Nogo受體相關(guān)研究進展

姚宇晨，劉英富，陳旭義，涂悅，李建國

1.武警后勤學院 附屬醫(yī)院，天津 300162；2.天津中醫(yī)藥大學，天津 300193；3.武警后勤學院，天津 300309

Nogo 受體（Nogo receptor，NgR）作為一種特異性蛋白，通過與中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘中存在的3 種神經(jīng)再生抑制因子Nogo、髓鞘相關(guān)糖蛋白（MAG）和少突膠質(zhì)細胞的髓鞘糖蛋白（Omgp）特異性結(jié)合而發(fā)揮抑制作用。NgR 與和Lingo-1 或TROY 組合成受體復合體，并介導Nogo、MAG和Omgp對軸突的抑制作用。Lingo-1為LRR 家族成員。一直以來，NgR 多作為神經(jīng)損傷方面疾病的相關(guān)靶點，近年來一些研究發(fā)現(xiàn)NgR也與神經(jīng)內(nèi)科疾病相關(guān)[1]。

1 NgR的結(jié)構(gòu)及亞型

NgR 富含亮氨酸殘基，由473 個氨基酸殘基構(gòu)成，從N 端至C 端，包括一個信號肽、亮氨酸殘基重復構(gòu)成的N 端（LRRNT）、包含8 個亮氨酸殘基的重復結(jié)構(gòu)（LRR）、特異性C 端、富含半胱氨酸殘基的C端延伸區(qū)（LRRCT）及糖基磷脂酰肌醇結(jié)構(gòu)（GPI）。LRR 結(jié)構(gòu)和C 端為2 個功能區(qū)，其中LRR 結(jié)構(gòu)是結(jié)合3 種抑制分子（Nogo、MAG、Omgp）的主要部位。C端富含半胱氨酸殘基，與GPI 相連，使其與可溶性Nogo-66高度親和，同時NgR借助GPI固定于神經(jīng)細胞的表面。

通過GPI 的錨著結(jié)構(gòu)，推測神經(jīng)細胞膜上可能存在其他的受體亞型協(xié)同NgR，向細胞內(nèi)轉(zhuǎn)導抑制信號。

NgR 具有6 個診斷性殘基，包括4 個衍生性殘基；NgRH1 蛋白有7 個診斷性殘基，均為衍生性殘基；NgRH2 蛋白具有8 個診斷性殘基，包括7 個衍生性殘基[2]。NgR 的結(jié)構(gòu)圖譜顯示，其所含21 個診斷性殘基中有18 個位于表面，位置分別在NgR 的外功能區(qū)頂部和底部[3]。

2 NgR的表達

NgR 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)細胞中表達廣泛，在突觸前膜和突觸后膜都有NgR 的定位。熊南翔[4]通過免疫熒光染色法發(fā)現(xiàn)NgR分布于整個大鼠神經(jīng)元生長錐，但在P 區(qū)（peripheral domain）更為集中。之前NgR 被認為在少突膠質(zhì)細胞中并無表達[5]，孫芳等[6]通過免疫組織化學及免疫細胞化學熒光法的雙標實驗發(fā)現(xiàn)NgR可在健康大鼠脊髓白質(zhì)中的少突膠質(zhì)細胞上表達，尹小磊等[7]在新生24 h 內(nèi)的大鼠視網(wǎng)膜上觀察到NgR的表達，Sun等[8]通過RT-PCR和Western 印跡發(fā)現(xiàn)原代培養(yǎng)的星形膠質(zhì)細胞也有NgR 的表達。胡澤嵐等[9]通過免疫熒光雙標及包埋前免疫電鏡染色等方法觀察到，NgR 主要分布于脊髓白質(zhì)中膠質(zhì)細胞胞體的周邊和突起上，并且與細胞膜相關(guān)，推測NgR 可能有調(diào)節(jié)膠質(zhì)細胞之間通訊的作用。有研究表明[10]，NgR 在大鼠脊髓來源單個神經(jīng)干細胞和神經(jīng)球均可顯著表達，提示NgR 在脊髓神經(jīng)的干細胞階段已經(jīng)開始表達。另外，NgR 亦被發(fā)現(xiàn)可在膠質(zhì)瘤細胞上進行表達[11]。

