唐建巍 肖廣慶 陳慧珍 李愛民★

過氧化物還原酶（peroxiredoxins，Prdxs）家族是近年來發(fā)現(xiàn)的一個廣泛存在于酵母、大多數(shù)真菌、動植物以及多種原核和真核生物細胞中的抗氧化蛋白家族［1?2］，因其在抗氧化、調節(jié)和介導細胞信號過程中所起的作用而受到廣泛的關注［3］。Prdxs家族的第6個成員是過氧化物酶6（peroxiredoxin6，Prdx6），起初被認為僅分布在肺組織中，但后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，Prdx6在哺乳動物體內多種器官均有表達［4］。Prdx6通過對抗氧化應激損傷，在中樞神經系統(tǒng)疾病如腦缺血缺氧疾病、顱腦損傷以及神經退行性疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉歸的過程中扮演著重要角色。然而，Prdx6有著不同于傳統(tǒng)Prdxs家族成員的結構以及多種活性，在不同的疾病和同一疾病的不同階段中，也分別起到不同的作用［5］。為了充分認識該分子的功能及臨床價值，本文將對Prdx6在中樞神經系統(tǒng)疾病中的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 Prdx6的結構及特點

Prdx6是Prdxs家族第6個成員，在人位于染色體 1q24，在大鼠位于染色體13q22，全長 11 000 bp，相對分子量為 25 000，等電點pi約為5.1。Prdx6既具有經典的Prdxs家族螺旋管狀硫氧還蛋白折疊結構，又以其獨有的結構和功能特性區(qū)別于 Prdx1?5。

結構上，Prdx中的半胱氨酸殘基（?Cys）數(shù)量對其抗氧化功能起到重要作用。Prdxs1?5在結構中擁有2個半胱氨酸殘基，因此被稱為2?Cys型Prdx。Prdx6只有在保守的NH2末端有一個半胱氨酸殘基（?Cys），因此被稱為 1?Cys型 Prdx。Prdx1?4以二聚體的形式存在于溶液中，并使用每一個單體的N端的?Cys結合氧自由基或者次磺酸（?SOH）后，再和另一個單體C端的?Cys之間形成二硫鍵；Prdx5被認為是非典型的2?Cys型Prdx，每個單體上過氧化的?Cys和游離的?Cys可以在自身內部形成一個二硫鍵。Prdx6結構中不含有游離態(tài)的?Cys，其抗過氧化物功能是通過單一保守的?Cys實現(xiàn)，其分解次磺酸化?Cys需要外部的還原物質。這種生理還原劑已經被發(fā)現(xiàn)，為谷胱甘肽（glutathione，GSH），Prdx6的?Cys在結合過氧化物之后需要在GSH的作用下才能與另一個Prdx6分子的?Cys形成二硫鍵（即，Prdx6的谷胱甘肽化）［4?7］。而所有的 Prdxs形成的二硫鍵，都是通過硫氧化還原蛋白降解，正因如此，Prdxs起初被稱為硫氧還蛋白過氧化物酶家族（thioredoxin peroxi?dase，TPx），在Prdx6被發(fā)現(xiàn)并深入研究后才更名為 Prdxs［7］。

