Reelin在不同組織和器官中的研究

張 虹(綜述)，馮磊光(審校)

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院檢驗科，哈爾濱150001)

Reelin是一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，在皮質(zhì)發(fā)育期間一些腦組織的層狀結(jié)構(gòu)上起重要的作用。Reelin在精神分裂癥患者皮質(zhì)中間神經(jīng)元中表達(dá)降低，可能和神經(jīng)元中選擇性DNA甲基轉(zhuǎn)移酶增高而使reelin啟動子超甲基化有關(guān)［1］。也有研究表明，人類的各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病與reelin的突變和異常表達(dá)有關(guān)，如自閉癥患者reelin基因5'端異常的 GGC重復(fù)序列［2］。一種與染色體7q22區(qū)有關(guān)的常染色體隱性腦發(fā)育障礙疾病中，甚至沒有reelin的表達(dá)［3］。近來證實了reelin也表達(dá)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的器官和組織中，它可能調(diào)節(jié)細(xì)胞分化和細(xì)胞遷移。

1 Reelin的概述

Reelin主要由大腦皮質(zhì)形成過程中短暫存在的Cajal-Retzius(C-R)細(xì)胞合成和分泌，已在神經(jīng)元原代培養(yǎng)的上清液中分離出Reelin的數(shù)個同型異構(gòu)體［4］。Reelin幾乎存在于所有的脊椎動物中，人類Reelin基因位于染色體7q22［5］。Reelin是一種相對分子量為388×103的分泌型蛋白質(zhì)，由3461個氨基酸組成的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白［6］。

大概在原始神經(jīng)元開始從室區(qū)遷移時，reelin在遷移中的神經(jīng)元內(nèi)激活一個信號途徑。這個途徑對于皮質(zhì)由內(nèi)層向外層的正常發(fā)育是必需的。Reelin作為一種同型二聚體通過C-R細(xì)胞被分泌到細(xì)胞外基質(zhì)［7］。二聚reelin結(jié)合到載脂蛋白E受體2和極低密度脂蛋白受體的細(xì)胞外結(jié)合區(qū)域［8］，兩種受體表達(dá)在遷移神經(jīng)元的表面。Reelin結(jié)合到受體復(fù)合物傳達(dá)一個信號，穿過引起Dab1(一種細(xì)胞質(zhì)銜接蛋白)酪氨酸磷酸化的細(xì)胞膜［9］。這種結(jié)合對于 Dab1在胞膜的正確定位是必要的，而且對reelin信號從磷酸化的Dab1的下游轉(zhuǎn)導(dǎo)是必要的［10］。Reelin 結(jié)合到受體復(fù)合物引起胞質(zhì)酪氨酸激酶 Fyn和 Src的激活，兩者都使Dab1磷酸化。磷酸化的Dab1誘導(dǎo)兩種激酶的進(jìn)一步激活。結(jié)果 Fyn和Src的自體激活產(chǎn)生一種酪氨酸激酶串聯(lián)。這種串聯(lián)的目標(biāo)包括涉及肌動蛋白細(xì)胞骨架的動態(tài)結(jié)構(gòu)的蛋白。還有一種可能是，F(xiàn)yn/Src串聯(lián)了帶有由黏附位點中配體參與的整合素產(chǎn)生的信號協(xié)同作用［11］。

新生的皮質(zhì)神經(jīng)元位于腦的深部，即皮質(zhì)下腦室發(fā)生區(qū)。它們沿著神經(jīng)膠質(zhì)向外放射狀遷移，越過較早誕生的神經(jīng)元，直到最后到達(dá)腦表面的C-R細(xì)胞，并在此分化，發(fā)出軸突和樹突。在這過程中它們一直受C-R細(xì)胞分泌的reelin的指導(dǎo)。若reelin缺乏，則后來的神經(jīng)元不能越過早期駐扎下來的板下神經(jīng)元，遷移過程受到阻礙而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)紊亂的堆積。鄧錦波等［12］的實驗結(jié)果得出，由于 reelin在reeler小鼠內(nèi)的缺乏導(dǎo)致了海馬皮質(zhì)板發(fā)育紊亂，表現(xiàn)為錐體層和顆粒層的擴(kuò)張和增厚，這種皮質(zhì)板發(fā)育紊亂，以齒狀回的顆粒層表現(xiàn)尤為突出;齒狀回顆粒細(xì)胞明顯增殖，而且增殖區(qū)發(fā)生了改變，由原來的下顆粒層變?yōu)轭w粒層的椎體下緣，增殖后的顆粒細(xì)胞向門部遷移，并充斥于整個門區(qū)。提示了reelin不僅是神經(jīng)細(xì)胞遷移的終止信號，還參與調(diào)控神經(jīng)細(xì)胞增殖。

