脑衰反应调节蛋白2功能及与神经精神疾病关系研究进展☆

魏艳艳 王高华 王惠玲何静肖玲杨灿

脑衰反应调节蛋白家族 （collapsin response mediator proteins，CRMPs）又名二氢嘧啶相关蛋白（dihydropyrimidinase-related proteins，DRP，DPYSL）、UNC-33 类 似 蛋 白（unc-33-like proteins，Ulip）、TOAD-64 及 TUC， 由 5 种同源胞浆蛋白构成，即CRMP1-5[1]。CRMP2是其家族最先被发现的成员，在神经元及少突胶质细胞中广泛表达，参与多种神经功能，包括微管动态性、微丝重组及稳定性、神经元极化及迁移、轴突运输、胞吞作用、钙离子通道调节以及T淋巴细胞迁移等[2]。研究发现其与阿尔茨海默病、缺血缺氧性脑病、精神分裂症、抑郁症等多种神经精神疾病的发生、进展密切相关。

1 CRMP2的功能

1.1 CRMP2与细胞骨架动态性、轴突生长及神经元极化CRMP2可与多个下游分子相互作用调节细胞骨架动态性。其可与tubulin二聚体结合，促进微管组装及稳定性，促进轴突生长及分枝。磷酸化的CRMP2会降低与tubulin的结合能力，降低微管稳定性，使轴突回缩[3-4]。CRMP2亦可通过顺行性轴突转运机制间接稳定轴突及突触中以actin为基础的微丝网络的稳定性[5]。此外，CRMP2在建立和维持神经元极化中起着重要作用，能促进微管微丝聚合，决定轴突的特定分化，其过表达可产生多个轴突导致神经元极性受损[6]。

1.2 CRMP2与神经元迁移神经系统发育过程中，室管膜区神经母细胞分裂形成神经元，其以辐射迁移及切向迁移两种方式迁移至最终位置形成正确的神经环路。沉默CRMP2可导致辐射迁移被抑制，使神经元在小鼠新皮质的中间带（IZ）堆积[6]。在IZ区神经元多极—双极过渡转换阶段，CRMP2可调节α2嵌合蛋白活性并定位控制神经元迁移[6]。此外支架蛋白Numb能够促进细胞迁移，推测CRMP2可能通过与Numb相互作用介导神经元迁移[6]。

1.3 CRMP2与内吞作用及囊泡运输CRMP2可与Numb相互作用调节细胞内吞作用。沉默CRMP2可抑制生长锥神经细胞粘附因子L1的内吞，并抑制轴突生长。MICALL1作为一种支架蛋白可定位于管状循环核内体上，通过CRMP2与胞膜动力蛋白的结合调节其核内体转运。CRMP2在调节顺行性及逆行性转运中均发挥作用[7]。

1.4 CRMP2与Cav2.2离子通道及神经递质释放N型电压门控钙离子通道（Cav2.2）是神经元兴奋及神经递质释放的关键介质，与神经性疼痛密切相关。CRMP2可与突触前Cav2.2结合并增强其功能[8]。CRMP2过表达可增加神经元表面Cav2.2数量并增强Ca2+电流，促进兴奋性神经递质谷氨酸的释放及突触囊泡循环。过表达CRMP2可增加背根神经节Ca2+电流及降钙素基因相关肽（calcitonin generelated peptide，CGRP）的释放，加重慢性炎性疼痛；沉默CRMP2则可降低GCRP的释放。转录反式结合因子-钙结合域 3（transactivator of transcription-calcium-binding domain 3,TAT-CBD3）可通过阻断CRMP2与 Cav2.2的结合降低Ca2+电流及神经递质的释放，缓解急性炎症及神经性疼痛[1]。

1.5 CRMP2与T淋巴细胞迁移CRMP2在免疫系统亦存在表达。T淋巴细胞迁移是发挥免疫功能的基础，CRMP2可与细胞骨架Vimentin相互作用，在T淋巴细胞自发的及趋化因子CXCL-12引起的迁移中起着重要作用，过表达CRMP2可增加其迁移速度[9]。

