张锦祥 黄永胜 黎凯 郭伟韬

广东医科大学附属第二医院，湛江 524000

神经鞘瘤病亦称神经纤维瘤3 型（neurofibromatosis type 3，NF3），是一种以多发神经鞘瘤为特征的罕见疾病，多侵犯脊髓及外周神经系统，少见于颅神经，且不伴有双侧听神经瘤，是区别于2 型神经纤维瘤病的肿瘤实体。对该病发病机制的研究，目前多围绕于SMARCB1、LZTR1、NF2 等基因的突变及系列后续分子事件所展开。现就有关NF3的发病机制的研究进展综述如下。

1 SMARCB1基因与NF3发病的关系

SMARCB1 基 因 与 NF3 的 关 系 由 Hulsebos 等［1］于2007 年首次确立，该基因全称为SWI/SNF 相关的基质结合肌动蛋白依赖性染色质亚族B 成员调节因子1（SWI/SNF-related matrix-associated actin-dependent regulator of Chromatin subfamily B member 1，SMARCB1）基因，其别称还有 hSNF5、INI1 及 BAF47 等［2-6］，位 于 22 号染色 体 长臂（22q11.2），具有 9 个外显子［7］，与 LZTR1 及 NF2 基因毗邻，且位于两者之间，编码SMARCB1 蛋白。SMARCB1 蛋白是SWI/SNF ATP 依赖性染色体重组复合体的核心蛋白，且在真核生物间高度保守，广泛参与表观遗传调控、细胞周期进程、信号通路交联等方面，是一类肿瘤抑制基因的表达蛋白［5，8-15］。SMARCB1可调节细胞周期蛋白D1及细胞周期调控因子P16［16-17］，并通过以下途径发挥肿瘤抑制作用：（1）诱导G1 期阻滞；（2）诱导有丝分裂阻滞；（3）抑制非整倍体生成，诱导二倍体；（4）诱导肿瘤细胞衰老［18-19］。另外，SMARCB1 蛋白在调控 cyclin D1/CDK4 活性［5，11］，抑制 SHH信号通路［5］，调节Wnt/β-catenin 信号通路、E2F、aurora A 和c-MYC［5，20-22］，以及对多梳复合体的表观遗传拮抗方面有着重要作用［5，9］。

对于SMARCB1 基因种系突变相关的NF3，最经典的肿瘤发生模型为“4 次打击3 个步骤”（4-hit/3-step）：即首先发生SMARCB1基因的种系突变（第1次打击），然后是22号染色体发生杂合性丢失，导致第2 个SMARCB1 等位基因和一个NF2 等位基因丢失（第2、3 次打击），接着是剩下的野生型NF2 等位基因发生体细胞突变（第4 次打击）［23-26］。该模型也在双侧SMARCB1 及NF2 等位基因失活的NF3 患者的其他良性肿瘤中被发现，如脑膜瘤和平滑肌瘤［27-28］。“4次打击3 个步骤”虽然能够解释部分SMARCB1 种系突变相关的NF3，但并非所有的神经鞘瘤中都存在双侧NF2 基因的失活，至少有19%的神经鞘瘤中仅存在单侧的NF2 等位基因的失活［1，23-24，26-27］，这或许说明在双侧 SMARCB1种系突变的前提下，仅仅发生单侧NF2便足以导致NF3的发生，但是仍然有相当一部分SMARCB1 种系突变相关的NF3 中仅仅发现 SMARCB1 的种系突变。Hutter 等［29］运用全外显子测序技术对一组非SMARCB1 和LZTR1 种系突变相关的NF3 患者的肿瘤及血液样本进行检测，发现大部分病例未发现可检测的突变基因。近期，国外有学者在对1 例家族性NF3 家系的研究中发现，在该家系患病成员的SMARCB1 基因的外显子6 和7 之间的内含子中存在一个长度为94 个核苷酸的框外插入，导致终止密码子的提前出现，并引起无义突变介导的mRNA 衰变，提示外显子之外的基因事件对NF3的发生亦或存在重要作用［30］。

