烯醇化酶1 及烯醇化酶2 與神經系統疾病的研究進展

宦冬壹，沈君華*，張冬梅，李 嘉

（南通市第一人民醫院1 急診科；2 臨床醫學研究中心；3 神經內科，江蘇 226019）

烯醇化酶（enolase，ENO）催化2-磷酸甘油酸（2-phosphoglyceric acid，PGA）轉化為磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate，PEP），是糖酵解中的關鍵酶之一。烯醇化酶還與缺氧、缺血相關，導致自身免疫、炎癥、癌癥、腦卒中等的發生[1]。烯醇化酶有3種二聚體結構，烯醇化酶1（ENO1/α-ENO）又稱為非神經元烯醇化酶（non-neuronal enolase，NNE），在大多數組織中表達，烯醇化酶2（ENO2/γ-ENO）又稱為神經元特異性烯醇化酶（neuron-specific enolase，NSE），主要在神經組織中表達，烯醇化酶3（ENO3/β-ENO）又稱為肌肉特異性烯醇化酶，主要在肌肉組織中表達。ENO1 和ENO2 在中樞神經系統中都有表達，兩者具有高度的序列相似性和酶動力學特性[2]，在神經系統疾病的發生中具有重要作用。本文就ENO1、ENO2 在神經系統疾病中的作用研究進行綜述。

1 烯醇化酶1

1.1 ENO1 分子結構 ENO1 是一種高度保守磷酸烯醇化酶，又稱為神經營養因子，定位于1 號染色體pter-p36.13 區域[3]，基因跨度約18 kb，由12 個外顯子和11 個內含子組成，與ENO2、ENO3 一起形成同源二聚體。ENO1 基因在多種組織中廣泛表達，主要編碼自身48 kD 的ENO1，同時也編碼37 kD 的c-Myc 啟動子結合蛋白-1（c-Myc promoter binding protein-1，MBP-1），前者在細胞質中表達，參與糖酵解過程；后者表達于細胞核，主要與癌基因c-Myc啟動子結合抑制其轉錄[4]。ENO1 表達受缺氧誘導因子1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）的調節，HIF-1 與基因組中低氧反應元件（hypoxia response element，HRE）結合以響應缺氧應激。由于ENO1 基因缺乏典型的TATA 盒，因此具有多個轉錄起始位點[5]。

1.2 ENO1 功能 ENO1 是一種多功能蛋白，在胞漿中主要參與糖酵解，促進磷酸烯醇式丙酮酸的形成，調節腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine-triphosphate，ATP）[6]；核ENO1 可作為DNA 結合蛋白參與基因轉錄，胞質ENO1 可以調節RNA 穩定性、蛋白質翻譯，也可作為膜蛋白受體轉移到細胞表面，促進單核細胞侵襲，引發炎癥反應[7]。母體循環中高表達的ENO1 抗體可通過血胎盤屏障和受損的血腦屏障進入胎兒腦組織，導致神經發育障礙[8]。

1.3 ENO1 與神經系統疾病

1.3.1 缺血性腦卒中：缺血性腦卒中是由于血栓形成或血管內栓子脫落阻塞大腦動脈，阻礙氧和營養物質的供給，導致神經元死亡。EHay 等早在1984 年就在缺血性腦卒中患者發病4 天內的腦脊液中檢測到ENO1 和ENO2 表達升高，并且與腦梗死的體積呈正相關，與不良預后也存在一定的相關性[9]。而JIANG 等[10]對小鼠腦缺血3 小時的腦勻漿條帶蛋白進行質譜分析，發現ENO1 及ENO2 水平顯著下降，并且通過小鼠大腦中動脈閉塞模型研究，確定ENO1 在腦缺血神經元損傷中發揮了重要作用。ENO1 的表達在腦缺血后呈現先升高后降低的趨勢；在培養的神經元細胞中ENO1 過表達可減輕氧糖剝奪（oxygen-glucose deprivation，OGD）引起的突觸損傷；且ENO1 酶產物PEP 隨著ENO1 水平改變同步變化，PEP 可減輕活體缺血造成的神經元損傷。

1.3.2 神經系統腫瘤：神經膠質瘤是最常見的中樞神經系統腫瘤，約占顱內原發腫瘤的50%。在膠質瘤細胞中ENO1 與黏附分子、基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）相互作用，調控腫瘤細胞生長和侵襲[11]。SONG 等[12]發現ENO1 mRNA 和蛋白質水平在腦膠質瘤組織中表達上調，并且ENO1 的增加與疾病進展相關，在膠質瘤細胞敲低ENO1 后，PI3K/Akt 通路失活降低細胞增殖，進而抑制細胞遷移和侵襲以及體內腫瘤發生。SU 等[13]通過GEO 數據庫基因篩選發現姜黃素可能通過調控ENO1 表達而抑制膠質瘤U251 細胞的遷移和入侵，進而促進細胞凋亡。ENO1 為miR-22-3p 直接靶點，其表達水平與多形膠質母細胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）患者的預后呈負相關[14]。

