脊髓損傷后神經(jīng)再生相關(guān)信號通路研究進(jìn)展①

呂　威，姚海江，莫雨平，李　冰，景泉凱，宋良玉，王　鑫，李志剛，時素華

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脊髓損傷后神經(jīng)再生相關(guān)信號通路研究進(jìn)展①

呂威1a，姚海江2，莫雨平3，李冰1b，景泉凱1a，宋良玉1a，王鑫1a，李志剛1a，時素華4

[摘要]隨著神經(jīng)再生相關(guān)機(jī)制研究不斷深入，脊髓損傷后神經(jīng)再生相關(guān)的信號通路也被廣泛關(guān)注。有針對性地抑制細(xì)胞凋亡信號通路，可以降低脊髓損傷后細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)和神經(jīng)變性。絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路在調(diào)控基因表達(dá)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡方面均發(fā)揮著重要作用，其下4條通路之間尚存在著交互作用。Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(JAK/STAT)信號通路除參與機(jī)體細(xì)胞的存活、增殖、分化、凋亡等過程外，還參與體內(nèi)的炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激等過程。中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，阻斷Wnt信號通路可抑制神經(jīng)軸突再生，而外源性Wnt3a可以增加脊髓損傷后的神經(jīng)元數(shù)量，促進(jìn)軸突傳導(dǎo)及神經(jīng)功能的改善。脊髓損傷后抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路，可以顯著減少神經(jīng)元丟失、細(xì)胞死亡等，而且可促進(jìn)功能恢復(fù)。Notch信號通路激活時，神經(jīng)干細(xì)胞增殖活躍，分化被抑制；信號通路被抑制時，干細(xì)胞進(jìn)入分化階段。Ras同源基因/Rho相關(guān)卷曲螺旋蛋白激酶(Rho/ROCK)信號通路激活導(dǎo)致生長錐塌陷、軸突再生受制，而選擇性抑制Rho可促進(jìn)脊髓損傷后軸突再生和運(yùn)動功能恢復(fù)。

[關(guān)鍵詞]脊髓損傷；神經(jīng)再生；信號通路；機(jī)制；綜述

Key words:spinal cord injury;nerve regeneration;signaling pathways;mechanism;review

[本文著錄格式]呂威，姚海江，莫雨平，等.脊髓損傷后神經(jīng)再生相關(guān)信號通路研究進(jìn)展[J].中國康復(fù)理論與實(shí)踐,2016,22(3):293-298.

CITED AS:Lü W,Yao HJ,Mo YP,et al.Nerve regeneration related signaling pathway after spinal cord injury(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2016,22(3):293-298.

近年來，信號通路成為各種疾病機(jī)制研究的熱點(diǎn)。脊髓損傷后神經(jīng)再生相關(guān)的信號通路也被廣泛關(guān)注，為脊髓損傷的治療提供了新思路。通過干預(yù)這些信號通路，可以達(dá)到抑制細(xì)胞凋亡、促進(jìn)神經(jīng)再生的作用。目前，研究發(fā)現(xiàn)與脊髓損傷后神經(jīng)再生相關(guān)的信號通路主要有細(xì)胞凋亡信號通路、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase,MAPK)信號通路、Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(Janus kinase/signal transducer and activator of transcription,JAK/STAT)信號通路、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號通路、Notch信號通路、Wnt信號通路、Ras同源基因-Rho相關(guān)螺旋卷曲蛋白激酶(Ras homolog gene-Rho-associated coild-forming protein kinase,Rho-ROCK)信號通路等。本文就近年來對以上通路的研究做一概述。

1細(xì)胞凋亡信號通路

1.1組成及活化機(jī)制

脊髓損傷后細(xì)胞凋亡的發(fā)生是一個非常復(fù)雜、有多種基因參與的調(diào)控過程。目前研究比較透徹的細(xì)胞凋亡途徑有凋亡受體途徑和線粒體途徑。

1.1.1凋亡受體途徑

凋亡受體途徑又稱外源性凋亡途徑，主要由細(xì)胞外信號誘導(dǎo)。哺乳動物細(xì)胞表面的死亡受體有8種，都屬于腫瘤壞死因子α受體(tumor necrosis factor α receptor,TNFR)家族，包括Fas、TNFR1、TNFR2、死亡受體(death receptor,DR)3、DR4、DR5、誘騙受體(decoy receptor,DcR)1、DcR2。其中以Fas/ FasL凋亡通路研究最為清楚。

Fas屬于細(xì)胞表面的Ⅰ型跨膜蛋白，以膜受體形式存在；FasL屬于細(xì)胞表面的Ⅱ型膜蛋白，F(xiàn)asL與Fas結(jié)合，在胞內(nèi)死亡區(qū)形成同源三聚體，稱為死亡分子，具有誘導(dǎo)凋亡的功能；隨后募集Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白(Fas-associated protein with death domain,FADD)，與Procaspase-8酶原結(jié)合，形成死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物(death-inducing signaling complex,DISC)；DISC形成后，激活胞質(zhì)內(nèi)Procaspase-8分子，激活的Procaspase-8相互連接，進(jìn)一步自我激活并啟動下游的caspase相關(guān)蛋白酶級聯(lián)反應(yīng)；caspase-3是級聯(lián)反應(yīng)中最關(guān)鍵的效應(yīng)酶，可激活DNA降解酶，引起DNA降解，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[1]。

