CYBA基因與神經精神疾病相關性的研究進展

韋雅雪 綜述 彭謙，張丹丹，王路路，林舉達 審校

廣東醫科大學，廣東 湛江 524001

神經精神疾病也稱為精神障礙或情緒障礙，是一類影響認知、情緒、行為并嚴重干擾功能的疾病，也是世界范圍內導致殘疾的主要原因之一，不僅影響著數十億人的健康，并對世界各地的公共衛生系統構成沉重負擔。近幾十年來，許多研究認為遺傳因素在該類疾病的風險中起著重要作用[1]。相關研究也表明，氧化應激和抗氧化防御之間的不平衡可能與神經精神疾病的發展有關。CYBA基因編碼了NADPH氧化酶復合體活化及定位所必需的重要亞基，因而對氧化酶活性的調節起重要作用。隨著全基因組關聯研究(GWAS)的進展，分子遺傳學的基礎作用在多種疾病的發生發展中被逐漸披露，CYBA 基因的許多多態性經常被描述為與血管疾病有關，如高血壓、冠心病、腦血管病、糖尿病、動脈粥樣硬化和腎臟疾病[2]。然而涉及神經精神疾病的相關研究卻為數不多。因此，本文將對近年來國內外CYBA基因相關研究進行綜述，以期為臨床診療提供參考依據。

1 CYBA基因與神經精神疾病的病理生理基礎

大腦，眾所周知，它是人體最重要的器官之一，雖然重量只占體質量的2%，但在非應激條件下大腦的新陳代謝耗氧量占總耗氧量的20%，而高需氧量也意味著更多活性氧的產生，由于大腦耗氧量高，抗氧化防御能力低，并且富含氧化敏感脂肪，因此多數精神神經疾病的發病機制與氧化應激相關[3]。活性氧(ROS)是指由有氧代謝產生的超氧陰離子、自由基(超氧陰離子和羥基自由基)、過氧化氫(H2O2)等一類含氧活性氧化物。這些化合物均可在各種細胞過程及各級氧化反應中起重要作用，當氧化反應產生的ROS 數量超過抗氧化劑時，則可能引起氧化應激，進一步損傷細胞[4]。還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶是中樞神經系統中生成活性氧、介導氧化應激的關鍵酶[3]。p22phox是一種由CYBA基因編碼的普遍存在的跨膜蛋白，也是NADPH 氧化酶復合體活化及定位所必需的亞基，其主要生理功能是促進其與NADPH氧化酶的其它亞基(NOX1-4)形成的異源二聚體的成熟和穩定。P22phox-NOX 復合物已成為組織和細胞內活性氧(ROS)的重要來源之一，并與心腦血管疾病等多種疾病有關[2]，例如，1990 年DINAUER 等[5]發現了CYBA C242T 的多態性，并報道了一種以氧化酶活性缺乏為特征的遺傳性疾病—慢性肉芽腫性疾病。1998 年INOUE 等[6]發現C242 多態的T 等位基因可能對冠心病有保護作用。2003 年，MARIA 等[7]發現CYBA p22phox 啟動子的3930A=G 多態性，認為它是一個與高血壓相關的新的遺傳標記。2015 年，FRANKO 等[8]發現-930A＞G變異的G等位基因與1型糖尿病患者的腎臟并發癥有關。因此，作為編碼NADPH氧化酶重要亞基的基因，CYBA基因多態性對于氧化酶活性的調節以及神經精神疾病的發生發展可能起重要作用。

2 CYBA基因與帕金森病的相關研究

帕金森病(PD)是一種常見于中老年人的神經變性疾病，我國65 歲人群患病率為1 000/10 萬，隨著年齡增加而增高。臨床上以靜止性震顫、運動遲緩、肌強直和姿勢步態障礙為主要特征[4]，而認知功能障礙也因逐漸成為最常見、致殘率最高的非運動癥狀之一而備受關注[9]。病理特征為多巴胺神經元的丟失和ɑ-synuclein(ɑ-S)神經元聚集性包涵體的存在，稱為路易小體[10]。確切病因雖不明確，但目前認為帕金森病的發生可能與免疫、炎癥、氧化應激以及線粒體功能異常等多種機制有關。我國20世紀80年代發現一種嗜神經神經毒物(MPTP)，其可誘發人類和其他靈長類動物出現典型的帕金森綜合征表現，其臨床、病理、生化及對多巴胺替代治療的反應等特點均與人類原發性帕金森病身為相似。該類毒物不僅抑制神經元內的ATP 生成，并促進自由基生成和氧化應激反應，導致多巴胺能神經元變性、丟失。而同時也有研究表明，帕金森病患者的黑質中存在的抗氧化物(還原型谷胱甘肽GSH 等)含量明顯降低，氧化應激增強[11]，進一步研究發現血漿GSH水平的下降與PD患者的輕度認知障礙可能存在關聯性,其也許可作為PD患者合并認知功能障礙的潛在早期生物學預測指標[12]，提示抗氧化功能障礙及氧化應激可能與帕金森病的發生、發展有關，并可能影響大腦認知功能。而在帕金森病死亡患者的尸檢中可見腦組織中的脂質、蛋白質、DNA會受到氧化損傷[10]，則更進一步驗證了氧化應激對大腦的廣泛損傷。江小華等人在研究依賴還原型輔酶Ⅰ/Ⅱ醌氧化還原酶[NAD(P)H：quinoneoxidoreductase，NQO1]基因cDNA609位點C→T多態性與帕金森病遺傳易感性之時，發現了帶有T/T 基因型的個體可造成NQO1酶活性低下，引起黑質氧自由基難以清除及NADPH消耗過多，進而造成神經元變性死亡[13]。