1.3.3 神經系統變性疾病：阿爾茨海默癥（Alzheimer’s disease，AD）是最常見的與年齡相關的神經退行性疾病，其主要特征是糖代謝減退和糖酵解酶表達增加。纖溶酶原與ENO1 結合后刺激纖溶酶的活化，進而激活絲裂原活化蛋白激酶/細胞外信號調節激酶（MAPK/ERK）途徑，也可促進纖溶酶降解淀粉樣斑塊中淀粉樣蛋白β[15]，因此ENO1 具有神經保護的作用。MA 等[16]在精神類疾病模型中發現肉桂醛（cinnamaldehyde，CA）共價結合小腦顆粒層ENO1，影響小腦皮層輸入信號的首次轉換；其α、β不飽和醛基阻斷Ser40 羥基團，使ENO1 失活，從而發揮鎮靜作用。

2 烯醇化酶2

2.1 ENO2 分子結構 ENO2 基因位于12 號染色體遠端區域pter-p1205[3]，主要存在于神經元和神經內分泌組織中，編碼的長鏈酸性二聚體蛋白含有433個氨基酸，包括兩種同工酶γγ 和αγ，是大腦可溶性蛋白的重要組成部分。γγ 主要存在于成熟神經元中，而αγ 定位于非神經元細胞，如小膠質細胞、少突膠質細胞和星形膠質細胞[17]。

2.2 ENO2 功能 ENO2 是糖酵解中的限速酶，在炎癥和神經營養活性中發揮作用，調節神經元的生長、分化、存活和死亡。當缺血、缺氧、中毒、損傷或出血等導致腦組織受損時，神經元細胞膜完整性被破壞，ENO2 從細胞內釋放到血液循環中[18]。

2.3 ENO2 與神經系統疾病

2.3.1 腦血管病：（1）缺血性腦卒中：血清ENO2 水平與腦梗死體積、疾病惡化、出血轉化相關，對急性缺血性卒中患者的嚴重程度和早期神經行為預后具有預測價值。急性腦梗死（acute cerebral infarction，ACI）發作后前48 小時內患者血漿中ENO2 水平與缺血腦體積、神經癥狀的嚴重程度呈正相關[19]。ACI 患者接受乙酰-L-肉堿（acetyl L-carnitine hydrochloride，ALC）治療后，血清中ENO2、IL-6、TNF-α 等促炎細胞因子水平顯著下降，有助于改善神經功能[20]。毛冬青（Ilex pubescens，IPEE）處理可抑制MyD88 下游蛋白或細胞因子的產生，激活TRIF 依賴性抗炎途徑，增強大腦缺血耐受性，降低腦梗塞體積、神經缺陷評分和ENO2 水平[21]。藏紅花治療的缺血性腦卒中患者血清ENO2 和S100 水平顯著下降，腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）濃度增加[22]。

ENO2 水平在缺血性腦卒中患兒腦脊液中升高，并與相對腦梗死體積、小兒的神經功能之間顯著相關[23]。ENO2 水平過高增加腦卒中患者繼發癲癇的風險。血清及腦脊液中ENO2 水平在ACI 后血管性癡呆老年患者中異常升高[24]。JIANG 等[10]建立小鼠大腦中動脈閉塞模型，發現在腦缺血3 h 后ENO2 表達水平下調，但在海馬神經元氧糖剝奪條件下，ENO2 過度表達并未對神經元損傷有影響。同時敲除ENO1 和ENO2 會加重氧糖剝奪后的神經元損傷，但敲除ENO1 或ENO2 均不會加重氧糖剝奪后的神經元損傷。益母草治療大鼠大腦中動脈閉塞，通過增加腦源性神經營養因子來調節PI3K/Akt 通路，可以降低神經缺陷評分、腦梗死體積、ENO2 和S100β 水平，從而發揮神經保護作用[25]。miR-145 過度表達促進缺血性腦卒中大鼠神經干細胞MAPK通路的激活，促進Cyclin D1、ENO2 和膠質纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）上調，增強神經干細胞活性、增殖和分化，抑制細胞凋亡[26]。經顱直流電刺激可降低大腦中動脈閉塞大鼠ENO2、Caspase 3 表達水平，誘導星形膠質細胞和小膠質細胞的激活，加速神經缺陷和腦損傷的恢復[27]。（2）出血性疾病：顱內血腫擴大的急性腦出血患者血清中ENO2 水平升高更明顯[28]，腦脊液中ENO2 水平可評估腦出血破入腦室患者的神經功能恢復情況[29]。血清ENO2 水平與高血壓性腦出血（hypertensive cerebral hemorrhage，HICH）患者神經功能損傷存在一定相關性，與腦損傷程度和血腫量密切相關[30]。匡洪宇等[31]研究發現，大鼠腦出血后腦組織中ENO2 表達上調，表達水平與腦組織病理改變、神經功能缺損程度相關；針刺可降低ENO2 表達，抑制腦水腫形成，促進缺血半暗帶神經元細胞的存活。HICH 患者微創手術后早期應用高劑量尿激酶，可降低血清中MMP-9 和ENO2 水平，有效改善腦水腫[32]。

