VNN3基因與疾病關系的研究進展

吳精龍綜述 周宇審校

1.廣東醫科大學，廣東 湛江 524000；

2.廣東醫科大學附屬醫院消化內科，廣東 湛江 524000

泛酰巰基乙胺酶(Vanin，VNN)是一類泛酰巰基乙胺的水解酶，它能催化輔酶A(CoA)和酰基載體蛋白的異化途徑中D-泛酰巰基乙胺的水解，使其中一個酰胺連接骨架的水解，產生泛酸(維生素B5)和巰基乙胺(高效抗氧化劑)[1]，參與氧化應激反應。目前人類對該酶家族的結構域知之甚少，已經鑒定出VNN基因有3種亞型[2]，分別為VNN1、VNN2和VNN3。VNN3與其他成員具有非常高的核苷酸序列相似性，與其他成員不同的是VNN3的酶活性尚未得到證實。有報道發現，在人類中性粒細胞中，VNN基因家族中的VNN2和VNN3存在多種剪接變異體，以VNN3為主，表明人類中性粒細胞中的VNN基因除具有的典型酶活性外，可能還有其他作用[3]。研究表明，VNN3基因與多種疾病關系密切，從多方面影響疾病的發生、發展。因此，本文就近年來VNN3基因與疾病關系研究進展予以綜述。

1 VNN3基因的結構和功能

VNN3基因位于人類6號染色體q23～24上，由7個外顯子組成。在對人類VNN3基因cDNA序列進行分析發現，由于VNN3的核苷酸序列中的第681處缺少一個核苷酸A，導致移碼突變，這種突變會在核苷酸822～824處引入終止密碼子，該密碼子編碼具有274個氨基酸(aa)的截短蛋白質，由此說明VNN3可能并不編碼先前報道的完整的VNN3蛋白[4]。另外，在人類中性粒細胞中表達的VNN3 mRNA序列中存在至少9個不同長度的VNN3剪接變異體，而且沒有一個剪接變異體成功將開放式閱讀框延伸到外顯子7，進而導致VNN3基因可能編碼一種短肽(pantetheinase-associated gene expressed in leukocytes，PAGEL/VNN3)或者一種分泌蛋白，而不是完整的VNN3蛋白，且與泛酰巰基乙胺酶具有不同功能[3]。研究發現，VNN3基因產物如果是VNN蛋白家族的成員，應該具有泛酰巰基乙胺酶活性。然而，目前的研究表明抗氧化劑褪黑素(Melatonin，MLT)并不能下調VNN3基因，而能下調另一個已經明確參與抗氧化的超氧化物歧化酶2基因(superoxide dismutase 2，SOD2)[5]，其中機制暫不明確。目前在多種哺乳動物組織中均能檢測出有活性的VNN3，而在人組織中，VNN3基因在肝臟和血液中的表達水平較高，在銀屑病表皮、腎臟、胃腸道和呼吸道等組織中也均有表達[1]。

2 VNN3與腫瘤性疾病的關系

VNN3基因在人體多種組織中表達，參與多種細胞功能，如增殖、凋亡、自噬、基因表達等，從而參與腫瘤性疾病的形成過程。

2.1 VNN3與腎透明細胞癌的關系腎透明細胞癌(clear cell renal cell carcinoma，ccRCC)是最常見和最具侵襲性的腎癌亞型[6]。有研究發現，VNN3基因可作為預測ccRCC預后的一種新的生物學標志物[7]。該研究通過收集來自癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas，TCGA)和國際癌癥基因組聯盟(International Cancer Genome Consortium，ICGC)隊列的共537例ccRCC患者信息，進行卡普蘭-邁耶曲線(Kaplan-Meier curves)分析評估，發現VNN3基因的高表達與腎透明細胞癌不良預后相關聯。提示了VNN3基因可作為一種新的生物學標志物用于確定ccRCC患者的預后。然而，VNN3基因如何參與ccRCC發生、發展，以及VNN3的血漿水平是否與ccRCC相關，仍需要進一步的研究來闡明。

2.2 VNN3與肝癌的關系肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是全球癌癥相關死亡的第二大原因，丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)和/或乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)的慢性感染是HCC發展的主要危險因素[8]。表皮生長因子受體(Epidermal growth factor receptor，EGFR)在肝細胞中高度表達，在肝硬化和HCC組織中過度表達，其中EGFR的激活與HCC預后不良相關[9]。有進一步研究表明，EGFR的激活對丙型肝炎病毒進入肝細胞過程至關重要[10]。最新研究發現，VNN3基因在丙型肝炎病毒感染肝癌細胞中的表達以劑量依賴方式隨著病毒滴度的增加而增加，并且這種趨勢在VX-950(一種阻斷丙型肝炎病毒NS3/4A蛋白酶的丙型肝炎病毒復制抑制劑)的存在下被消除，提示其可能編碼其中具有致癌、促炎、促纖維化和或促血管生成活性的蛋白質。另外，通過不同濃度的EGFR、EREG或AREG刺激Huh7.5.1肝癌細胞后發現，VNN3基因的表達以劑量依賴方式隨著刺激因子濃度增加而增加。由此可見，VNN3基因在丙型肝炎病毒刺激與EGFR作用下的表達模型表現出一致性。因此認為，在病毒進入過程中，丙型肝炎病毒誘導的EGFR-ERK信號刺激許多與丙型肝炎病毒相關的肝臟發病機制相關的蛋白質的分泌，而VNN3基因在其中表達增高，提示VNN3基因很可能編碼其中的分泌蛋白[11]。