3 NgR的作用機制

NgR 的陽性表達與中樞神經(jīng)細胞再生能力低下有直接關(guān)系[12]。NgR 通過與p75和Lingo-1組成受體復合體而介導Nogo-66、MAG和OMgp 的抑制作用。當抑制因子與NgR 特異性結(jié)合后，其介導的信號通過p75 傳遞給RhoA，再通過RhoA 作用于效應(yīng)器ROCK，完成胞體內(nèi)信號傳遞，調(diào)節(jié)生長錐中的微絲，促使生長錐潰變，從而抑制軸突再生[13-15]。生長錐是哺乳動物神經(jīng)的惟一生長點，僅出現(xiàn)于神經(jīng)生長早期或神經(jīng)再生期，絲狀偽足持續(xù)伸縮感受周圍環(huán)境，以此決定神經(jīng)突起的前進。生長錐與其靶細胞相接觸，分化成突觸前部。有學者認為[16]Nogo 與NgR 的信號轉(zhuǎn)導過程中Rho 家族發(fā)揮重要作用，其中Cdc-42和Rac 能夠調(diào)節(jié)生長錐、引導神經(jīng)軸突生長，RhoA 則引起生長錐的崩解。ROCK 是Rho 相關(guān)激酶[17]，Ca2+及ROCK 是Nogo-A 的膜內(nèi)信號分子，其信號分子傳遞機制目前尚不清楚[18]。有文獻稱，阻斷ROCK 或RhoA 能夠明顯促進神經(jīng)生長。此外，阻斷RhoA 有明顯的神經(jīng)保護作用[19]。van Gaalen 等[1]在NgR基因敲除小鼠水迷宮實驗中觀察到其空間學習、記憶能力明顯較正常野鼠遲緩，但對遠期記憶并無影響，提示NgR在正常動物體內(nèi)并不可缺失。

4 NgR與中樞神經(jīng)疾病相關(guān)性研究進展

4.1 中樞神經(jīng)系統(tǒng)創(chuàng)傷

Sroga 發(fā)現(xiàn)，在損傷的脊髓局部的小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞上有較多的NgR 表達，其作用可能在于調(diào)節(jié)脊髓損傷后炎癥反應(yīng)和繼發(fā)的損傷[20]。通過對人工造成脊髓損傷的Nogo 基因敲除小鼠的研究，發(fā)現(xiàn)其皮質(zhì)脊髓束明顯再生[21]。阻斷Nogo-A 可增強軸突再生能力，其功能可見明顯恢復[22]。有文獻報道，抑制NgR1 可促進腦外傷大鼠的認知功能恢復[23]。朱莊臣[24]通過構(gòu)建大鼠NgR 基因慢病毒載體并轉(zhuǎn)染巨噬細胞使之表達NgR，可表達NgR 的巨噬細胞體外能促進損傷神經(jīng)元的修復，其機制可能與NgR 介導的胞內(nèi)信號途徑對巨噬細胞吞噬功能的調(diào)節(jié)作用有關(guān)。王東等[25]用沉默NgR 基因的方法對重型顱腦損傷大鼠進行治療，觀察到治療效果明顯優(yōu)于對照組，提示NgR 基因沉默后的神經(jīng)干細胞對改善大鼠重型顱腦創(chuàng)傷神經(jīng)學功能效果明顯。

4.2 腦腫瘤

Nogo 蛋白對于中樞神經(jīng)腫瘤的影響機制已有較多相關(guān)論述。Nogo-A 與NgR 在多種人類腦腫瘤細胞中均有表達。何主強[26]通過免疫組織化學等方法證實，Nogo-A 與NgR 在星形膠質(zhì)瘤組織中的表達量與腫瘤的惡性程度正相關(guān)，推測Nogo-A 與NgR對星形膠質(zhì)細胞瘤的發(fā)病存在促進作用。少突膠質(zhì)細胞瘤Nogo-A和NgR的表達量明顯高于正常范圍，推測2 種蛋白可能作為細胞黏附分子存在。Liao 等[27]發(fā)現(xiàn)Nogo-66和MAG 對人類神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞U87MG 的黏附和遷移能力有明顯影響，證實NgR 可在U87MG 細胞上表達，并參與了Nogo-66 等抑制因子對U87MG 細胞的抗黏附和抑制遷移作用，提示NgR可能作為對抗中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤新的切入點。

4.3 阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease，AD）

AD 的主要病理改變?yōu)樯窠?jīng)元及突觸缺失細胞外β淀粉樣蛋白（amyloid β protein，Aβ）。Nogo-P4抑制皮質(zhì)神經(jīng)元突起再生是通過NgR及下游信號分子ROCK和PKC 激活來實現(xiàn)的，并且Nogo-P4 能夠促進Aβ42，且與ROCK 的激活相關(guān)，提示NgR 可作為治療AD 的參考標靶[28]。但通過用NgR 競爭性抑制劑NEP1-40 作用于大鼠神經(jīng)元的實驗，觀察到NEP1-40可促進神經(jīng)元突起再生，但不能減少Aβ42的表達。即便如此，NgR亦可作為AD輔助治療的靶向蛋白。