MABE 等通過檢測蛛網膜下腔出血（aneurysmal subarachnoid hemorrhage，SAH）患者血清中ENO2 的水平發現，入院時癥狀重的患者ENO2 水平明顯高于癥狀輕的的患者，且蛛網膜下腔出血量越大，血清神經元特異性烯醇化酶水平越高。ENO2 在預后良好患者的整個療程中的表達均較低，在預后較差的患者中，高水平持續到SAH 后3 周[33]。LU 等[34]在大鼠SAH 模型中發現，出血48 小時內ENO2 從腦組織泄漏到血清，山茶花總黃酮（total flavonoids of camellia japonica，TFC）處理可顯著抑制ENO2 表達，下調Bax/Bcl-2 相關凋亡途徑，改善認知功能障礙。

2.3.2 神經系統腫瘤：腦膠質瘤患者血清中ENO2水平明顯升高，可作為病理分級、腦組織損傷及預后評估的指標。β-細辛醚（β-asarone）通過減少ENO2的表達抑制膠質瘤U251 和C6 細胞的遷移和入侵[35]。顱內動脈瘤顱內切除組患者血清ENO2 和S100β 水平明顯高于介入栓塞組，介入栓塞組患者簡易智力狀態檢查量表（MMSE）和蒙特利爾認知評估量表（MoCA）評分更高，認知能力和神經系統功能更好[36]。

2.3.3 神經系統變性疾病：Meta 分析顯示，腦脊液ENO2 水平可作為AD 患者神經變性的有效標志物。QUAN 等[37]納入30 例帕金森病（parkinson’sdisease，PD）患者及30 例健康受試者，發現PD 組ENO2 水平明顯高于對照組。肌萎縮側索硬化癥患者腦脊液中ENO2 水平升高，籍此可以與頸椎性脊髓病區分[38]。

2.3.4 其他：ENO2 水平在小兒中樞神經系統感染疾病診斷中有一定價值，能輔助預測病情嚴重程度。顱內高壓患兒血清和腦脊液中ENO2 水平越高，腦脊液壓力越大，發展為重度感染性顱內高壓的可能性越大[39]。急性化膿性腦膜炎患者血清ENO2 水平與預后密切相關；病毒性腦炎患者血清及腦脊液中ENO2 水平與臨床療效、近期復發密切相關；膿毒癥相關性腦病病情較重，動態監測患者血清ENO2 變化也有助于病情及治療效果的判斷[40]。

癲癇患者血清ENO2 水平可能升高，癲癇持續狀態患者血清ENO2 水平與腦電圖異常存在一定相關性，且對判斷預后具有一定價值。癲癇患兒血清ENO2 水平越高，發展為難治性癲癇的可能性越大，腦電圖及頭顱MRI 異常的可能性越大[41]。在兒童創傷性腦損傷1 周后血清中ENO2 水平升高[42]，可能在預測患兒預后和監測腦損傷方面發揮作用。

3 小結

神經系統疾病病理復雜，神經損傷、認知功能及運動協調障礙是這些疾病的主要問題。烯醇化酶在神經系統疾病中的表達具有廣泛性、復雜性，可作為神經細胞受損的標志物，與腦血管病、神經系統腫瘤、神經系統變性疾病的發生發展密切相關。烯醇化酶具有減輕神經元損傷，介導腫瘤細胞的生長、侵襲、轉移等作用，然而其參與神經保護、神經炎癥反應的機制尚未明確，深入研究烯醇化酶對神經系統疾病的診斷、治療及判斷預后具有重要意義。