14-3-3蛋白与神经精神疾病及针灸靶向相关性研究*

吴宇蔚 乔海法 杨晓航

(1.陕西中医药大学针灸推拿学院，陕西 咸阳 712046;2.陕西省针药结合重点实验室，陕西 咸阳 712046;3.咸阳市神经生物学(针灸)重点实验室，陕西 咸阳 712046；4.陕西中医药大学医学技术学院，陕西 咸阳 712046)

14-3-3蛋白是一类广泛存在于真核生物中的酸性蛋白家族，该蛋白家族主要通过磷酸化靶蛋白中丝氨酸/苏氨酸位点，影响靶蛋白的活性、稳定性及亚细胞定位[1]，从而发挥多种生物学功能。有研究表明，与14-3-3蛋白作用的靶蛋白高达几百种，这些靶蛋白通过不同的机制参与调控大量的细胞生物学过程[2]。14-3-3蛋白高度表达在中枢神经系统(central nervous system，CNS)中，约占其总可溶性蛋白的1%左右。因此，14-3-3蛋白参与神经元突起生长，神经发生、分化、迁移和存活以及调节离子通道，受体运输，神经递质释放，突触传递和可塑性等多种神经过程是毋庸置疑的[3-6]。另外，14-3-3蛋白功能缺失与多种神经疾病的发生有关，例如神经退行性疾病、神经发育疾病和神经精神疾病等[7-9]。虽然目前的研究发现14-3-3蛋白与多种神经疾病有关，但是其精确的神经生理机制尚不清楚。鉴于14-3-3蛋白的重要性及神经精神疾病对个人、他人及社会的危害性，本文就14-3-3蛋白在神经精神疾病中的作用进行综述。

1 14-3-3蛋白及其家族

Moore和Perez于1967年首次在牛脑中发现14-3-3蛋白，其在DEAE-纤维素柱层析中第14级馏分中洗脱，并且在凝胶电泳中迁移至第3.3位置,因此14-3-3蛋白根据其特殊的洗脱和迁移模式而命名[10]。14-3-3蛋白是一类结构和功能相对保守的酸性蛋白家族。迄今为止，在哺乳动物中已经发现了7种14-3-3蛋白亚型，分别为β，γ，ε，η，σ，ζ和θ[11]。14-3-3蛋白家族高度螺旋的结构组成同源或异源二聚体，形成一个类似“杯状”的凹槽结构，该凹槽结构是其与靶蛋白结合并发挥功能的关键区域[12]。14-3-3蛋白家族与靶蛋白通过蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interactions，PPI)，磷酸化靶蛋白中丝氨酸/苏氨酸位点，改变靶蛋白的构象、稳定性、亚细胞定位或活性来发挥特定的生物学功能[1]。

14-3-3蛋白家族虽然广泛表达在哺乳动物各类组织或细胞中，但其在CNS中表达最为丰富[13]。因此，14-3-3蛋白家族参与各种神经生理过程也就不足为奇了。例如，14-3-3ε蛋白的敲低导致全反式视黄酸(all-trans retinoic acid，atRA)介导的神经元突起减少[3]；14-3-3ε/ζ双基因敲除小鼠导致神经元迁移缺陷和癫痫发作[4]；干扰海马神经元中14-3-3蛋白能够促进Cav2.2离子通道失活并增强突触的短时程抑制(short-term depression，STD)[14]。以上结果表明，14-3-3蛋白家族对神经元突起的生长、增殖、分化以及调节离子通道、突触传递和突触可塑性起着至关重要的作用。另外，越来越多的证据表明14-3-3蛋白功能失调与多种脑疾病密切相关，例如帕金森综合征、阿尔茨海默病、克雅氏病、精神分裂症等等[15-17]。

2 14-3-3蛋白与精神疾病

近年来，随着14-3-3蛋白亚型的陆续发现，14-3-3蛋白家族与复杂的神经系统疾病之间的关系成为人们普遍关注的焦点，使得14-3-3蛋白家族与包括精神分裂症、双相情感障碍、自闭症谱系障碍等神经精神疾病之间的联系有了更深层次的认识。下面主要对14-3-3蛋白与精神分裂症、双相情感障碍、自闭症谱系障碍等精神疾病的关系进行逐一介绍。

