1型神经纤维瘤病发病机制的研究进展2024（全文）.docx

1型神经舒常痛病发病机制的研究进展2024（全文）摘要1型神经纤维瘤病（ncurofibromatOSiStyPe1,NF1.）是常见的常染色体显性遗传病之该疾病由NF1.基因突变所引起，可累及多个系统，具有多种临床表现，包括牛奶咖啡斑、虹膜结节、神经胶质瘤、孤独症谱系障碍、学习困难、神经纤维瘤和骨慌发育不良等。既往在NF1.发病机制的研究中，多聚悬在神经纤维蛋白调控RAS信号通路C近年来，研究者开始探索除RAS信号之外的通路，挖掘神经纤维蛋白潜在功能。该文就近年来对NF1.发病机制的研究进展进行综述，旨在为治疗提供新思路。1型神经纤维痛病（neurofibromatosistype1,NF1.）是一种可累及皮肤、眼部、骨怖、神经的慢性疾病。NF1.通过NF1.基因突变引起神经纤维蛋白功能异'甜进而致病。约50%的NF1.病例具有家族遗传性，其余病例常由NF1.基因新发突变所导致。NF1.有多种临床表现：皮肤存在多个牛奶咖啡斑（扁平的浅棕色皮肤色索沉着斑）、虹膜结节、胫骨弯曲、营养不良性脊柱侧弯或后凸、学习困难以及注意力和社会行为缺陷、神经纤维肿痛（多为良性真皮和外周从状神经纤维痛，少数出现恶性外周神经鞘膜病）。此外，NF1.与其它疾病存在交叉性，可表现出幼年型粒单核细胞白血病相关的临床表现。全球NF1.的平均患病率为1/3000,不同地区患病率有一定差异性1。目前，关于NF1.发病机制的研究多集中于神经纤维蛋白与RAS信号通路的相关性，但该通路尚不能完全解稀NF1.的所有临床表现，因此，本文综述其他信号通路与NF1.发病机制的关联性。1NF1.基因的结构与功能NF1.基因位于17q1.1.2染色体上，包含60个外显子，编码一个th2818个氨基酸构成的神经纤维蛋白。该蛋白广泛存在于神经元细胞、神经胶质细胞、免疫细胞、内皮细胞和肾上腺髓质细胞，但主要在神经系统中商表达，例如神经元细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞和施万细胞2o在既往研究中，研究者多聚柒于神经纤维蛋白调控RAS信号通路。近年来，更多研究探索神经纤维蛋白其他结构域的潜在功能，例如富含半胱奴酸和丝奴酸结构域在被磷酸化过程中，加强了肌动很白与神经纤维蛋白的结合3。2神经纤维蛋白作用机制2.1神经纤维蛋白的结构域2.1 1RAS-GAP相关结构域(RAS-GAPre1.ateddomain,GRD)RAS信号通路是机体重要的信号通路之一，参与细胞增殖、分化、代谢等过程。RAS蛋白是RAS信号通路中的关键蛋白，能与活性鸟昔三磷酸(guanosinetriphosphate,GTP)或非活性/甘二磷酸(guanosinediphosphate,GDP)结合，从而调控信号通路的开关。GRD由外显子2734编码，位于第1198-1530位氨基酸。GRD具有RAS-GAP活性，通过加速活性GTP-RAS转化为非活性GDP-RAS从而灭活RAS侵白4。当NFI基因突变时，GRD发生改变，从而导致RAS蛋白异常活跃，增弼PI3KKTmTOR和RAF/MEK/ERK下游信号通路的激活。RAS信号通路异常激活可增强生长因子信号传递，引起细胞过度增殖。在黑素细胞的黑素小体研究中发现GRD可以与淀粉样前体蛋臼相互结合。这提示GRD可能在色素相关临床表现中起到了一定作用5。