為了解釋 reelin在成年前腦中的功能，Lluís等［13］在CaMKⅡα啟動子的控制下制造了過度表達(dá)reelin的轉(zhuǎn)基因鼠。Reelin的過度表達(dá)增加了成年的神經(jīng)發(fā)生并損傷成年產(chǎn)生的神經(jīng)元的遷移和定位。在海馬中，reelin的過度表達(dá)導(dǎo)致一種突觸聯(lián)絡(luò)上的增加和樹突棘的肥大。在警戒行為的鼠中，長程增強(qiáng)效應(yīng)的誘導(dǎo)顯示reelin過度表達(dá)在長程增強(qiáng)效應(yīng)反應(yīng)中引起一種戲劇性的增長。在這些鼠中，經(jīng)典的條件反射模式期間海馬興奮性突觸后電位閾值也是增加的。結(jié)果表明成熟大腦中的reelin水平不但調(diào)節(jié)神經(jīng)元發(fā)生和遷移，而且也調(diào)節(jié)突觸的結(jié)構(gòu)和功能的性質(zhì)。這些觀察提出了reelin控制維持成熟大腦活性的發(fā)育的進(jìn)程。

2 Reelin與疾病的關(guān)系

Reelin是由位于新皮質(zhì)和古皮質(zhì)分子層的C-R細(xì)胞分泌的糖蛋白，在精神分裂癥、孤獨癥等腦疾病中是降低的。也有報道指出reelin在某些患有無腦回的常染色體隱性遺傳患者的血清中幾乎消失［14］。甚至reelin不但與哺乳動物胚胎期間腦正常皮質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，還涉及對成年大腦認(rèn)知功能有幫助的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)。作為神經(jīng)細(xì)胞遷移的終止信號，reelin對皮質(zhì)的發(fā)育起著十分重要的作用，如果皮質(zhì)內(nèi)reelin缺乏，則可導(dǎo)致皮質(zhì)板發(fā)育障礙［12］。

2.1 Reelin在精神分裂癥中的表現(xiàn) 發(fā)生在精神分裂癥患者腦中的Reelin基因(RELN)的下調(diào)以帶有短小樹突的椎體神經(jīng)元和樹突棘表達(dá)密度的降低為特征，可能是由RELN啟動子超甲基化引起。在成年哺乳動物腦中，氨酪酸分泌型中間神經(jīng)元釋放RELN到細(xì)胞外基質(zhì)，在那里它與出現(xiàn)在樹突棘突觸后密度的高親和性的整合素受體結(jié)合，并在突觸可塑性上可能起作用［15］。Reelin在精神分裂癥患者皮質(zhì)中間神經(jīng)元中表達(dá)降低，可能和神經(jīng)元中選擇性DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶增高使reelin啟動子過度甲基化有關(guān)，因為在甲硫氨酸致精神分裂癥的動物模型中，reelin啟動子甲基化增加，reelin mRNA降低［16］。

之前的研究發(fā)現(xiàn)，reelin mRNA和蛋白水平在診斷為精神分裂癥或雙向精神障礙患者的皮質(zhì)、顳葉和海馬區(qū)中降低了大概50%［17］。在成熟的大腦中reelin通過氨酪酸能中間神經(jīng)元被合成并分泌，而在相同的大腦中也發(fā)現(xiàn)GAD67同水平地降低。這些結(jié)果提出了在精神分裂癥和雙相障礙的額前皮質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)纖維網(wǎng)和樹突棘密度的降低可能是氨酪酸能功能下調(diào)的結(jié)果，并且在reelin分泌到椎體細(xì)胞的樹突、體細(xì)胞和軸突起始段是一種關(guān)聯(lián)的降低。

