c-Abl与帕金森病的相关性研究进展

季烨龙，吴洋，冷燕，邱珍，夏中元

(武汉大学人民医院麻醉科，武汉 430060)

帕金森病(Parkinson′s disease，PD)是一种复杂的神经系统疾病，被认为是继阿尔茨海默病后最常见的神经退行性疾病。同时，PD还是目前最常见的致运动障碍疾病，全球患病率为0.1%～0.2%，总患病人数700万～1 000万[1]。PD的患病率和发病率随年龄增长呈指数增长，80岁以后达到峰值[2]。Dorsey等[3]研究指出，2005年PD患病人数为410万～460万，到2030年可能发展为870万～930万。PD的主要症状为运动迟缓、肌肉僵硬、静止期震颤、姿势和步态障碍，目前多为对症治疗，不能彻底治愈，因此更多的药物纳入了研究。其中，非受体Abelson酪氨酸激酶(Abelson tyrosine kinase，c-Abl)抑制剂，如伊马替尼、尼罗替尼和雷多替尼是目前研究的热点。c-Abl抑制剂可以通过磷酸化目标蛋白的酪氨酸残基、改变蛋白的功能参与重要的细胞活动进程，最初被广泛用于治疗慢性粒细胞白血病。近年来研究发现，c-Abl可以通过影响氧化应激、磷酸化α-突触核蛋白和E3泛素连接酶Parkin在PD的进展中发挥重要作用[4]。现就c-Abl的特征、功能及其与PD关系予以综述。

1 c-Abl概述

1.1结构和特征 酪氨酸激酶约有90种，其功能是催化ATP磷酸基团向靶蛋白酪氨酸残基转移。而根据酪氨酸激酶是否位于细胞膜的受体可分为受体酪氨酸激酶和非受体酪氨酸激酶两大类。其中，非受体酪氨酸激酶基于激酶结构域内的序列相似性可分为9个亚家族，即Abl(Abelson)、FES(Feline Sarcoma)、Janus激酶、活化的Cdc42结合蛋白激酶、脾酪氨酸激酶、TEC(tyrosine kinase expressed in hepatocellular carcinoma)、黏着斑激酶、Src和CSK(C-terminal Src kinase)家族的激酶。Abl激酶家族成员包括Abl1(c-Abl)和Abl2，其由Abl1和Abl2基因编码[5]。

c-Abl基因具有高度保守性，其最初被发现可通过染色体t(9; 22)(q34.1; q11.2)，即费城染色体(Ph)，易位形成融合癌蛋白BCR-ABL1，故被认为是由Abelson鼠白血病病毒引发的白血病产生的致癌基因[5]。c-Abl的N端区域(分子量约60 000)由SH(Src homology)2、SH3和激酶结构域(SH1)组成。其中，SH3结构域介导与PXXP基序的配体结合。此外，SH3和SH2结构域与SH1相互作用，产生c-Abl的自身抑制构象。同时，c-Abl具有较大的C端区域(分子量90 000)，并具有独特的结构域，包括 3个核定位信号和1个核输出信号、4个PXXP基序和G-、F-肌动蛋白结合域及与c-Abl调控基因表达有关的DNA结合结构域[5-6]。

1.2功能 c-Abl参与重要的细胞活动进程，包括细胞生长和存活的调节，整合素信号转导，肌动蛋白聚合和细胞迁移[4]。在中枢神经系统中，c-Abl的主要生物学功能包括调节突触形成，神经突向外生长，神经发生和小脑发育[4,7]。同时在混合遗传背景下，敲低小鼠c-Abl会导致伴随多种发育缺陷的乳鼠死亡，包括肾脏、脾和胸腺萎缩，B细胞淋巴细胞减少，成骨细胞的功能失调和颅骨缩短[8]。

但在正常细胞中，c-Abl活性很低，受到刺激诱导会被激活，进而增强激酶活性。异常的c-Abl活性通常会导致细胞的各种异常状态，而抑制c-Abl可以产生保护作用，如应用于慢性粒细胞白血病的c-Abl抑制剂伊马替尼和新近发现的c-Abl抑制剂可通过纹状体突触后机制抗PD[9-11]。

2 c-Abl与PD的联系

2.1c-Abl与氧化应激 PD的致病机制之一为氧化应激损伤，且与大脑的其他区域相比，黑质更容易受到活性氧类(reactive oxygen species，ROS)的攻击，原因为黑质神经元中的多巴胺代谢、抗氧化剂含量低和铁的浓度过高使其受到更多的氧化应激损伤。在多巴胺代谢期间，单胺氧化酶可以产生许多氧化物质；同时，多巴胺的氧化会进一步升高ROS和多巴胺-醌水平。多巴胺能神经元抵抗氧化应激的主要保护因子为多巴胺转运蛋白，但多巴胺转运蛋白随着年龄增长而下降，故不能清除老年人中的氧化多巴胺。此外，研究还表明随着年龄的增长，铁浓度在黑质中升高，且可以通过Fenton反应进一步增加ROS的产生[12-13]。

