2型神经纤维瘤病发病的遗传学及分子机制综述

黄永胜 黎凯 刘思景 陈逸恒 符志雄 郭伟韬

1广东医科大学，湛江 524000；2广东医科大学附属第二医院，湛江 524000

1 2型神经纤维瘤病（neurofibromatosis type 2，NF2）基因的结构

NF2 基因定位于第22 号常染色体长臂的1 区2 带2 亚带［1-3］。其编码区cDNA长度为1 785 bp，5'非编码区长144 bp，其中有1个长89 bp框架内的终止子位于第1个起始密码子ATG的上游，3'非编码区长135 bp［4］。NF2基因含有17个外显子，其中仅前15 个外显子有致病性突变。有研究推导出NF2 基因的完整序列，经过分析，发现了2 个“CpG”岛，CpG1 与第1 个外显子相邻并含有NF2 启动子，CpG2 位于17 kb到NF2的最后1个外显子［5］。

2 NF2发病的遗传学因素

大量研究结果表明，NF2 基因的突变导致了其编码的梅林蛋白（Merlin）失活变性，Merlin的失活变性会使其失去负向调节Schwann 细胞增殖的功能，使得Schwann 细胞过度增殖。Knudson［6］在1993年提出NF2的发病模式符合“二次打击（second-hit）”模型：即遗传型的肿瘤中，第1 次突变来源于父母或者生殖细胞，因而使每个细胞都有1 个突变基因，成为癌前状态，在体细胞遭受第2 次突变时即有可能发生肿瘤；但是，非遗传性NF2的2 次突变都发生在体细胞。体细胞突变的患者中，只有小部分正常细胞中带有基因的结构突变，因此检测非肿瘤组织（如血细胞）基因是否存在突变是至关重要的，但是对检测技术要求高，否则容易造成检测失败［7］。如单侧前庭神经鞘瘤可能出现与NF2 相同的遗传标记类型［8］，它的突变仅限于受影响的肿瘤组织，但是在NF2 患者中，该突变存在于所有细胞类型中［6］。体细胞突变发生在受孕后，导致2 个独立的细胞谱系发生交互影响，而受影响的细胞比例取决于突变发生在细胞分裂的阶段，越早则影响越大［9］。最近的研究表明，非家族性的NF2 患者中有20%～33%发生了体细胞突变，并且发生体细胞突变的患者携带突变基因的比例很小或没有从血液样本中检测到体细胞突变［1，10-11］。这解释了许多未发现突变的个体的病情较轻，并且由于只有一部分生殖细胞（或没有生殖细胞）会携带突变基因，因此将疾病传播给后代的风险不到50%。但是，如果后代继承了该突变，则它们将具有典型的表型，并且通常比其父亲/母亲受到更严重的影响。体细胞突变可以通过检测、分析来自受影响个体的肿瘤组织获得，如果在来自某患者的2 个肿瘤组织中发现相同的突变，即使无法在淋巴细胞DNA 中鉴定，也可证实这是潜在的体细胞突变；还可以检测他们的后代的基因来评估NF2是否存在突变。NF2基因的突变形式包括截断突变、移码突变、无义突变、剪接位点突变和错义突变，以及包括插入、缺失和重排的结构性突变［12-16］。目前已发现一些关于突变类型的推测热点，包括外显子2c.169C->T（无义突变），但是其突变位点存在不确定性。基于NF2基因突变类型的严重等级评分（UK Neurofibromatosis Type 2 Genetic Severity Score）［17］，可以更好地评估该病突变类型与临床表型严重程度和预后的关系（表1）。

表1 NF2基因突变类型的严重等级评分

对遗传性NF2 临床表现研究的结果表明，家系成员的表型和自然病史相似，但家系间存在差异［18-19］。利用序列分析和多重连接探针扩增技术（multiplex ligation-dependent probe amplification，MLPA）分析基因型和表型的相关性，有助于家系间临床表型差异的解释［20］。NF2 基于临床表型症状的不同分为3 个表型：Wishart（重型）、Gardner（轻型）、Segmental（不完全型）。Wishart（重型）的发生通常与无义突变、移码突变、截断突变相关，发病时患者年龄较小，脑膜瘤、眼科病变和皮肤病变的发生率较高以及预后不良等［21-23］。相反，Gardner（轻型）的发生通常与错义突变、剪接位点突变相关，特别是突变位置发生在基因的3'端，预后较好，脑膜瘤的发生率较低［24］。Segmental（不完全型）仅表现为同侧前庭神经Schwann 细胞瘤合并脑膜瘤，或局限于部分周围神经系统的多发性Schwann 细胞瘤［22］。突变的位置也会影响发病的概率和临床症状的严重程度，发生在外显子1～5的突变比发生在外显子11～15的突变更容易导致严重疾病［25-26］。总之，与无义突变、移码突变、截断突变的患者相比，错义突变、剪接位点突变的NF2患者的死亡风险更低。

