CHCHD2、TMEM230基因与帕金森氏病关系的研究进展

王 芳 杨兴隆,2 任 惠

(1.昆明医科大学第一附属医院老年神经内科，云南 昆明 650032；2.四川大学华西医院神经内科，四川 成都 610041)

CHCHD2、TMEM230基因与帕金森氏病关系的研究进展

王 芳1杨兴隆1,2任 惠1

(1.昆明医科大学第一附属医院老年神经内科，云南 昆明 650032；2.四川大学华西医院神经内科，四川 成都 610041)

帕金森氏病；CHCHD2；TMEM230；突变；囊泡转运复合体

帕金森氏病(PD)是一种发病率仅次于阿尔茨海默症的神经退变疾病。在中国最近一项流行病学研究中报道了PD的发病率在大于60岁的患者中达到了1.7%。PD给患者和社会造成了严重的经济负担。然而目前的机制仍不清楚，并且治疗手段有限。在过去的20年里随着基因测序技术的发展，与PD相关的家族性及散发性的致病基因相继被大家认识。这些基因的发现也为PD发病机制的研究以及药物的开发提供了理论基础。但是目前发现的基因仅能揭示部分患者的发病，因此更多的与PD相关的基因有待进一步的明确。最近研究者[1-2]发现了两个新的基因CHCHD2、TMEM230与PD相关，现对这两个基因与PD的关系研究进展进行详细地综述。

1.1CHCHD2与家族性PD的关系

Funayama等[1]通过二代测序的方法在一个常染色体显性遗传、晚发性的日本PD家系中发现了该家系的先证者携带CHCHD2基因的 c.182C>T(p.Thr61Ile)杂合突变，进一步通过一代测序发现该家系的其他8例PD患者携带该突变，而5例正常的家系成员未携带该突变。同时，Funayama等在日本的340例家族性PD的先证者中发现了其它的2个突变可能和PD相关：p.Arg145Gln和300+5G>A。随后Shi等[3]在中国的一个常染色体显性遗传的家系中分离出了CHCHD2基因的Thr61Ile杂合突变。同时针对该家系的三个成员(先证者、ET患者、未患病者)进行了进一步的影像学研究：PET扫描发现先证者的壳核和尾状核多巴胺转运体(DAT)特异性的放射比值明显的下降，符合经典PD的显像特征；在ET患者双侧壳核[11C]-CFT的摄取率对称的降低；在正常的家系成员中并没有发现DAT的异常。在以高加索人群为基础的研究中发现CHCHD2基因的p.Ala32Thr、p.Pro34Leu和p.Ile80Val突变可能和家族性的PD相关。然而在我们之前的一项研究[4]以及另一项来自中国中部的一项研究中[5]，并未发现家族性PD的患者携带CHCHD2突变。 因此CHCHD2可能是PD患者的一个较为罕见的致病基因。携带CHCHD2基因突变的患者主要表现为多巴反应的典型的帕金森症。有趣的是在Funayama等的研究中有3例携带Thr61Ile突变的患者(年龄分别为55岁，56岁以及35岁)并未发病。而目前发现携带Thr61Ile突变的患者发病年龄从10岁到67岁不等，因此这3例患者需要进一步的随访以明确最终是否会进展为PD。此外，仍需更多的关于Thr61Ile突变功能方面的研究来进一步确认CHCHD2基因在PD发病机制中的作用。

1.2CHCHD2与散发性PD的关系

目前通过全基因组研究以及候选基因研究已经发现众多的基因位点和散发性PD的发病风险相关。很多散发性PD风险位点的发现来自于对家族性PD相关基因的研究。例如SNCA、LRRK2基因等不但和家族性的PD相关，它们的一些多肽位点也增加了散发性PD的风险。Funayama等除了对家族性PD患者进行研究外，还对CHCHD2与散发性PD患者发病风险之间进行了关联研究。结果发现CHCHD2基因的单核苷酸多态性rs10043和rs142444896(Pro2Leu)分别增加了日本人群散发性PD的发病风险2.51和4.96倍[1]。随后一项新加坡[6]的研究也发现了Pro2Leu增加了新加坡汉族人群PD的发病风险。在中国，Shi等人[3]的研究发现 Pro2Leu增加了中国汉族人群PD的发病风险。虽然Fan等[7]的研究(来自台湾的汉族人群)、我们的研究[8](共纳入西南地区汉族554例散发PD患者以及694例健康对照组)、以及Li等[9]的研究(共纳入西南地区汉族1027例散发性PD患者以及1095例健康对照组)均未能发现Pro2Leu增加了台湾以及中国西南地区中国汉族人群的PD发病风险，但是通过Meta分析发现Pro2Leu增加了亚洲人群PD的发病风险。因此，Pro2Leu与散发性PD的关系仍需要多中心大样本的研究进行进一步的验证。

1.3CHCHD2蛋白参与PD发病的机制

人类黑质致密部细胞色素C氧化酶(COX)的水平随着年龄的增加而降低[10]，而COX的降低则伴随着氧化应激的增加[11]。氧化应激导致多巴胺神经元退变在神经变性疾病的发生、发展中起到了重要的作用[12]。

