CYBA基因与神经精神疾病相关性的研究进展

韦雅雪 综述 彭谦，张丹丹，王路路，林举达 审校

广东医科大学，广东 湛江 524001

神经精神疾病也称为精神障碍或情绪障碍，是一类影响认知、情绪、行为并严重干扰功能的疾病，也是世界范围内导致残疾的主要原因之一，不仅影响着数十亿人的健康，并对世界各地的公共卫生系统构成沉重负担。近几十年来，许多研究认为遗传因素在该类疾病的风险中起着重要作用[1]。相关研究也表明，氧化应激和抗氧化防御之间的不平衡可能与神经精神疾病的发展有关。CYBA基因编码了NADPH氧化酶复合体活化及定位所必需的重要亚基，因而对氧化酶活性的调节起重要作用。随着全基因组关联研究(GWAS)的进展，分子遗传学的基础作用在多种疾病的发生发展中被逐渐披露，CYBA 基因的许多多态性经常被描述为与血管疾病有关，如高血压、冠心病、脑血管病、糖尿病、动脉粥样硬化和肾脏疾病[2]。然而涉及神经精神疾病的相关研究却为数不多。因此，本文将对近年来国内外CYBA基因相关研究进行综述，以期为临床诊疗提供参考依据。

1 CYBA基因与神经精神疾病的病理生理基础

大脑，众所周知，它是人体最重要的器官之一，虽然重量只占体质量的2%，但在非应激条件下大脑的新陈代谢耗氧量占总耗氧量的20%，而高需氧量也意味着更多活性氧的产生，由于大脑耗氧量高，抗氧化防御能力低，并且富含氧化敏感脂肪，因此多数精神神经疾病的发病机制与氧化应激相关[3]。活性氧(ROS)是指由有氧代谢产生的超氧阴离子、自由基(超氧阴离子和羟基自由基)、过氧化氢(H2O2)等一类含氧活性氧化物。这些化合物均可在各种细胞过程及各级氧化反应中起重要作用，当氧化反应产生的ROS 数量超过抗氧化剂时，则可能引起氧化应激，进一步损伤细胞[4]。还原型辅酶Ⅱ(NADPH)氧化酶是中枢神经系统中生成活性氧、介导氧化应激的关键酶[3]。p22phox是一种由CYBA基因编码的普遍存在的跨膜蛋白，也是NADPH 氧化酶复合体活化及定位所必需的亚基，其主要生理功能是促进其与NADPH氧化酶的其它亚基(NOX1-4)形成的异源二聚体的成熟和稳定。P22phox-NOX 复合物已成为组织和细胞内活性氧(ROS)的重要来源之一，并与心脑血管疾病等多种疾病有关[2]，例如，1990 年DINAUER 等[5]发现了CYBA C242T 的多态性，并报道了一种以氧化酶活性缺乏为特征的遗传性疾病—慢性肉芽肿性疾病。1998 年INOUE 等[6]发现C242 多态的T 等位基因可能对冠心病有保护作用。2003 年，MARIA 等[7]发现CYBA p22phox 启动子的3930A=G 多态性，认为它是一个与高血压相关的新的遗传标记。2015 年，FRANKO 等[8]发现-930A＞G变异的G等位基因与1型糖尿病患者的肾脏并发症有关。因此，作为编码NADPH氧化酶重要亚基的基因，CYBA基因多态性对于氧化酶活性的调节以及神经精神疾病的发生发展可能起重要作用。

2 CYBA基因与帕金森病的相关研究

帕金森病(PD)是一种常见于中老年人的神经变性疾病，我国65 岁人群患病率为1 000/10 万，随着年龄增加而增高。临床上以静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势步态障碍为主要特征[4]，而认知功能障碍也因逐渐成为最常见、致残率最高的非运动症状之一而备受关注[9]。病理特征为多巴胺神经元的丢失和ɑ-synuclein(ɑ-S)神经元聚集性包涵体的存在，称为路易小体[10]。确切病因虽不明确，但目前认为帕金森病的发生可能与免疫、炎症、氧化应激以及线粒体功能异常等多种机制有关。我国20世纪80年代发现一种嗜神经神经毒物(MPTP)，其可诱发人类和其他灵长类动物出现典型的帕金森综合征表现，其临床、病理、生化及对多巴胺替代治疗的反应等特点均与人类原发性帕金森病身为相似。该类毒物不仅抑制神经元内的ATP 生成，并促进自由基生成和氧化应激反应，导致多巴胺能神经元变性、丢失。而同时也有研究表明，帕金森病患者的黑质中存在的抗氧化物(还原型谷胱甘肽GSH 等)含量明显降低，氧化应激增强[11]，进一步研究发现血浆GSH水平的下降与PD患者的轻度认知障碍可能存在关联性,其也许可作为PD患者合并认知功能障碍的潜在早期生物学预测指标[12]，提示抗氧化功能障碍及氧化应激可能与帕金森病的发生、发展有关，并可能影响大脑认知功能。而在帕金森病死亡患者的尸检中可见脑组织中的脂质、蛋白质、DNA会受到氧化损伤[10]，则更进一步验证了氧化应激对大脑的广泛损伤。江小华等人在研究依赖还原型辅酶Ⅰ/Ⅱ醌氧化还原酶[NAD(P)H：quinoneoxidoreductase，NQO1]基因cDNA609位点C→T多态性与帕金森病遗传易感性之时，发现了带有T/T 基因型的个体可造成NQO1酶活性低下，引起黑质氧自由基难以清除及NADPH消耗过多，进而造成神经元变性死亡[13]。

