Trim32與脊髓損傷

付強(qiáng)徐如祥

·專題筆談·

Trim32與脊髓損傷

付強(qiáng)1徐如祥2

Trim32是一種轉(zhuǎn)錄因子，在神經(jīng)系統(tǒng)起著促進(jìn)神經(jīng)分化和抑制神經(jīng)增殖和凋亡的作用，尤其是可以調(diào)控神經(jīng)干細(xì)胞的增殖與分化，在神經(jīng)系統(tǒng)中起著重要作用，所以我們預(yù)想Trim32會(huì)在脊髓損傷的恢復(fù)中起到重要作用。本文就脊髓損傷的概述以及Trim32在其恢復(fù)中的作用予以綜述。

脊髓損傷； 小鼠； Trim32

Trim32是一種轉(zhuǎn)錄因子，在神經(jīng)系統(tǒng)起著促進(jìn)神經(jīng)分化和抑制神經(jīng)增殖和凋亡的作用，尤其是可以調(diào)控神經(jīng)干細(xì)胞的增殖與分化，在神經(jīng)系統(tǒng)中起著重要作用，所以我們預(yù)想Trim32會(huì)在脊髓損傷的恢復(fù)中起到重要作用。本文就脊髓損傷的概述以及Trim32在其恢復(fù)中的作用予以綜述。

一、脊髓損傷的概況

脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)是由極強(qiáng)的外力作用于脊柱導(dǎo)致的脊髓的急性損傷，這種損傷會(huì)引起脊髓灰質(zhì)、白質(zhì)和相應(yīng)的脊髓神經(jīng)的毀壞[1]，損傷節(jié)段以下會(huì)出現(xiàn)感覺(jué)喪失、運(yùn)動(dòng)障礙、自主活動(dòng)不能、反射活動(dòng)消失等一系列癥狀，繼而導(dǎo)致骨骼肌肉系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)病變、褥瘡、深靜脈血栓等一系列的器官機(jī)能障礙[2-5]，是一種有極高致殘率的疾病。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年該疾病全球的新增病例數(shù)至少達(dá)到13萬(wàn)人，況且患病人群的平均年齡大約為30歲，也就是說(shuō)患者在個(gè)人的黃金年齡因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)傷、暴力傷、交通意外失去了行動(dòng)的自由、自理生活的能力、甚至失去生命[6]。

不同的原因?qū)е碌募顾钃p傷會(huì)有不同的結(jié)果，而損傷的原因和年齡段常與生活的環(huán)境有關(guān)系，在我國(guó)發(fā)病人群中男性高空建筑工人、男性長(zhǎng)途車司機(jī)、跳水和賽車運(yùn)動(dòng)員最為常見(jiàn)。致傷原因最常見(jiàn)為墜落傷，其次為交通事故；而在發(fā)達(dá)國(guó)家常見(jiàn)原因是運(yùn)動(dòng)傷，大約會(huì)占到總致傷人數(shù)20%左右；而在一些政治局勢(shì)不穩(wěn)定的國(guó)家，槍彈傷常常會(huì)成為脊髓損傷的主要緣由[7-10]。

二、脊髓損傷引起的病理生理機(jī)制

脊髓損傷后會(huì)引起一系列病理生理變化，急性的機(jī)械性的損傷會(huì)立即出現(xiàn)脊髓組織和周圍組織的壞死，甚至是血管的斷裂進(jìn)一步加重脊髓組織的缺血壞死和局部水腫的發(fā)生，而周圍的神經(jīng)細(xì)胞也會(huì)出現(xiàn)一系列電解質(zhì)的紊亂導(dǎo)致神經(jīng)電活動(dòng)的異常，進(jìn)一步加重?fù)p傷；與此同時(shí)，正常組織的神經(jīng)因子的異常分泌也會(huì)使組織的自我調(diào)節(jié)能力降低，短期內(nèi)不能有效地恢復(fù)。而脊髓損傷的繼發(fā)性傷害才是更加需要重視和控制的方面，損傷后會(huì)有更多細(xì)胞程序性死亡，出現(xiàn)脫髓鞘變、囊性變，刺激性神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞大量活化和增殖，正常情況下星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)谷氨酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體(glutamate transporter-1，GLT1)攝取谷氨酸鹽，通過(guò)谷氨酸鹽的興奮性可以起到保護(hù)神經(jīng)元 、分泌營(yíng)養(yǎng)因子的作用，脊髓損傷后新生的星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)并沒(méi)有GLT1，而存活的星形膠質(zhì)細(xì)胞的GLT1逐漸減少，細(xì)胞外基質(zhì)的谷氨酸鹽大量積聚，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，通過(guò)刺激α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸受體(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionic acid receptor, AMPA)和N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartic acidreceptor，NMDA)的過(guò)表達(dá)對(duì)神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞造成興奮性毒性損傷，而軸突周圍的谷氨酸鹽的大量堆積被認(rèn)為是脊髓損傷后細(xì)胞死亡的主要因素；其他方面，星形膠質(zhì)細(xì)胞減少了對(duì)神經(jīng)元生長(zhǎng)至關(guān)重要的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的分泌，還導(dǎo)致抗氧化作用的減弱，離子通道的受損，釋放有害的炎癥因子，大量增殖還會(huì)在損傷灶附近形成膠質(zhì)瘢痕阻礙軸突的生長(zhǎng)。小膠質(zhì)細(xì)胞在正常條件下發(fā)揮吞噬異物、抗原提呈、分泌維持神經(jīng)元存活的生長(zhǎng)因子、分泌抗炎因子等作用；而在脊髓損傷后小膠質(zhì)細(xì)胞被激活會(huì)分泌門冬氨酸等大量神經(jīng)毒性的氨基酸，分泌并釋放TNF-α、IL-1等炎癥因子，均會(huì)對(duì)神經(jīng)元形成損害；分泌大量的基質(zhì)金屬蛋白酶、膠原酶等致使神經(jīng)元變性、髓鞘破壞等；也會(huì)分泌環(huán)氧合酶，進(jìn)一步加重炎癥的發(fā)生[11-18]。