在其他肿瘤抑制基因中，杂合性丢失常常由有丝分裂重组错误引起，虽然在有关SMARCB1种系突变的NF3患者中，22 号染色体的杂合性丢失似乎与有丝分裂重组无关［31-33］，但对于无 SMARCB1 突变的 NF3 而言，有丝分裂重组错误或许是重要的致病因素。22q11 包含了数段低拷贝重复结构域，长度大约为6.3 Mb，是基因组中一个特别不稳定的区域［34-35］。已知有猫眼综合征、腭-面-心综合征、迪-乔治综合征、慢性粒细胞性白血病伯基特淋巴瘤、尤因肉瘤等疾病与该区域的有丝分裂重组事件有关［36］。Hadfield 等［24］发现在部分神经鞘瘤中发现的杂合性缺失与有丝分裂重组事件有关，这些事件对于SMARCB1突变阴性的NF3和NF2相关的神经鞘瘤尤其重要，在这些肿瘤中，分别有23%和19%的神经鞘瘤的有丝分裂重组事件检测呈阳性。其机制可能是NF2 基因的体细胞突变使其中断，并影响到SMARCB1 基因的位置。然而，尽管所有被检测出SMARCB1 种系突变阳性的NF3 患者的肿瘤中也含有杂合性丢失，但这些丢失不太可能是由有丝分裂重组事件引起的，因为按照“4 次打击3 个步骤”学说，只有当同侧NF2 突变发生在第二处时，突变等位基因的重复才可能发生，这提示初始的基因事件或许会影响二次打击的类型，因此这一部分患者的神经鞘瘤可能是通过另一种机制所发生的［25］。

SMARCB1 基因突变除了与NF3 有关，其突变还参与了非典型畸胎瘤/恶性横纹肌样瘤的发生发展［7，37］，在大约1/3 的恶性横纹肌样瘤的患者中发现了SMARCB1的种系突变［37-40］。在这两种预后截然不同的肿瘤中，SMARCB1 基因种系突变的主要类型和位置也不一样。与NF3 相关的SMARCB1 种系突变好发于基因的 3’端或 5’端［1，24，41-43］；相反，与横纹肌样瘤相关的SMARCB1种系突变好发于基因的中央区域［43］。除了这种位置效应，二者之间的突变类型也有所不同。NF3 相关的SMARCB1 种系突变主要表现为非截断性突变，包括错义突变、剪接位点突变和框内缺失，这些突变引起的转录本依旧是稳定的［44］；然而，在横纹肌样瘤相关的SMARCB1种系突变中，其突变类型要么表现为蛋白质截断性突变，要么表现为整段基因或者多个外显子的删除［39-40，43，45］。 值 得 一 提 的 是 ，在 NF3 中 ，高 达 44.0% 的SMARCB1种系突变对剪接位点有影响，而在家族性及散发性横纹肌样瘤中，该比例仅有5.7%［40］。这些发现提示了两种疾病的基因型/表型相关性：在横纹肌样瘤中，SMARCB1的种系突变导致了该基因功能的完全缺失；而在NF3 中，SMARCB1 的种系突变的影响主要表现为亚等位基因性［43-44］。在部分NF3中，位于5’端区域的SMARCB1突变可能产生了过早出现的翻译终止密码子（premature translational termination codon，PTC），并且包含这些PTCs 的转录本可能被无义突变介导的 mRNA 衰变（nonsense-mediated mRNA decay，NMD）所降解，但是稳定的转录本仍然可在这些肿瘤组织中检测到。对这些冰冻肿瘤组织进行Western blot 分析，发现部分短缩的SMARCB1蛋白可能产生于下游的转录再重启，且这些短缩的SMARCB1蛋白仍残留部分功能，类似的结果也从其他实验中得到证实［46］。

SMARCB1 可产生8 个mRNA 亚型，其中最为常见的为亚型1及亚型2，前者包含完整的外显子2序列，后者缺失了外显子2 序列3’端的最后27 个核苷酸，而剩余6 种mRNA亚型在转录中仅占有极小的比例，且其功能及意义仍未诠释清楚［47-48］。Melean 等［49］在 1 例家族性 NF3 患者的肿瘤组织中发现存在c.207_208dupTA 的框移突变，该突变仅影响了亚型1 而并未影响亚型2。另有研究发现，单独敲低任一亚型，可观察到其他亚型的补偿表达，并且对细胞存活并无影响［50］。然而，目前尚不清楚SMARCB1基因mRNA 亚型之间比例的不同对NF3的发生是否有意义。

