張猛，王麗宏，張芳芳，王浩

1 山東第一醫(yī)科大學(xué)藥理學(xué)研究所，山東泰安 271016；2 解放軍第968醫(yī)院朝陽院區(qū)，遼寧朝陽 122000

磷酸二酯酶8（PDE8）是PDE超家族成員之一，與PDE4和PDE7相同，屬于環(huán)磷酸腺苷（cAMP）特異性水解酶，可通過調(diào)控cAMP水平發(fā)揮生物學(xué)作用［1］。目前關(guān)于PDE4與PDE7相關(guān)研究較多。研究發(fā)現(xiàn)，抑制PDE4和PDE7可對多種疾病，包括阿爾茨海默?。ˋD）、帕金森綜合征、抑郁、慢性阻塞性肺疾病、多發(fā)性硬化、精神分裂癥、動脈粥樣硬化等發(fā)揮有益的改善作用。PDE8于1998年在小鼠睪丸中首次被克隆，自此揭開了人們對其研究的序幕［2］。有研究發(fā)現(xiàn)，PDE8與PDE4具有相似的生物學(xué)功能，但其與cAMP的親和力是PDE4的40～100倍［3］，因此成為了新的研究熱點。眾所周知，cAMP作為細胞內(nèi)關(guān)鍵的第二信使，參與多種生理過程，包括學(xué)習(xí)記憶、細胞分化和增殖、免疫/炎癥反應(yīng)、氣道平滑肌狀態(tài)、視覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和代謝功能等［4］，而PDE8通過調(diào)控cAMP濃度可在機體發(fā)揮以上多種生物學(xué)作用，進而參與多種疾病的發(fā)生，包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等多種疾病，為進一步了解PDE8在上述疾病發(fā)生發(fā)展中的作用，為以PDE8為靶點進行各種疾病治療藥物的開發(fā)提供實驗依據(jù)，特進行本綜述。

1 PDE8的分類

PDE8包含PDE8A和PDE8B，兩者均在哺乳動物表達，并具有種屬差異。在人體，PDE8A高表達于睪丸、脾臟、結(jié)腸、腸、卵巢、胎盤和腎臟［5］；PDE8B則主要表達于甲狀腺、大腦、脊髓和胎盤中；進一步研究顯示，PDE8B1在人的甲狀腺中最豐富，PDE8B3在腦組織中最豐富［6］。在大鼠中［7］發(fā)現(xiàn)，肝臟和睪丸中PDE8A表達最高，腎、心、腦、肺中表達逐漸降低，而大鼠甲狀腺PDE8A表達較低；另外大鼠腦中PDE8B含量豐富，除小腦外，在大腦的所有部位均有表達，在心臟、肺、腎和甲狀腺中PDE8B表達較低。對于PDE8在小鼠體內(nèi)分布的系統(tǒng)性研究較少，目前發(fā)現(xiàn)PDE8B高表達于小鼠脂肪組織，而在心室組織、肝臟、胰島中表達逐漸降低；在雄性小鼠睪丸的精小管也有PDE8的表達［8］。PDE8在多個組織器官中分布，說明其可能參與機體多種功能的調(diào)控，與多種疾病相關(guān)。

2 PDE8與癡呆

在人體、小鼠和大鼠腦內(nèi)均表達PDE8，說明PDE8參與腦內(nèi)功能調(diào)控，與多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)生相關(guān)。AD是癡呆的最常見類型，屬于中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。?］。研究表明，PDE4和PDE7均與AD相關(guān)，抑制二者可保存cAMP，而cAMP可以經(jīng)過多條通路產(chǎn)生神經(jīng)保護作用，最常見的是作用于下游的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶A（PKA）效應(yīng)系統(tǒng)，介導(dǎo)cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白的磷酸化、激活腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子等相關(guān)基因的表達，調(diào)控突觸可塑性和神經(jīng)發(fā)生，進而對AD產(chǎn)生明顯的改善作用［10］。目前對于PDE8是否可在AD中發(fā)揮與PDE4和PDE7相似的作用，還未有系統(tǒng)性的研究。但細胞研究發(fā)現(xiàn)，敲除PDE8B基因能明顯上調(diào)cAMP水平［11］。動物研究發(fā)現(xiàn)，PDE8B基因在海馬齒狀顆粒細胞層和CA1錐體細胞層明顯高表達，而這兩個區(qū)域在學(xué)習(xí)記憶中發(fā)揮至關(guān)重要作用，而敲除PDE8B基因能明顯改善小鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力［12］。對AD患者的研究發(fā)現(xiàn)，PDE8B在Braak分級Ⅲ～Ⅵ期的AD患者皮層和海馬區(qū)域中顯著上調(diào)，而且是唯一上調(diào)顯著的PDE［13］。這說明PDE8也參與AD發(fā)生，與抑制PDE4和PDE7相似，抑制PDE8可能也可以通過調(diào)控cAMP發(fā)揮對AD的改善作用，而且這種保護作用的產(chǎn)生可能與PDE8B亞型有關(guān)。但也有研究發(fā)現(xiàn)，相比年輕小鼠，老年小鼠海馬PDE8A蛋白表達明顯升高，說明PDE8A在衰老的調(diào)控中可能也發(fā)揮作用［14］。因此對于PDE8及其亞型在AD中的作用還有待于進一步研究。

