轉(zhuǎn)位蛋白與相關(guān)疾病的研究進(jìn)展

任 鵬，郭文治

1 TSPO的生理功能

TSPO廣泛分布于人體各個組織器官中，在與甾體激素合成有關(guān)的組織中分布較多，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中主要分布在膠質(zhì)細(xì)胞線粒體外膜,參與分子或離子進(jìn)出線粒體的孔道-線粒體通透性轉(zhuǎn)運孔(mitochondrial permeability transition pore，MPTP)的形成，TSPO在線粒體外膜的廣泛分布提示了該蛋白在線粒體活動過程中的重要作用。包括細(xì)胞增殖和凋亡、甾體生成、鈣流動、趨化性、細(xì)胞免疫以及線粒體氧化呼吸鏈[2]。TSPO與膽固醇結(jié)合促進(jìn)膽固醇跨膜進(jìn)入細(xì)胞磷脂膜,其結(jié)果是促進(jìn)孕烯醇酮及其下游一些內(nèi)源性神經(jīng)類固醇的合成(四氫孕酮、雌激素、睪酮等)，這些神經(jīng)類固醇通過不同的途徑發(fā)揮一系列不同的生理功能。目前認(rèn)為，神經(jīng)類固醇可以通過與細(xì)胞內(nèi)受體特異性結(jié)合，調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄影響細(xì)胞功能。另一種途徑是作為一種神經(jīng)遞質(zhì)直接作用于細(xì)胞膜受體，活化細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，改變神經(jīng)元興奮性，調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和離子通道的開閉。其中，神經(jīng)類固醇對γ-氨基丁酸A型(γ-aminobutyric acid A，GABAA)受體的調(diào)節(jié)作用研究的最多，是其變構(gòu)調(diào)節(jié)劑。GABAA受體在腦區(qū)的廣泛分布，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)受體，有鎮(zhèn)靜、催眠、抗焦慮和抗驚厥作用。TSPO作為神經(jīng)類固醇上游物質(zhì)對細(xì)胞生命活動調(diào)節(jié)有廣泛的作用，在神經(jīng)精神性疾病中已經(jīng)成為精準(zhǔn)診斷和治療的靶點蛋白。TSPO通過MPTP所介導(dǎo)的線粒體活動的調(diào)節(jié)，決定著細(xì)胞的生理功能，如細(xì)胞增殖和凋亡。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)許多外周性疾病同樣與TSPO密切相關(guān)。

2 TSPO：未來疾病治療的新靶點

2.1 TSPO與腦損傷及腦保護(hù) 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，TSPO主要表達(dá)分布在膠質(zhì)細(xì)胞，在靜息的小膠質(zhì)細(xì)胞中相對表達(dá)較少，一旦小膠質(zhì)細(xì)胞被激活，TSPO表達(dá)水平迅速升高。許多研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生病變受到損傷后，TSPO的表達(dá)水平顯著增加。更有進(jìn)一步的證據(jù)表明，TSPO不僅可以作為大腦進(jìn)行性損傷疾病的生物標(biāo)志物，而且TSPO特殊配體對腦損傷的修復(fù)有潛在的治療價值[3]。在動物實驗大鼠腦損傷模型上，TSPO的表達(dá)隨時間的推移而變化。TSPO水平在腦損傷12 h后明顯增加，24 h到達(dá)峰值，隨后TSPO水平逐漸下降，7 d時仍高于正常組,各時間點與正常組相比差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。在大鼠重型腦損傷模型上，TSPO的峰值到達(dá)時間更早，7 d時TSPO仍處在高表達(dá)狀態(tài)[4]，這提示TSPO的表達(dá)水平可能反映了腦損傷的嚴(yán)重程度。

近些年來對神經(jīng)退行性病變的研究發(fā)現(xiàn)，TSPO還與阿爾茨海默病、顳葉癡呆癥、亨廷頓病、帕金森病相關(guān)，其特征均為不同腦區(qū)的神經(jīng)元數(shù)量減少，同時在相應(yīng)腦區(qū)伴有TSPO水平表達(dá)上調(diào)的特征[5]。在腹腔注射脂多糖誘導(dǎo)阿爾茲海默病的小鼠動物模型中，小鼠海馬出現(xiàn)炎癥細(xì)胞因子的升高，并伴有不同程度的認(rèn)知功能損傷，在給予PK11195能逆轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象[6]。在脫髓鞘疾病(如多發(fā)性硬化癥)的患者及動物模型中均顯示TSPO在疾病的修復(fù)過程中顯著增高，提示TSPO可能在細(xì)胞增生過程中發(fā)揮著調(diào)節(jié)作用[7]。在其他的神經(jīng)退行性疾病模型上，TSPO也表現(xiàn)出對損傷神經(jīng)元的修復(fù)和保護(hù)作用，利用不同TSPO配體制作的顯影劑，通過PET/CT在診斷神經(jīng)精神疾病和評估中發(fā)揮了重要作用，能夠較為精確地評估中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變部位、范圍及程度，為相關(guān)疾病的治療提供依據(jù)，這為神經(jīng)系統(tǒng)損傷的治療提供了一個全新的視角。