2.1精神分裂症 精神分裂症是一种由遗传、环境、压力及心理等多种因素引起的慢性精神疾病，其临床症状复杂多样，个体差异较大，最常见的临床表现主要有感觉知觉障碍、情感障碍、认知功能障碍及行为缺陷。目前的观点普遍认为，精神分裂症是在神经发育过程中神经元迁移和突触形成异常引起的[18]。虽然人们对神经元迁移和突触形成异常引发精神分裂症的原因还不是特别清楚，但是大量临床和动物研究表明14-3-3蛋白家族与精神分裂症的发生密切相关。

神经蛋白质组学研究表明，精神分裂症患者死后大脑组织中14-3-3ζ蛋白表达水平显著下调，并且该蛋白是与精神分裂症高度相关的、仅有的20种蛋白质之一[19-21]，因此14-3-3ζ蛋白水平的变化被认为是精神分裂症发病的高危因素；同时，对精神分裂症患者死后大脑背外侧前额叶皮层(dorsolateral prefrontal cortex，DLPFC)进行定量PCR分析，结果发现14-3-3ζ蛋白的mRNA转录水平也显著降低[22]。由于大量临床研究发现14-3-3ζ蛋白与精神分裂症有关，于是用于研究精神分裂症的14-3-3ζ基因敲除小鼠模型应运而生。最近的一项研究表明，14-3-3ζ基因敲除小鼠表现出认知功能障碍，包括学习记忆能力降低、多动和感觉运动门控中断等精神分裂症行为[23]。另外，14-3-3ζ基因敲除后，小鼠脑组织的形态发生了改变，特别是海马CA3区树突棘的密度显著降低[24-25]。这些形态学的变化作为精神分裂症的检测标志，进一步验证了该敲除小鼠模型在精神分裂症中的实用性。

随着研究的深入，研究人员也发现其它14-3-3蛋白亚型与精神分裂症有关。例如，在精神分裂症患者大脑中发现14-3-3β，γ，ε，η，σ和θ蛋白的mRNA转录水平均显著降低[9]；并且14-3-3η蛋白的mRNA转录水平在精神分裂症患者小脑中显著降低[26]。研究者为了进一步细化14-3-3蛋白亚型在精神分裂症中的作用，因此建立了多种14-3-3蛋白亚型敲除小鼠模型。例如乔海法等[27]构建了14-3-3蛋白功能敲除(FKO)小鼠模型，该FKO小鼠能够在大脑中表达14-3-3蛋白亚型非依赖性抑制肽，从而抑制大脑中所有14-3-3蛋白的功能。随后，研究人员利用该小鼠模型对精神分裂症进行了研究，结果发现14-3-3蛋白FKO小鼠表现出焦虑、感觉运动障碍、工作记忆损伤和社会退缩等精神分裂症核心症状，以及树突棘密度降低、突触可塑性改变等等[27-28]。另一项研究表明，14-3-3ε基因敲除小鼠同样表现出认知功能障碍及焦虑行为等精神分裂症症状[29]。总之，利用以上基因敲除小鼠模型并结合其他分子、形态、电生理等技术手段能够更好地研究精神分裂症的发病过程并有助于开发新的药物疗法。

2.2双相情感障碍 双相情感障碍(bipolar disorder，BD)又名双相障碍，是一种伴随躁狂和抑郁特征的严重的精神疾病，其临床表现既有情绪高涨、言语活动增加和精力充沛等症状，又有情绪低落、快感缺失、言语活动减少和疲乏迟钝等特征[30]。一些研究表明，双相情感障碍和精神分裂症存在某些共同的临床表现和部分重叠的候选风险基因[31-32]，因此14-3-3蛋白可能与双相情感障碍疾病存在着一定的联系。确实，单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)分析显示14-3-3蛋白基因与双相情感障碍疾病之间存在关联[32-36]。

定量PCR分析结果显示，双相情感障碍患者死后DLPFC脑区14-3-3ζ蛋白的mRNA转录水平显著降低[22]。DNA微阵列研究显示，双相情感障碍患者死后大脑中14-3-3θ，ε，σ蛋白的mRNA转录水平均显著降低[33,37]。另外有一项证据表明，14-3-3ε确实在汉族人群发生的双相情感障碍中发挥了主要作用[38]。目前，了解14-3-3蛋白与双相情感障碍疾病之间的关系都主要来源于临床研究，关于14-3-3蛋白在双相情感障碍疾病中的作用以及通过何种靶蛋白来发挥作用还知之甚少。