功能上，Prdx6已經被發(fā)現(xiàn)具有3種不同的酶活性：①Prdx6中單一保守的?Cys被氧化后，可以通過谷胱甘肽化減少氧自由基和氫過氧化物等物質，即非硒依賴谷胱苷肽過氧化物酶（non?seleni?um glutathione peroxidase，NSGPx）活性；②甘油磷脂和磷脂酰膽堿（phosphatidylcholine，PC）等磷脂類物質是細胞膜磷脂雙分子層的重要組成部分，參與細胞膜對蛋白質的識別和信號傳導。Prdx6可以水解細胞膜磷脂類物質的SN?2位，從而減輕細胞的磷脂過氧化程度，即非鈣離子依賴性磷脂酶A2（phospholipase A2，PLA2）活性；③最近研究發(fā)現(xiàn)，Prdx6還可以利用游離脂肪酸（輔酶a衍生物）來?；苎字Ｄ憠A（lysophosphatidylcholine，LPC），即溶血磷脂酰膽堿?；D移酶（lysophos?phatidylcholine acyltransferase，LPCAT）活 性［5］。LPCAT活性可以使LPC酰基化形成PC，也可以通過調節(jié)PC SN?2位點的?；N類，對細胞膜的脂肪酸修飾和?；粨Q產生影響。Prdx6是唯一在同一蛋白中同時表現(xiàn)PLA2和LPCAT活性的分子，動力學研究表明Prdx6導致的磷脂水解（PLA2活性）和再酰化（LPCAT活性）是一個連續(xù)的過程，二者聯(lián)合作用會導致磷脂SN?2位PC的產生，在維持細胞正常生理功能，修復細胞膜氧化損傷中發(fā)揮重要作用［4，6，8?9］。

2 Prdx6與中樞神經系統(tǒng)相關疾病的研究

2.1 Prdx6與神經退行性疾病

有研究表明，Prdx6對多發(fā)性硬化和脊髓灰質炎具有保護作用，可以作為一項新的神經保護藥物［10］。但是上調其PLA2的活性可誘發(fā)并加重阿爾茲海默綜合征（Alzheimer's disease，AD）［11］。目前AD的發(fā)病機制眾說紛紜，其中以Aβ蛋白沉積的假說較為熱門。Aβ蛋白可以損害線粒體活性，同時增加活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）的產生，進而誘導的氧化應激導致了神經元細胞凋亡［12］。Yun 等［13］發(fā)現(xiàn)，上調 Prdx6 的 PLA2活性，可以增加核轉錄因子Nrf2的表達，誘發(fā)氧化應激的同時增加Aβ淀粉樣蛋白的沉積，加重AD的病程進展。這些結果表明，Prdx6可以在不同的神經退行性疾病中扮演不同的角色。其機制與Prdx6的PLA2活性調節(jié)劑p67phox胞漿蛋白有關［6，14］。該蛋白與 Prdx6 共存于巨噬細胞、內皮細胞和多形白細胞的胞漿中，并和2型NAPDH氧化酶NOX2復合體功能關系密切。p67phox對磷酸化的Prdx6親和性非常高，易結合，并促進PLA2活性的表達；但是對非磷酸化的Prdx6親和性低，與之結合則會抑制PLA2活性。當組織處于氧化應激狀態(tài)，細胞膜上的K?ATP內向整流通道失活，細胞膜去極化并激活Prdx6磷酸化與p67phox蛋白結合，從而刺激NOX2復合體產生O2?。生理條件下，由NOX2產生的O2?同樣在細胞運動和多種其他的細胞生物進程包括肥大、增殖和遷移、激活多種轉錄因子中扮演著重要的角色。而在炎癥、損傷、應激等條件下這種平衡被打破，此時上調PLA2活性可以刺激NOX2，從而誘導氧化應激反應并造成損傷，加重疾病的產生［14?15］。因此，Prdx6 對不同神經退行性疾病的作用不同，或許與這些疾病中神經細胞的氧化損傷水平有關。

2.2 Prdx6與腦缺血再灌注損傷

缺血性腦卒中是由血栓形成、栓塞、或者其他血流動力學障礙導致腦組織局部缺血缺氧，從而對缺血腦組織造成不可逆損傷的過程。由于腦組織氧耗量高，對缺血缺氧尤為敏感，因此缺血性腦卒中往往會導致嚴重的后果。腦缺血再灌注損傷是導致卒中患者腦損傷的重要因素之一，其病理過程是卒中患者的腦血流沒有在第一時間得到恢復，當間隔一段時間發(fā)生再灌注時，繼發(fā)的內源性毒性物質會對缺血區(qū)腦組織造成嚴重的缺血再灌注損傷，缺血區(qū)的神經元則會發(fā)生不可逆轉的壞死［16?17］。目前，腦缺血再灌注損傷機制尚不明確，可能由超氧化物及氧自由基的大量生成、谷氨酸興奮性毒性反應和炎癥反應共同引起［17］。