血管性癡呆（VD）是常見的非退行性病變誘發(fā)癡呆的常見原因。有研究發(fā)現(xiàn)，PDE8可能與VD發(fā)生有關(guān)，是VD治療的潛在靶點。永久性一側(cè)頸總動脈結(jié)扎（UCCAO）可誘導(dǎo)小鼠出現(xiàn)慢性腦缺血性損傷，出現(xiàn)認知功能的明顯下降，常被用于研究VD。研究發(fā)現(xiàn)，高效的PDE8抑制劑compound 3a和compound 15可明顯改善UCCAO小鼠的認知功能損傷，其機制可能與其提高cAMP水平有關(guān)［15］。

3 PDE8與帕金森?。≒D）

PD是繼AD之后第二常見的神經(jīng)退行性疾病，以靜止性震顫、運動遲緩、身體僵硬為主要癥狀［16］。研究發(fā)現(xiàn)，PDE8在紋狀體中具有高表達，而且PDE8A隨著年齡的增長在紋狀體中的表達明顯增加［14］。眾所周知，紋狀體與PD的發(fā)病密切相關(guān)，因此，PDE8可能參與PD的發(fā)生。另外，常染色體顯性紋狀體退行性疾?。ˋDSD）是一種與PD有關(guān)的疾病，其臨床特征與PD相似［17］。有研究發(fā)現(xiàn)，PDE8B隨著年齡的增長在大腦殼核中高表達，而且這個部分腦區(qū)與ADSD發(fā)病密切相關(guān)［18］。但對于PDE8及其亞型在PD中的作用還有待進一步系統(tǒng)研究。

4 PDE8與腦卒中

腦卒中是一類突發(fā)的急性腦血管病，臨床上，腦卒中病例以缺血性卒中最為常見，據(jù)報道，2015年全球出現(xiàn)了2 490萬例缺血性卒中患者，其中有300萬例死亡［19］。缺血性卒中病理機制復(fù)雜，包括神經(jīng)炎癥、神經(jīng)元過度凋亡、膽堿酯酶失活、氧化應(yīng)激失衡、線粒體自噬等［20-21］，PDE8A作為一種主要與線粒體相關(guān)的蛋白或許可以為腦卒中的研究提供新思路。有研究表明，增加cAMP水平可以降低神經(jīng)炎癥，通過抑制cAMP上游的PDE4、PDE7、PDE8，提高cAMP水平緩解神經(jīng)炎癥，從而促進功能恢復(fù)［22］。MAURICE［23］發(fā)現(xiàn)PDE8抑制劑PF-04957325可降低效應(yīng)T細胞與腦內(nèi)皮細胞的黏附，最近BASOLE等［3］也發(fā)現(xiàn)通過運用PDE8抑制劑可減少腦源性Th1和Th17 T細胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的積累，證明了靶向抑制PDE8確實可以減少炎癥病變，從而減輕缺血性卒中后的神經(jīng)炎癥反應(yīng)和隨后的腦損傷。

5 PDE8與糖尿病

糖尿病作為代謝性疾病，其常見病變部位為胰島。有研究發(fā)現(xiàn)cAMP是胰腺細胞中重要的信使，是胰島素分泌最強的增強劑，對胰腺細胞分泌葡萄糖起關(guān)鍵調(diào)控作用，認為其與糖尿病密切相關(guān)［24］。研究表明，PDE8下調(diào)能增強大鼠胰島細胞瘤細胞和小鼠胰島β細胞的胰島素分泌，這與PDE8可介導(dǎo)靜息cAMP水平的調(diào)節(jié)直接相關(guān)［25］。TIAN等［11］發(fā)現(xiàn)，通過shRNA敲除小鼠胰島β細胞中IBMX不敏感的PDE8B，可提高IBMX暴露后亞質(zhì)膜空間cAMP的基礎(chǔ)水平，并可對抗29，59-二脫氧腺苷引起的亞質(zhì)膜空間cAMP水平的降低，此外，敲低小鼠胰島瘤細胞的PDE8B可減少葡萄糖誘導(dǎo)的亞質(zhì)膜空間cAMP的水平波動，并可誘導(dǎo)胰島素正常分泌的脈沖模式失常。由于選擇性PDE8抑制劑較少且基因敲除動物模型尚不穩(wěn)定，因此PDE8在胰腺β細胞中調(diào)節(jié)葡萄糖刺激的cAMP水平的變化機制還未完全闡明。

