α-烯醇化酶参与多种疾病发生发展的研究进展

2021-01-26周静琪王凯陈宁

临床合理用药杂志 2021年27期

周静琪，王凯，陈宁

烯醇化酶（ENO）是一类在原核生物和真核生物中高度保守的酶蛋白，最早被发现参与了糖酵解过程，其在糖酵解中催化2-磷酸甘油酸与磷酸烯醇式丙酮酸的相互转化。根据分布和结构特点，烯醇化酶主要分为三种亚型：α-烯醇化酶（ENO-1）在大部分组织中均有表达；β-烯醇化酶（ENO-3）主要分布于心肌及骨骼肌组织；γ-烯醇化酶（ENO-2）则主要表达在神经组织中，也称神经元特异性烯醇化酶（NSE）。ENO-1 是分布最广泛的亚型，主要表达在细胞质，亦可表达于细胞核、细胞膜等多种区域，能以外泌体形式分泌至胞外。近年来研究发现，烯醇化酶除了参与糖酵解过程，还具有“兼职蛋白”特点，具有独特的区域表达特异性和复杂的多功能性，参与了肿瘤、感染、免疫、代谢等疾病的病理生理过程。本文旨在综述α-烯醇化酶参与多种疾病发生发展的研究进展。

1 ENO-1 与肿瘤

研究发现，ENO-1 在肺癌、胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌、胃肠道肿瘤等20 多种恶性肿瘤中存在过度表达，影响肿瘤的发病、预后和复发［1-3］。非小细胞肺癌细胞表面的ENO-1 水平与生存期呈负相关，敲除ENO-1 可降低癌细胞周围的纤溶活性，进而减缓肿瘤的侵袭和转移［1］。有2/3 的胰腺导管腺癌患者体内存在抗ENO-1 的特异性抗体，为其在胰腺导管腺癌中的诊断价值提供了依据［2］。

ENO-1 参与肿瘤的发生发展，是影响肿瘤细胞的能量代谢产物。和正常组织细胞相比，癌细胞糖酵解过程速率显著加快，称为Warburg 效应，为癌细胞在缺氧条件下的快速生长提供了基础。ENO-1 作为糖酵解过程中重要的催化酶，被认为是Warburg 效应的可能机制之一。研究发现缺乏ENO-1的癌细胞生长缓慢，其线粒体的电子传递和氧耗增加，细胞的氧化磷酸化得以恢复［4］。

ENO-1 与肿瘤的关系复杂，不同细胞定位ENO-1 的表达在肿瘤的发生发展中发挥不同的作用。在细胞核，ENO-1基因除了可以编码ENO-1 蛋白外，通过另一种启动子尚可编码定位于细胞核上的myc 启动子结合蛋白1（MBP-1）。MBP-1 可与c-myc P2 启动子结合进而抑制原癌基因c-myc 基因的转录。研究发现，上调MBP-1 可抑制癌细胞的上皮间充质转化（EMT），延缓癌细胞的增殖、迁移和侵袭［5］。

ENO-1 还定位于细胞膜外，发挥纤溶酶原受体的作用。纤溶酶原在组织激活物或外源性激活物作用下转化为纤溶酶，进而激活胶原酶，降解纤维蛋白等多种细胞外基质（ECM）成分。肺癌研究中发现，敲除ENO-1 可减少ECM 的纤溶活性，延缓癌细胞的侵袭扩散［2］。乳腺癌相关研究中发现，细胞膜上ENO-1 水平越高，肿瘤侵袭性越强，而当阻断纤溶酶原与ENO-1 的结合后，肿瘤侵袭性未见明显差异［6］。

近年研究还发现ENO-1 可以外泌体的形式分泌至细胞外。外泌体是细胞间通讯的重要手段，肿瘤细胞通过携带原癌基因及促血管生成因子的外泌体与基质细胞联系，促进肿瘤组织的血管生成。研究发现，脂多糖（LPS）能够促进ENO-1 外泌体的形成，增强肿瘤细胞的侵袭与迁移能力［6］。

ENO-1 的翻译后修饰（PTM）也参与了肿瘤的发生发展。研究发现，经LPS 处理的肿瘤细胞中，蛋白质精氨酸甲基化转移酶5（PRMT5）介导的ENO-1 甲基化水平升高，ENO-1在细胞表面的表达增加［7］。此外，泛素化、乙酰化、磷酸化等翻译后修饰均在ENO-1的细胞定位及功能中发挥重要作用。

