轉位蛋白與相關疾病的研究進展

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的組織中分布較多，在中樞神經系統中主要分布在膠質細胞線粒體外膜,參與分子或離子進出線粒體的孔道-線粒體通透性轉運孔(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。包括細胞增殖和凋亡、甾體生成、鈣流動、趨化性、細胞免疫以及線粒體氧化呼吸鏈[2]。TSPO與膽固醇結合促進膽固醇跨膜進入細胞磷脂膜,其結果是促進孕烯醇酮及其下游一些內源性神經類固醇的合成(四氫孕酮、雌激素、睪酮等)，這些神經類固醇通過不同的途徑發揮一系列不同的生理功能。目前認為，神經類固醇可以通過與細胞內受體特異性結合，調節靶基因的轉錄影響細胞功能。另一種途徑是作為一種神經遞質直接作用于細胞膜受體，活化細胞內信號轉導通路，改變神經元興奮性，調節神經遞質的釋放和離子通道的開閉。其中，神經類固醇對γ-氨基丁酸A型(γ-aminobutyric acid A，GABAA)受體的調節作用研究的最多，是其變構調節劑。GABAA受體在腦區的廣泛分布，是中樞神經系統中最重要的抑制性神經遞質受體，有鎮靜、催眠、抗焦慮和抗驚厥作用。TSPO作為神經類固醇上游物質對細胞生命活動調節有廣泛的作用，在神經精神性疾病中已經成為精準診斷和治療的靶點蛋白。TSPO通過MPTP所介導的線粒體活動的調節，決定著細胞的生理功能，如細胞增殖和凋亡。越來越多的研究發現許多外周性疾病同樣與TSPO密切相關。

2 TSPO：未來疾病治療的新靶點

2.1 TSPO與腦損傷及腦保護 在中樞神經系統，TSPO主要表達分布在膠質細胞，在靜息的小膠質細胞中相對表達較少，一旦小膠質細胞被激活，TSPO表達水平迅速升高。許多研究發現，當神經系統發生病變受到損傷后，TSPO的表達水平顯著增加。更有進一步的證據表明，TSPO不僅可以作為大腦進行性損傷疾病的生物標志物，而且TSPO特殊配體對腦損傷的修復有潛在的治療價值[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計學意義。在大鼠重型腦損傷模型上，TSPO的峰值到達時間更早，7 d時TSPO仍處在高表達狀態[4]，這提示TSPO的表達水平可能反映了腦損傷的嚴重程度。

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

2.3 TSPO與疼痛 TSPO在神經性腦損傷方面研究比較多，而在神經病理性疼痛方面的研究相對較少。近年有研究認為TSPO可能是一個新的治療神經性疼痛的治療靶標，它可能參與了炎性疼痛的調節。有研究者將大鼠的L5脊神經結扎，直到痛覺完全消失后發現脊髓背角星形膠質細胞和小膠質細胞里TSPO表達明顯上調，當神經性疼痛好轉，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節過程，但確切的機制仍不清楚。Aouad等[13]把依替福辛與TSPO結合刺激內源性神經甾體3αNS的生成，能夠減輕長春新堿誘導的神經性疼痛大鼠模型的疼痛反應。徐霜霜等[14]通過鞘內單次注射TSPO激動劑Ro5-4864和拮抗劑PK-11195，發現注射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纖維酸性蛋白和腫瘤壞死因子-α含量，推測膠質細胞生物活化調節以及細胞免疫反應是鎮痛機制之一。還有研究表明，TSPO的早期上調可引起對慢性神經性疼痛的有效鎮痛作用,可能是CXCL1-CXCR2依賴星形細胞對神經元信號傳導的抑制和中樞致敏[15]，TSPO信號通路可能為慢性神經性疼痛的治療提供一個新的策略。還有人在TSPO背根神經節病理性疼痛大鼠模型上通過鞘內注射TSPO的另一種配體Ro5-4864發現同樣可緩解大鼠的痛覺超敏,它在背根神經節的作用機制可能與抑制p-ERK蛋白、腦源性神經營養因子的激活有關。Li等[16]的研究認為TSPO的配體ZBD-2能夠抑制膠質細胞激活和恢復突觸可塑性相關信號系統來改善慢性脊髓損傷疼痛和疼痛誘發的焦慮抑郁樣行為。還有研究者通過建立大鼠坐骨神經分支選擇性損傷(spared nerve injury,SNI)的神經病理性疼痛模型，通過外側丘腦立體定位注射TSPO激動劑AC-5216或神經類固醇，能夠緩解SNI術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，能抵消它們鎮痛作用，而注射TSPO拮抗劑PK11195則加劇疼痛。這些結果表明，側腦丘體中升高的神經類固醇在神經性疼痛的慢性階段起著保護作用[17]。