随着核磁共振波谱分析技术的飞速发展，该技术越来越频繁地用于蛋白质三维结构的解析。国外有学者通过核磁共振波谱分析成功解析出SMARCB1 蛋白的一个翼状螺旋DNA 结合域，该结合域由SMARCB1 基因的一个N 末端区域编码，在人类SWI/SNF 复合体中的BAF45a亚基中也发现了它的存在，该结合域在多细胞生物中保守［51］。当SMARCB1基因第一个外显子发生截断性突变时，所生成的短缩SMARCB1 蛋白缺少该结合域［47］。除此之外，发生在SMARCB1 基因N 末端的错义突变可能影响该结构域的正常折叠，进而导致所编码蛋白的不稳定，并影响与DNA 的结合［51］。尽管如此，这些有缺陷的蛋白似乎足以阻止患者在幼年时期就罹患恶性横纹肌样瘤［52］。

Jeremie 等成功构建了携带 SMARCB1 和/或 NF2 缺失的不同组织和发育阶段特异性条件性敲除小鼠，发现SMARCB1 在早期神经嵴的丢失是启动脑神经和脑膜肿瘤的必要条件，具有人类横纹肌样肿瘤的典型组织学特征和分子特征；而通过诱导雪旺细胞系发育后期的SMARCB1丢失，加上双等位基因NF2基因失活性，成功构建了神经鞘瘤小鼠模型，该模型具有在神经鞘瘤患者中发现的相同的潜在基因突变；提示基因突变的时空性对NF3 发生发展的重要性［53］。

2 LZTR1基因与NF3发病的关系

亮氨酸拉链样转录调节因子1（LZTR1），其基因亦位于22号染色体上，距离SMARCB1仅有2.8 Mb，距NF2为8.7 Mb。编码蛋白为BTB-Kelch 超家族中的一员，活动于高尔基复合体，是含cullin 3 的E3 泛素连接酶复合体的效应器［54-55］。与其他BTB-Kelch 超家族成员包含一个N 端BTB 结构域和一个Kelch 基序的经典结构不同，LZTR1蛋白包含一个N 端Kelch 基序和两个BTB 结构域［55］。有研究表明，LZTR1通过泛素-蛋白酶体途径促进RAS 的多聚泛素化和降解，导致RAS/MAPK 信号的抑制，并可能与细胞自噬有关［56］，而该信号通路途径与LZTR1基因突变相关的NF3是否有关尚需要更深入的研究并进一步验证。除此之外，LZTR1 基因突变还与胶质母细胞瘤及努南综合征等多种疾病有关［54，57-60］。

与SMARCB1 相关的NF3 存在突变位点偏好不同，在LZTR1 相关的NF3 中，LZTR1 的突变位点几乎出现于所有的外显子，且大部分LZTR1 突变并非是亚等位基因性的［29，52，57，61-62］。Paganini 等［63］发现 LZTR1 突变的类型似乎会影响肿瘤中LZTR1 蛋白的表达：在无义或移码LZTR1 突变的神经鞘瘤中观察不到LZTR1 蛋白免疫染色，而携带剪接或错义突变的神经鞘瘤中该免疫染色降低。相比之下，非LZTR1 相关的神经鞘瘤患者以及NF2 患者的神经鞘瘤均呈扩散但阳性的LZTR1免疫染色。这种变异是否对神经鞘瘤的生长或位置有影响尚不清楚［52，63］。

对于大部分LZTR1 种系突变相关的NF3，其致病机制与“4 次打击 3 个步骤”模型相似［57，62-63］。然而，考虑到SMARCB1基因位于LZTR1与NF2基因之间，22号染色体长臂的丢失或删除，必然伴随着SMARCB1基因的丢失，因此，“5 次打击3 个步骤”更符合LZTR1 种系突变相关的NF3 的致病模型。这也提示只要22 号染色体长臂缺失的范围足够大，“5 次打击3 个步骤”也符合SMARCB1 种系突变相关的NF3。在肿瘤发生的“4 次打击”或“5 次打击”的模型下，神经鞘瘤是否会在生长速度、增殖指数或位置上表现出差异还有待进一步研究［52］。与SMARCB1 种系突变相关的NF3 类似，并非所有LZTR1 种系突变相关的NF3 中都存在双侧NF2 等位基因的失活，虽然不排除因检测技术受限等原因而无法发现另一侧NF2 存在基因内突变的可能，但考虑到在NF2 启动子区域高甲基化很常见，需要进一步的分析来确定其他机制，如NF2 基因表达的表观遗传沉默是否可能参与这些肿瘤中的双等位基因NF2失活［52，62-65］。