Reelin基因的遺傳研究還沒有發(fā)現(xiàn)帶有精神分裂癥的CGG重復(fù)序列多態(tài)性的任何關(guān)聯(lián)。然而，reelin啟動子CpG島的DNA分析在精神分裂癥中－134 bp和139 bp顯示了甲基化的增加，這對于reelin基因的調(diào)節(jié)是特別重要的［18］。除了甲基化酶的mRNA以外，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1在表達(dá)reelin和谷氨酸脫羧酶67的同樣的神經(jīng)元中是上調(diào)的。這些結(jié)果提出了reelin的下調(diào)由reelin和谷氨酸脫羧酶67啟動子的表觀遺傳超甲基化介導(dǎo)。這個超甲基化可能由已經(jīng)報道的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1的過度表達(dá)引起。細(xì)胞培養(yǎng)研究在顯示DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1的反轉(zhuǎn)錄敲除造成reelin mRNA表達(dá)的增加時支持了這個假設(shè)。這些所有的結(jié)果都集合了一個想法，即精神分裂癥中由過量的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1引起的reelin啟動子的超甲基化導(dǎo)致了reelin在額皮質(zhì)和海馬中的下調(diào)［19］。

2.2 Reelin在阿爾茨海默病中的表現(xiàn) Reelin調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育并調(diào)節(jié)成人腦中樹突可塑性。Reelin信號途徑的改變促進(jìn)了與阿爾茨海默病(Alzheimer disease，AD)相關(guān)的神經(jīng)功能能異常。結(jié)合到載脂蛋白E受體2和極低密度脂蛋白受體的reelin被載脂蛋白E競爭性抑制，與E2亞型相比更容易被E3和E4亞型抑制，顯示了更低的受體親和力，因此提出了不同的載脂蛋白E基因型可能通過不同的與載脂蛋白E受體2和極低密度脂蛋白受體結(jié)合的抑制作用間接地修飾對于AD的與RELN有關(guān)的風(fēng)險。然而，不能排除載脂蛋白E受體2和極低密度脂蛋白受體中的多態(tài)現(xiàn)象可能也調(diào)節(jié)reelin的結(jié)合，因此對AD是風(fēng)險因素。最近在表達(dá)人AβPP V717F突變和人突變PS1的AβPP/PS1雙重轉(zhuǎn)基因鼠的小半鞘翅中檢測到reelin［20］。值得注意的是，連鎖分析的數(shù)據(jù)提出了7號染色體長臂上的位點可能是易患AD的高危位點。根據(jù)AD研究討論會，候補(bǔ)基因被描述在7q21.3 位點(PON1，PON2，PON3)和7q22.1(ACHE，SERPINE1)，RELN基因定位在7q22基因中人染色體7的長臂的負(fù)鏈［17］。

2.3 Reelin在無腦回中的表現(xiàn) 在大腦皮質(zhì)發(fā)育期間reelin調(diào)節(jié)神經(jīng)元遷移。RELN基因點突變顯示引起一種常染色體隱性遺傳的人腦畸形，稱為帶有小腦發(fā)育不全的無腦回。無腦回是一種由大腦皮質(zhì)和小腦異常發(fā)育引起的腦畸形。在臨床上，患者出現(xiàn)發(fā)育遲緩、張力減退、嚴(yán)重的共濟(jì)失調(diào)和癲癇，而腦磁共振成像證實了彌漫性腦回肥厚、海馬發(fā)育不良和嚴(yán)重的小腦及腦干發(fā)育不全，小腦葉片幾乎完全缺失。在完全無腦回的患者中，由于缺乏正常量的周圍腦組織的支撐，腦室通常擴(kuò)大，小腦皮質(zhì)也有異常，而有些患者則呈現(xiàn)為腦回表淺出現(xiàn)異常增寬或狹窄，稱為巨腦回或小腦回。常規(guī)的核型證明了在純合狀態(tài)下7號染色體的臂間倒位，即46，XX，inv(7)(p11.2q22)。從先證者上制備的用 BAC探針RP11-975H14在中期染色體上的FISH分析中，p11.2和q22上都顯示雜交信號，指出了發(fā)生在包含在這個BAC克隆中的DNA范圍內(nèi)的倒置。這個克隆完全包含在RELN基因的范圍內(nèi)［21］。

2.4 Reelin在孤獨癥中的表現(xiàn) Reelin編碼一種控制細(xì)胞間相互作用的蛋白質(zhì)，涉及腦發(fā)育中的神經(jīng)元遷移和定位。RELN繪制到7q22染色體區(qū)域，這個區(qū)域暗示或?qū)陋毎Y有意義的聯(lián)系在一些研究中已經(jīng)報道了。家族和種群為基礎(chǔ)相關(guān)的研究也指出了RELN的變化可能給孤獨癥帶來風(fēng)險。特別是在一些研究中RELN基因5'非翻譯區(qū)的大量多態(tài)性的三核苷酸串聯(lián)重復(fù)已經(jīng)牽涉了孤獨癥。RELN對孤獨癥的貢獻(xiàn)通過突變?nèi)鹆质蟮难芯勘贿M(jìn)一步支持，它攜帶RELN中大量的缺失染色體，并顯示了在孤獨癥尸檢研究中證實的與細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的腦異常相似的不規(guī)則的皮質(zhì)結(jié)構(gòu)［22］。

