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摘 要 本文对CaN的分子结构、酶学特性、组织分布、信号传导及生物学功能方面的研究进展进行文献复习。
关键词 钙调神经磷酸酶 肾移植 分子结构 信号传导 生物学功能
钙调神经磷酸酶(CaN)属丝/苏氨酸蛋白磷酸酶家族成员(又称蛋白磷酸酶2B,PP2B),是迄今发现的惟一受Ca2+/钙调素(CaM)调节的丝/苏氨酸蛋白磷酸酶。目前认为CaN是一种广泛分布的、参与多种细胞功能调节的多功能信号酶,在细胞因子介导的T细胞活化中起到调节枢纽的作用［１］；在神经递质的释放、突触可塑性方面亦具有重要的调节作用［2］；特别是新近研究表明，CaN介导的信号通路在心肌肥大的发生发展中可能起到中心作用［3］，使CaN的研究受到基础及临床科学家的广泛关注。
免疫系统
CaN 在T细胞活化中的作用机制已被阐明。T细胞受到抗原刺激后可激活膜磷脂系统而产生IP3和DAG，分别使胞内Ca2+浓度升高和PKC活化，Ca2+/CaM使CaN活化，活化的CaN可使胞浆内的NF-ATc去磷酸化，暴露出NF-ATc上的核定位信号，使NF-ATc转位入核，调节IL-2、IL-4及CD40L等基因的表达。CsA和FK506抑制其活性，阻断TCR的信号传导通路，使T细胞不能活化，从而抑制急性排斥反应，所以在临床上CsA和FK506是主要的免疫抑制剂，他们的应用大大提高了移植肾的近期及远期成活率。另外，还参与对胸腺淋巴细胞发育阳性选择的调节［4］。
神经系统
CaN参与神经系统多种功能的调节，如神经递质和激素的释放、神经突触的生长发育及可塑性的调节［2］。NMDA受体通道在神经兴奋性的传递及神经可塑性的调节中起重要作用，CaN可在两个不同的水平上调节NMDA受体通道的活性。一是通过改变受体通道的磷酸化状态控制通道的开闭；二是介导受体的失敏(Lieberman,1994年)。另外，NO作为一种逆信使在突触可塑性的长时程增强（LTP）中起重要作用，而NOS是CaN的底物、CaN对NOS去磷酸化可能增进其催化活性，使NO生成增多，间接地实现对LTP的调节。NO还可能参与介导NMDA受体兴奋诱导的神经细胞损伤。突触可塑性的长时程改变也涉及基因转录的改变。CaN可通过抑制抑制因子-1的活性从而间接增强PP1的活性，PP1可直接使CREB去磷酸化，而影响基因转录。此外，有研究表明CaN可抑制γ-氨基丁酸受体（GABAA）的活性（Chen,1995年）；CaN可调节神经组织中L型Ca2+通道及Na+通道的功能（Chen,1995年）。
心血管系统
Molkentin等［3］观察到可表达CaN或NF-AT3活化形式的转基因鼠无一例外地出现了与人心肌肥大相似的病理改变，在出生后30天内死于心力衰竭；若在小鼠出生后注射CaN抑制剂CsA或FK506，则可阻止这种病理改变的发生，使小鼠存活。Sussman等亦观察到应用CsA可阻滞心肌收缩蛋白基因突变诱发的大鼠心肌肥大。我们的研究亦表明，在压力超荷、儿茶酚胺及AngⅡ诱导的心肌肥大中，均存在CaN活性依赖的信号通路活化，应用环孢素A抑制CaN活性可阻滞心肌肥大的发生。CaN可能通过对转录因子NF-AT3去磷酸化，而使后者转位入核，NF-AT3可与GATA4结合调节心脏中ANF、BNP、α-MHC、β-MHC等基因的特异性表达。另外，研究证实Ca2+/CaM/NF-AT3信号途径对于正常心瓣膜及心膈的形态发生是至关重要的。
其 他
有报道，CaN在Ca2+启动的细胞凋亡中亦起重要作用，这种作用可能是通过对Bcl2去磷酸化而实现的，另有研究表明，CaN依赖的转录途径可能在控制骨骼肌纤维型中起重要作用。CaN通路的活化可选择性上调慢纤维特异性基因启动子的活性，使肌纤维实现从快到慢的转化。
讨 论