Zhou等[14]研究发现，c-Abl的过表达升高了线粒体动力相关蛋白1 Y266、Y368和Y449位点的磷酸化水平，从而增加线粒体片段并诱导氧化应激后神经细胞死亡。在Lawana等[15]的实验中，脂多糖可引起鱼藤酮刺激的神经小胶质细胞中Nod样受体蛋白3炎性小体组分的快速活化，并增强BV2小胶质细胞内ROS的产生，在这个过程中c-Abl起重要作用；同时在脂多糖和鱼藤酮处理的细胞中，使用c-Abl的小干扰RNA后Nod样受体蛋白3炎性小体、胱天蛋白酶1及白细胞介素-1β表达水平分别降低80%、84%和70%，继而减少ROS的产生，从而降低氧化应激反应，且使用c-Abl抑制剂也能减少炎症因子和ROS的产生。Magruder等[16]的研究也显示，c-Abl抑制剂可以减少髓过氧化物酶及线粒体ROS的产生，减少氧化应激损伤。而Yu等[17]研究发现，组蛋白去乙酰化酶3可以抑制c-Abl/哺乳动物Ste20样激酶1/Yes相关蛋白通路，从而减少ROS的产生和氧化应激损伤，表明c-Abl可通过促进氧化应激加重PD的损伤。

2.2c-Abl与α-突触核蛋白 PD一项重要的神经病理学标志为路易小体的形成，而研究表明α-突触核蛋白是路易小体的重要组成部分[18-19]。脑中α-突触核蛋白水平升高会产生错误折叠并形成蛋白质聚集体，如寡聚体和原纤维，这些结构损害神经细胞通讯并扩散到健康的神经元产生路易小体。路易小体的形成会增加氧化应激、破坏轴突运输、引起线粒体和突触功能障碍及抑制泛素/蛋白酶体系统等[20]。大的α-突触核蛋白聚集体还会干扰突触小泡的运动和细胞器的轴突运输，并会扰乱神经递质释放，从而导致线粒体、内质网和高尔基体的功能障碍[21]。同时，α-突触核蛋白的过度表达和聚集会导致聚集体的毒性作用恶性循环，进而影响正常的清除机制，如降解受损细胞器和蛋白质的自噬等[22]。此外，α-突触核蛋白也会通过Tau依赖性途径导致记忆缺失和认知障碍[23]。

学者发现，c-Abl可以通过磷酸化α-突触核蛋白加重PD的损伤。Mahul-Mellier等[24]的研究首次证明，α-突触核蛋白是c-Abl的真正底物；且通过神经母细胞瘤细胞系和小鼠皮质神经元的原代培养物发现，c-Abl磷酸化α-突触核蛋白的位点主要在酪氨酸39位点，另有少量在酪氨酸125位点。其中，存在于正常人和PD患者脑组织中的α-突触核蛋白的酪氨酸39位点磷酸化水平可以通过使用特异性c-Abl抑制剂或使用小干扰RNA下调c-Abl蛋白表达而降低，而使用药物活化c-Abl可增强α-突触核蛋白磷酸化。Brahmachari等[25]在此基础上进行深入研究发现，α-突触核蛋白转基因小鼠中的c-Abl过度活化，而c-Abl活化能加速α-突触核蛋白诱导的神经病理学和神经行为缺陷。此外，在野生型小鼠中c-Abl过表达会导致多巴胺神经元变性和α-突触核蛋白病变，而敲除c-Abl会减弱α-突触核蛋白病变并延缓神经退行性疾病的进展[25]。同时，酪氨酸39位点磷酸化的α-突触核蛋白在散发性PD中水平升高并在路易小体中积累，且该位点磷酸化α-突触核蛋白也会促进α-突触核蛋白的聚集，形成恶性循环。因此，c-Abl与α-突触核蛋白的复杂关系在PD的发生、发展过程中起重要作用。

2.3c-Abl与Parkin Parkin与常染色体隐性遗传的PD有关，且Parkin的基因突变是常染色体隐性遗传性PD的最常见原因。在45岁前发病的PD患者中，高达50%的家族性病例和约15%的散发病例中出现Parkin的基因突变[26]。Parkin基因突变导致早发性PD，并在肌张力障碍和运动障碍中起重要作用，其机制可能为Parkin可定位于突触前，与突触囊泡的细胞质表面结合并与突触泡蛋白-11结合，参与突触小泡形成、对接和再循环。而Parkin功能的丧失会抑制内吞作用、囊泡补充和再循环过程，导致神经递质释放的改变，且Parkin的突触前功能类似于α-突触核蛋白的功能[27]。同时，Parkin作为一种E3泛素连接酶在维持线粒体自噬的过程中起关键作用，而Parkin的E3泛素连接酶活性的丧失会通过破坏自噬或蛋白酶体降解引发ROS介导的神经变性[28]。