3 CYBA基因與阿爾茲海默病的相關研究

阿爾茨海默病(AD)是老年人最常見的癡呆癥，以認知功能和記憶的進行性喪失為特征，病因受遺傳、代謝和環境危險因素復雜相互作用的影響。主要病理特征是出現老年斑、神經原纖維纏結和神經元丟失，越來越多的證據表明，氧化應激也是導致AD的一個顯著因素，氧化應激與AD 的幾個主要病理過程密切相關，包括細胞外淀粉樣β(Aβ)誘導的神經毒性、tau病理、線粒體功能障礙和金屬代謝紊亂[14]。還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶是介導氧化反應的關鍵酶。有研究表明，在AD 中，NADPH 氧化酶在小膠質細胞中被激活，導致活性氧的形成，而活性氧可對鄰近神經元產生毒性[15]。已知NADPH 酶由5 個亞基和其它元件組成，5 個亞基即NOX1-NOX5，其中NOX2 已被報道在各種類型的細胞中表達，包括神經元和內皮細胞，并且在小膠質細胞中大量表達在[16]。相關研究表明NOX 活性與個體認知狀態之間也存在著強烈的相關性，已證實輕度認知障礙和AD患者的NOX活性升高[15]。在一項關于術后認知功能的動物模型研究中發現大腦尤其是海馬中的氧化應激在術后認知下降的發病機理中起重要作用，Nox2 介導的ROS 在海馬小白蛋白(PV)中間神經元的表型喪失中起著關鍵作用，并因此導致在異氟烷麻醉下剖腹手術后衰老小鼠的認知功能障礙。NOX2 既有膜亞單位(gp91phox 和p22phox)也有胞質成分(p47phox 和p67phox)，在活化過程中，磷酸化p47phox 與p22phox 相互作用，這有助于轉移到p67phox 與p47phox 結合形成活性NOX2 復合物的膜[16]。可見p22phox 的起著不可或缺的作用，因此有理由相信p22phox 在NADPH 酶活化生成ROS過程中起重要作用。而p22phox亞基恰由CYBA基因編碼，側面證明了CYBA 基因所編碼的p22phox 可能影響了大腦的認知功能。另一方面，p22phox 結構或功能的突變有可能影響一些NOX亞型的活性，這可能會影響一些組織中ROS的產生，并在一些條件下影響ROS 的產生[17]。在一項阿爾茲海默病(AD)易感性的研究中發現，晚發性AD 患者和對照組之間p22phox C242T 基因型和等位基因分布存在顯著相關性，提示p22phox C242T 多態性可能在通過載脂蛋白Eε4 攜帶介導晚發性AD遺傳易感性中起作用[18]。

