Netrin1及其受體與顳葉癲癇海馬硬化的關(guān)系

王國兵 綜述，王東軍審校

(廣東醫(yī)學(xué)院第二臨床學(xué)院，廣東 東莞 523808)

Netrin1及其受體與顳葉癲癇海馬硬化的關(guān)系

王國兵 綜述，王東軍審校

(廣東醫(yī)學(xué)院第二臨床學(xué)院，廣東 東莞 523808)

神經(jīng)軸突導(dǎo)向因子Netrin1及其受體在調(diào)節(jié)神經(jīng)突觸重建及抗細(xì)胞凋亡過程中起重要作用，海馬硬化是顳葉癲癇中最常見的一種病理變化，神經(jīng)突觸重建及神經(jīng)元凋亡為其特征性病理變化。本文就Netrin1及其受體與顳葉癲癇海馬硬化的相關(guān)性予以綜述。

顳葉癲癇；海馬硬化；突觸重建；苔蘚纖維發(fā)芽；Netrin1；DCC；Unc5

癲癇是神經(jīng)系統(tǒng)中的常見疾病，僅次于腦血管病，癲癇發(fā)作嚴(yán)重影響患者的認(rèn)知、心理、神經(jīng)生物學(xué)及社會(huì)功能，導(dǎo)致患者生活質(zhì)量明顯下降。同時(shí)，長時(shí)間口服多種抗癲癇藥物不僅會(huì)危害患者的健康，同時(shí)也加重了家庭和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

世界各地多項(xiàng)流行病學(xué)研究[1]結(jié)果顯示癲癇年發(fā)病率在30/10萬左右。目前我國大約有1 000萬癲癇患者，且每年有近40萬新發(fā)癲癇患者。這些癲癇患者中藥物難治性癲癇(Intractable epilepsy，IE)約占1/5～1/4,其中尤以顳葉癲癇(Temporal lobe epilepsy，TLE)最為常見，是成人中最常見的癲癇類型[2]，約占IE的3/5～4/5。TLE分外側(cè)顳葉癲癇(Lateral temporal lobe epilepsy，LTLE)和內(nèi)側(cè)顳葉癲癇(Medial temporal lobe epilepsy，MTLE)，而MTLE大都屬于IE。目前對癲癇中特別是對藥物難治性癲癇的發(fā)病機(jī)制還不是十分明確，因此一直都被認(rèn)為是對癲癇研究的重點(diǎn)，而海馬硬化(Hippocampal sclerosis，HS)作為MTLE特征性的病理變化，占到40%～70%。但海馬硬化的發(fā)生機(jī)制目前也不完全清楚，因此現(xiàn)階段對于TLE的研究主要體現(xiàn)在對HS的病理形成和分子發(fā)病機(jī)制方面。

內(nèi)側(cè)顳葉癲癇HS特征為：齒狀回及海馬神經(jīng)元數(shù)量的丟失、膠質(zhì)細(xì)胞增生、神經(jīng)突觸重建，而突觸重建主要表現(xiàn)為齒狀回顆粒細(xì)胞異常苔鮮纖維發(fā)芽(Mossy fiber sprouting，MFS)。神經(jīng)軸突導(dǎo)向因子Netrin1及其受體在胚胎神經(jīng)發(fā)育中具有調(diào)控軸突生長及決定細(xì)胞遷移方向的作用，而在成年中樞神經(jīng)受損情況下，Netrin1亦具有抗細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)軸突的定向生長和決定細(xì)胞遷移方向等作用，與神經(jīng)發(fā)生及突觸重建MFS關(guān)系密切。近年研究表明軸突導(dǎo)向因子Netrin1及其受體在海馬硬化的突觸重建及MFS中起重要環(huán)節(jié)。本文擬就Netrin1及其受體與顳葉癲癇HS的突觸重建及MFS等神經(jīng)發(fā)生的關(guān)系方面予以綜述。

1 顳葉癲癇與海馬硬化

1.1 顳葉癲癇與海馬硬化的關(guān)系 海馬硬化與顳葉癲癇的發(fā)作關(guān)系密切，但二者之間因果關(guān)系目前仍在爭議當(dāng)中[3]。經(jīng)統(tǒng)計(jì)大量研究得知約有80%的TLE來源于海馬且存在HS，于是得出這樣的假設(shè)：海馬硬化可能是癲癇的原因，癲癇動(dòng)物模型和患者手術(shù)標(biāo)本的病理學(xué)結(jié)果也證實(shí)存在HS。同時(shí)，在大量進(jìn)行的動(dòng)物癲癇模型試驗(yàn)中，癲癇發(fā)作也可以引起顳葉內(nèi)側(cè)海馬硬化。臨床調(diào)查發(fā)現(xiàn)，HS患者既往史大部分都有小兒熱性驚厥史尤其是反復(fù)抽搐發(fā)作病史[4]，以往報(bào)道的顳葉癲癇患者中提示海馬硬化患者有熱性驚厥病史的遠(yuǎn)高于不伴海馬硬化的顳葉癲癇患者[5]，動(dòng)物癲癇模型試驗(yàn)中，可發(fā)現(xiàn)較長時(shí)間或頻繁的癲癇發(fā)作可導(dǎo)致神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)功能改變，并可引起海馬的硬化[6]。因此，目前傾向這樣的結(jié)論[7]：海馬硬化的形成是一動(dòng)態(tài)演變過程，它既是造成癲癇演變?yōu)轭l發(fā)和難治的原因，也是癲癇發(fā)作引起的結(jié)果，二者相互循環(huán)惡化。