目前對于Prdx6在肺和心臟的缺血再灌注損傷研究較為集中，但是對腦缺血再灌注損傷中的研究較少。高楊等［18］的研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血再灌注損傷后24 h時Prdx6蛋白表達最高；隨后通過電針預處理來上調 Prdx6表達，發(fā)現(xiàn)處理后的大鼠腦缺血再灌注損傷程度較未處理大鼠模型減輕；姜蓓蓓等［19］通過對腦缺血再灌注損傷模型大鼠的側腦室注射Prdx6?siRNA后，對比模型對照組，發(fā)現(xiàn)缺血壞死面積增加；超氧化物歧化酶SOD的活性進一步降低；TUNEL染色陽性細胞率和Cas?pase3蛋白表達水平明顯有增高。前文提到，氧化應激可以激活Prdx6磷酸化，上調PLA2活性，刺激NOX2復合體產生O2?。而O2?可以作為細胞信號介導產生血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF），促進新生血管形成，修復血管損傷。此外，也可以通過谷胱甘肽化（NSGPx活性），消耗并減少谷氨酸的細胞興奮毒性作用。因此，我們可以得出結論，Prdx6在腦缺血再灌注損傷中可以對抗氧化應激反應，促進血管再生，減輕損傷。

2.3 Prdx6和中樞神經系統(tǒng)外傷

Prdx6在中樞神經系統(tǒng)廣泛表達，且與神經損傷修復、抗氧化應激有關。Zhang等人［20］的研究發(fā)現(xiàn)，大鼠脊髓損傷后，Prdx6在脊髓前角運動神經元表達顯著降低，抑制腫瘤壞死因子TNF?α可以提高Prdx6的表達，促進運動功能的恢復，提示二者共同參與了脊髓損傷修復的病理過程。Singh等［21］將Prdx6轉導進神經細胞，發(fā)現(xiàn)轉染后的細胞對氧化應激誘導劑如百草枯，過氧化氫，谷氨酸等具有了一定的耐受性，說明Prdx6可以抵抗氧化應激引起的神經細胞死亡。Shim等［22］發(fā)現(xiàn)地塞米松可以增加圍產期大鼠腦中的Prdx6表達，從而發(fā)揮抗神經細胞凋亡的作用，這為激素的腦保護作用研究提供了新思路。Buonora等［23］通過擊打大鼠頭部制作顱腦損傷模型，發(fā)現(xiàn)損傷后Prdx6在模型大鼠腦血管周圍間隙和神經膠質細胞中高表達；同時發(fā)現(xiàn)Prdx6在人類顱腦損傷患者的腦組織和血小板中高表達，并指出Prdx6可以作為輕、中度顱腦損傷患者預后的一項新的監(jiān)測指標。

總結以上研究，Prdx6在急性顱腦或脊髓損傷發(fā)生后表達增高，對抗氧化應激損傷從而起到神經保護作用。糖皮質激素可以促進Prdx6的合成轉錄［22］，因此補充外源性Prdx6或者糖皮質激素上調Prdx6表達，均可以作為損傷早期的治療手段。此外，對顱腦損傷的預后評估也是神經外科領域的研究熱點。內源性Prdx6在損傷后的表達明顯升高，可以作為一項潛在的顱腦損傷預后評價指標。