2 CRMP2与神经精神疾病的关系

2.1 神经退行性疾病

2.1.1 阿尔茨海默病 阿尔茨海默病 （Alzheimer disease，AD）特征性病理变化包括突触丢失，异常蛋白沉积（老年斑，含大量β淀粉样蛋白 Aβ）及神经纤维缠结（NFTs，含大量磷酸化tau蛋白）[10]。既往研究认为Aβ42低聚物及高度磷酸化tau是AD可靠的生物学标志物[11]。Cdk5及GSK3β均可使tau磷酸化，降低其与微管的结合能力及微管稳定性[12]。CRMP2与tau都属于微管相关蛋白，两者有相似的磷酸化模式，CRMP2亦可被Cdk5及GSK3β磷酸化，磷酸化修饰可降低CRMP2与微管二聚体的结合，从而抑制轴突末端微管的生长，导致轴突回缩[7]。一项关于AD模型小鼠海马的研究发现与对照组相比，AD小鼠海马磷酸化tau及磷酸化CRMP2水平均明显增加，且两者存在共表达，推测两者可能通过磷酸化修饰共同介导AD的发生[13]。

进一步研究发现AD患者及AD小鼠模型大脑中均存在磷酸化CRMP2水平的增加，在NFTs及聚集的斑块中均发现高度磷酸化的CRMP2[7]。其过度磷酸化在蛋白斑块及NFTs形成之前即可被检测到，提示其可能是AD的早期病变特征。磷酸化CRMP2可导致微管动态性及轴突运输功能损害，高度磷酸化的CRMP2可能是通过损害β前体样蛋白（β-amyloid procursor protein，APP）的轴突运输功能导致APP聚集裂解形成Aβ斑，引起突触丢失及神经元死亡[6]。并且研究发现抑制CRMP2的磷酸化水平可改善AD动物模型的记忆缺陷及提高其学习能力[14]。除磷酸化修饰外，在AD患者脑内还存在CRMP2的氧化修饰，研究发现其可能通过影响细胞骨架的整合及膜囊泡运输功能导致学习及记忆功能损害[1]。此外miRNA-181c亦可通过影响CRMP2的转录后水平介导AD的发生[15]。这些研究均提示CRMP2在AD的发病中发挥一定作用，与其转录及转录后修饰相关。

2.1.2 路易体痴呆 CRMP2能与微管二聚体结合[16]，促进轴突生长锥生长[17]，而磷酸化CRMP2增加会损害轴突生长导致轴突退缩。既往研究发现轴突及突触功能异常是路易体痴呆（dementia with Lewy body，DLB）重要的病理特征[18]。研究发现DLB患者磷酸化CRMP2水平较正常对照明显增高，并与Aβ的形成、轴突再生标志物及突触完整性标志物的减少密切相关[19]。此研究提示高磷酸化的CRMP2可能介导DLB的发生，并可能作为一种新的治疗目标来改善DLB。

2.1.3 朊病毒病 朊病毒病是由朊病毒引起的一种少见但高致死性的神经退行性疾病，其特点为朊病毒在神经细胞大量沉积导致神经细胞死亡，星形胶质细胞增多。研究发现在感染朊病毒的小鼠中缩短的CRMP2（缺乏C末端氨基酸）水平增加，而全长CRMP2水平降低，CRMP2缩短导致其功能缺失，最终引起神经元细胞死亡，导致朊病毒病的发生[20]。

2.1.4 急性轴突退行性变性 轴突变性是很多神经疾病的显著病理特点，常发生在疾病早期，导致神经连接发生不可逆性损害。研究发现CRMP2在急性轴突退行性变性（acute axon degeneration，AAD）中起重要保护作用。在大鼠视神经挤压受损模型（ONC）引起AAD的研究中发现，钙蛋白酶（calpain）在损伤早期即被明显激活，引起 CRMP2的水解增加，导致全长CRMP2水平下降；进一步研究发现抑制calpain的活性及过表达CRMP2均可明显改善轴突损伤[2]。该研究提示全长CRMP2水平的改变在AAD发病中发挥重要作用，提高CRMP2水平可能会成为AAD的一种潜在治疗措施。