通过对CaN的系统研究和更深一步的认识，使CaN在人体中的作用更进一步明确。目前有关CaN在肺组织中的作用尚不清楚。但临床上应用CsA治疗哮喘已有多年，表明CaN参与哮喘的发病。由于CaN的广泛分布，CsA又是一种非选择性的CaN特异性抑制剂，因此CsA具有严重的不良反应，例如肾移植术后的患者由于长期服用CsA，一些病人出现不同的不良反应，如多毛、震颤、胃肠道不适、齿龈增生及肝肾毒性。随着对CaN研究的深入，可望设计出具有靶向作用的选择性CaN抑制剂。对于肾移植及T细胞活化都起到重要作用。同时对研究服用CsA后CaN的抑制程度及最大抑制率出现的时相都有很好的指导意义，从而为我们更准确地指导临床用药提供很好的帮助。人们可以通过对CaN抑制程度的研究更准确及时的判断临床上的急性、慢性排斥反应，提高移植肾的长期存活率。同时通过对CaN的更深一步的研究，更深入地认识CaN从而明确一些疾病的发病机理。
参考文献
1 Klee C B,Ren H,Wang X. Regulation of the calmodulin stimulated protein phosphatase,calcineurin.J Biol Chem，1998，273(22)：13367-13370
2 Yakel J L.Calcineurin regulation of synapic function:from ion channels to transmitter release and gene transcription. Trends Pharmcol Sci,1997，18(April):124-133
3 Molkentin J D ,Lu J R ,Antos C L ,et al. Acalcineurin-dependent transcriptional pathway for cardiac hypertrophy.Cell, 1998，93(2):215-228
4 Suss man M A,Lim H W,Gude N,et al.Prevention of cardiac hypertrophy in mice by calcineurin inhibition.Science, 1998，281(5383):1690-1693
关键词 钙调神经磷酸酶 肾移植 分子结构 信号传导 生物学功能
钙调神经磷酸酶(CaN)属丝/苏氨酸蛋白磷酸酶家族成员(又称蛋白磷酸酶2B,PP2B),是迄今发现的惟一受Ca2+/钙调素(CaM)调节的丝/苏氨酸蛋白磷酸酶。目前认为CaN是一种广泛分布的、参与多种细胞功能调节的多功能信号酶,在细胞因子介导的T细胞活化中起到调节枢纽的作用［１］；在神经递质的释放、突触可塑性方面亦具有重要的调节作用［2］；特别是新近研究表明，CaN介导的信号通路在心肌肥大的发生发展中可能起到中心作用［3］，使CaN的研究受到基础及临床科学家的广泛关注。
免疫系统
CaN 在T细胞活化中的作用机制已被阐明。T细胞受到抗原刺激后可激活膜磷脂系统而产生IP3和DAG，分别使胞内Ca2+浓度升高和PKC活化，Ca2+/CaM使CaN活化，活化的CaN可使胞浆内的NF-ATc去磷酸化，暴露出NF-ATc上的核定位信号，使NF-ATc转位入核，调节IL-2、IL-4及CD40L等基因的表达。CsA和FK506抑制其活性，阻断TCR的信号传导通路，使T细胞不能活化，从而抑制急性排斥反应，所以在临床上CsA和FK506是主要的免疫抑制剂，他们的应用大大提高了移植肾的近期及远期成活率。另外，还参与对胸腺淋巴细胞发育阳性选择的调节［4］。
神经系统
CaN参与神经系统多种功能的调节，如神经递质和激素的释放、神经突触的生长发育及可塑性的调节［2］。NMDA受体通道在神经兴奋性的传递及神经可塑性的调节中起重要作用，CaN可在两个不同的水平上调节NMDA受体通道的活性。一是通过改变受体通道的磷酸化状态控制通道的开闭；二是介导受体的失敏(Lieberman,1994年)。另外，NO作为一种逆信使在突触可塑性的长时程增强（LTP）中起重要作用，而NOS是CaN的底物、CaN对NOS去磷酸化可能增进其催化活性，使NO生成增多，间接地实现对LTP的调节。NO还可能参与介导NMDA受体兴奋诱导的神经细胞损伤。突触可塑性的长时程改变也涉及基因转录的改变。CaN可通过抑制抑制因子-1的活性从而间接增强PP1的活性，PP1可直接使CREB去磷酸化，而影响基因转录。此外，有研究表明CaN可抑制γ-氨基丁酸受体（GABAA）的活性（Chen,1995年）；CaN可调节神经组织中L型Ca2+通道及Na+通道的功能（Chen,1995年）。