2.5 Reelin在其他組織中的發(fā)現(xiàn) Reelin異常雖然涉及腦畸形和一些精神疾病的發(fā)病，但是reelin的生物學(xué)功能在發(fā)育和其他器官的功能上仍不明了。因為reelin在控制細(xì)胞遷移上有作用，可能在癌癥的侵襲和轉(zhuǎn)移方面是一個重要的因素。

2.5.1 在前列腺癌中的發(fā)現(xiàn) 在Perrone等［23］的研究中觀察到39%的前列腺癌顯示reelin表達(dá)。在癌瘤周圍和遠(yuǎn)離癌瘤的間質(zhì)組織和正常的腺體上皮細(xì)胞中reelin經(jīng)常是陰性的。在任何級別的前列腺上皮內(nèi)瘤形成損傷中reelin也是陰性的。而出現(xiàn)在檢測組織切片中的神經(jīng)結(jié)構(gòu)顯示reelin的陽性免疫反應(yīng)性，因此被用作一個內(nèi)部的陽性對照。由此提出了reelin作為一個前列腺癌的特殊的組織學(xué)標(biāo)記。

2.5.2 在眼組織中的發(fā)現(xiàn) Pulido等［24］的研究顯示，在正常的眼中，角膜上皮不斷地經(jīng)歷一個基礎(chǔ)水平的再生。在未損傷鼠的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層reelin表達(dá)的水平與在成年鼠神經(jīng)元中的reelin表達(dá)的低水平一致。而在眼組織損傷后reelin的表達(dá)在神經(jīng)元和非神經(jīng)元組織中明顯增加。選擇損傷后第3天進(jìn)行評估是因為那時損傷可能會有一些愈合。因為reelin可以幫助干細(xì)胞在成熟神經(jīng)組織中遷移，損傷后增加的reelin的表達(dá)可能在愈合狀態(tài)中起作用。這可能有助于部分地解釋在腦或視網(wǎng)膜損傷后干細(xì)胞植入的實驗性研究中關(guān)注植入干細(xì)胞的尋靶作用。

2.5.3 在結(jié)腸癌中的發(fā)現(xiàn) 在董勝翔等［25］的研究中，結(jié)腸癌組有43.43%表達(dá)reelin，包括Duke's B、C、D。Duke's A的患者在腫瘤組織中不表達(dá)reelin。Logistic回歸分析提示結(jié)腸癌表達(dá)reelin與局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，并提示結(jié)腸癌細(xì)胞表達(dá)reelin每增加一個單位，腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移至局部淋巴結(jié)的可能性將增加3.523倍。一些學(xué)者利用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)證實淋巴內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)reelin mRNA，而血管內(nèi)皮細(xì)胞并不表達(dá)［26］。

2.5.4 在成齒質(zhì)細(xì)胞中的發(fā)現(xiàn) 在 Bleicher等［27］的研究中，通過原位雜交顯示了reelin通過成齒質(zhì)細(xì)胞表達(dá)在人牙胚中。牙齒有豐富的伸展到牙質(zhì)小管的神經(jīng)分布。盡管沒有突觸在成齒質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)末梢中被發(fā)現(xiàn)，但是在成牙本質(zhì)細(xì)胞突和神經(jīng)末梢之間有緊密接觸點的證據(jù)。

3 展望

雖然大多數(shù)研究已經(jīng)集中在reelin在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中的作用，但是，最近的研究已經(jīng)顯示了reelin也表達(dá)在成人外周組織中，包括外周神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腎臟、睪丸、卵巢、成齒質(zhì)細(xì)胞、漿細(xì)胞、血清、腺泡和導(dǎo)管的胰腺上皮細(xì)胞、朗漢斯細(xì)胞、胰島細(xì)胞和自主外周神經(jīng)，因此提出了一系列的生物學(xué)功能。雖然reelin異常已經(jīng)涉及腦畸形和一些精神疾病的發(fā)病，但是它在發(fā)育和其他器官功能中的生物學(xué)作用仍然不明了。由于reelin在控制細(xì)胞遷移中有作用，它可能在癌癥的侵襲和轉(zhuǎn)移中代表一個重要的因素，這將是接下來研究的重點。

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