3 CYBA基因与阿尔兹海默病的相关研究

阿尔茨海默病(AD)是老年人最常见的痴呆症，以认知功能和记忆的进行性丧失为特征，病因受遗传、代谢和环境危险因素复杂相互作用的影响。主要病理特征是出现老年斑、神经原纤维缠结和神经元丢失，越来越多的证据表明，氧化应激也是导致AD的一个显著因素，氧化应激与AD 的几个主要病理过程密切相关，包括细胞外淀粉样β(Aβ)诱导的神经毒性、tau病理、线粒体功能障碍和金属代谢紊乱[14]。还原型辅酶Ⅱ(NADPH)氧化酶是介导氧化反应的关键酶。有研究表明，在AD 中，NADPH 氧化酶在小胶质细胞中被激活，导致活性氧的形成，而活性氧可对邻近神经元产生毒性[15]。已知NADPH 酶由5 个亚基和其它元件组成，5 个亚基即NOX1-NOX5，其中NOX2 已被报道在各种类型的细胞中表达，包括神经元和内皮细胞，并且在小胶质细胞中大量表达在[16]。相关研究表明NOX 活性与个体认知状态之间也存在着强烈的相关性，已证实轻度认知障碍和AD患者的NOX活性升高[15]。在一项关于术后认知功能的动物模型研究中发现大脑尤其是海马中的氧化应激在术后认知下降的发病机理中起重要作用，Nox2 介导的ROS 在海马小白蛋白(PV)中间神经元的表型丧失中起着关键作用，并因此导致在异氟烷麻醉下剖腹手术后衰老小鼠的认知功能障碍。NOX2 既有膜亚单位(gp91phox 和p22phox)也有胞质成分(p47phox 和p67phox)，在活化过程中，磷酸化p47phox 与p22phox 相互作用，这有助于转移到p67phox 与p47phox 结合形成活性NOX2 复合物的膜[16]。可见p22phox 的起着不可或缺的作用，因此有理由相信p22phox 在NADPH 酶活化生成ROS过程中起重要作用。而p22phox亚基恰由CYBA基因编码，侧面证明了CYBA 基因所编码的p22phox 可能影响了大脑的认知功能。另一方面，p22phox 结构或功能的突变有可能影响一些NOX亚型的活性，这可能会影响一些组织中ROS的产生，并在一些条件下影响ROS 的产生[17]。在一项阿尔兹海默病(AD)易感性的研究中发现，晚发性AD 患者和对照组之间p22phox C242T 基因型和等位基因分布存在显著相关性，提示p22phox C242T 多态性可能在通过载脂蛋白Eε4 携带介导晚发性AD遗传易感性中起作用[18]。