2.3 TSPO與疼痛 TSPO在神經(jīng)性腦損傷方面研究比較多，而在神經(jīng)病理性疼痛方面的研究相對較少。近年有研究認(rèn)為TSPO可能是一個新的治療神經(jīng)性疼痛的治療靶標(biāo)，它可能參與了炎性疼痛的調(diào)節(jié)。有研究者將大鼠的L5脊神經(jīng)結(jié)扎，直到痛覺完全消失后發(fā)現(xiàn)脊髓背角星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞里TSPO表達(dá)明顯上調(diào)，當(dāng)神經(jīng)性疼痛好轉(zhuǎn)，TSPO水平明顯下降[12]，這表明TSPO可能參與了痛覺超敏的形成和調(diào)節(jié)過程，但確切的機制仍不清楚。Aouad等[13]把依替福辛與TSPO結(jié)合刺激內(nèi)源性神經(jīng)甾體3αNS的生成，能夠減輕長春新堿誘導(dǎo)的神經(jīng)性疼痛大鼠模型的疼痛反應(yīng)。徐霜霜等[14]通過鞘內(nèi)單次注射TSPO激動劑Ro5-4864和拮抗劑PK-11195，發(fā)現(xiàn)注射TSPO激動劑組能明顯緩解大鼠的痛覺超敏，并且能降低脊髓中膠質(zhì)纖維酸性蛋白和腫瘤壞死因子-α含量，推測膠質(zhì)細(xì)胞生物活化調(diào)節(jié)以及細(xì)胞免疫反應(yīng)是鎮(zhèn)痛機制之一。還有研究表明，TSPO的早期上調(diào)可引起對慢性神經(jīng)性疼痛的有效鎮(zhèn)痛作用,可能是CXCL1-CXCR2依賴星形細(xì)胞對神經(jīng)元信號傳導(dǎo)的抑制和中樞致敏[15]，TSPO信號通路可能為慢性神經(jīng)性疼痛的治療提供一個新的策略。還有人在TSPO背根神經(jīng)節(jié)病理性疼痛大鼠模型上通過鞘內(nèi)注射TSPO的另一種配體Ro5-4864發(fā)現(xiàn)同樣可緩解大鼠的痛覺超敏,它在背根神經(jīng)節(jié)的作用機制可能與抑制p-ERK蛋白、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的激活有關(guān)。Li等[16]的研究認(rèn)為TSPO的配體ZBD-2能夠抑制膠質(zhì)細(xì)胞激活和恢復(fù)突觸可塑性相關(guān)信號系統(tǒng)來改善慢性脊髓損傷疼痛和疼痛誘發(fā)的焦慮抑郁樣行為。還有研究者通過建立大鼠坐骨神經(jīng)分支選擇性損傷(spared nerve injury,SNI)的神經(jīng)病理性疼痛模型，通過外側(cè)丘腦立體定位注射TSPO激動劑AC-5216或神經(jīng)類固醇，能夠緩解SNI術(shù)后大鼠的機械痛敏行為，而提前給予GABAA受體拮抗劑荷包牡丹堿，能抵消它們鎮(zhèn)痛作用，而注射TSPO拮抗劑PK11195則加劇疼痛。這些結(jié)果表明，側(cè)腦丘體中升高的神經(jīng)類固醇在神經(jīng)性疼痛的慢性階段起著保護(hù)作用[17]。