2.4 Prdx6和中樞神經系統(tǒng)腫瘤

目前，有關Prdx6與中樞神經系統(tǒng)腫瘤關系的研究較少。有研究發(fā)現(xiàn)，Prdxs在視神經和視網膜都有表達，其分布和視神經周圍的星型膠質細胞分布高度一致［24］；Valek 等人［25］對大鼠坐骨神經損傷后的Prdxs表達和分布進行檢測，發(fā)現(xiàn)Prdx6主要表達于和腦內星型膠質細胞同源的衛(wèi)星膠質細胞，這和上文Buonora的研究結果相符。以上結果提示Prdx6可能與神經膠質細胞的支持、保護作用有著密切聯(lián)系。周金橋等人［26］選取52例經病理證實為星形膠質細胞瘤的腦腫瘤標本，檢測Prdx1和Prdx6在腫瘤組織中的表達情況，發(fā)現(xiàn)Prdx6主要表達于腫瘤細胞胞漿中；與正常腦組織相比，星形膠質細胞瘤中的Prdx6的表達要明顯高于正常對照組，且惡性程度越高，表達越明顯。Park等［27］對1例少突膠質細胞瘤全切后迅速發(fā)生間變的腫瘤組織進行了質譜表達檢測和驗證，最終發(fā)現(xiàn)Prdx6的差異表達有意義，并提出Prdx6可能與少突膠質細胞瘤的惡變有關，可以作為一個潛在的標志物預測腫瘤預后。

在大部分的腫瘤組織中，Prdxs家族成員均呈高表達，被認為是潛在的腫瘤標記物［26?28］。其機制可能是腫瘤組織內的高活性氧環(huán)境誘導Prdxs表達，通過對抗增加的ROS從而保護正常細胞，抑制腫瘤的發(fā)展［14，29］。也有研究發(fā)現(xiàn)，Prdx6 的高表達也可能是維持和促進腫瘤細胞生長的因素，Yun等人［30］通過動物實驗和體外細胞培養(yǎng)，觀察到Prdx6在肺癌組織中的NSGPx和PLA2活性增高均可以促進肺癌細胞的生長，并指出與Prdx6促進新生血管生成有關。但無論是哪種機制，Prdx6與中樞神經膠質細胞瘤的發(fā)生發(fā)展均有著密切關系，應充分探討其作為一項新型腫瘤標記物的可能。

3 總結與展望

Prdx6作為Prdxs家族中唯一兼有NSGPx和PLA2兩種活性的成員，既具有Prdx1?5抗氧化的共性，又具有其獨特之處。一方面，Prdx6具有抗氧化作用，其機制與清除活性氧、降低谷氨酸興奮毒性以及減少細胞膜磷脂損傷有關，其PLA2位點激活NOX2和隨后產生的O2?/H2O2可以介導多種重要的生理功能穩(wěn)態(tài)；另一方面，在機體處于異常狀態(tài)下時，Prdx6正常活性的平衡被打破，產生O2/H2O2可以作為炎癥介質，在多種疾病中加重細胞損傷；第三，Prdx6的LPCAT活性與磷酸化水平密切相關。其調節(jié)劑p67phox與磷酸化的Prdx6結合促進PLA2活性表達，與非磷酸化的Prdx6結合會抑制PLA2活性。這種多重活性平衡既是Prdx6的特點，又是研究Prdx6的難點。

在神經退行性疾病中，Prdx6充分體現(xiàn)了上述“雙刃劍”的特性，在不同的疾病中起不同的作用。雖然Prdx6在中樞神經腫瘤中的研究較少，但是有大量針對其他腫瘤的研究發(fā)現(xiàn)，Prdx6在腫瘤組織中較正常組織有著明顯的差異性表達，其表達程度與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉歸有著密切的相關性。而Prdx6促進VEGF生成，可以作為潛在的腫瘤標志物，也可以作為一個新的生物精準治療靶點，具有較大的臨床應用價值。

氧化應激損傷是機體多種生理、病理過程中均涉及的反應之一。由于人中樞神經系統(tǒng)特別是大腦對血氧含量變化極其敏感，因此，對急性病變如腦缺血缺氧疾病及顱腦損傷中涉及的氧化應激過程進行研究，具有重要意義。Prdx6不僅可以減少缺血再灌注和顱腦損傷后的神經細胞損傷，對顱腦損傷的預后評估也具有參考價值。但是Prdx6是否可以作為一種新的神經保護劑尚未得到臨床試驗證實。目前，仍需要對Prdx6自身特點，以及在中樞神經系統(tǒng)疾病中的作用機制進行深入研究。

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