（西安医学院第一附属医院神经内科，陕西 西安 710000）

鞘氨醇激酶2（sphingosine kinase2，Sphk2）是将鞘氨醇（sphingosine，Sph）转化为1-磷酸鞘氨醇（sphingosine 1-phosphase，S1P）的关键限速酶之一，也是细胞内信号转导酶。激活的Sphk2 具有调节细胞凋亡、炎症与代谢等多种生物学功能，同时在细胞信号级联和生理、病理过程中起至关重要的作用，可能为脑缺血性疾病和神经退行性病变的预防和诊治提供新的靶点。本文主要就Sphk2 在脑缺血性疾病及多种神经退行性疾病中的研究进展作一综述，以期为脑缺血性疾病和神经退行性疾病的预防和治疗提供参考。

1 Sphk2 与脑缺血性疾病

越来越多的证据表明Sphk2 对缺血性脑卒中后的脑保护至关重要。在正常脑实质中，Sphk2 是S1P合成的主要限速酶，Sphk2 在大脑中占据了大部分鞘氨醇激酶（sphingosine kinase，Sphk）的活性，在胶质细胞、神经元细胞和内皮细胞培养物中，Sphk2 mRNA 的水平是Sphk1 mRNA 水平的10 倍以上。Sphk 活性在脑内呈区域特异性分布，其中大部分可以通过Sphk2 亚型表达，缺血损伤可使其活性升高。在脑缺血的体内和体外模型中，与对侧相应区域的活性进行比较，缺血侧（皮质半暗区、纹状体半暗区、海马区）三个区域Sphk2 mRNA 显着增高[1]。虽然在许多组织中Sphk1 比Sphk2 有更高的表达和活性，但在大脑（尤其大脑微血管内皮细胞）中Sphk2 的表达水平明显高于Sphk1 水平[1，2]，表明Sphk2 在大脑和脑血管系统中具有更显着的生理作用。研究发现，Sphk2 主要参与鞘氨醇模拟类似物芬戈莫德（FTY720）的磷酸化，在啮齿动物卒中模型中具有神经保护作用。而FTY720 则通过调节炎症和免疫过程，减少微血管中血栓的形成，从而潜在维持微血管通畅，减少了啮齿动物缺血性中风模型中的梗塞体积并改善了神经功能缺损[3]。事实上，脑缺血中Sphk2的激活被认为是一种内源性神经保护机制，因为在Sphk2 缺失的小鼠中，瞬时大脑中动脉闭塞（tMCAO）激发后的脑梗死体积和神经功能缺损增加[4]。另外，Sphk2 还可通过调节血脑屏障中的黏附连接蛋白VE-cadherin、紧密连接蛋白claudin-5，在低氧预处理诱导的脑缺血耐受中发挥血脑屏障保护作用[5]。自噬可能参与了缺血性脑损伤的发病机制，研究发现Sphk2 通过激活线粒体自噬来保护神经元免受缺血再灌注损伤[6]，Sphk2 通过BH3 结构域与Bcl-2 相互作用来分离Beclin-1 和Bcl-2 复合物，促进Beclin-1 释放，从而激活自噬，保护神经免疫细胞免受缺血性损伤[7]。此外，大蒜素介导的抗缺血/氧糖剥夺复氧模型损伤的神经保护作用也通过增加Sphk2 表达来实现，Sphk2 可能是保护缺血损伤神经细胞的一个有价值的靶点[8]。总之，目前认为Sphk2 通过调节血脑屏障、激活自噬，从而在脑缺血性疾病中具有神经保护作用。