2.3自闭症谱系障碍 自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder，ASD)是一种广泛性神经发育障碍，又称自闭症或孤独症，是一种儿童神经发育障碍疾病。该病以儿童语言障碍、社会交往障碍、兴趣异常及固执行为为主要特征[39]。迄今为止，自闭症的病因及发病的分子机制尚不清楚，一般认为，遗传和环境因素的相互作用是自闭症发病的主要原因。而自闭症的遗传结构由数百种常见和罕见的变异组合形成，并且这种遗传结构的个体差异较大[40]。因此在广泛异质的遗传背景下，找到与自闭症表型相关的基因序列对研究自闭症的病因尤为重要。

最近，一种被称为17p13.3微重复综合征的新遗传综合征被鉴定出来，其特征是17p13.3染色体中存在大小不一的基因重复序列。有研究表明，17p13.3染色体中这些微重复基因序列与自闭症表型高度相关[41]，并且17p13.3染色体中这些微重复基因序列包含编码14-3-3ε蛋白的YWHAE基因，这说明14-3-3ε蛋白与自闭症的发生有关。此外，14-3-3蛋白通过结合并稳定一种将血清素转化为褪黑激素的靶蛋白——芳基烷基胺N-乙酰转移酶(AANAT)来调节褪黑激素的合成[42]。有研究表明，自闭症患者体内褪黑激素的基础水平显著降低[43]，并且自闭症患者体内14-3-3蛋白表达水平显著降低，这可能导致褪黑激素的合成受损[42]。以上研究表明，14-3-3蛋白可能通过调节褪黑激素的形成导致自闭症的发生。最近的一项研究发现，神经细胞粘附分子2(neural cell adhesion molecule 2，NCAM2)表达基因与自闭症等神经发育疾病有关，并且在自闭症患者中发现表达NCAM2基因的缺失[44]；蛋白组学和细胞生物学研究表明，NCAM2调节神经元轴突和树突的分化需要细胞骨架相关蛋白MAP2和14-3-3γ/ζ蛋白的相互作用[45]。另外，动物研究也表明，14-3-3ζ基因敲除小鼠表现出认知功能障碍等精神分裂症和自闭症行为[25]。以上这些研究都有力地证明了14-3-3蛋白与自闭症有关，但是14-3-3蛋白如何引起神经元结构和功能可塑性异常的分子机制还有待进一步研究。

3 针灸治疗精神疾病的靶向研究展望

近年来对针灸治疗情感障碍及精神疾病的研究越来越多。随着对精神疾病机制研究的深入，对针灸作用靶向的研究也有更多的报道。如有学者基于免疫系统和大脑之间的复杂相互作用从免疫学角度入手，发现促炎性细胞因子和自身循环抗体会影响大脑导致情绪、行为和认知的改变[46]。IL-6 过表达可引起免疫功能调节紊乱，由此产生的免疫损伤与精神分裂症密切相关[47]。在评价电针联合氯氮平治疗精神分裂症的临床疗效的基础上，发现电针合并氯氮平的疗效优于单纯的氯氮平组，而且显著抑制 IL-6的表达[48]。毫无疑问，由于针灸可调节神经内分泌免疫及针灸自身的作用特点，因此，针灸对情感障碍及精神疾病的治疗也多靶向的，这些年的研究也证明了这一点。

大量研究已经表明14-3-3蛋白与多种精神疾病有关，但是14-3-3蛋白与众多靶蛋白通过PPIs来调控精神疾病发病的分子机制还有待进一步研究，随着基因敲除技术和电生理技术的广泛应用，相信人们在分子、突触及环路水平对14-3-3蛋白与神经精神疾病之间的关系会有更加深刻的认识。14-3-3蛋白作为体内广泛表达的一种调节蛋白，与神经内分泌免疫密切相关，因此，以14-3-3蛋白为靶向，研究针灸治疗精神疾病的机制不但有助于阐明针灸治疗情感障碍及精神疾病的神经内分泌免疫机制，而且，也有助于这类疾病其他治疗手段如新药的研发。