烯醇化酶1 及烯醇化酶2 与神经系统疾病的研究进展

宦冬壹，沈君华*，张冬梅，李 嘉

（南通市第一人民医院1 急诊科；2 临床医学研究中心；3 神经内科，江苏 226019）

烯醇化酶（enolase，ENO）催化2-磷酸甘油酸（2-phosphoglyceric acid，PGA）转化为磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate，PEP），是糖酵解中的关键酶之一。烯醇化酶还与缺氧、缺血相关，导致自身免疫、炎症、癌症、脑卒中等的发生[1]。烯醇化酶有3种二聚体结构，烯醇化酶1（ENO1/α-ENO）又称为非神经元烯醇化酶（non-neuronal enolase，NNE），在大多数组织中表达，烯醇化酶2（ENO2/γ-ENO）又称为神经元特异性烯醇化酶（neuron-specific enolase，NSE），主要在神经组织中表达，烯醇化酶3（ENO3/β-ENO）又称为肌肉特异性烯醇化酶，主要在肌肉组织中表达。ENO1 和ENO2 在中枢神经系统中都有表达，两者具有高度的序列相似性和酶动力学特性[2]，在神经系统疾病的发生中具有重要作用。本文就ENO1、ENO2 在神经系统疾病中的作用研究进行综述。

1 烯醇化酶1

1.1 ENO1 分子结构 ENO1 是一种高度保守磷酸烯醇化酶，又称为神经营养因子，定位于1 号染色体pter-p36.13 区域[3]，基因跨度约18 kb，由12 个外显子和11 个内含子组成，与ENO2、ENO3 一起形成同源二聚体。ENO1 基因在多种组织中广泛表达，主要编码自身48 kD 的ENO1，同时也编码37 kD 的c-Myc 启动子结合蛋白-1（c-Myc promoter binding protein-1，MBP-1），前者在细胞质中表达，参与糖酵解过程；后者表达于细胞核，主要与癌基因c-Myc启动子结合抑制其转录[4]。ENO1 表达受缺氧诱导因子1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）的调节，HIF-1 与基因组中低氧反应元件（hypoxia response element，HRE）结合以响应缺氧应激。由于ENO1 基因缺乏典型的TATA 盒，因此具有多个转录起始位点[5]。

1.2 ENO1 功能 ENO1 是一种多功能蛋白，在胞浆中主要参与糖酵解，促进磷酸烯醇式丙酮酸的形成，调节腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine-triphosphate，ATP）[6]；核ENO1 可作为DNA 结合蛋白参与基因转录，胞质ENO1 可以调节RNA 稳定性、蛋白质翻译，也可作为膜蛋白受体转移到细胞表面，促进单核细胞侵袭，引发炎症反应[7]。母体循环中高表达的ENO1 抗体可通过血胎盘屏障和受损的血脑屏障进入胎儿脑组织，导致神经发育障碍[8]。

1.3 ENO1 与神经系统疾病

1.3.1 缺血性脑卒中：缺血性脑卒中是由于血栓形成或血管内栓子脱落阻塞大脑动脉，阻碍氧和营养物质的供给，导致神经元死亡。EHay 等早在1984 年就在缺血性脑卒中患者发病4 天内的脑脊液中检测到ENO1 和ENO2 表达升高，并且与脑梗死的体积呈正相关，与不良预后也存在一定的相关性[9]。而JIANG 等[10]对小鼠脑缺血3 小时的脑匀浆条带蛋白进行质谱分析，发现ENO1 及ENO2 水平显著下降，并且通过小鼠大脑中动脉闭塞模型研究，确定ENO1 在脑缺血神经元损伤中发挥了重要作用。ENO1 的表达在脑缺血后呈现先升高后降低的趋势；在培养的神经元细胞中ENO1 过表达可减轻氧糖剥夺（oxygen-glucose deprivation，OGD）引起的突触损伤；且ENO1 酶产物PEP 随着ENO1 水平改变同步变化，PEP 可减轻活体缺血造成的神经元损伤。