1.2 海馬硬化的病理表現(xiàn) HS主要表現(xiàn)為：齒狀回及海馬神經(jīng)元數(shù)量的丟失、膠質(zhì)細(xì)胞增生、神經(jīng)突觸重建。海馬結(jié)構(gòu)包括海馬(又稱Ammon角，分CA1～CA4四個(gè)區(qū))和齒狀回(Dentate gyrus，DG)，而海馬四個(gè)亞區(qū)和齒狀回結(jié)構(gòu)功能均不同，各區(qū)對缺血、缺氧易損的敏感性也不同，其中CA1、CA3和DG區(qū)最為敏感。而齒狀回顆粒細(xì)胞異常苔鮮纖維發(fā)芽(Mossy fiber sprouting，MFS)在突觸的重建中最為重要。

1.3 突觸重建苔蘚纖維發(fā)芽特征 MFS是指苔蘚纖維(Mossy fiber，MF)在CA3區(qū)下錐體層和齒狀回內(nèi)分子層的非正常生長，屬神經(jīng)再生現(xiàn)象，正常MF是由齒狀回顆粒細(xì)胞(Granular cells of dentate gyrus，DGCs)的軸突發(fā)出纖維與CA3區(qū)錐體細(xì)胞頂樹突形成突觸聯(lián)系，而這些突觸釋放谷氨酸可產(chǎn)生興奮性突觸后電位。關(guān)于MFS的發(fā)生機(jī)制，目前多認(rèn)為外傷、癲癇、缺氧等損傷因素使海馬神經(jīng)元丟失，致MF失去正常神經(jīng)導(dǎo)向作用，MF表現(xiàn)為側(cè)枝出芽，出芽側(cè)枝與CA3區(qū)錐體細(xì)胞、自身或其他顆粒細(xì)胞樹突形成新突觸聯(lián)系，進(jìn)而引起顆粒細(xì)胞興奮性增高[8]。這種新突觸的形成重新調(diào)整了神經(jīng)元興奮性平衡狀態(tài)，可看作是誘發(fā)和終止TLE發(fā)作的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。電生理學(xué)研究證實(shí)，紅藻氨酸誘導(dǎo)的大鼠癲癇發(fā)作是由于海馬MFS重新建立的興奮性突觸聯(lián)系所致[9]。MFS及突觸重建通過改變神經(jīng)興奮傳導(dǎo)路徑，形成異常興奮性突觸聯(lián)系，通過增加發(fā)作靈敏度而致癲癇形成。又有研究證明[10]MFS還可與GABA能神經(jīng)元形成抑制性突觸，通過對抑制性神經(jīng)元的興奮性傳入增加對顆粒細(xì)胞的側(cè)旁抑制。目前，大家對顳葉癲癇發(fā)作的機(jī)制較為一致的共識(shí)是由于海馬及齒狀回區(qū)異常神經(jīng)環(huán)路的建立，打破了神經(jīng)元興奮性和抑制性的平衡而導(dǎo)致[11]。在這種興奮和抑制互相發(fā)作過程中，平衡被打破，MFS形成的興奮性神經(jīng)回路占主導(dǎo)作用[12]。MFS通過在顆粒細(xì)胞間突觸重建形成異常興奮性突觸路徑，進(jìn)而導(dǎo)致顳葉癲癇發(fā)生[13]。

1.4 突觸形成機(jī)制 突觸形成不僅存在于發(fā)育中的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，也存在于成熟神經(jīng)元軸突形成過程。在突觸形成的過程中，許多重要的因子參與了軸突的形成過程，其中軸突導(dǎo)向因子及其受體通過與軸突生長錐上的特定受體相結(jié)合，進(jìn)而引導(dǎo)軸突與特定靶細(xì)胞相聯(lián)系。目前被發(fā)現(xiàn)有四種軸突導(dǎo)向分子及其受體在軸突形成過程中起著重要的作用。這四種分子為Netrin、Sema、Slit和Ephrin，其與受體結(jié)合在軸突形成過程中起誘導(dǎo)或排斥作用，而Netrins家族是這些導(dǎo)向分子最早被發(fā)現(xiàn)的，其中又對Netrin1的研究最為深入。