此外，c-Abl也可以通过对Parkin的影响加重PD的损伤。在Brahmachari等[4]的研究中， c-Abl可以磷酸化Parkin的酪氨酸143位点，从而降低Parkin的E3泛素连接酶的活性，使Parkin底物增多，且其底物氨酰基-转移RNA合成酶相互作用多功能蛋白2和Parkin相互作用底物/锌指蛋白746均是PD进展中的有害物质。Gaki和Papavassiliou[29]发现，在体外和体内氧化和多巴胺能应激后，c-Abl被激活并导致Parkin的E3泛素连接酶活性显著丧失，同时导致神经毒性氨酰基转移RNA合成酶复合物相互作用多功能蛋白2和果糖-1,6-二磷酸酶1的产生，最终影响Parkin的保护功能。Ko等[30]的研究显示，c-Abl SH3结构域在与Parkin的相互作用中起关键作用，且c-Abl与Parkin的环指和环指间结构域存在相互作用，同时Parkin自身泛素化抑制也需要c-Abl介导的酪氨酸143位点的磷酸化。因此，c-Abl可以通过对Parkin功能的影响而在PD的发生、发展中起重要作用。

3 c-Abl抑制剂在PD治疗中的临床应用

PD患者黑质中多巴胺神经元的退化、功能丧失会引起脑中的神经递质多巴胺水平降低。故与PD运动模式改变相关的症状，可以用左旋多巴恢复多巴胺水平治疗。然而，左旋多巴不会阻止多巴胺神经元的进行性衰退，且长期使用可能会产生严重的运动障碍。因此，寻找能够抵抗神经变性并恢复PD患者大脑中神经元回路的疗法至关重要。而c-Abl抑制剂可作为新兴的药物用于PD的治疗。目前，用于治疗PD的c-Abl抑制剂大致有三类，分别为伊马替尼、尼罗替尼和雷多替尼。

伊马替尼是第一代c-Abl抑制剂且是用于慢性粒细胞白血病的一线药物，因此其首先被尝试用于治疗PD。研究表明，在用N-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶诱导的PD小鼠模型中，给予伊马替尼的实验组的平衡实验中行走长度与旋转杆实验中的掉落时间均有所改善，且加用左旋多巴其改善程度明显提高[10]。但由于伊马替尼的脑穿透性较低，且尚不清楚可耐受的剂量是否足以改变PD患者的病程，故对其研究较少。

而作为第二代c-Abl酪氨酸激酶抑制剂，尼罗替尼相较第一代抑制剂伊马替尼具有更加显著的特异性和效果及更高的脑穿透性[4]。因此，其在PD的治疗中得到更充分的研究。Karuppagounder等[31]在动物PD模型中发现，尼罗替尼不仅可以预防并恢复PD模型中的多巴胺及其产物的代谢异常，也可以预防PD中的行为障碍。Pagan等[32-33]的临床研究发现，尼罗替尼不但可以改善PD运动和认知，且可以改善PD患者脑中多巴胺的代谢、降低血中α-突触核蛋白水平并保护小胶质细胞上的受体，从而起治疗作用；此外通过对比不同的给药浓度发现，较低单剂量(150和200 mg)的尼罗替尼疗效更好。但临床试验发现，服用尼罗替尼的患者会出现心源性猝死，也可导致骨髓抑制，因此对于尼罗替尼的使用需要更多、更深入的研究[34]。

雷多替尼亦为第二代c-Abl抑制剂，与尼罗替尼相比，雷多替尼具有更高的脑穿透性。研究表明，在动物PD模型中，单次口服给药后，脑中雷多替尼的含量较尼罗替尼高3.3倍，且可以恢复多巴胺能神经末梢完整性，而低剂量(体内 3 mg/kg)雷多替尼的使用可以防止行为障碍；由于雷多替尼的风险低和不良反应较少，故其可以以较低的剂量持续较长时间给药[35]。

4 小 结

c-Abl作为一种非受体酪氨酸激酶表达于全身的细胞中，其广泛参与了细胞的多种生理功能，包括骨架重排、诱导凋亡、增殖分化及DNA应激损伤反应等，对细胞的正常生理活动起关键作用。目前我国已进入老龄化社会，以PD和阿尔茨海默病为主的神经退行性疾病极大影响了人们的生活质量并耗费大量人力财力，给国家和社会带来沉重负担，因此亟需对PD进行深入研究。而c-Abl可以通过氧化应激、α-突触核蛋白和E3泛素连接酶Parkin的磷酸化与PD相关联，同时c-Abl抑制剂(伊马替尼、尼罗替尼和雷多替尼)也对PD的症状具有治疗效果，但c-Abl对PD的作用机制尚未明确，治疗效果仍不满意，未来应对c-Abl与PD的关系进行更深入的研究，这将为PD的预防和治疗提供新方向和有效靶点。