2.3 VNN3基因與腫瘤性細胞增殖的關系細胞增殖是生物重要的生命特征。研究表明，各種疾病都會出現異常的細胞增殖。KLF15和NOTCH1是調節腫瘤細胞增殖的重要基因[12-13]。據報道，VNN3基因可通過調節KLF15和NOTCH1影響1,4-苯醌(1,4-BQ)誘導的細胞增殖從而參與苯毒性，表明其可能作為苯毒性的潛在生物學標志物[14]。有研究發現，VNN3基因可通過調節beclin1和Bcl-2的磷酸化調節1，4-苯醌誘導的自噬和凋亡，提示VNN3基因可能是苯誘導的血液毒性的一種新的早期敏感生物標志物[15]。

3 VNN3基因與非腫瘤性疾病的關系

VNN3基因的過表達也參與了許多非腫瘤性疾病的發生、發展。

3.1 VNN3基因與炎癥性皮膚病的關系皮膚作為人體最大的器官，被覆于整個體表，臨床上炎癥性皮膚病(如：特應性皮炎、銀屑病、接觸性皮炎等)存在慢性、多復發、劇烈瘙癢等特點[16]。有研究發現，VNN1基因和VNN3基因在Th1細胞因子集落(IFN-g、TNF-a和IL-1)和IL-17刺激下表達顯著上調，推測VNN1基因和VNN3基因的過度表達能引起半胱胺水平升高，從而抑制半胱氨酸蛋白水解酶3(cysteine proteolytic enzyme 3，Caspase-3)和轉谷氨酰胺酶(transglutaminase，TGase)活性，導致銀屑病的發生[17]。此外，VNN3基因還可參與Th17/Th1因子誘導的炎癥性皮膚病[18]。但是，目前還沒有關于VNN1基因和VNN3基因的高表達是否會導致銀屑病表皮中代謝物(如：半胱胺、泛酸)水平增加的研究，關于VNN3在正常皮膚和銀屑病皮膚中的作用，顯然是一個有待進一步研究的領域。

3.2 VNN3基因與心血管疾病的關系心血管疾病是中國病患的主要死因之一，早期診斷、早期評估和早期治療能明顯提升患者的生存率[19]。據報道，VNN3基因在急性冠脈綜合征患者外周血中表達顯著升高，且其敏感性和特異性明顯高于心肌肌鈣蛋白T，提示其可能作為預測心肌梗死的新的生物學標志物。此外，中性粒細胞與淋巴細胞的比率(neutrophil-to-lymphocyte ratio，NLR)被認為是預測許多心血管疾病預后的指標[20]。有研究發現VNN3的高表達與慢性心力衰竭患者的NLR升高呈正相關，提示其可能是預測慢性心力衰竭患者預后的新的生物學標志物[21]。因此，VNN3基因可能在急性冠脈綜合征、慢性心力衰竭疾病的診斷和預后評估方面有著重要的作用，同時為此類疾病的診治開辟新的方向。

3.3 VNN3基因與其他疾病的關系胃腸道急性移植物抗宿主病(acute graft-versus-host-disease，aGVHD)是異基因造血干細胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)后的致命并發癥[22]。到目前為止，仍未發現能對aGVHD進行診斷的血漿生物學標志物。有研究發現，在腸道aGVHD小鼠模型的血漿和腸上皮組織中發現VNN3基因的表達均顯著上調，而在環孢素治療后血漿中VNN3基因的表達下調，表明血漿VNN3基因不僅可以作為aGVHD診斷的生物學標志物，而且可以作為治療效果的評價指標[23]。

瘧疾對全球健康產生嚴重威脅，估計每年有3～5億病例，死亡人數超過100萬。在非洲流行地區，瘧疾占兒童死亡率的25%[24]。有研究表明，VNN3基因缺陷的小鼠表現出對血液階段瘧疾的易感性增加(寄生蟲血癥增加，存活率降低)，用泛酰巰基乙胺酶的反應產物半胱胺來補充VNN3基因缺陷小鼠后，部分突變體小鼠的瘧疾易感性被糾正。因此，補充半胱胺可能是提高青蒿素和青蒿素類復方療法的療效的一種新方法[25]。

系膜增生性腎炎是一種全球常見的腎臟疾病，嚴重危害人類的健康[26]。有研究表明，在VNN3基因在小鼠的抗Thy1腎炎動物模型中，VNN3基因的血清蛋白質水平在系膜增殖誘導腎損傷期出現明顯下降，提示其可能是系膜增殖誘導腎損傷的候選生物學標志物，為未來的系膜增生性腎炎評估模型提供了基礎[27]。

雖然小鼠的VNN3基因和人的VNN3基因在染色體區域的聚集具有保守的同源性，但是目前尚無證據支持小鼠的VNN3基因與人的VNN3基因具有同樣的生物活性。

4 小結

長期以來，各種腫瘤性疾病和非腫瘤性疾病的發生機制一直在被人類深入研究，但是其中機制仍極其復雜，仍有不少疾病的病因和有效的治療方法尚未得到明確的肯定。VNN3基因作為一種新的生物學標志物，其參與細胞的增殖、凋亡、自噬等過程，且在多種疾病中具有相對特異性的表達，對于分子水平診斷、預測疾病的嚴重程度及預后具有一定的價值。然而，VNN3的研究仍處于起步階段，國內外研究報道極少，且目前對VNN3的研究并不夠完善，仍需大量研究VNN3在疾病發生發展中的作用，以及VNN3的結構域、表達模式、生物學活性及具體功能等。