2.4 TSPO與腫瘤 TSPO作為腫瘤診斷的生物標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志物可以提高它的檢測能力?？紤]到前列腺癌中TSPO的高表達，人們研究了18F VUIIS1008(一種新型的TSPO靶向放射配體)與正電子發射斷層掃描的使用，以識別大鼠體內的癌細胞，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[18]。膠質瘤是發病率較高的一種腦部腫瘤，其全切率低，術后易復發，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有效的生物學治療方法。TSPO在中樞神經系統的膠質細胞表達較高，在膠質母細胞瘤的研究中發現TSPO拮抗劑PK11195可顯著地減少由氯化鈷誘導的細胞凋亡，這表明了TSPO在細胞凋亡過程起到了關鍵作用。在U87和U118膠質母細胞瘤研究中，由ErPC3誘導的細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胞的增殖[19]。高濃度的TSPO配體能抑制癌癥細胞株的增殖,使大部分細胞積聚在細胞周期的G1/G0期，并最終抑制細胞G2/M期的生長繁殖從而防止癌細胞的擴散，事實上TSPO在人類乳腺癌細胞上能導致細胞周期阻滯,最終減少癌細胞的增殖[20]。然而通過免疫組化的方法分析TSPO在口腔癌患者腫瘤細胞中表達，研究發現在口腔癌患者腫瘤細胞中，TSPO的表達可以顯著增強，TSPO低表達腫瘤患者與TSPO高表達腫瘤患者的5年生存率從65%下降到7%，TSPO有類似癌基因的作用[21]。在人類結腸癌和直腸癌腫瘤細胞HT29中，通過人為下調TSPO的表達后發現腫瘤細胞增殖加快，而細胞凋亡明顯減少,同時在TSPO配體FGIN-1-27的作用下，HT29在體內的生長明顯減慢,此提示TSPO有抑制腫瘤細胞的增殖、促進凋亡,有類似于抑癌基因的作用[22]。這種相矛盾的結果使TSPO與腫瘤相關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，對維持細胞膜的穩定，細胞內外環境的穩態有極其重要的作用。近些年的研究發現，TSPO與多種心血管疾病相關，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的線粒體調節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膜陰離子通道的調控。其中線粒體內膜陰離子通道可以在氧化應激過程中誘導其他內膜通道開放從而引起線粒體膜電位的不穩定并誘發心律失常[23]。有研究發現抑制TSPO的表達能降低房顫的發生率，激活TSPO與對照組相比房顫發生率并無明顯變化，但引起心肌細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現抑制TSPO的高表達可以降低活性氧水平，抑制MPTP的開放，起到心臟保護作用，這一作用在大鼠缺血再灌注模型上也有驗證[24]。心肌細胞的氧化應激被認為是引起心肌結構損傷和心臟重塑的關鍵因素，TSPO參與了這一過程[25]，在異丙腎上腺素誘導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，進一步研究發現，4-ClDzp能防止心肌纖維化，并能降低大鼠心臟質量/體質量比，心室壁的厚度，心肌細胞的體積[26]，TSPO還在動脈粥樣硬化斑塊激活的巨噬細胞里高表達，是正常平滑肌細胞表達水平的20倍[27]。一系列的研究表明，TSPO通過調節線粒體的生理活動而起到心肌保護的作用，雖然還有一些機制尚不明確,但TSPO為心肌保護研究提供了新的切入點。

3 小結及展望

TSPO所表現出來的多重效應吸引了大量學者深入研究，已成為當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志物和治療的新靶點。還有一些最新研究發現，TSPO在糖尿病發生發展中發揮了重要作用，有些機制可能還不夠明確，甚至在TSPO與腫瘤相關性研究方面表現出相互矛盾的結果。但是隨著研究的進一步深入，TSPO在疾病診斷、治療方面一定會帶來廣泛前景，事實上目前已經有針對TSPO配體開發的抗抑郁新藥進入Ⅱ期臨床試驗，這將造福更多臨床患者。