4 CYBA基因與癲癇發作的相關研究

癲癇是一種大腦神經元突發性異常放電導致的大腦功能障礙的一種慢性疾病。癲癇發作，尤其是強直性大發作和癲癇持續狀態，是一種常見的神經急癥，具有相當高的發病率、死亡率，而認知障礙被認為是癲癇最常見的精神疾病合并癥[19]。有證據表明，癲癇持續狀態(SE)時產生的ROS 壓倒了線粒體的天然抗氧化防御機制，這會導致線粒體功能障礙和線粒體DNA 損傷，這反過來會影響參與電子傳遞鏈的各種酶復合物的合成，并有可能參與大腦異常放電的自發性反復發作[20]。不僅如此，也有證據表明，在癲癇發作和癲癇中，ROS生成的增加也被證實是導致神經元損傷的原因[21]。與此同時，相關研究表明氧化應激及其誘導的線粒體功能障礙、脂質過氧化、炎癥反應等機制均與癲癇相關認知障礙的發生發展有著密切的關系[22]。而作為介導ROS 生成及氧化應激的重要元素，NADPH 酶的作用不言而喻。在臨床研究中發現，在癲癇患者的血液和手術切除的腦組織中，氧化應激標志物，如脂質過氧化和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶的激活，都是高水平的，而抗氧化狀態是低的[23-24]。而相關研究發現，由于NADPH上調，海馬中ROS的發生與癲癇發作有關[25]，在一項外周炎癥通過誘導海馬神經炎癥和氧化應激增加癲癇易感性的動物模型研究中發現，外周炎癥后海馬組織中NADPH 氧化酶的gp91phox 和p67phox 亞單位蛋白表達增加，而在全身炎癥的急性加重期p22phox 亞單位mRNA 表達上調，最后該研究支持了依賴于COX-2 的小膠質細胞激活和神經炎癥，以及隨后的海馬氧化應激可能導致外周炎癥后癲癇易感性的加重[24]。不難看出，由CYBA 基因編碼的p22phox酶可能通過介導氧化應激影響癲癇的易感性。2019年，在一項研究蝦青素對癲癇持續狀態(SE)神經保護作用的動物實驗中發現，SE可因氧化應激增加腦組織中NOx-4 和p22phox 的表達，最后該研究結果支持了蝦青素對毛果蕓香堿誘導的損傷具有神經保護作用，提示預防性蝦青素(AST)可以減輕癲癇誘導的氧化應激和腦神經元凋，其機制可能與降低氧化應激和增強抗氧化能力有關[26]。綜上所述，可以肯定的是，在癲癇發作尤其時癲癇持續狀態時，氧化應激是客觀存在的，這符合癲癇患者血清中氧化蛋白和脂質水平的升高，表明氧化應激在癲癇中是一個持續的過程[27]，而上述兩個研究均提示了在癲癇發作中NADPH的關鍵酶p22phox亞基的表達增高，所以可以推測，由CYBA 基因編碼的P22phox 亞基活性可影響NADPH 酶介導活性氧的生成而造成神經元的損傷，從而進一步影響了癲癇的易感性或癥狀的嚴重程度及遠期預后。

5 CYBA基因與精神分裂癥的相關研究

精神分裂癥(SZ)是一組以知覺、思維、感情、行為不同程度紊亂為特征的精神疾病，發病時患者常常缺乏自知力，對言行舉止不能良好的約束，不僅有可能危害自身安全，甚至給家庭、社會造成巨大的負擔。它的臨床表現包括陽性的癥狀(異常的感知和信念、病理性激越)、消極的癥狀(快感缺失和社交退縮)和認知缺陷，病因被認為是多因素和異質性的[28]。但越來越多的證據表明，遺傳變異在該病的發生、發展中起著重要作用[29]。我國學者羅旭東等[30]發現了CYBA基因A640G多態性與精神分裂癥的認知功能障礙存在明顯相關，在認知功能評定的字詞流暢性測驗、BACS 量表語、義流暢性測驗中，AA 基因型患者平均分皆明顯高于GG 基因型，且該差異有統計學意義，并推測該SNP的G 位點變異可導致NADPH 氧化酶介導活性氧生成更加活躍，繼而由氧化應激引起大腦中間神經元損傷并出現認知功能缺陷。2016 年，他們還發現了另一個位點，CYBA 基因C242T，該位點多態性與中國南方漢族人群的精神分裂癥的易感性雖無明顯相關，但T 基因型的突變可能會加重陰性癥狀的表現[31]。由此可見CYBA 基因在介導氧化應激不僅影響大腦認知功能，還可能對精神分裂癥的臨床表現異質性上具有重要作用。

6 展望

目前，神經精神的發病機制可以明確與氧化應激密不可分，但是卻沒有在影像學、分子生物學、遺傳學等相關研究中發現有規律性的、確切的致病途徑。但顯而易見這兩類疾病都與大腦功能障礙有關，而認知障礙則是上述疾病的共同臨床特征。然而，最困難的問題之一是理解為什么同一器官內的功能障礙會導致神經或精神疾病。神經性疾病被認為是“器質性”大腦疾病，會因神經系統特定區域的明顯損傷而產生癥狀。另一方面，精神障礙的特點是行為和情緒紊亂，是大腦損傷的“功能性”影響，并未發現有統計意義的器質性病灶。有意思的是，兩種看似大相徑庭的疾病，但卻仍有些共性存在，比如認知缺陷、慢性炎癥就是這兩種疾病的共同特征，在神經退行性疾病和精神疾病中都發現了常駐膠質細胞(即小膠質細胞)的高度激活，并釋放了促炎可溶性介質[32]。因此，神經精神疾病在涉及多個大腦區域功能障礙而出現相似臨床表現，以及又被認為免疫反應作為兩組疾病的共同特征，同時還與氧化應激相關，在此基礎上不妨大膽地推測，氧化應激介導的免疫反應作為共有通路可能在大腦廣泛性功能損害(尤其是認知功能損害)上起重要作用，如何明確其的確切機制，將有助于上述疾病的預防與治療。而CYBA 基因，作為編碼NADPH 酶關鍵酶的重要亞基，在介導氧化應激所致的大腦損傷中不可忽視，若能對該基因進行更多更廣泛的研究，并明確其如何影響NADPH酶的活性，以此作為切入點，研究加強抗氧化的對大腦的保護作用，則有望在神經精神疾病中取得良好療效。