2.4 TSPO與腫瘤 TSPO作為腫瘤診斷的生物標(biāo)志物正在成為研究熱點，識別和定位特定于前列腺癌的生物標(biāo)志物可以提高它的檢測能力?？紤]到前列腺癌中TSPO的高表達(dá)，人們研究了18F VUIIS1008(一種新型的TSPO靶向放射配體)與正電子發(fā)射斷層掃描的使用，以識別大鼠體內(nèi)的癌細(xì)胞，并描述它們的TSPO吸收。通過對圖像的視覺檢查，證實了腫瘤的存在，在腫瘤組織分析中觀察到陽性的TSPO表達(dá)[18]。膠質(zhì)瘤是發(fā)病率較高的一種腦部腫瘤，其全切率低，術(shù)后易復(fù)發(fā)，放療敏感度低，化療效果不確定，因此研究者希望能找到精準(zhǔn)有效的生物學(xué)治療方法。TSPO在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)較高，在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的研究中發(fā)現(xiàn)TSPO拮抗劑PK11195可顯著地減少由氯化鈷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，這表明了TSPO在細(xì)胞凋亡過程起到了關(guān)鍵作用。在U87和U118膠質(zhì)母細(xì)胞瘤研究中，由ErPC3誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡也正是因為激活了TSPO而啟動線粒體凋亡途徑從而抑制了腫瘤細(xì)胞的增殖[19]。高濃度的TSPO配體能抑制癌癥細(xì)胞株的增殖,使大部分細(xì)胞積聚在細(xì)胞周期的G1/G0期，并最終抑制細(xì)胞G2/M期的生長繁殖從而防止癌細(xì)胞的擴散，事實上TSPO在人類乳腺癌細(xì)胞上能導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯,最終減少癌細(xì)胞的增殖[20]。然而通過免疫組化的方法分析TSPO在口腔癌患者腫瘤細(xì)胞中表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)在口腔癌患者腫瘤細(xì)胞中，TSPO的表達(dá)可以顯著增強，TSPO低表達(dá)腫瘤患者與TSPO高表達(dá)腫瘤患者的5年生存率從65%下降到7%，TSPO有類似癌基因的作用[21]。在人類結(jié)腸癌和直腸癌腫瘤細(xì)胞HT29中，通過人為下調(diào)TSPO的表達(dá)后發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞增殖加快，而細(xì)胞凋亡明顯減少,同時在TSPO配體FGIN-1-27的作用下，HT29在體內(nèi)的生長明顯減慢,此提示TSPO有抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、促進(jìn)凋亡,有類似于抑癌基因的作用[22]。這種相矛盾的結(jié)果使TSPO與腫瘤相關(guān)機制的研究陷入困惑，但這為腫瘤研究提供了新的生物靶點。

2.5 TSPO與心血管疾病 TSPO是線粒體外膜上重要的跨膜蛋白，對維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定，細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的穩(wěn)態(tài)有極其重要的作用。近些年的研究發(fā)現(xiàn)，TSPO與多種心血管疾病相關(guān)，如心律失常、心肌缺血再灌注損傷、心肌肥厚、動脈粥樣硬化等。TSPO的線粒體調(diào)節(jié)功能主要包括對呼吸鏈、活性氧的生成和釋放以及線粒體內(nèi)膜陰離子通道的調(diào)控。其中線粒體內(nèi)膜陰離子通道可以在氧化應(yīng)激過程中誘導(dǎo)其他內(nèi)膜通道開放從而引起線粒體膜電位的不穩(wěn)定并誘發(fā)心律失常[23]。有研究發(fā)現(xiàn)抑制TSPO的表達(dá)能降低房顫的發(fā)生率，激活TSPO與對照組相比房顫發(fā)生率并無明顯變化，但引起心肌細(xì)胞中鈣離子代謝紊亂，在兔心臟缺血再灌注損傷動物模型中發(fā)現(xiàn)抑制TSPO的高表達(dá)可以降低活性氧水平，抑制MPTP的開放，起到心臟保護(hù)作用，這一作用在大鼠缺血再灌注模型上也有驗證[24]。心肌細(xì)胞的氧化應(yīng)激被認(rèn)為是引起心肌結(jié)構(gòu)損傷和心臟重塑的關(guān)鍵因素，TSPO參與了這一過程[25]，在異丙腎上腺素誘導(dǎo)的大鼠心臟肥厚模型上，TSPO的一種配體4-ClDzp能阻止MPTP的開放，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，4-ClDzp能防止心肌纖維化，并能降低大鼠心臟質(zhì)量/體質(zhì)量比，心室壁的厚度，心肌細(xì)胞的體積[26]，TSPO還在動脈粥樣硬化斑塊激活的巨噬細(xì)胞里高表達(dá)，是正常平滑肌細(xì)胞表達(dá)水平的20倍[27]。一系列的研究表明，TSPO通過調(diào)節(jié)線粒體的生理活動而起到心肌保護(hù)的作用，雖然還有一些機制尚不明確,但TSPO為心肌保護(hù)研究提供了新的切入點。

3 小結(jié)及展望

TSPO所表現(xiàn)出來的多重效應(yīng)吸引了大量學(xué)者深入研究，已成為當(dāng)前的研究熱點靶蛋白之一，并且逐漸成為臨床疾病診斷的標(biāo)志物和治療的新靶點。還有一些最新研究發(fā)現(xiàn)，TSPO在糖尿病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，有些機制可能還不夠明確，甚至在TSPO與腫瘤相關(guān)性研究方面表現(xiàn)出相互矛盾的結(jié)果。但是隨著研究的進(jìn)一步深入，TSPO在疾病診斷、治療方面一定會帶來廣泛前景，事實上目前已經(jīng)有針對TSPO配體開發(fā)的抗抑郁新藥進(jìn)入Ⅱ期臨床試驗，這將造福更多臨床患者。