三、脊髓損傷的目前治療進(jìn)展

而目前對(duì)于脊髓損傷的治療主要包括早期通過(guò)外科手術(shù)進(jìn)行對(duì)脊髓的減壓以達(dá)到骨折復(fù)位、恢復(fù)其生理結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，解除脊髓壓迫；高壓氧治療防止脊髓水腫，改善神經(jīng)細(xì)胞缺氧狀況；應(yīng)用糖皮質(zhì)激素類藥物，維持細(xì)胞內(nèi)外的水鹽代謝平衡，減少神經(jīng)毒性因子的釋放，抑制過(guò)氧化的作用；神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子促進(jìn)軸突生長(zhǎng)；維生素類促進(jìn)髓鞘的合成；利尿劑減輕髓鞘內(nèi)積水；近年來(lái)的干細(xì)胞治療得到越來(lái)越多的關(guān)注[19-23]。但是所有的治療手段并不能對(duì)脊髓損傷患者起到滿意的療效，從根本上改善生活質(zhì)量。究其原因除了軸突自身的潛在自我更新能力有限以外，還與神經(jīng)再生的膠質(zhì)環(huán)境有很大的關(guān)系[24-26]。

四、Trim32的空間結(jié)構(gòu)

Trim32是在1995年被發(fā)現(xiàn)的一種轉(zhuǎn)錄因子，其空間結(jié)構(gòu)很是特殊，包括三個(gè)鋅結(jié)合域，一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，一個(gè)B-box，一個(gè)螺旋式盤旋區(qū)域，并且證明小鼠的Trim32與人類的Trim32有87%的核苷酸和95%的氨基酸高度一致，并且發(fā)現(xiàn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)100%相同，NHL區(qū)域97%相同(均為保守區(qū)域)，Trim32被認(rèn)為發(fā)揮一系列生理功能通過(guò)以下途徑：N端環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以作為E3泛素化酶，與對(duì)應(yīng)蛋白緊密結(jié)合促使其發(fā)生蛋白酶體降解，與其緊密結(jié)合的蛋白包括actin、dybindin、c-Myc、piasy等等；C端的 NHL重復(fù)序列被認(rèn)為可以激活microRNAs，從而調(diào)控基因的表達(dá)[27-32]。

五、Trim32的研究進(jìn)展

隨著對(duì)于該轉(zhuǎn)錄因子的深入研究，發(fā)現(xiàn)其在肌肉代謝不良、腫瘤發(fā)生、Bardet-Biedl綜合征、HIV感染等疾病，在肌肉組織代謝過(guò)程中，Trim32的突變會(huì)導(dǎo)致肌肉組織的機(jī)能紊亂，導(dǎo)致肌肉的營(yíng)養(yǎng)失調(diào)；由于Trim32的泛素化和激活基因表達(dá)的雙重作用，抑制腫瘤干細(xì)胞的增殖，促進(jìn)其分化，從而抑制腫瘤的發(fā)生[31-33]。