2.1.2 微管蛋白结合域微管蛋白结合域由外显子25-27编码，位于第10951.197位氨基酸,通过与微管蛋白相互结合作用，共同影响神经纤维景门RAS-GAP活性6o实验表明，神经纤维蛋白以二聚体形式存在于细胞内，微管像白结合域协助神经纤维蛋白形成高亲和力二聚体7。2.1.3 富含半胱皴酸和丝叁酸结构域需含半胱刎酸和丝狈酸结构域由外显子1421编码，位于第543-909位氨基酸,包含微管蛋白相关结构域.在该结构域磷酸化过程中，可加强肌动蛋白与神经纤维蛋白的结合6。一项研究统计与分析了215例患儿，将其分成视神经胶质痴组与非视神经胶质痴组。研究结果表明具有富含半胱我酸和丝刎酸结构域突变的患儿患视神经胶质痛风险更高8o2.1.4 SEe1.4结构域SEC1.4结构域由外显子3536编码，位于第15607698位公基酸。SEC14结构域能够与磷脂结合，这可能影响磷脂形成细胞骨架9o2.1.5 富含亮氨酸结构域富含亮氨酸结构域由外显子3539编码，位于第1579-1971位负基酸9。研究表明，该结构域突变与肿痛转移和侵袭有关，但不影响肿痛的增殖。一项研究统计18例具有富含亮氨酸结构域突变的患儿，发现50%患儿出现相应临床症状，包括学习困难、脊柱侧弯、身材矮小、胫骨缺失10o2.1.6 浆膜蛋白结合域浆膜蛋白结合域由外显子28和32编码，位于第16061613、16581666、16781685、21022109位氨基酸C研究表明，神经纤维蛋白与浆膜蛋白共同定位于细胞裂解碎片中。此外，浆膜蛋白结合域通过调控FAK通路及cAMP/PKC通路，影响细胞骨架组织和轴突长度10o2.1.7 血小板-白细胞C激酶底物同源域(PIeCkStrin-homo1.ogy,PH)PH由外显子3637编码，位于第1715T816位氨基酸。在正常人细胞与小鼠模型的实验研究中，PH能够影响5-HT6受体的活性。5-HT6受体能够调控前额皮质CAMP的信号传导11。在酵母双杂交筛选中，PH还与1.IMK2相互结合，抑制1.IMK2的表达。1.IMK2是RHO/ROCK/1.IMK2/COFI1.IN信号通路中的一种丝氨酸/苏®酸激懒，参与细胞骨架的形成H。这种相互作用表明了PH在细胞骨架重构中的作用:2.1.8 类似HEAT重豆序列结构域类似HEAT重且序列结构域由外显子37-49编码，位于第1825-2428位如基酸。对381例NFI患儿的统计分析表明，该结构域的突变与患儿发生视神经胶质相的风险关联性较低12。2.1.9C末端结构域C末端结构域山外显子45-57编码，位于第2260-2818位颔基酸。该结构域不但能够调节G蛋白cAMP信号通路的激活，且与NF1.产生疼痛的原因存在关联性13。超过50%的NFI患儿会出现明显的疼痛与不适感。这种疼痛感表现为多个区域的刺邂和虚弱14。在大鼠实验模型中，C末端结构域可与脑衰反应调节能白-2结合。C末端结构域的突变可促进脑衰反应调节蛋白-2与突触囊泡蛋白和神经组织N型电压门控钙离子通道相互作用，导致伤害性神经递质的释放增加，提高对殍痛敏感度15。2.2 神经纤维蛋白的上游蛋白调控除了神经纤维蛋白本身的结构域作用外，神经纤维蛋白还会受到上游景白调控。2.2.1 间变性淋巴瘤激髓(anap1.astic1.ymphomakinase,A1.K)在非小细胞肺癌、神经软细胞相和炎症性肌纤维母细胞瘤研究中发现有A1.K的突变16。