心血管系统
Molkentin等［3］观察到可表达CaN或NF-AT3活化形式的转基因鼠无一例外地出现了与人心肌肥大相似的病理改变，在出生后30天内死于心力衰竭；若在小鼠出生后注射CaN抑制剂CsA或FK506，则可阻止这种病理改变的发生，使小鼠存活。Sussman等亦观察到应用CsA可阻滞心肌收缩蛋白基因突变诱发的大鼠心肌肥大。我们的研究亦表明，在压力超荷、儿茶酚胺及AngⅡ诱导的心肌肥大中，均存在CaN活性依赖的信号通路活化，应用环孢素A抑制CaN活性可阻滞心肌肥大的发生。CaN可能通过对转录因子NF-AT3去磷酸化，而使后者转位入核，NF-AT3可与GATA4结合调节心脏中ANF、BNP、α-MHC、β-MHC等基因的特异性表达。另外，研究证实Ca2+/CaM/NF-AT3信号途径对于正常心瓣膜及心膈的形态发生是至关重要的。
其 他
有报道，CaN在Ca2+启动的细胞凋亡中亦起重要作用，这种作用可能是通过对Bcl2去磷酸化而实现的，另有研究表明，CaN依赖的转录途径可能在控制骨骼肌纤维型中起重要作用。CaN通路的活化可选择性上调慢纤维特异性基因启动子的活性，使肌纤维实现从快到慢的转化。
讨 论
通过对CaN的系统研究和更深一步的认识，使CaN在人体中的作用更进一步明确。目前有关CaN在肺组织中的作用尚不清楚。但临床上应用CsA治疗哮喘已有多年，表明CaN参与哮喘的发病。由于CaN的广泛分布，CsA又是一种非选择性的CaN特异性抑制剂，因此CsA具有严重的不良反应，例如肾移植术后的患者由于长期服用CsA，一些病人出现不同的不良反应，如多毛、震颤、胃肠道不适、齿龈增生及肝肾毒性。随着对CaN研究的深入，可望设计出具有靶向作用的选择性CaN抑制剂。对于肾移植及T细胞活化都起到重要作用。同时对研究服用CsA后CaN的抑制程度及最大抑制率出现的时相都有很好的指导意义，从而为我们更准确地指导临床用药提供很好的帮助。人们可以通过对CaN抑制程度的研究更准确及时的判断临床上的急性、慢性排斥反应，提高移植肾的长期存活率。同时通过对CaN的更深一步的研究，更深入地认识CaN从而明确一些疾病的发病机理。
参考文献
1 Klee C B,Ren H,Wang X. Regulation of the calmodulin stimulated protein phosphatase,calcineurin.J Biol Chem，1998，273(22)：13367-13370
2 Yakel J L.Calcineurin regulation of synapic function:from ion channels to transmitter release and gene transcription. Trends Pharmcol Sci,1997，18(April):124-133
3 Molkentin J D ,Lu J R ,Antos C L ,et al. Acalcineurin-dependent transcriptional pathway for cardiac hypertrophy.Cell, 1998，93(2):215-228
4 Suss man M A,Lim H W,Gude N,et al.Prevention of cardiac hypertrophy in mice by calcineurin inhibition.Science, 1998，281(5383):1690-1693