而近年來(lái)Trim32在神經(jīng)系統(tǒng)的表達(dá)和作用逐漸被認(rèn)知：(1)Trim32在神經(jīng)細(xì)胞的高表達(dá)會(huì)促進(jìn)其分化，與Brat相似，Trim32可以通過(guò)結(jié)合Lg1和aPKC，通過(guò)增強(qiáng)Lg1作用和降低aPKC的表達(dá)發(fā)揮作用，aPKC可以在神經(jīng)系統(tǒng)可以促進(jìn)細(xì)胞自我更新和抑制神經(jīng)分化，而Lg1卻可以抑制神經(jīng)分化甚至誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[34-36]。(2)Trim32的環(huán)狀結(jié)構(gòu)泛素化結(jié)合c-Myc導(dǎo)致蛋白酶體降解，高水平的c-Myc對(duì)于神經(jīng)干細(xì)胞的自我更新至關(guān)重要，還可以使得神經(jīng)細(xì)胞更容易轉(zhuǎn)化為胚胎干細(xì)胞，因此bFGF-SHP2-ERK-c-Myc-Bmi途徑對(duì)于神經(jīng)祖細(xì)胞的自我更新是至關(guān)重要的，況且c-Myc的過(guò)表達(dá)可以在中樞神經(jīng)系統(tǒng)促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的增殖，因此Trim32致使的c-Myc水平的降低是誘導(dǎo)神經(jīng)分化的第一步，有這樣的結(jié)論我們還可以推斷，c-Myc的過(guò)表達(dá)可以抑制巢蛋白標(biāo)志的神經(jīng)祖細(xì)胞可以更多的轉(zhuǎn)化為星形膠質(zhì)細(xì)胞[31,37,38]。通過(guò)C端的NHL結(jié)構(gòu)，Trim32作為microRNA的激活物，研究證明結(jié)合的microRNA片段后的表達(dá)產(chǎn)物L(fēng)et-7a具有抗增殖作用，可以減緩腫瘤細(xì)胞的自我更新，抑制腫瘤的生長(zhǎng)。在神經(jīng)干細(xì)胞的分化中Let-7a也被調(diào)節(jié)，況且研究發(fā)現(xiàn)，Let-7a的作用目標(biāo)物是c-Myc[39-41]。因此在泛素化和調(diào)節(jié)基因表達(dá)的雙重作用下，Trim32可以促進(jìn)神經(jīng)的分化和抑制增殖。(3)Trim32可以通過(guò)調(diào)節(jié)RARα的表達(dá)發(fā)揮作用。Trim32可以增強(qiáng)維生素A酸依賴的RARα介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄行為，卻不能有效增強(qiáng)雄激素和其他因子介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄行為，可見(jiàn)Trim32可以特異性增強(qiáng)RARα介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄行為；Trim32還與RARα相互作用，互相結(jié)合成緊密復(fù)合體，Trim32對(duì)RARα有逆向調(diào)節(jié)作用，不能作用于復(fù)合物；Trim32還可以介導(dǎo)RARα的泛素化，從而調(diào)節(jié)RARα的表達(dá)水平；Trim32被驗(yàn)證可以與RARα合作，共同促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的胚胎癌原細(xì)胞的分化；由于介導(dǎo)RARα在軸突的興奮性，Trim32還會(huì)在全反式維甲酸的存在條件下促使成神經(jīng)瘤細(xì)胞的分化；RARα在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、再生等生理活動(dòng)中其重要作用，其誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化，促使神經(jīng)干細(xì)胞增生，但其在分子水平的作用并不清楚[42-45]。(4)Trim32促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生。在體內(nèi)的研究中發(fā)現(xiàn)Trim的過(guò)表達(dá)可以促使神經(jīng)祖細(xì)胞更多的轉(zhuǎn)化成為大腦皮層神經(jīng)元，而低水平表達(dá)Trim32會(huì)使得神經(jīng)祖細(xì)胞仍然維持原有狀態(tài)[44]。

六、Trim32在脊髓損傷中的治療展望

Trim32的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)決定了其功能的多面性，在核酸、蛋白、分子等多方面發(fā)揮作用。脊髓損傷一直缺乏從根本上解決促軸突生長(zhǎng)、抑制膠質(zhì)環(huán)境障礙、抗凋亡、加強(qiáng)神經(jīng)保護(hù)的治療方法，或者因?yàn)樗幬锉旧泶嬖诘慕o予方式的局限性使得不能廣泛應(yīng)用于臨床治療，或者因?yàn)閮?nèi)固定等方式以為本身的免疫性應(yīng)用中會(huì)受到質(zhì)疑，或者因?yàn)楦杉?xì)胞等方式的不可預(yù)見(jiàn)性和誘導(dǎo)的盲區(qū)使得在治療中效果不甚理想。而該疾病的高致殘、致死率又急需有一種從根本改善病情、促進(jìn)其恢復(fù)的治療方法，而Trim32可以在各分子水平進(jìn)行調(diào)節(jié)，不失為一種可以考慮和研究的治療方式，盡管這種設(shè)想任重而道遠(yuǎn)，但不失為一種值得花費(fèi)精力研究的課題。

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Trim32 and spinal injury

Fu Qiang1,Xu Ruxiang2.1Department of Neurosurgery,251 Hospital of PLA,Zhangjiakou 075000,China;2Institute of Neuroscience of Beijing Military Region,Beijing 100700, China

Xu Ruxiang,Email:zjxuruxiang@163.com

Trim32 is a transcription factor，it can promote neural differentiation,restrain neural proliferation and neural apoptosis.Especially it can regulate proliferation and differentiation of neural stem cell,it play an important role in nervous system.So we expect that Trim32 can be useful in the recover of spinal cord injury,this review summarized the spinal cord injury and the role of Trim32 play in the spinal cord injury.

Spinal cord injury; Mice; Trim32

10.3877/cma.j.issn.2095-9141.2015.05.010

軍隊(duì)十二五重大科技項(xiàng)目(BWS12J010)

075000張家口，解放軍第 251醫(yī)院神經(jīng)外科1；100700北京，北京軍區(qū)神經(jīng)外科研究所2

徐如祥，Email：zjxuruxiang@163.com