6 PDE8與心功能不全

cAMP合成、降解和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常與許多心臟疾病有關(guān)，包括房顫、適應(yīng)性不良心臟重塑和心功能不全等［26］。在心室肌細胞中，可通過cAMP激活PKA增加l型房顫中Ca2+通道電流和肌漿網(wǎng)Ca2+的釋放，從而在興奮收縮偶聯(lián)時增加收縮力。PDE8A是一種新發(fā)現(xiàn)的與心臟相關(guān)的PDE，它控制一個或多個cAMP池，通過Ca2+調(diào)節(jié)心肌細胞的運動，從而影響心臟功能。PATRUCCO等［27］研究發(fā)現(xiàn)，PDE8A轉(zhuǎn)錄本和蛋白在心室肌細胞中表達并具有催化活性，在β-腎上腺素能信號刺激期間，缺失PDE8A會增強CAMP/PKA引起的Ca2+通道電流和肌漿網(wǎng)Ca2+釋放增加，且程度比野生型心肌細胞大得多，并且證實了在心室肌細胞β-腎上腺素能受體激活過程中，PDE8A至少在一個腔室的cAMP和PKA活性調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用的假說。2021年，陳龍老師團隊，通過整體、離體心臟及細胞水平闡明了PDE8抑制劑PF-04957325對正常大鼠血流動力學(xué)作用及其細胞的作用機理，發(fā)現(xiàn)PDE8抑制劑PF-04957325通過增加肌漿網(wǎng)受磷蛋白磷酸化水平提高肌漿網(wǎng)鈣泵活性，發(fā)揮其增加大鼠心臟正性肌力作用，降低外周血管阻力，從而導(dǎo)致舒張壓降低［28］。因此，研究PDE8抑制劑是增強心肌細胞功能、改善心功能不全的又一思路。

7 PDE8與慢性呼吸系統(tǒng)疾病

cAMP作為最重要的第二信使之一，在松弛氣道平滑肌和抑制炎癥中發(fā)揮重要作用［29］。因此抑制PDE通過保存cAMP水平，可發(fā)揮改善慢性呼吸系統(tǒng)疾病的作用，如臨床廣泛使用的PDE4抑制劑——羅氟司特。長期以來一直通過使用短效和長效β-腎上腺素受體激動劑進行治療哮喘和慢性阻塞性肺疾病患者氣道平滑?。℉ASM）的高收縮性，HASM細胞中有兩個以腺苷酸環(huán)化酶為中心的cAMP信號室，一個是與β2腎上腺素受體藕聯(lián)的腺苷酸環(huán)化酶6，另一個是與前列腺素受體2和4分別藕聯(lián)的腺苷酸環(huán)化酶2［30-33］。近年體外研究發(fā)現(xiàn)，PDE8在HASM細胞中表達，通過熒光傳感器對HASM活細胞中cAMP水平進行檢測，發(fā)現(xiàn)PDE8選擇性抑制劑PF-04957325可提高cAMP的基礎(chǔ)水平，其機制可能與其特異性調(diào)節(jié)β2受體-腺苷酸環(huán)化酶6介導(dǎo)的cAMP信號通路有關(guān)［34］。因此可以說，PDE8也是HASM細胞水解cAMP最主要的PDE之一，可能也是調(diào)節(jié)其反應(yīng)性和氣道重塑的新靶點。

肺纖維化是一種病因復(fù)雜且不可逆的病理過程，數(shù)種疾病都會引起肺纖維化，例如職業(yè)病中占比最大的塵肺病，它的典型病理特征是慢性炎癥和進展性肺纖維化；在部分新冠病毒感染痊愈患者中也發(fā)現(xiàn)肺部有纖維化病癥；常見的肺源性和心源性疾病、肺炎/支氣管哮喘等慢性呼吸道疾病均會引起肺纖維化［35］。囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)蛋白（CFTR）是一種cAMP依賴性蛋白，通過Gs-AC-cAMP-PKA通路發(fā)揮作用［36］。當(dāng)CFTR異常關(guān)閉時，cAMP水平降低，導(dǎo)致支氣管分泌物改變，黏液清除受損，引起肺炎和肺阻塞等相關(guān)呼吸系統(tǒng)疾病［37］。有研究發(fā)現(xiàn)，PDE8A在正常人的支氣管原代上皮細胞中有表達，運用PDE8抑制劑PF-04957325可增強該細胞CFTR的活性；對兩種囊性纖維化細胞F508del和R117H應(yīng)用PF-04957325后，其CFTR的活性也可增強；而且在通過CRISPR-Cas9基因編輯手段敲除人囊性纖維化支氣管上皮細胞系中的PDE8A后，CFTR基因與蛋白的表達增強［38］。另外危金松等［39］通過體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用博萊霉素誘導(dǎo)小鼠肺纖維化后，肺組織中的PDE8A也高表達，這表明PDE8A可能是治療囊性纖維化的一個潛在靶點。

8 結(jié)語

綜上所述，PDE8包含多種亞型，在體內(nèi)廣泛分布，發(fā)揮多種生物學(xué)作用，參與多種疾病，包括癡呆、PD、腦卒中等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生，因此PDE8可能是以上疾病防治的新靶點。但是其確切的作用和機制尚不完全明了，有待進一步研究；而且其分型眾多，且不同亞型生物學(xué)作用可能存在差異，因此高選擇性PDE8抑制劑的開發(fā)也任重道遠。

利益沖突所有作者聲明不存在利益沖突

作者貢獻聲明張猛，王麗宏：收集和分析文獻資料，撰寫論文；張芳芳，王浩：審核及修正論文，指導(dǎo)論文寫作