3 COQ6基因与NF3发病的关系

国内有学者在1 例家族性神经鞘瘤家系中运用全外显子测序发现了该家系患病成员的COQ6 基因上存在c.622G>C p.（Asp208His）的杂合性错义突变，而未发现SMARCB1、LZTR1 及NF2 基因存在致病突变，并且从免疫组化层面亦未发现SMARCB1、LZTR1 及NF2 染色缺失，因该COQ6 的错义突变与疾病相分离，借此论证了COQ6 基因的突变可能与NF3 的发病相关。虽然COQ6 错义突变在缺乏互补验证的COQ6缺陷酵母突变体中存在有害影响，但没有证据表明检测到的COQ6 错义突变体具有显性负效应或毒性功能增益［66］。因而我们认为，在该NF3家系中，该突变与NF3发病之间的关系还需要更多的实验进一步验证。

4 无明确致病基因NF3的研究进展

对NF3 患者血液来源DNA 的突变筛查显示，38%的家族性病例是由LZTR1突变引起的，48%是由SMARCB1突变引起的。因此，在14%的家族性NF3中，尚未发现易感的种系突变。在散发性NF3 中，30% 的病例是由生殖系LZTR1 突变引起的，10%是由生殖系SMARCB1 突变引起的［23-24，26，29，41-43，62-63］。根据这些评估，在所有散发性神经鞘瘤病患者中，有60% 的致病性突变事件仍然未知。SMARCB1 或LZTR1 突变的体细胞嵌合体可能与这些尚无明确致病突变的事件相关，然而，到目前为止，NF3 患者体细胞LZTR1 或SMARCB1 突变的嵌合体尚未被报道，只有1 例SMARCB1 突变的生殖系（性腺）嵌合体被发现［67］。而根据 Widemann 等［68］的研究，NF2 基因突变的体细胞嵌合体在疑似NF3 的患者中更为常见，但这些患者不携带生殖系SMARCB1或LZTR1突变。事实上，一些NF2基因突变的体细胞嵌合体患者符合NF3的诊断标准［69］。即使假设一定比例的未解释的NF3是由NF2基因突变的体细胞嵌合体引起的，这些未解释的病例中的一部分很可能是由一个或多个尚未被识别的基因突变引起的。根据Piotrowski 等［57］的分析，这一子集应至少占所有不明原因散发性NF3 的27%。综上所述，我们认为可能还有更多的NF3 易感性基因有待鉴定。

5 问题与展望

近20 年来有关NF3 发病遗传学及其分子机制的研究虽然硕果不断，但是大多数研究仅停留在DNA 层面上探讨致病突变基因与NF3 发生发展的关系。SMARCB1 基因作为SWI/SNF 复合体的核心成员，主要通过调节染色质重塑广泛参与生命活动的方方面面，然而在SMARCB1 相关的NF3 背景下关于SMARCB1 基因突变与NF3 发生发展的表观遗传学研究却较为少见，对其中所涉及的下游分子机制的研究亦是少有报道。LZTR1 基因作为近10 年内最新发现的NF3致病热点基因，通过泛素-蛋白酶体途径促进RAS的多聚泛素化和降解，导致RAS/MAPK 信号的抑制，在细胞增殖、分化等方面发挥重要作用，然而对LZTR1基因突变背景下的NF3发病模型及其分子机制的研究同样匮乏。造成该局面的重要原因之一是NF3 为罕见病，在人群中发病率低，家族性NF3更是少之又少，研究样本的缺乏致使对该病的研究一度停滞不前。可喜的是，随着染色质免疫共沉淀、核磁共振波谱分析等技术的飞速发展，我们拥有探索NF3 更深层次的发病机制的得力方法，并且随着对SMARCB1、LZTR1、NF2等基因及其编码蛋白的认识的不断深入，相信在不久的将来，NF3 的发病机制将会得到一个较为完整的阐释。