CHCHD2蛋白是一种具有成对的半胱氨酸-x9-半胱氨酸结构的小分子蛋白，位于线粒体的内膜。具有半胱氨酸-x9-半胱氨酸结构的蛋白一般具有合成调节线粒体呼吸链相关的酶的功能。在细胞中敲除CHCHD2基因能够降低环氧合酶的活动并且增加氧自由基的水平，进而促进了线粒体的破碎和凋亡[13]。而上调CHCHD2蛋白的水平能够降低氧自由基的水平，同时伴随氧化应激的降低[14]。此外，CHCHD2蛋白能够与BCL-x相互作用从而激活BAX发挥抗凋亡的功能，而凋亡正是PD发病的重要机制之一。因此CHCHD2的突变可能导致CHCHD2蛋白功能的异常，增加了线粒体的氧化应激水平，从而导致多巴胺能神经元退变，促进了PD的发生、发展。

最近Tio等人[15]通过转基因的果蝇模型对 Thr61Ile 、Arg145Gln, 以及Pro2Leu单核苷酸多态性进行了功能性的研究。结果发现携带3种变异体的模型均出现了运动障碍、多巴胺神经元的退变、线粒体功能异常、氧化应激的增加以及突触传递的异常。并且上述损害的严重程度在携带两种突变(Thr61Ile，Arg145Gln)的模型中较携带风险变异体(Pro2Leu)的模型中更为明显。Tio等人的研究还发现了依布硒啉具有减轻Thr61Ile，Arg145Gln转基因果蝇运动障碍的作用。这为未来PD患者神经保护治疗药物的研发提供了初步的理论支持。

2 TMEM230与PD

2.1TMEM230与家族性PD的关系

Deng等[2]首先发现了TMEM230基因与家族性PD相关。他们在一个常染色体显性遗传(ADPD)的北美大家系的4例患者中通过遗传连锁分析和全外显子测定发现TMEM230基因的R141L突变为该家系的致病突变。随后，Deng等在北美的832例PD样本(包括433例家族性病例和399例散发性病例)中进行TMEM230突变的筛查，发现了另外2个突变(Y92C和*184Wext5)可能与PD相关。同时，该研究在来自于中国的7个PD家系中的9例PD患者中发现了和TMEM230相关的*184Wext5突变。在这些家族中*184Wext5既和常染色体显性相关也与常染色体隐性相关。

随后，众多的PD研究者们都在各自的家族性PD人群中进行了TMEM230基因突变的筛查。Wu等人[16]对中国华东地区的122例[平均年龄在(62.6±9.3)岁，发病年龄在(56.9±13.3)岁]家族性PD的先证者进行了TMEM230的全面筛查。在这些家系中95个家系连续两代有至少2例PD患者，另外27个家系中有至少2例PD的家族成员。然而他们的研究并没有在这些患者中发现TMEM230基因的突变。同时，Wei等[17]对西南地区汉族ADPD患者进行了TMEME230突变的筛查，并未发现任何与家族性PD相关的TMEM230基因的突变。而He等人[18]在中国东部207例家族性PD患者中进行了*184Wext5突变的筛查，也未发现这些患者携带该突变。

Fan等[19]在台湾的汉族人群中也进行了TMEM230筛查。他们对180例家族性PD的先证者进行了TMEM230基因突变的筛查，同时他们也对另外的500例散发性PD患者和992例正常对照组进行了检测，检测的内容是既往报道过的变异：p.Arg141Leu、p.Tyr92Cys、 p.*184Trpext*5和 p.*184ProGlyext*5。有趣的是，他们发现了一个新的错义突变，即c.G68A (p.Arg23Gln)。这个杂合突变来自于1例家族性的PD患者和2例散发性PD患者。此外，在992例对照组中发现3例对照携带该变异体，关联研究发现p.Arg23Gln并没有增加PD的风险(0.44% vs. 0.30%,P= 0.22) 。这些研究均提示在中国汉族的家族性PD患者中TMEM230的突变比较罕见。

Giri等人[20]回顾分析了他们既往29个家族性PD家系的全基因测序的数据，发现在一个大家系中的2个患者携带TMEM230基因的突变(p.A163T)。这个突变在ExAC数据库的频率为0.00001647，通过软件预测为致病性的突变。然而这个突变以及之前发现的突变的致病性仍需要进一步的功能试验验证。

2.2TMEM230与散发性PD的关系

Wei[17]等在500例西南地区散发性的PD患者和650例健康对照中对TMEM230基因的5号外显子进行了测序。结果发现了1例男性PD患者携带c.46G>T(p.Gly16Trp)突变，在1个健康患者的5号外显子发现了一个杂合性的框移突变(c.429delT[p.Val143ValfsX4])。与此同时，He等人[18]研究却未能在来自中国华东地区的207例散发的PD患者中发现TMEM230突变。

