Merlin信号通路在Ⅱ型神经纤维瘤病中作用的研究进展

王国栋 王 菊 黄敏光 徐茂义 丁悦敏

Ⅱ型神经纤维瘤病(neurofibromatosis type 2，NF2)是一种常染色体显性遗传病，与NF2基因突变有关。现阶段该疾病以手术治疗为主，但术后复发率高，目前尚无其他有效治疗方法。自NF2基因被克隆以来，其分子结构与特征、生物学功能及其作用机制受到了国内外相关领域专家的广泛关注[1，2]。人类的NF2基因定位于22号染色体长臂1区2带2亚带(22q12.2)，含17个外显子，其中16和17外显子为可变剪接外显子[1]。由NF2基因编码的蛋白质名为Merlin或Schwannomin，Merlin相对分子质量约为66000，可定位于细胞膜、细胞质和细胞核等处，通过不同的机制发挥其相应的作用。Merlin能抑制神经纤维瘤的发生，随着对Merlin功能及其信号通路研究的深入，以Merlin信号通路上关键信号分子为治疗靶点的研究开始出现，或将为NF2的治疗开创新时代。

一、Merlin亚型

NF2基因转录时，由于可变剪接而产生两种Merlin亚型：Merlin1由外显子1～15和外显子17拼接而成，含有595个氨基酸残基；Merlin2由外显子1～15和外显子16拼接而成，含有590个氨基酸残基[3]。

Merlin1蛋白由3个功能区构成：氨基末端FERM结构域由位于N-末端的第1～311个氨基酸组成，为第1功能区；随后是α-螺旋结构域，由第312～505个氨基酸组成，为第2功能区；最后是羧基末端亲水结构域，由C-末端的第506～595个氨基酸组成，为第3功能区(图1)。Merlin1的FERM结构域进一步细分为3个球状的子域[4]。

图1 Merlin蛋白结构示意图

Merlin2含有携带终止密码子的外显子16，产生C-末端截断的蛋白。Merlin2的C-末端带正电荷，亲水性强，而Merlin1的 C-末端不带净电荷，亲水性弱，但Merlin1的C-末端能紧密连接到N-末端FERM结构域，而Merlin2的C-末端与N-末端FERM结构域的结合能力就很弱。此外，两个不同亚型的C-末端可以相互作用，形成异二聚体[5]。由于其C-末端的结构和电荷差异，两种主要的Merlin亚型可能具有不同的结合伴侣。

二、Merlin与神经系统相关疾病

1.Ⅱ型神经纤维瘤病:NF2基因突变是导致显性遗传疾病Ⅱ型神经纤维瘤病NF2的原因，这种多瘤综合征发生率为1∶25000[6]。一般认为，NF2是由Schwann细胞起源的良性肿瘤发展而来，临床上常表现为双侧第8对颅神经受损的神经鞘瘤(前庭神经鞘瘤)。这类肿瘤常常发生在靠近Obersteiner-Redlich区，即中枢神经系统(central nervous system, CNS)与周围神经系统(peripheral nervous system, PNS)的交界处，此部位也是Schwann细胞和少突细胞髓鞘形成的过渡区[7]。神经鞘瘤对前庭蜗神经的压迫作用可能导致听力和平衡感的丧失，也常累及其他颅神经，导致发声、吞咽、视力等功能障碍[8]。此外，NF2基因突变也与所有散发的非遗传性神经鞘瘤和50%的散发性脑膜瘤有关[9]。由NF2基因突变引起的NF2个体中35%～53%发展为室管膜瘤，其中62%～86%的肿瘤位于颈部或胸部脊髓[10,11]。

2.多发性神经病:除了影响CNS外，不少NF2患者在其一生中将会出现周围神经病变。受影响的个体可能出现袜套样分布的痛觉减退和感觉迟钝以及失去振动感觉等症状。有的患者还可能存在远端反射消失，疾病晚期出现缓慢而进行性的远端肌肉萎缩并发生轻瘫[12]。周围神经病变可以为局部表现(单发性)，也可以多部位同时发生(多发性)。