2 Sphk2 与阿尔兹海默病

阿尔兹海默病（slzheimer disease，AD）是发生于老年和老年前期、以进行性认知功能障碍和行为损害为特征的中枢神经系统退行性病变，其病理特征性改变为细胞内积聚的过度磷酸化的微管Tau 蛋白所形成神经纤维缠结和细胞外沉积的β-淀粉样蛋白（β-amyloid，Aβ）所致的神经炎斑块[9，10]。研究发现，Sphk2 介导淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）形成β-淀粉样蛋白，可促进脑内淀粉样蛋白沉积，Sphk2 的缺失大大减少了体内Aβ 的形成，并且降低了Aβ 依赖的癫痫样活性和神经元网络缺陷。然而在阿尔茨海默病小鼠模型中，Sphk2的缺乏与APPSwInd 转基因协同作用导致年龄依赖性髓鞘和海马体积的丢失，表明Sphk2 在AD 环境下具有神经保护作用[11]。在AD 发病过程中，有效的神经保护信号脂质S1P 以区域特异性的方式下降，与脑内神经原纤维缠结（neurofibrillary tangles，NFTs）病理的发展密切相关。随着NFTs 病理的增加，由于海马鞘氨醇激酶1（sphingosine kinase 1，Sphk1）和Sphk2 活性的丧失，以及颞下皮层Sphk2活性的丧失，导致海马和颞叶皮层等区域中S1P 合成减少，从而进一步导致这些区域在衰老过程和/或对淀粉样蛋白积累的反应中对突触丢失和神经元细胞死亡敏感，认为神经保护因子S1P 的早期缺失是阿尔茨海默病发病的重要原因[12]。FTY720 是鞘氨醇的结构类似物，也是内源性鞘氨醇激酶（sphingosine kinase，Sphk）的基质。研究表明，慢性外周FTY720治疗可减轻Aβ42 注射大鼠海马CA1 区组织损伤和行为缺陷。在体外，FTY720 能够减少原代小鼠神经元产生Aβ，同时能够通过改善Aβ 诱导的关键基因的表达变化，包括caspase-3、核因子κB、脑源性神经营养因子、肿瘤坏死因子α、interleukin 1β、丝裂原活化蛋白激酶，从而在AD 动物模型中起到神经保护作用[13]。矛盾的是，有研究发现神经元Sphk2蛋白表达与AD 大脑中淀粉样蛋白沉积呈负相关。在AD 大脑中，Sphk2 的亚细胞定位发生改变，Sphk2 在细胞核和细胞质的表达被修饰，使细胞质表达减少，细胞核表达增加，Sphk2 亚细胞定位的改变可能通过促进与AD 发病机理中的有害作用相关的核S1P 的产生，而损害已建立的促存活的胞质S1P，从而在AD 发病过程中产生不利影响[10]。如上所述，Sphk2 在AD 患者中的作用已经被证实，但其结果仍存在争议，这反映了Sphk2 调控和功能的复杂性。

3 Sphk2 与帕金森病

帕金森病（Parkinson's disease，PD）是一种衰弱性神经退行性疾病，随年龄增长而恶化，其主要病理改变为多巴胺能神经元变性死亡，与帕金森病病理相关的引起神经变性的诱因似乎涉及神经炎症、氧化应激、线粒体功能障碍等多种学说。越来越多的临床和实验证据显示，线粒体功能障碍导致黑质多巴胺能神经元凋亡[14]。Sphk2 主要在多巴胺能神经元的线粒体中表达，对于维持线粒体的正常功能至关重要，它的下调可能导致线粒体功能障碍。在1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）诱导的帕金森病小鼠模型中，Sphk2 在黑质区域的表达减少，抑制Sphk2 活性会降低过氧化物酶体增殖物激活受体共激活因子-1a（peroxisome proliferator-activated receptor coactivator-1a，PGC-1a）、核呼吸因子1（nuclear respiratory factor 1，NRF-1）、线粒体转录因子A（mitochondrial transcription factor A，TFAM）表达和活性氧解毒酶水平，增加活性氧（reactive oxygen species，ROS）水平，从而诱导细胞氧化应激[15，16]。鞘氨醇激酶在帕金森病实验模型中神经元细胞存活和死亡的分子机制中起关键作用。研究发现，在1-甲基-4-苯基吡啶鎓（1-methyl-4-phenylpyridinium，MPP+）诱发细胞应激时，Sphk1 和Sphk2 两种激酶的基因表达和活性都显着降低，Sphks 抑制通过刺激α-突触核蛋白（α-synuclein，ASN）的分泌和一些分子事件（包括抑制PI3K/Akt 通路，激活促凋亡蛋白表达，从线粒体释放细胞色素c 等），从而引发死亡信号[17]。此外，Sphk2 来源的S1P 能促进多巴胺能神经元的存活，而多巴胺能神经元参与了帕金森病的发展，因此了解促进神经元线粒体功能的机制将有助于开发新的药理方法，以预防神经退行性疾病（如PD）中的线粒体功能障碍[16]。