4.4 卒中

研究表明，哺乳動物大腦在缺氧缺血性損傷時，Nogo-A 及其受體NgR 基因和蛋白表達增多，高表達狀態(tài)會持續(xù)較長時間，這也可能是造成大腦缺氧缺血性損傷后神經(jīng)恢復較差的重要原因之一。腦梗死在發(fā)生后較長的一段時間內(nèi)均存在明顯的軸突損傷，這種現(xiàn)象可能與RhoA/ROCK/JNK/c-Jun 信號通路的激活相關(guān)，最終抑制軸突的再生。對大鼠皮層局灶性缺血模型腦室內(nèi)注射NgR 拮抗劑sNgR1-Fc，其對腦組織的保護效果明顯優(yōu)于PBS 對照組，推測抑制NgR 的表達可能促進軸突的再生[29]。在大鼠內(nèi)囊腦出血模型的腦組織中，NgR 表達的變化與腦組織急性期的病理學變化一致，發(fā)病后72 h，NgR的表達量達到峰值。對動物腦出血模型的研究發(fā)現(xiàn)，腦出血后周圍組織在沒有出現(xiàn)脫髓鞘病變的情況下，呈現(xiàn)軸突的損害，推測其可能參與了發(fā)病早期對軸突的損害[30]。唐超剛[31]發(fā)現(xiàn)自由基清除藥物依達拉奉可能減少大鼠腦出血模型病灶周圍Nogo-A 蛋白的表達，同時延長神經(jīng)細胞再生相關(guān)蛋白GAP-43的表達時間，從而達到對神經(jīng)保護的作用，同時也提示Nogo-A 及其受體NgR 可能參與腦出血后神經(jīng)損害的病理過程。相關(guān)研究均提示NgR作為腦出血后減少神經(jīng)損傷及促進神經(jīng)功能恢復治療靶點的可行性。

4.5 脫髓鞘疾病

研究表明，Nogo-A 與其受體NgR 亦參與免疫性脫髓鞘疾病的發(fā)生發(fā)展[32]，如急性播散性腦脊髓炎（ADEM）、多發(fā)性硬化癥（MS）等。相關(guān)研究證實[33]，T 細胞、單核細胞等免疫細胞中可表達NgR1，患有MS 的病人外周血液中單核細胞表達NgR1 增多，提示NgR1 可能參與MS 的發(fā)病[34]。李晟等[35]通過對60名確診的MS 患者進行基因多態(tài)性分析，發(fā)現(xiàn)Nogo基因多態(tài)性可能是造成MS 的遺傳因素之一。進一步的研究[36]表明，Nogo 基因3'端編碼區(qū)的CAA 片段Del 等位基因頻率增高，可能增加MS 發(fā)病的風險。池英[37]對動物試驗性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）的腦側(cè)腦室附近組織的研究表明，NgR 在EAE 發(fā)病中期較其他時間段明顯升高，推測發(fā)病中期NgR 的表達可能與早期軸突損害及炎癥細胞的黏附、移行相關(guān)。變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎的腦組織中，Nogo-A 及其受體NgR 的表達明顯增多，用大劑量甲強龍干預后可見下降，提示甲強龍可能對Nogo-NgR系統(tǒng)的神經(jīng)抑制功能有拮抗作用[38-39]。

4.6 癲癇

癲癇是一種嚴重的腦部疾病，反復的癲癇發(fā)作可對神經(jīng)系統(tǒng)造成嚴重損害，并產(chǎn)生相應(yīng)的神經(jīng)生物學、認知、心理學和社會功能障礙等方面的后果。癲癇可造成病灶區(qū)域內(nèi)膠質(zhì)細胞增生、突觸的重組及神經(jīng)元的缺失。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，顳葉癲癇的海馬神經(jīng)元上的Nogo-A 表達明顯增多[40]。楊雷等[41]的研究表明，造模后早期的癲癇大鼠海馬組織中NgR 的表達量明顯降低，7 d 后其表達量逐漸增多，推測這種現(xiàn)象為NgR的短期“降量調(diào)節(jié)”來幫助海馬組織苔蘚纖維發(fā)芽及突觸重組的發(fā)生。Nogo-A 信號通路在癲癇發(fā)病過程中的表達變化趨勢提示其很可能參與顳葉癲癇的神經(jīng)重塑[42]。

5 結(jié)語

NgR 作為正常機體內(nèi)存在的蛋白，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的生理和病理過程中均扮演了重要角色。研究發(fā)現(xiàn)，NgR 在神經(jīng)損害初期的抑制作用能妨礙神經(jīng)功能的恢復，反之NgR 的缺失亦會導致嚴重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。Nogo、NgR 蛋白的特性，為藥物治療相關(guān)疾病提供了新的靶點。由于諸如血腦屏障通過率、免疫等因素，NgR 及相關(guān)蛋白藥物距離臨床運用尚須進一步研究。但近年來納米及立體定向技術(shù)的發(fā)展，為NgR 用于治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了更多的可行性。

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