研究发现在果蝇模型中，A1.K是神经纤维蛋白调节RAS信号通路的上游激活剂。A1.K与神经纤维很门存在广泛共定位。研究发现可通过抑制A1.K的表达，从而改善NF1.突变小鼠的认知障碍17,18。2.2.2 SPRED1.SPRED1.基因的突变会导致吉兰-巴宙综合征，该综合征临床表现与NF1.相似，但无虹膜结节、视神经胶质胸或神经纤维瘤等表现，又称为类NF1.样综合征。此外，大多数吉兰-巴甫综合征患儿是SPRED1.C末端截断突变。SPRED1.可与GRD非催化结构区域结合并相互作用，从而诱导神经纤维维白定位于细胞质膜中，并下调RAS信号通路。在吉兰-巴齿综合征患儿中，SPREDI过表达并不能抑制RAS信号通路，但人为将SPRED1.截断蛋白定位于细胞质膜上，可以恢豆神经纤维蛋白质膜定位功能。这表明细胞位置极大影响SPRED1.发挥功能作用19。SPRED1.与神经纤维蛋白的结合部位远苑RAS-GAP区域，这表明这种结合并不影响其RAS-GAP活性。一项研究发现GRD、SPREDI-EVH1.和KRAS可以形成三元史合体的晶体结构。这也说明大部分SPREDI-EVH1.的突变发生于GRD-SPRED1.结合区。此外，旃变的受体酪刎酸激酶(receptortyrosinekinase,RTK)O将SPREDI上的丝盘酸105磷酸化，这影响了神经纤维蛋白与SPRED1.的结合，从而使神经纤维武门失去定位作用，阻断RAS-GTP的调控20,2.2.3 G蛋白描联受体(Gprotcincoup1.edrcceptors,GPCRs)GPCRs是G蛋白激活为G-8亚基的关键受体，为神经纤维蛋白的另一个上游调节因子CG-SY亚基与神经纤维蛋白相互作用主要存在于纹状体神经元。在纹状体神经元中，G-8亚基能与神经纤维浅门结合，抑制RAS/AKT/mTOR信号传递,这与阿片肽成痛机制存在关联性19。此外，5-HT6受体是GPCRs,神经纤维蛋白PH能与5-HT6受体相互作用，促进G蛋白激活信号生成，从而产生CAMP。这主要发生于前额叶皮质神经元。在部分患儿中，5-HT6受体-神经纤维蛋白结合异常可能是神经元功能缺陷的原因21。2.3 神经纤维蛋白的下游信号分子及通路神经纤维蛋白参与许多机体信号通路过程，神经纤维蛋白的突变或失调将会影响下游信号传递过程。以下将讨论一些关键的下游信号分子及通路。2.3.1 RASRAFMEK/ERK信号通路RAS/RAF/MEK/ERK是NF1.发病机制研究中的热点信号通路。神经纤维蛋白能够抑制RAS活性，从而抑制RAF/MEK/ERK信号通路的传递。然而，NF1.基因突变将导致RAF/MEK/ERK信号上调，从而加快细胞生长、增殖。这可能也是NF1.引起肿病发生的原因之一。因此，研究发现了MEK靶点的药物。2020年，MEK抑制剂司美替尼成为美国食品药品监督管理局（FDA）批准的第一个用于治疗无法手术的从状神经细胞瘤的药物22o2.3.2 RASPI3KAKTmTOR信号通路在NF1.的细胞实验中，mTOR通路信号传递增加，进而加快了细胞的增殖。在小鼠视神经胶质胸中，该通路异常活欢。因此该信号通路也成为了潜在的治疗靶点23,24O2.3.3 CAMP/PKA信号通路PKA作为第二信使CAMP的效应器，是一种普遍表达的蛋白。在正常人细胞中，研究发现PKA能够将神经纤维蛋白磷酸化。在NF1.