三、发病机制

神经纤维瘤的发病机制：关于NF2相关肿瘤的起源，有一种假说认为源自Schwann细胞，由于Schwann细胞与轴突紧密和直接的接触产生广泛的细胞间交互对话，使得轴突和/或轴突衍生的信号分别产生了致瘤活性。研究表明，神经元表达Merlin也可能参与到轴突和Schwann细胞之间严格控制的交互对话中。Merlin的N-末端可以与Caspr/paranodin相结合，paranodin是有髓轴突的特殊分子域，富含paranodal连接，可促进Schwann细胞和轴突之间的黏附，因而对轴突和胶质细胞间信号的相互作用很重要[13]。另外，βⅡ Spectrin是另一种支持轴索细胞骨架的分子，对于有髓轴突组织是必需的。研究表明，Merlin能够与βⅡ Spectrin相互作用[14]。这些结果提示神经元表达的Merlin可以直接参与轴突与Schwann细胞之间接触的形成，Merlin蛋白缺失导致Schwann细胞与轴突的接触不足是神经纤维瘤发生、发展过程中的重要事件。

四、Merlin的信号通路及其治疗价值

1.Hippo通路：Hippo通路控制细胞增殖和促进细胞凋亡，该通路在多个水平的破坏导致组织过度生长和肿瘤发生[15]。Hippo通路由Ste20样激酶Mst1和Mst2来驱动，随后激活NDR家族激酶Lats1和Lats2，活化的Lats磷酸化和灭活的转录效应因子TAZ/YAP。在缺乏Hippo信号转导的情况下，活化的TAZ/YAP易位到细胞核以刺激stemness的转录和促进增殖，逃避凋亡基因转录[16]。Merlin可被Angiomotin募集到细胞紧密连接处，作为Hippo通路信号分子的支架[17]。

最近几项研究揭示了Merlin调控Hippo信号的独立机制。研究发现，在果蝇和哺乳动物中，Merlin能够直接结合Wts/Lats，招募这些蛋白质到细胞膜，并被活化的Mst1/2磷酸化，从而揭示了Merlin与Hippo途径间的重要关联[18]。Merlin还可通过Rac/PAK1通路激活YAP[19]。此外，Merlin缺失对LRP6磷酸化的抑制减弱，导致Hippo通路中Wnt/β-catenin信号持续激活，这也可能是肿瘤发生的机制之一[20，21]。最近Cooper等[22]研究发现，联合应用NEDD8活化酶和mTOR的抑制剂可通过CRL4DCAF1泛素连接酶降低YAP活性，有望成为一种新型的治疗NF2的药物。

2.p75NTR/JNK/NF-κB信号通路：在正常神经系统中，Schwann细胞与轴突接触并保持在静息状态。当神经损伤轴突变性后，Schwann细胞失去与轴突的接触，导致神经营养素受体(p75 neurotrophin receptor，p75NTR)表达快速增加，介导细胞死亡。研究表明，Merlin在体内外均能抑制Schwann细胞中的p75NTR水平[23]。当轴突被切断后，Merlin蛋白磷酸化失活，允许与轴突失去接触的Schwann细胞重新进入细胞周期，p75NTR表达增加。p75NTR可通过JNK通路激活NF-κB，在前庭神经鞘瘤(vestibular schwannomas, VS)细胞中产生促生存效应[24]。最近的研究发现异常NF-κB激活是VS细胞增殖的根本原因，且NF-κB抑制剂在体外可减少VS细胞增殖，进一步证实该途径在VS肿瘤发生中的重要作用[25]。这部分解释了神经鞘瘤细胞为何在没有轴突接触的情况下具有长期生长和存活的能力[26]。因此，Merlin/p75NTR信号通路可以作为针对神经鞘瘤的特异性治疗靶点。