3 NF2发病的分子机制

3.1 Merlin 其全名为Moesin-Ezrin-Radixin-Likeprotein，又称为Schwannomin，是NF2 基因的编码蛋白，与红细胞膜蛋白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 是一种肿瘤抑制因子，可控制细胞的生长、增殖和形态有关的细胞信号通路［27-28］。Merlin 位于细胞膜连接处和其他肌动蛋白富集部位的质膜下方，充当膜细胞骨架支架蛋白［29-30］，它将细胞骨架连接到细胞膜。目前已发现Merlin有2 种亚型，它们的区别在于，Merlin 亚型1 序列较长，由595 个氨基酸残基组成，但缺乏16 号外显子，对细胞生长起主要调控作用；Merlin 亚型2 含有590 个氨基酸，包含外显子16，但有一个氨基酸缩短了的羧基-末端结构域。Merlin的失活（磷酸化）可导致多种细胞类型的恶性转化，由于突变而导致的Merlin 表达缺失也是如此［31］。重要的是，磷酸化不仅会导致Merlin的构象变为开放或非活性状态，还会使Merlin 成为多泛素化和蛋白酶体降解的靶标［32-33］。与野生型突变的Merlin 相比，突变体的Merlin 发挥抑癌作用的能力会下降，可能是其突变体半衰期缩短的直接结果［34-35］。

3.2 Merlin 与NF2 发生的关系 Merlin 在人类胚胎发育过程中以高水平广泛表达，但是在成年人中，其表达、分布较为有限，在Schwann 细胞、脑膜细胞、晶状体纤维细胞和神经细胞中观察到高水平的Merlin 表达［25］。Merlin的主要功能是介导肌动蛋白丝，细胞内信号传导效应子和膜蛋白之间的相互作用。在已经描述的剪接变体中，Merlin的所有亚型都有一个含有约300 个氨基酸的保守序列，称之为FERM 结构域，该结构域将蛋白质定位在质膜上，可与包括CD44 在内的细胞表面糖蛋白及细胞间黏附因子等相互作用［29］。Merlin的N 端FERM 结构域是高度保守的，而C 端则可能通过其他肌动蛋白结合位点与肌动蛋白丝结合。ERM 蛋白（例如Merlin）通过结合蛋白的头部和尾部表现出自我调节，而折叠和解折叠则受C 末端的磷酸化作用调节。尽管与其他ERM 蛋白具有同源性，并且与相似的结合蛋白相互作用，但在细胞粘附和增殖方面，Merlin 似乎与这些蛋白相反。ERM 蛋白以磷酸化状态活跃，并受到细胞间粘附的抑制，而Merlin 抑制由于丝氨酸去磷酸化而引起的细胞间或细胞基质粘附的增殖。因此，Merlin的失活会导致不良的接触生长抑制作用［36］。Merlin 与许多细胞内信号通路的成分相互作用，包括Hippo、PKA、FAK/SRC、PI3K/AKT、Rac/PAK/JNK、WNT/β-catenin、整联蛋白、受体酪氨酸激酶（RTK）、Ras、MAPK、YAP、p21 激活的激酶、CD44 和Rac/Rho［37］。除了在质膜上的功能外，Merlin 还可以转运至细胞核并抑制核E3 泛素连接酶CRL4DCAF1，也可以通过与mTOR 信号传导的相互作用来调节蛋白质和脂肪酸的合成［38］。因此，Merlin的功能丧失对不同细胞谱系中的细胞内信号传导具有复杂而独特的作用，而NF2 改变引起NF2 多样化表现的确切机制尚不完全清楚。考虑到其在通过多种途径接触、粘附而调节细胞增殖中的作用已广为人知，因此认为丧失由接触介导的生长抑制作用在致病机制中起主要作用。

研究发现，在果蝇和哺乳动物中，Merlin 能够直接结合Wts/Lats，招募这些蛋白质到细胞膜，并被活化的Mst1/2 磷酸化，从而揭示了Merlin 与Hippo 途径间的重要关联［39］。Merlin 还可通过Rac/PAK1 通路激活YAP［40］。此外，Merlin缺失对LRP6 磷酸化的抑制减弱，导致Hippo 通路中Wnt/β-catenin 信号持续激活，这也可能是肿瘤发生的机制之一［41］。NF-kB 激活是前庭神经鞘瘤（VS）细胞增殖的根本原因，且NF-kB 抑制剂在体外可减少VS 细胞增殖，进一步证实该途径在VS 肿瘤发生中的重要作用［42］。这些研究解释了神经鞘瘤细胞为何在没有轴突接触的情况下具有长期生长和存活的能力［43］。Merlin/p75NTR 信号通路可以作为针对神经鞘瘤的特异性治疗靶点。Merlin 在神经元和Schwann 细胞中都具有调节ErbB2/3 受体表达的功能，因此，ErbB2/3 受体已被认为是治疗NF2的潜在靶标，可使用单克隆抗体Trastuzumab 或酪氨酸激酶抑制剂雷帕替尼来治疗［44］。CRL4DCAF1通过泛素化和抑制Lats1/2 在细胞核中促进Hippo 通路的YAP 功能和TEAD 依赖性转录，而Merlin可抑制CRL4DCAF1的功能，从而发挥肿瘤抑制功能。尽管如此，Merlin抑制CRL4DCAF1的具体机制仍需进一步研究。

总而言之，随着基因突变检测和蛋白质学分析在NF2 患者和相关人群中的应用越来越广泛，通过深入研究NF2 基因型与表型的相关性，从多器官多系统层面综合评估患者疾病表型和肿瘤负荷，并运用精准的基因测序手段，结合遗传病家系分析，这些都是探究NF2 发病机制的基石所在。近年来，随着基础研究的不断深入，治疗NF2的靶点不断被发现，为NF2的早期诊断和治疗提供科学依据。