4 CYBA基因与癫痫发作的相关研究

癫痫是一种大脑神经元突发性异常放电导致的大脑功能障碍的一种慢性疾病。癫痫发作，尤其是强直性大发作和癫痫持续状态，是一种常见的神经急症，具有相当高的发病率、死亡率，而认知障碍被认为是癫痫最常见的精神疾病合并症[19]。有证据表明，癫痫持续状态(SE)时产生的ROS 压倒了线粒体的天然抗氧化防御机制，这会导致线粒体功能障碍和线粒体DNA 损伤，这反过来会影响参与电子传递链的各种酶复合物的合成，并有可能参与大脑异常放电的自发性反复发作[20]。不仅如此，也有证据表明，在癫痫发作和癫痫中，ROS生成的增加也被证实是导致神经元损伤的原因[21]。与此同时，相关研究表明氧化应激及其诱导的线粒体功能障碍、脂质过氧化、炎症反应等机制均与癫痫相关认知障碍的发生发展有着密切的关系[22]。而作为介导ROS 生成及氧化应激的重要元素，NADPH 酶的作用不言而喻。在临床研究中发现，在癫痫患者的血液和手术切除的脑组织中，氧化应激标志物，如脂质过氧化和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶的激活，都是高水平的，而抗氧化状态是低的[23-24]。而相关研究发现，由于NADPH上调，海马中ROS的发生与癫痫发作有关[25]，在一项外周炎症通过诱导海马神经炎症和氧化应激增加癫痫易感性的动物模型研究中发现，外周炎症后海马组织中NADPH 氧化酶的gp91phox 和p67phox 亚单位蛋白表达增加，而在全身炎症的急性加重期p22phox 亚单位mRNA 表达上调，最后该研究支持了依赖于COX-2 的小胶质细胞激活和神经炎症，以及随后的海马氧化应激可能导致外周炎症后癫痫易感性的加重[24]。不难看出，由CYBA 基因编码的p22phox酶可能通过介导氧化应激影响癫痫的易感性。2019年，在一项研究虾青素对癫痫持续状态(SE)神经保护作用的动物实验中发现，SE可因氧化应激增加脑组织中NOx-4 和p22phox 的表达，最后该研究结果支持了虾青素对毛果芸香碱诱导的损伤具有神经保护作用，提示预防性虾青素(AST)可以减轻癫痫诱导的氧化应激和脑神经元凋，其机制可能与降低氧化应激和增强抗氧化能力有关[26]。综上所述，可以肯定的是，在癫痫发作尤其时癫痫持续状态时，氧化应激是客观存在的，这符合癫痫患者血清中氧化蛋白和脂质水平的升高，表明氧化应激在癫痫中是一个持续的过程[27]，而上述两个研究均提示了在癫痫发作中NADPH的关键酶p22phox亚基的表达增高，所以可以推测，由CYBA 基因编码的P22phox 亚基活性可影响NADPH 酶介导活性氧的生成而造成神经元的损伤，从而进一步影响了癫痫的易感性或症状的严重程度及远期预后。

5 CYBA基因与精神分裂症的相关研究

精神分裂症(SZ)是一组以知觉、思维、感情、行为不同程度紊乱为特征的精神疾病，发病时患者常常缺乏自知力，对言行举止不能良好的约束，不仅有可能危害自身安全，甚至给家庭、社会造成巨大的负担。它的临床表现包括阳性的症状(异常的感知和信念、病理性激越)、消极的症状(快感缺失和社交退缩)和认知缺陷，病因被认为是多因素和异质性的[28]。但越来越多的证据表明，遗传变异在该病的发生、发展中起着重要作用[29]。我国学者罗旭东等[30]发现了CYBA基因A640G多态性与精神分裂症的认知功能障碍存在明显相关，在认知功能评定的字词流畅性测验、BACS 量表语、义流畅性测验中，AA 基因型患者平均分皆明显高于GG 基因型，且该差异有统计学意义，并推测该SNP的G 位点变异可导致NADPH 氧化酶介导活性氧生成更加活跃，继而由氧化应激引起大脑中间神经元损伤并出现认知功能缺陷。2016 年，他们还发现了另一个位点，CYBA 基因C242T，该位点多态性与中国南方汉族人群的精神分裂症的易感性虽无明显相关，但T 基因型的突变可能会加重阴性症状的表现[31]。由此可见CYBA 基因在介导氧化应激不仅影响大脑认知功能，还可能对精神分裂症的临床表现异质性上具有重要作用。

6 展望

目前，神经精神的发病机制可以明确与氧化应激密不可分，但是却没有在影像学、分子生物学、遗传学等相关研究中发现有规律性的、确切的致病途径。但显而易见这两类疾病都与大脑功能障碍有关，而认知障碍则是上述疾病的共同临床特征。然而，最困难的问题之一是理解为什么同一器官内的功能障碍会导致神经或精神疾病。神经性疾病被认为是“器质性”大脑疾病，会因神经系统特定区域的明显损伤而产生症状。另一方面，精神障碍的特点是行为和情绪紊乱，是大脑损伤的“功能性”影响，并未发现有统计意义的器质性病灶。有意思的是，两种看似大相径庭的疾病，但却仍有些共性存在，比如认知缺陷、慢性炎症就是这两种疾病的共同特征，在神经退行性疾病和精神疾病中都发现了常驻胶质细胞(即小胶质细胞)的高度激活，并释放了促炎可溶性介质[32]。因此，神经精神疾病在涉及多个大脑区域功能障碍而出现相似临床表现，以及又被认为免疫反应作为两组疾病的共同特征，同时还与氧化应激相关，在此基础上不妨大胆地推测，氧化应激介导的免疫反应作为共有通路可能在大脑广泛性功能损害(尤其是认知功能损害)上起重要作用，如何明确其的确切机制，将有助于上述疾病的预防与治疗。而CYBA 基因，作为编码NADPH 酶关键酶的重要亚基，在介导氧化应激所致的大脑损伤中不可忽视，若能对该基因进行更多更广泛的研究，并明确其如何影响NADPH酶的活性，以此作为切入点，研究加强抗氧化的对大脑的保护作用，则有望在神经精神疾病中取得良好疗效。