2 ENO-1 与感染

宿主细胞及病原体中的ENO 均参与了感染的发生、进展与播散。细菌、寄生虫等多种病原体表面均可表达ENO，发挥纤溶酶原受体作用而降解细胞外基质，加速病原体的播散。此外，细菌感染宿主时，受损伤的宿主细胞可释放细胞外RNA（eRNA），eRNA 通过促进纤维蛋白形成、加强白细胞的黏附与迁移、增加炎性因子的释放，激活宿主的体液及细胞免疫。病原体表面的ENO 和真核细胞表面的ENO-1 均能识别并结合eRNA，进而参与病原体的侵袭和散播［8］。降解体是广泛存在于细菌中的蛋白质复合物，主要参与rRNA的加工和mRNA 的降解。阻断细菌内ENO 与降解体的结合可导致降解体活性降低，减慢细胞内RNA 的新陈代谢［9］。

3 ENO-1 与自身免疫性疾病

可溶性ENO-1 在多种自身免疫性疾病患者的血液、滑膜液中均可被检出，是重要的自身抗原。在类风湿关节炎研究中，血清ENO-1 能结合在外周血单核细胞表面，激活CD14 依赖的TLR4 信号通路，促进炎性因子和趋化因子的释放［10］。约有58%的系统性硬化症患者血清抗纤维母细胞抗体（AFA）呈阳性反应，而ENO-1 可能是AFA 识别的主要抗原［11］。SLE 患者的血清ENO-1 抗体水平较正常人明显升高，且抗体水平与IgG 和24 h 尿蛋白水平呈正相关［12］。

4 ENO-1 与糖脂代谢

近年来一些研究发现，ENO-1 抑制剂能改善糖脂代谢。研究发现，ENO-1 抑制剂ENOblock 干预组的db/db 小鼠血糖、血清低密度脂蛋白水平下降，脂肪细胞变小，炎性递质表达下降，心肌肥厚、肝纤维化均有所改善［13］。ENOblock 可能通过下调磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（PEPCK）和固醇调节元件结合蛋白1（SREBP-1）的表达分别影响糖脂代谢［14］。关于ENO-1 参与糖脂代谢的具体机制尚待更多试验证据明确。

5 ENO-1 与应激反应和心肌损伤

ENO-1 作为应激蛋白参与机体应激反应的现象已经在多种生物中被证实。研究显示，用siRNA 靶向干扰原代培养乳鼠心肌细胞，下调ENO-1 表达能使细胞产能减少，收缩功能下降［15］。在心肌缺血再灌注的SD 大鼠模型中发现，ENO-1能够与热休克蛋白70（Hsc70）相互作用帮助心肌细胞对抗氧化应激［16］。在应激状态下，被激活的ENO-1 与心肌的收缩丝相互作用，通过细胞外信号调节激酶（ERK1/2）通路引起心肌收缩。在心肌缺血及心脏肥大的相关研究中发现，ENO-1 与线粒体的相互作用具有重要意义。阿霉素是一种具有明显心脏毒性的抗肿瘤药物，在阿霉素处理的大鼠心肌细胞中，ENO-1 与线粒体的结合率明显下降［17］。ENO-1 缺乏的细胞中，线粒体对钙离子介导的膜去极化敏感性提高，线粒体膜稳定性下降，线粒体功能受损，且这种损伤可以被外加ENO-1 所修复。进一步研究显示，ENO-1 可能通过与稳定线粒体膜的关键蛋白VDAC1 相互作用而发挥稳定线粒体膜、保护心肌细胞的作用。值得注意的是，ENO-1 在心肌损伤中的角色同样具有两面性。阿霉素处理下的大鼠心肌细胞同样表现出了细胞质中ENO-1 水平升高，加重了心肌损伤。

此外，ENO-1 还可以通过对细胞骨架的影响参与机体的自我修复过程。研究发现，ENO-1 能通过与微管蛋白和微管的相互作用而参与肌生成过程［18］。ENO-1 可能还参与了有丝分裂中纺锤体的形成。ENO-1 还在肾结石、阿尔兹海默病等多种疾病的病理生理机制中均发挥了重要作用。