神经酰胺信号通路及其在疾病中的研究进展

张占红，崔 钰，杜秋沛，冯浩杰，胡 旺，樊海宁*

（1.青海大学，青海 西宁 810000；2.青海大学附属医院肝胆胰外科，青海 西宁 810000）

1 鞘磷脂的结构及代谢

神经酰胺由磷脂长链和酰胺键连接的脂酰基链组成。细胞内从头合成途径起始于丝氨酸棕榈先转移酶缩合丝氨酸和棕榈腺辅酶A。神经酰胺合成酶1-6特异性催化不同长度的脂酰基链。神经酰胺也可以由鞘磷脂酶催化生成，鞘磷脂酶介导鞘磷脂水解。

鞘氨醇-1-磷酸（S1P）由一条长链的鞘氨肌醇碱基连接一个磷酸基团组成。S1P的作用主要通过五种S1P特异性G蛋白受体家族信号发挥，其在不同细胞中差异性表达。神经酰胺由神经酰胺酶催化生成鞘氨醇，鞘氨醇由鞘氨醇激酶1/2（SPHK1/SPHK2）磷酸化为鞘氨醇一磷酸[1]。

2 生物活性鞘磷脂的功能

研究最初证明神经酰胺诱导的凋亡主要发生在白细胞，随后在HELA细胞揭示了放射介导神经酰胺的凋亡作用。沉默溶酶体相关跨膜蛋白4B的基因编码可以诱导鞘磷脂积聚，破坏溶酶体膜稳定性并抵抗caspase3激活及化疗药物诱导的凋亡。四氢大麻酚在胶质瘤细胞内靶向积聚在内质网的神经酰胺，促进自噬体及溶酶体膜的通透性，导致组织蛋白酶的释放及细胞凋亡式死亡。利用药物及外源性神经酰胺诱导神经酰胺应激促进C18神经酰胺生成导致自噬体在线粒体积聚，由此选择性诱导头颈部肿瘤及急性髓系白血病（AML）细胞的线粒体自噬及细胞死亡[2]。用阿霉素治疗缺乏S1P磷酸酶的细胞可以提高神经酰胺水平，由此将保护性内质网应激及自噬转变成神经酰胺诱导的自噬。

神经酰胺及S1P之间的平衡成为正常细胞及癌症细胞命运的关键影响因素[3]。S1P是一种重要的信号分子，可以刺激正常细胞及癌细胞的增值、运动、转移及生存。S1P关键的功能是其向细胞外的转运，在细胞内生成后这种转运可以发生在不同的细胞但并不是所有的细胞都会发生。除了转到S1P信号，G蛋白结合的S1P受体经受体反式激活与多种生长因子受体信号作用发挥相关，另外，同时存在着生长因子反式激活S1P受体。这种交互的反式激活作用很可能强化下游的信号途径，最终导致细胞恶变。

3 神经酰胺信号通路与疾病

在细胞内刺激下神经酰胺生成增加导致癌细胞死亡及肿瘤抑制[4]。丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶2A（PP2A）的活化由磷酸酶2A抑制剂和神经酰胺或FTY720之间直接结合调节，导致肺癌细胞与受体相互作用的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1依赖性坏死。在复发性头颈部肿瘤的患者，血清C18神经酰胺水平的升高与吉西他滨联合多西他赛治疗反应提高有关。在非肿瘤生成的过程中Sphk1的活性与肿瘤细胞的生存及无限复制特性的获得直接相关。SPHK1/2将神经酰胺转化生成的S1P通过S1PR依赖或非依赖的信号调节肿瘤的生长及转移。在肿瘤细胞，S1PR2信号主要在内皮细胞及骨髓源性细胞抑制肿瘤新生血管生成。在异体种植小鼠模型肿瘤干细胞过表达SPHK1诱导肿瘤的生长，而在S1PR3敲除的模型中减缓。在小鼠模型中通过转录生长因子β (TGFβ)-SMAD3激活S1PR3可以诱导肺癌进展及转移。SPHK2生成的S1P诱导S1PR4信号，阻滞了S1PR2的核转移以促进ER阴性乳腺癌细胞的生长。S1PR5信号促进海伦细胞有丝分裂，导致染色体分离障碍。

除了受体依赖信号功能，内源性S1P也可以通过非受体依赖途径调节癌细胞信号。例如，SPHK1生成的S1P直接结合到胞质内泛素连接酶TNF受体相关因子2，诱导Lys63多泛素化RIPK1，磷酸化NF－κB激酶抑制剂以及降解NF－κB抑制剂（IκB），由此激活HELA细胞NF-κB信号。

S1P及S1PR轴对控制血管紧张性及渗透性非常重要。循环中的S1P通过S1PR1调节血管的基础渗透及炎症诱导的渗漏。TNF－α诱导耳蜗螺旋动脉收缩，通过激活SPHK1生成S1P刺激S1PR2，S1PR2下游的信号导致血管收缩。Sphk1在许多炎症反应中起重要作用。在体内S1P结合并活化PKCδ，在脓毒性休克Sphk1是一个关键的要素及治疗靶点。β-淀粉样前体蛋白裂解酶-1的活性在神经元由S1P调节，该酶是淀粉样-β肽（Aβ）生成的限速酶。抑制或者下调sphk1或者过表达S1P降解酶，都可以下调BACE1活性及Aβ生成。sphk2在患有阿尔茨海默病的患者的脑组织中上调[5]。

动脉粥样硬化是一种慢性炎症条件下，粥样斑块在内皮下区广泛聚集脂质及免疫细胞，引起动脉管腔狭窄及斑块破裂后血栓形成。S1P对动脉粥样硬化形成相关的许多主要细胞具有不同的作用，包括单核细胞的依附及迁移、平滑肌细胞的增殖、血管紧张性及刺激NF-κB通路导致促炎因子的生成[6]。

糖尿病是一种慢性疾病。神经酰胺与胰岛素抵抗相关。抑制鞘磷脂合成增加胰岛素敏感性，逆转脂肪肝并阻止肥胖动物发生糖尿病。脂肪细胞因子经S1P的功能可能是促进胰腺β细胞生存、营养摄取、营养利用及线粒体增殖。

骨质疏松是一种系统性骨质紊乱。S1P在骨质疏松中有多种作用，包括刺激运动、对破骨细胞前体提供动力学控制、保持骨矿物质平衡及增加破骨细胞生成[7]。S1P刺激成骨细胞迁移及促进其生存，因此在骨再吸收部位的S1P分泌对骨生成可能很重要。

4 总结与展望

目前的研究发现神经酰胺信号通路在包括糖尿病、动脉粥样硬化、骨质疏松及炎症性疾病等全身多种疾病的病程中发挥重要的作用，此外，研究还证实神经酰胺信号通路在癌症的发生起关键作用。外源性添加神经酰胺可以协同增强某些癌症中化疗药物的抑癌作用，并且可以减少副反应的发生及降低化疗药物的耐药性。对神经酰胺信号通路的研究为揭示机体多种重要疾病尤其癌症的发病机制中具有不可忽视的重要作用。