盡管如此，Merlin抑制CRL4DCAF1的具體機制仍需進一步研究。

總而言之，隨著基因突變檢測和蛋白質學分析在NF2 患者和相關人群中的應用越來越廣泛，通過深入研究NF2 基因型與表型的相關性，從多器官多系統層面綜合評估患者疾病表型和腫瘤負荷，并運用精準的基因測序手段，結合遺傳病家系分析，這些都是探究NF2 發病機制的基石所在。近年來，隨著基礎研究的不斷深入，治療NF2的靶點不斷被發現，為NF2的早期診斷和治療提供科學依據。