1.3.2 神经系统肿瘤：神经胶质瘤是最常见的中枢神经系统肿瘤，约占颅内原发肿瘤的50%。在胶质瘤细胞中ENO1 与黏附分子、基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）相互作用，调控肿瘤细胞生长和侵袭[11]。SONG 等[12]发现ENO1 mRNA 和蛋白质水平在脑胶质瘤组织中表达上调，并且ENO1 的增加与疾病进展相关，在胶质瘤细胞敲低ENO1 后，PI3K/Akt 通路失活降低细胞增殖，进而抑制细胞迁移和侵袭以及体内肿瘤发生。SU 等[13]通过GEO 数据库基因筛选发现姜黄素可能通过调控ENO1 表达而抑制胶质瘤U251 细胞的迁移和入侵，进而促进细胞凋亡。ENO1 为miR-22-3p 直接靶点，其表达水平与多形胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）患者的预后呈负相关[14]。

1.3.3 神经系统变性疾病：阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease，AD）是最常见的与年龄相关的神经退行性疾病，其主要特征是糖代谢减退和糖酵解酶表达增加。纤溶酶原与ENO1 结合后刺激纤溶酶的活化，进而激活丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶（MAPK/ERK）途径，也可促进纤溶酶降解淀粉样斑块中淀粉样蛋白β[15]，因此ENO1 具有神经保护的作用。MA 等[16]在精神类疾病模型中发现肉桂醛（cinnamaldehyde，CA）共价结合小脑颗粒层ENO1，影响小脑皮层输入信号的首次转换；其α、β不饱和醛基阻断Ser40 羟基团，使ENO1 失活，从而发挥镇静作用。

2 烯醇化酶2

2.1 ENO2 分子结构 ENO2 基因位于12 号染色体远端区域pter-p1205[3]，主要存在于神经元和神经内分泌组织中，编码的长链酸性二聚体蛋白含有433个氨基酸，包括两种同工酶γγ 和αγ，是大脑可溶性蛋白的重要组成部分。γγ 主要存在于成熟神经元中，而αγ 定位于非神经元细胞，如小胶质细胞、少突胶质细胞和星形胶质细胞[17]。

2.2 ENO2 功能 ENO2 是糖酵解中的限速酶，在炎症和神经营养活性中发挥作用，调节神经元的生长、分化、存活和死亡。当缺血、缺氧、中毒、损伤或出血等导致脑组织受损时，神经元细胞膜完整性被破坏，ENO2 从细胞内释放到血液循环中[18]。

2.3 ENO2 与神经系统疾病

2.3.1 脑血管病：（1）缺血性脑卒中：血清ENO2 水平与脑梗死体积、疾病恶化、出血转化相关，对急性缺血性卒中患者的严重程度和早期神经行为预后具有预测价值。急性脑梗死（acute cerebral infarction，ACI）发作后前48 小时内患者血浆中ENO2 水平与缺血脑体积、神经症状的严重程度呈正相关[19]。ACI 患者接受乙酰-L-肉碱（acetyl L-carnitine hydrochloride，ALC）治疗后，血清中ENO2、IL-6、TNF-α 等促炎细胞因子水平显著下降，有助于改善神经功能[20]。毛冬青（Ilex pubescens，IPEE）处理可抑制MyD88 下游蛋白或细胞因子的产生，激活TRIF 依赖性抗炎途径，增强大脑缺血耐受性，降低脑梗塞体积、神经缺陷评分和ENO2 水平[21]。藏红花治疗的缺血性脑卒中患者血清ENO2 和S100 水平显著下降，脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）浓度增加[22]。

ENO2 水平在缺血性脑卒中患儿脑脊液中升高，并与相对脑梗死体积、小儿的神经功能之间显著相关[23]。ENO2 水平过高增加脑卒中患者继发癫痫的风险。血清及脑脊液中ENO2 水平在ACI 后血管性痴呆老年患者中异常升高[24]。JIANG 等[10]建立小鼠大脑中动脉闭塞模型，发现在脑缺血3 h 后ENO2 表达水平下调，但在海马神经元氧糖剥夺条件下，ENO2 过度表达并未对神经元损伤有影响。同时敲除ENO1 和ENO2 会加重氧糖剥夺后的神经元损伤，但敲除ENO1 或ENO2 均不会加重氧糖剥夺后的神经元损伤。益母草治疗大鼠大脑中动脉闭塞，通过增加脑源性神经营养因子来调节PI3K/Akt 通路，可以降低神经缺陷评分、脑梗死体积、ENO2 和S100β 水平，从而发挥神经保护作用[25]。miR-145 过度表达促进缺血性脑卒中大鼠神经干细胞MAPK通路的激活，促进Cyclin D1、ENO2 和胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）上调，增强神经干细胞活性、增殖和分化，抑制细胞凋亡[26]。经颅直流电刺激可降低大脑中动脉闭塞大鼠ENO2、Caspase 3 表达水平，诱导星形胶质细胞和小胶质细胞的激活，加速神经缺陷和脑损伤的恢复[27]。（2）出血性疾病：颅内血肿扩大的急性脑出血患者血清中ENO2 水平升高更明显[28]，脑脊液中ENO2 水平可评估脑出血破入脑室患者的神经功能恢复情况[29]。血清ENO2 水平与高血压性脑出血（hypertensive cerebral hemorrhage，HICH）患者神经功能损伤存在一定相关性，与脑损伤程度和血肿量密切相关[30]。匡洪宇等[31]研究发现，大鼠脑出血后脑组织中ENO2 表达上调，表达水平与脑组织病理改变、神经功能缺损程度相关；针刺可降低ENO2 表达，抑制脑水肿形成，促进缺血半暗带神经元细胞的存活。HICH 患者微创手术后早期应用高剂量尿激酶，可降低血清中MMP-9 和ENO2 水平，有效改善脑水肿[32]。