基因突变果蝇和斑马鱼中，研究发现部分神经纤维蛋白缺陷可以通过PKA的过度表达或cAMP的加入来修且250在哺乳动物细胞研究中，神经纤维蛋白可以通过上调CAMP,从而影响神经细胞的轴突长度、生长锥直径,这一过程并不依赖于RAS/MEK或RAS/PI3K信号通路26,27。然而，其他研究小组认为神经纤维俄白能够抑制CAMPo2001年,NF1.基因突变的小鼠施万细胞的CAMP水平是对照组的三倍28。同样，来自NF1.患儿的恶性外周神经鞘膜痛细胞株的CAMP水平比正常人细胞高两倍。在PC12细胞分化过程中，NF1.从I型到11型的选择性剪接导致CAMP活性增加26。因此，神经纤维浅门对CAMP/PKA的调节是复杂的，可能依赖于细胞类型或NF1.异构体。2.3.4 多配体蛋白聚糖2(syndecan2,SDC2)及钙/钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶(ca1.cium/ca1.modu1.independentserineproteinkinase,CASK)在酵母双杂交筛选中，SDC2鉴定为与神经纤维蛋白相互作用的蛋白。研究发现神经纤维蛋白可与SDC2家族中的四个成员相互作用。此外,CASK与神经纤维素白、SDC2存在相互结合作用。在醉母双杂交筛选中，CASK-神经纤维蛋白-SDC2更合体未成功分离CASK29。这表明该相互结合过程需要SDC2的存在。在大鼠脑内海马细胞中，研究发现神经纤维蛋白与树突棘的形成存在很大关联性，神经纤维蛋白通过介导SDC2激活PK,从而影响树突棘生成30。树突棘生成困难可能是NF1.产生学习困难的相关病因。2.3.5 微囊蛋白1(cave。Iin1,CAV-I)CAV-I是胞膜上的一种整合膜蛋白，是形成微囊的主要成分，在保持细胞表面穴样内陷的完整性、小胞的运输、信号的传导中起一定的作用。它也参与广泛的细胞功能，包括肿痛抑制31o糖磷脂、胆固醉和信号分f等各种柒白均定位于质膜微囊,能够与CAV-I结构域相互作用。研究发现，神经纤维蛋白也会结合到CAV-I的结构域上，从而影响神经纤维蛋白与CAV-I结合。此外，在小鼠细胞实髓中，神经纤维能门通过与CAV-I的相互结合作用，对黏着斑激脚进行负性调节11。2.3.6 HIPPo信号通路H1.PPO信号通路是高度保守的，在多种细胞过程中发挥作用，包括细胞增殖、分化、组织再生和凋亡。研究发现NF1.患儿H1.PPo信号通路的成分发生突变，包括D1.G-4、SFN和RASSF1°此外，研究发现在恶性外周神经鞘膜瘤中存在抑制HIPPO信号通路相关基因的突变以及YAP/TAZ的激活，这也表明该通路可能是NF1.发病过程的调节器3202.3.7 RHO/ROCK/1.IMK2/COFI1.IN信号通路1.IM-K2是RHO/ROCK/1.IMK2/COFI1.IN信号通路中的一种丝氨酸/苏氨酸激酸成分，主要在细胞骨架动力学中发挥作用。在正常人细胞中，神经纤维蛋白通过激活RH0/R0CK/1.IMK2/C0FI1.IN信号通路导致细胞骨架结构、细胞形态产生变化。在蛋白质组学中，以ROCK的活性催化片段为结合点，神经纤维蛋白和1.1.MK2与RoCK可形成络合物。在醉母双杂交筛选中，发现1.IMK2是一种与神经纤维蛋白的SEC14及PH相互作用的浅白质。