4 Sphk2 与亨廷顿病

亨廷顿病（huntington disease，HD）又称亨廷顿舞蹈病（huntington disease chorea），是一种常染色体显性神经退行性疾病，该疾病是由亨廷顿基因（huntingtin gene，HTT)突变引起的，突变导致亨廷顿蛋白（huntingtin protein）的N 端聚谷氨酰胺扩增（CAG 重复），从而引起纹状体神经元的退化[18]。研究发现，Sphk2 似乎介导了HD 发病机制中的神经毒性。在HD 小鼠模型的大脑样本中，Sphk2 过表达对培养的皮层神经元和纹状体神经元具有剂量依赖性的神经毒性，并导致DNA 双链断裂（DSBs）的形成。Sphk2 的小分子抑制剂ABC294640 可减轻Sphk2过表达引起的DNA 损伤和神经毒性，在HD 的两个神经元模型中具有神经保护作用，这是基于外显子-1 mHtt 片段和全长mHtt 的表达。这些发现提示Sphk2 过度活跃可能是HD 的致病机制之一，抑制Sphk2 可减轻亨廷顿病神经元模型中突变亨廷顿诱导的神经变性，Sphk2 可能是HD 治疗发展的一个有希望的靶点[19]。Sphk2 在PD 和HD 中相互矛盾作用的一个可能机制可能是由于Sphk2 的细胞内定位。在神经元中，在生理或病理条件下，Sphk2 可以在细胞质、线粒体和细胞核中表达，Sphk2 细胞内定位的不同可能通过不同的信号通路介导不同的生物学效应，线粒体或细胞质中的Sphk2/S1P 通路可能起到保护细胞存活的作用，而核内的Sphk2 可能导致细胞凋亡和神经毒性[20]。

5 Sphk2 与炎症反应

Sphk2 是人巨噬细胞中的一种抗炎蛋白，在人巨噬细胞中具有抗炎作用，它与炎症细胞因子的产生呈负耦合关系。Sphk2 在脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的巨噬细胞炎症反映早期是降解的，但是Sphk2 在早期时间点（LPS 处理巨噬细胞6 h内）抑制细胞因子的产生并不需要Sphk2 的催化活性，因为Sphk2 死亡突变体过表达减少了LPS 刺激后人巨噬细胞的细胞因子释放。然而在后期时间点（LPS 处理巨噬细胞6 h 后），需要Sphk2 的催化活性来限制细胞因子的释放，Sphk2 的持续表达阻断了LPS 诱导的人巨噬细胞NF-κB 活化和线粒体ROS 的产生。另外在LPS 处理24 h 后，SPHK2 抑制剂ABC294640 和Sphk2 基因缺失增加了细胞炎症因子的产生，因此Sphk2 抑制剂可能用于治疗炎症疾病[21]。此外，研究发现Sphk2 在炎症细胞运输方面也有一定的作用。Sphk2 通过参与调节血脑屏障的完整性和T 淋巴细胞的转运在自身免疫性脑脊髓膜炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）发病机制起到保护作用。在Sphk2 缺失的EAE 小鼠血液中发现的T 淋巴细胞较少，浸润中枢神经系统的T 淋巴细胞也较少，这可能由于Sphk2的缺失降低了TNF-α 诱导的细胞通透性，且下调了促炎粘附分子ICAM-1、VCAM-1 和PECAM-1，而这些促炎粘附分子本身对内皮通透性和免疫细胞转导具有促进作用[22]。无菌性假体松动是全关节置换术的一个严重的长期并发症，它是由假体各部件之间重复运动产生的假体磨损碎片导致持续的巨噬细胞诱导炎症所引发的。Sphks 是巨噬细胞中免疫抑制极化的一个基本特征，是慢性炎症的促进因子。研究发现，在钛颗粒存在的情况下，巨噬细胞中Sphk1 和Sphk2 的数量呈时间依赖性增加，Sphk2 通过维持肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor，TNFα）和白细胞介素-6（interleukin 6，IL-6）的一致表达，促进钛颗粒诱导的巨噬细胞炎症，从而导致无菌性种植体松动。而两种Sphks 抑制剂（FTY720 和ABC294640）可抑制了巨噬细胞中钛颗粒诱导的TNF-α 和IL-6 的产生，从而减轻炎症反应。因此适当调控Sphk2 可作为一种治疗无菌性种植体松动的潜在新策略[23]。此外，S1P 通过调节淋巴细胞从淋巴组织中释放而在免疫细胞功能中发挥核心作用，Sphk2 可能通过调节组织间S1P 的运输和循环介导了这种反应。在缺血条件下Sphk2 在淋巴细胞功能中的确切作用还有待证实[24]。

6 总结

炎症是脑缺血性疾病后神经元损伤的最关键因素，因此SphK2 在脑缺血性疾病减轻炎症、减少炎性细胞因子产生等方面的作用可能成为进一步脑缺血性疾病研究的重点领域。Sphk2 在阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病等神经退行性疾病的病理生理学中起着关键作用，与神经系统多种疾病的发生发展密切相关。目前关于Sphk2 在阿尔兹海默病中精确的分子调控机制尚不十分清楚，需要进一步的研究及验证，但Sphk2 在帕金森病中发挥的重要保护作用和在亨廷顿病中所致的神经毒性作用已经得到证实，这些理论基础为未来帕金森和亨廷顿病的预防和治疗提供了新方向。