MABE 等通过检测蛛网膜下腔出血（aneurysmal subarachnoid hemorrhage，SAH）患者血清中ENO2 的水平发现，入院时症状重的患者ENO2 水平明显高于症状轻的的患者，且蛛网膜下腔出血量越大，血清神经元特异性烯醇化酶水平越高。ENO2 在预后良好患者的整个疗程中的表达均较低，在预后较差的患者中，高水平持续到SAH 后3 周[33]。LU 等[34]在大鼠SAH 模型中发现，出血48 小时内ENO2 从脑组织泄漏到血清，山茶花总黄酮（total flavonoids of camellia japonica，TFC）处理可显著抑制ENO2 表达，下调Bax/Bcl-2 相关凋亡途径，改善认知功能障碍。

2.3.2 神经系统肿瘤：脑胶质瘤患者血清中ENO2水平明显升高，可作为病理分级、脑组织损伤及预后评估的指标。β-细辛醚（β-asarone）通过减少ENO2的表达抑制胶质瘤U251 和C6 细胞的迁移和入侵[35]。颅内动脉瘤颅内切除组患者血清ENO2 和S100β 水平明显高于介入栓塞组，介入栓塞组患者简易智力状态检查量表（MMSE）和蒙特利尔认知评估量表（MoCA）评分更高，认知能力和神经系统功能更好[36]。

2.3.3 神经系统变性疾病：Meta 分析显示，脑脊液ENO2 水平可作为AD 患者神经变性的有效标志物。QUAN 等[37]纳入30 例帕金森病（parkinson’sdisease，PD）患者及30 例健康受试者，发现PD 组ENO2 水平明显高于对照组。肌萎缩侧索硬化症患者脑脊液中ENO2 水平升高，籍此可以与颈椎性脊髓病区分[38]。

2.3.4 其他：ENO2 水平在小儿中枢神经系统感染疾病诊断中有一定价值，能辅助预测病情严重程度。颅内高压患儿血清和脑脊液中ENO2 水平越高，脑脊液压力越大，发展为重度感染性颅内高压的可能性越大[39]。急性化脓性脑膜炎患者血清ENO2 水平与预后密切相关；病毒性脑炎患者血清及脑脊液中ENO2 水平与临床疗效、近期复发密切相关；脓毒症相关性脑病病情较重，动态监测患者血清ENO2 变化也有助于病情及治疗效果的判断[40]。

癫痫患者血清ENO2 水平可能升高，癫痫持续状态患者血清ENO2 水平与脑电图异常存在一定相关性，且对判断预后具有一定价值。癫痫患儿血清ENO2 水平越高，发展为难治性癫痫的可能性越大，脑电图及头颅MRI 异常的可能性越大[41]。在儿童创伤性脑损伤1 周后血清中ENO2 水平升高[42]，可能在预测患儿预后和监测脑损伤方面发挥作用。

3 小结

神经系统疾病病理复杂，神经损伤、认知功能及运动协调障碍是这些疾病的主要问题。烯醇化酶在神经系统疾病中的表达具有广泛性、复杂性，可作为神经细胞受损的标志物，与脑血管病、神经系统肿瘤、神经系统变性疾病的发生发展密切相关。烯醇化酶具有减轻神经元损伤，介导肿瘤细胞的生长、侵袭、转移等作用，然而其参与神经保护、神经炎症反应的机制尚未明确，深入研究烯醇化酶对神经系统疾病的诊断、治疗及判断预后具有重要意义。