神经纤维能门的丢失可导致该信号通路的匕调，从而影响肌动蛋白和微管蛋白发挥功能，进而改变细胞的形态和迁移2o目前研究尝试通过抑制RHoROCK1.IMK2CoF1.1.IN信号通路治疗某些临床症状2°2.3.8 信号传导和转录激活因子3(STAT3)/JAK2信号通路STAT3通过将质膜中的细胞因子和生长因子受体的信号传递到细胞核，从而调控基因转录途径。STAT3是上游激活物，能够传递JAK2介导的信号。失潮的STAT3/JAK2信号与肿瘤微环境以及癌细胞本。有关33。抑制STAT3活性可能是一种可行的治疗策略，STAT3JAK2通路的抑制剂正在一些实体肿痛中进行研究。2.3.9 RTKRTK通过剌激接头蛋白激活RAS,从而激活下游的增殖和生存信号通路，包括RAF/MEK/ERK和PI3KKTmTORoRTK与NF1.的发病机制密切相关，因此，RTK抑制剂成为热门治疗的靶点.MET是RTK的类型之一，它与其配体肝细胞生长因子在NF1.患儿中的过表达，导致肿瘤生长和转移增加。当MEK抑制剂和MET抑制剂联合使用时，可以有效地抑制肿瘤的生长，在NF1.的治疗中，通过RAS上游和下游的多个通路联合的靶向治疗，往往能够取得更好的疗效34o卡博普尼是一种针对多种RTK的抑制剂,实胶证明其可以显著延缓NF1.的肿瘤生长,抑制近端周围神经根和血管生成，同时恢复正常的神经组织结构34在II期临床试验中，卡博替尼减少了患儿的肿病生长、肿痛疼痛强度和日带生活中的疼痛干扰。这证明了多重方面RTK抑制剂在治疗NF1.方面的积极意义。3治疗相关进展NF1.治疗方案主要是通过手术切除肿瘤，但其复发率较高，目前许多研究团队根据信号通路靶点探索药物治疗方法“RAS信号通路中的信号分子是研究的热门靶点。2020年，MEK抑制剂司美普尼成为美国FDA批准的第一个用于治疗无法手术的丛状神经细胞痴的药物,能够抑制RAS信号传递，从而抑制细胞生长350研究表明，司美林尼不仅能够缩小NF1.患儿的肿痫体积，且能缓解患儿的疼痛36。随后，mTOR通路靶点西罗莫司成功用于延缓从状神经纤维痛进展并减轻其带来的相关建痛37。此外，替毗法尼通过抑制RAS蛋臼法尼基化阻断RAS信号通路，尽管替唯法尼不能阻止从状神经纤维痴的进展，但与安慰剂相比，它可能通过作用干海马神经元相关的情感领域而改善患者生活质量35。此外，目前许多研究就RTK探索新靶点，例如酪疑酸激施抑制剂伊马替尼。伊马普尼也被用于治疗丛状神经纤维痛，与西罗莫司相比，这种药物可以导致肿瘤消退。然而，其可能出现浮肿、皮疹、疼痛、体重增加、转痣髓升高和中性粒细胞减少等不良反应35。随着NF1.发病机制的研究进展，新的靶点不断被发掘。目前，许多团队就STAT3/JAK2通路探索抑制STAT3表达的药物。同时，也有团队探索RHO/ROCK/1.IMK2/COFI1.INT通路新靶点。这些新靶点将有望成为治疗NFI的新药物。4小结与展空在19世纪80年代第一批NF1.的临床病例报告发表后，针对该病的主要治疗手段还是以手术治疗为主。随着对NF1.基因深入的研究，对神经纤维蛋白的不同功能结构域具有更全面认识。虽然神经纤维果门的RAS-GAP结构域是目前关键的分子特征，MEK抑制剂治疗也对NF1.起到一定效果。然而，多项实验也证明神经纤维蛋白的其他结构域也参与着疾病的发生与进展。此外，神经纤维蛋白所涉及的不仅仅是RAS信号通路，也涉及STAT3/JAK2信号通路及RHO/ROCK/1.IMK2/COFI1.IN在内的多种信号通路，针对神经纤维蛋白及其关键信号通路的进步挖掘,将为NF1.的治疗提供更多潜在靶点。