2 Netrin1及其受體

2.1 Netrin1的結(jié)構(gòu)及其受體 Netrins家族為一類可溶性分泌蛋白，其家族成員主要包括：UNC6、NetrinA及B、Netrin1～4、NetrinG1及G2。Netrins分子在結(jié)構(gòu)上各種屬間有顯著的保守性。Netrin1是最早被發(fā)現(xiàn)的軸突導(dǎo)向因子，也稱神經(jīng)導(dǎo)向因子。Netrins被發(fā)現(xiàn)大量表達(dá)于體內(nèi)多個(gè)部位，如神經(jīng)系統(tǒng)的底板、側(cè)腦室腹側(cè)、內(nèi)囊、小腦皮質(zhì)等，在非神經(jīng)系統(tǒng)亦有表達(dá)[14]。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，Netrins不僅具有調(diào)控軸突生長及決定細(xì)胞遷移方向的作用，而且有誘導(dǎo)細(xì)胞遷移方向等作用[15]。Netrin1受體包括DCC和Unc5兩個(gè)家族，DCC家族包括DCC和Neogenin，Unc5家族包括Unc5A、Unc5B、Unc5C、Unc5D，在嚙齒動(dòng)物中又稱 UNC5H1、UNC5H2、UNC5H3及UNC5H4。這些Netrin受體都是跨膜受體，由3個(gè)功能區(qū)組成，即胞外區(qū)、跨膜TM(Transmembrane)和胞內(nèi)區(qū)。

2.2 Netrin1及其受體與突觸的關(guān)系 神經(jīng)軸突導(dǎo)向因子Netrin1及其受體在胚胎神經(jīng)發(fā)育中具有調(diào)控軸突生長及決定細(xì)胞遷移方向的作用，而在成年中樞神經(jīng)受損情況下，Netrin1亦具有抗細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)軸突的定向生長和決定細(xì)胞遷移方向等作用[16]，與神經(jīng)發(fā)生及突觸重建關(guān)系密切。Netrin1的重要功能最早被發(fā)現(xiàn)是作為軸突生長的導(dǎo)向因子存在于許多脊椎和無脊椎動(dòng)物，其通過與軸突生長錐上的特定受體相結(jié)合來吸引或排斥軸突的生長，進(jìn)而影響神經(jīng)發(fā)生。Pan等[17]研究發(fā)現(xiàn)Netrin-1在神經(jīng)發(fā)育過程中引導(dǎo)神經(jīng)軸突沿背側(cè)和腹側(cè)方向延伸，促使軸突與靶器官及上下級神經(jīng)元之間形成正確突觸聯(lián)系。Netrin1發(fā)揮這些功能需要其受體DCC家族和Unc5家族的參與。研究表明，Netrin1通過與DCC結(jié)合產(chǎn)生吸引作用，而與Unc5結(jié)合產(chǎn)生排斥作用。當(dāng)UNC5和DCC同時(shí)與Netrin1結(jié)合時(shí)，由DCC產(chǎn)生的吸引作用可轉(zhuǎn)換為排斥作用。在周圍神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，Netrin-1表達(dá)升高并與受體Unc5結(jié)合促使軸突細(xì)胞的生長，從而發(fā)揮損傷后再生的作用[18]。UNC5和DCC的這種功能作用的即時(shí)轉(zhuǎn)換，避免了軸突在生長過程中吸引和排斥信號(hào)同時(shí)作用導(dǎo)致的生長混亂。

3 Netrin1及其受體與顳葉癲癇海馬硬化的關(guān)系

Netrin1及其受體DCC和Unc5B在神經(jīng)系統(tǒng)的生長發(fā)育和再生過程中的神經(jīng)導(dǎo)向作用已經(jīng)被確認(rèn)，即Netrin1與DCC結(jié)合后發(fā)揮軸突吸引作用，而與Unc5B結(jié)合后卻發(fā)揮排斥作用，它們在突觸的重建過程中共同作用。MFS作為HS中的一種成年神經(jīng)再生現(xiàn)象，其通過建立的興奮性突觸聯(lián)系增加了發(fā)作敏感性并促進(jìn)癲癇的形成。Netrin1及其受體與MFS突觸形成密切相關(guān)，其通過抗細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)軸突的定向生長和決定細(xì)胞遷移方向等作用參與海馬硬化的形成進(jìn)而影響顳葉癲癇。

4 展望

綜上所述，Netrin1及其受體與顳葉癲癇海馬硬化的關(guān)系密切，Netrin1及其受體的研究在治療癲癇等中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)性疾病方面具有潛在的廣闊前景。但Netrin1及其受體與其他細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞過程存在交叉關(guān)系，Netrin1及其受體與其他調(diào)控海馬硬化的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路存在怎樣的聯(lián)系，如何共同作用于海馬硬化突觸重建過程，對這些問題深入研究可能是探究TLE形成機(jī)制的一個(gè)新的方向，并有可能為進(jìn)一步研究控制顳葉難治性癲癇的新方法提供理論上的指導(dǎo)。

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1003—6350（2015）13—1943—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.13.0700

2014-10-07)

王東軍。E-mail：wdjywwys@163.com