我们近期的一项研究[21]对中国西南地区355例散发性PD患者进行了TMEM230基因突变的筛查。我们对这些患者TMEM230基因的所有外显子、外显子内含子交界区和非翻译区进行了直接测序。我们发现了3个错义突变(G16W、R23Q、A110T)。G16W突变是在一个散发性的病例中发现的，而R23Q是在1例家族性、2例散发性的病例中发现的。G16W和R23Q只出现在TMEM230蛋白的1型异构体，而1型异构体只占所有TMEM230蛋白质的不到5%。因此， G16W和R23Q在PD发病机制中的作用尚不清楚。R23Q似乎在东亚地区人群中普遍存在(频率为0.009)，因此该突变是PD的致病突变的可能性较小。A110T则可能和PD相关：①在2例明显不相关的散发的PD病例中发现了A110T；② A110T突变在不同物种中趋于保守；③A110T不仅存在于TMEM230蛋白亚型1，也存在于TMEM230蛋白亚型2中；④在目前任何的公共数据库(包括ExAC和1000G)均没有A110T突变的报道；⑤ 在线预测软件(Polyphen、Mutation Taster)预测A110T为致病性。携带A110T突变(P65和P68)的2个病人都有典型的多巴反应的PD症状。值得一提的是，在我们的研究中并没有发现既往发现的与家族性PD相关的*184ProGlyext*5突变。

Giri等人[20]回顾了IPDGC数据库(基于高加索人群)的1450例散发性PD患者和535例对照。但是并没有发现Deng等发现的突变。但是他们在2例不相关的PD患者中发现了2个TMEM230基因杂合性的错义突变(p.Y106H 和p.I162V)，而对照组中没有发现任何TMEM230的突变。因此TMEM230的少见突变是否增加散发性PD的发病风险需要进一步的验证。

2.3TMEM230蛋白参与PD的发病机制

TMEM230基因编码的TMEM230蛋白参与PD的发病机制尚未明确。TMEM230蛋白主要分布于高尔基体反面的网络结构(trans-Golgi network，TGN)、核内体和突触小泡[2]。这表明TMEM230可能与这些细胞器的转运有关。Deng等人的研究发现TMEM230是一个和神经元的囊泡分泌和循环密切相关的蛋白。在表达 TMEM230突变的细胞中发现α-突触核蛋白的水平升高，而后者主要由自噬-溶酶体途径降解。

I-M6PR蛋白是转运复合体载体的一个标志性蛋白， CI-M6PR功能异常可能导致溶酶体功能的障碍[22]。囊泡转运体复合物组成部分之一的VPS35已经被发现与PD相关[23]。携带VPS35突变的细胞内CI-M6PR出现明显下降[24]。有趣的是在表达R141L- TMEM230或者敲除TMEM230的细胞中也发现CI-M6PR的水平发生下降。并且在表达TMEM230突变(R141L和*184Wext*5)的细胞中， VPS35的分布发生了紊乱。这些研究结果均提示了TMEM230基因突变能够导致囊泡转运复合体功能障碍，而后者在PD发病机制中扮演着重要的作用[25]。LRRK2基因是最常见的迟发型家族性PD的致病基因，研究发现 LRRK2蛋白能磷酸化Rab8a[26]。最近的另一项研究[27]也揭示了PD的另一个致病基因PINK1也能磷酸化Rab8a的pSer111位点，从而导致Rab8a的功能变化。Kim等[28]的研究发现TMEM230似乎也与Rab8B密切相关：抑制TMEM230蛋白能导致Rab8B水平的降低，而Rab8B水平的降低则能够导致CI-M6PR水平的降低以及溶酶体功能的障碍。既往研究[29]已经发现在过度表达α-突触核蛋白的大鼠初级神经元中同时过度表达Rab8a能够减少细胞凋亡。因此，TMEM230基因突变或者蛋白的失活一方面可能通过诱导转运复合体功能障碍影响囊泡的运输；另一方面通过与Rab8B作用导致自噬-溶酶体功能异常；进而降低神经细胞对α-突触核蛋白的降解能力参与了PD的发病机制。

3 小 结

总之，CHCHD2一方面和家族性PD相关，而另一方面CHCHD2的Pro2Leu突变增加了东亚地区人群PD的发病风险。而TMEM230基因则更多发现与家族性的PD相关。虽然我们的研究在1例散发性的患者发现一个潜在的致病性的TMEM230突变，却有待于进一步的功能试验证实其致病性。随着二代测序的发展，未来将会有更多的PD相关基因被发现，这些基因的发现必将为我们探索PD的发病机制以及治疗的发展提供重要的基础。

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四川科技厅应用基础研究项目(2014JY0247)；昆明医科大学第一附属医院博士科研基金项目(2017BS005)。

王芳(1989—)，女，云南昆明人，研究生，医师，主要从事神经变性疾病和癫痫研究工作。

R741.02

A

1004-7115(2018)01-0117-04

10.3969/j.issn.1004-7115.2018.01.046

2017-10-23)