2.2 缺血缺氧样脑损伤及创伤性脑损伤多种脑损伤模型的研究均发现CRMP2水平及其修饰后水平发生改变。研究发现Akt/GSK3β/CRMP2通路可介导大鼠缺血缺氧性脑损伤（hypoxic-ischemic，HI）的发生，CRMP2 磷酸化水平改变与轴突损伤密切相关[21]。另一项关于新生鼠HI模型的研究发现CRMP2总水平未发生变化，但其磷酸化水平短暂升高后持续呈低水平状态[22]。但有研究在缺血再灌注模型中发现CRMP2的水解水平及磷酸化水平均明显增加[23]。此外，在创伤性脑损伤（trumatic brain injury，TBI）模型的研究中发现，CRMP2水平下调，而水解的CRMP2水平升高，研究推测CRMP2可能通过此机制抑制创伤后神经元再生[1]。过表达CRMP2可明显减轻缺血再灌注损伤后神经细胞的凋亡，减小脑梗死面积，促进神经再生及神经功能恢复[24]。尽管由于模型或研究方法不同，各研究的结果并不完全一致，但CRMP2及其磷酸化修饰在疾病中的可能作用对研究脑损伤的发病及治疗均有重要提示。

2.3 癫痫癫痫的发病与离子通道功能失调及神经网络异常有关，一项关于内侧颞叶癫痫患者海马蛋白质组学的研究发现其CRMP2表达水平较正常对照明显下降[25]。脑损伤后神经修复过程中再生突触异常增多，神经兴奋性增加易引发创伤后癫痫，而抗癫痫药拉科酰胺可抑制CRMP2介导的微管聚集及神经元生长，此可能为其抗癫痫作用的一个药理机制[26]。

2.4 精神分裂症CRMP2功能失调会导致神经元发育异常，如轴突生长及分枝异常，这与精神分裂症（schizophrenia，SCZ）的病理特点较为一致[27]。研究发现CRMP2位于染色体8P21，全基因组关联分析发现此区域与SCZ高风险密切相关[28]。CRMP2基因单核苷酸多态性分析发现其与SCZ易感性明显相关，是SCZ发病的风险因素[29]。多项尸脑蛋白质组学研究发现SCZ患者脑内存在CRMP2水平的改变，目前研究结果并不完全一致，有研究发现SCZ患者前额叶CRMP2水平明显下降[30]，而有研究发现其前扣带回皮层内CRMP2水平高于对照[31]。CRMP2水平的改变可能与不同脑区有关。此外，CRMP2基因敲除小鼠表现出明显社交功能、自发运动及学习记忆功能缺陷，并出现脑室扩大、轴突发育及突触结构异常，长时程增强受损，这些均与SCZ特点类似，提示CRMP2在SCZ发病中可能起重要作用[27]。

2.5 抑郁症一系列蛋白质组学研究显示CRMP2与应激及抑郁症有关。尸体脑蛋白质组学研究发现重性抑郁障碍（major depressive disorder，MDD） 患者 CRMP2水平明显下降[30]。同时亦有研究发现MDD患者脑内CRMP2水平高于对照[31]。动物应激模型亦发现其水平改变：暴露于可怕声音应激的雌性大鼠海马CRMP2水平明显下调[32]；慢性不可预见应激小鼠抑郁模型蛋白质组学研究发现应激组CRMP2水平较对照明显下降[33]；抗抑郁药可调节动物脑内CRMP2水平，情绪稳定剂锂盐可抑制GSK3β的活性进而降低CRMP2磷酸化水平[34]。虽然研究结果并不完全一致，但均提示CRMP2在MDD的发病中发挥一定作用。

2.6 CRMP2与其他疾病CRMP2与双相障碍及焦虑症的发生亦有关联。研究发现双相障碍患者大脑前额叶及海马CA2/CA3区存在CRMP2水平下降[30]。此外一项关于焦虑小鼠模型蛋白质组学研究显示CRMP2水平较对照升高[35]。另外CRMP2亦介导神经性疼痛的发生，研究发现CRMP2可与Cav2.2相互作用，调节Ca2+释放进而影响神经性疼痛的产生[1]。

3 总结与展望

CRMP2在神经系统的发展中发挥重要作用，其总体水平及修饰后水平的失调可介导多种神经精神疾病的发生。尽管研究结果并不完全一致，但为将来CRMP2的功能及机制研究提供了重要参考依据。将来需要更深入的探索，阐明CRMP2在这些疾病中具体作用机制。随着研究的深入及更多相关信号通路的发现，CRMP2可为神经精神疾病治疗及新药研发提供重要思路。