3.Neuregulin1/ErbB2/3通路：轴突和Schwann细胞之间研究得最清楚的信号通路为神经调节蛋白1(Neuregulin1，Nrg1)/表皮生长因子受体ErbB2/3通路。Alexander Schulz等[27]分析了神经元表达的Merlin对该通路的影响。在轴突膜上表达的Nrg1 Ⅲ型是Schwann细胞的一种近分泌生长因子的受体，研究发现，在敲除Merlin后该受体表达降低。此外，从NF2患者获取的人腓肠神经活检显示Nrg1 Ⅲ型的表达锐减，并伴随ErbB2的表达代偿性上调。神经元特异性Merlin敲除的小鼠和NF2患者样本所得的结果一样。此外，Schwann细胞中的Merlin与CD44相互作用，CD44是一种能诱导ErbB2磷酸化的膜糖蛋白[28]。由于过表达Merlin蛋白可抑制CD44与透明质酸结合及肿瘤生长，而CD44结合结构域缺失的突变型Merlin蛋白则不能抑制肿瘤生长，因此Merlin蛋白至少部分通过负性调控CD44发挥其肿瘤抑制作用[29]。可见，Merlin在神经元和Schwann 细胞中都具有调节ErbB2/3受体表达的功能，因此，ErbB2/3受体已被认为是治疗NF2的潜在靶标，可使用单克隆抗体Trastuzumab或酪氨酸激酶抑制剂拉帕替尼来治疗。

4.CRL4DCAF1 E3泛素连接酶：去磷酸化的Merlin可转移到细胞核，结合并抑制CRL4DCAF1 E3泛素连接酶。研究发现Merlin的去磷酸化形式优先转移到细胞核，而磷酸化形式则无法入核，这与Merlin以其去磷酸化形式抑制肿瘤发生的观察一致。虽然Merlin缺乏经典的核定位序列，但它在羧基末端含有促进CRM1核输出蛋白通路的核输出基序。另外，Merlin的FERM区对于核定位至关重要。研究发现CRL4DCAF1通过泛素化和抑制Lats1/2在细胞核中促进Hippo通路的YAP功能和TEAD依赖性转录，而Merlin可抑制CRL4DCAF1的功能，从而发挥肿瘤抑制功能。尽管如此，Merlin抑制CRL4DCAF1的具体机制仍需进一步研究。

5.Rho-GTPase信号通路：研究发现，Merlin通过作用于small GTPase-RhoA信号，促进神经元损伤后的再生。该研究通过建立小鼠坐骨神经挤压损伤模型，条件性敲除Merlin可引起小鼠功能恢复不良，这与它调节外周神经RhoA的活性有关。RhoA是small GTPase的下游信号组分，能调节局部细胞骨架重排，是神经系统发育和再生过程中的关键调节信号。Merlin通过作用于RhoA影响神经再生的能力，符合NF2患者接受前庭神经纤维瘤手术后面神经麻痹恢复缓慢的发生率更高的临床观察。此外，在神经细胞间成熟的紧密连接处，Merlin与支架蛋白Angiomotin相互作用，调节接触抑制和潜在的肿瘤抑制。Merlin与Angiomotin结合并取代富含Rac的GTPase活化蛋白，从而抑制Rac/PAK信号转导。该种抑制作用加强了细胞间的接触抑制，并且阻碍促有丝分裂信号，从而抑制肿瘤的发生。

五、展 望

自1993年发现Ⅱ型神经纤维瘤病是由NF2基因突变引起，对该基因编码产物Merlin蛋白的研究一直方兴未艾。虽然目前已经发现Merlin在神经系统以外组织也发挥重要作用，但其主要作用是抑制神经系统肿瘤的发生。手术治疗是目前最常用的方法，但预后较差，复发率很高，积极探索其他治疗方法是肿瘤科医生的迫切任务。近年来，对Merlin功能及其信号通路的研究使得治疗NF2的潜在靶标逐渐增多，已经出现针对Hippo、p75NTR/JNK/NF-κB、Neuregulin1-ErbB2/3等信号通路关键分子的靶向治疗探索。随着对Merlin信号通路研究的不断深入，相信不远的将来会出现更多靶向药物，为NF2的临床治疗带来光明的前景。