1.1.2線粒體途徑

線粒體途徑又稱內(nèi)源性凋亡途徑，其關(guān)鍵步驟是凋亡因子促使細(xì)胞釋放細(xì)胞色素C(cytochrome C,CytC)，CytC從線粒體膜間隙釋放到細(xì)胞漿，經(jīng)由三磷酸腺苷(ATP)與凋亡蛋白酶激活因子1(apoptosis protease-activating factor-1,Apaf-1)結(jié)合，構(gòu)象發(fā)生變化而形成多聚體，并與Procaspase-9結(jié)合形成凋亡小體(apoptosome)，然后激活caspase-9；活化的caspase-9激活下游效應(yīng)酶caspase-3，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

另外，凋亡受體途徑中激活的caspase-8還可直接切割胞質(zhì)中凋亡相關(guān)基因Bcl-2家族成員Bid前體，形成截?cái)嗟腂id(trun-cated Bid,tBid)；tBid具有很強(qiáng)的促凋亡活性，可轉(zhuǎn)位到線粒體促使其釋放CytC，從而把死亡受體途徑和線粒體途徑聯(lián)系起來，促使凋亡信號的進(jìn)一步擴(kuò)大[2]。

1.2脊髓損傷相關(guān)研究

Yu等發(fā)現(xiàn)，抑制Fas/FasL死亡受體途徑，可以降低脊髓損傷后的細(xì)胞凋亡、炎癥反應(yīng)和神經(jīng)變性，對治療脊髓損傷有非常重要的作用[3]。李全輝等也發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)as在脊髓損傷后1 d、3 d、7 d、14 d、21 d均有表達(dá)，其中3 d時表達(dá)達(dá)到高峰，從7 d開始下降[4]。Sasaki等發(fā)現(xiàn)，缺血性神經(jīng)損傷后3 h出現(xiàn)CytC釋放，同一部位在3 h時開始出現(xiàn)caspase-3，8 h時達(dá)到高峰，細(xì)胞凋亡則其后發(fā)生，表明線粒體途徑參與了神經(jīng)損傷后的細(xì)胞凋亡[5]。

2 MAPK信號通路

2.1組成及活化機(jī)制

MAPK信號通路是生物體內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)之一，在調(diào)控基因表達(dá)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡方面均發(fā)揮重要作用[6]。在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)其家族主要包括細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)1/2、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)、p38MAPK和ERK5等4條通路，ERK1/2在細(xì)胞分裂、增殖、分化方面發(fā)揮重要作用，JNK和p38MAPK信號通路則主要對炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)，最新發(fā)現(xiàn)的ERK5信號通路主要進(jìn)行細(xì)胞生存、增殖以及血管生成等方面的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；研究還發(fā)現(xiàn)，4條通路之間存在著交互作用。

2.1.1 ERK1/2

ERK1/2信號通路由ERK1/2及其上游分子小GTP酶Ras、Ras激活激酶Raf，以及MAPK/ERK激酶(MEK)共同構(gòu)成，所以又稱Ras/Raf/MEK/ERK信號通路。各種生長因子與受體結(jié)合，激活酪氨酸激酶，將信號傳遞給Ras蛋白；Ras-GTP直接與Raf結(jié)合并將其激活，活化的Raf磷酸化MEK環(huán)上的絲氨酸和蘇氨酸殘基而將其激活，MEK再將ERK激活，進(jìn)而磷酸化細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的多種分子；ERK還可被快速轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞核去磷酸化，激活細(xì)胞增殖反應(yīng)相關(guān)轉(zhuǎn)錄分子，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖[7]。

2.1.2 JNK

JNK信號通路可被炎性細(xì)胞因子、生長因子、應(yīng)激(如電離輻射、滲透壓改變、熱休克和氧化損傷)、G蛋白偶聯(lián)受體等多種因素激活，引起MAP3K活化，激活MAP2K異構(gòu)體MKK4和MKK7，然后磷酸化JNK；激活后的JNK可通過磷酸化不同底物(核蛋白和非核蛋白)調(diào)控細(xì)胞的生存、活動以及其他信號通路。JNK還可以使核內(nèi)c-Jun、轉(zhuǎn)錄激活因子2(activating transcription factor 2,ATF-2)、Ets樣蛋白(Ets-like protein-1,ELK-1)、p53和活化T細(xì)胞核因子4(nuclear factor of activated T-cells,NFAT4)等轉(zhuǎn)錄因子磷酸化，活化的Jun和ATF家族誘導(dǎo)形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物激活蛋白-1(activator protein-1,AP-1)，進(jìn)而調(diào)控與應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)基因的表達(dá)。在多種疾病的研究中，我們都發(fā)現(xiàn)JNK信號通路的參與，JNK信號通路是正常與疾病狀態(tài)時細(xì)胞的一個重要調(diào)節(jié)靶點(diǎn)。

2.1.3 p38MAPK

p38MAPK信號通路可被炎性細(xì)胞因子、應(yīng)激(熱休克、高滲環(huán)境、缺血/再灌注等)、脂多糖與革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁成分等多種因素激活，其級聯(lián)反應(yīng)包括4種激酶：p21-activated kinase(PAK,MAP4K)、MLK(MAP3K、MKKK或MEKK)、MKK3/6/4(MAPKK、MKK或MEK)、p38MAPK(MAPK)。細(xì)胞外信號與受體特異性結(jié)合后，通過磷酸化PAK和MLK(主要為MLK3)，促進(jìn)MKK3/MKK6基因表達(dá)，并使其表達(dá)蛋白磷酸化，進(jìn)而誘導(dǎo)p38MAPK基因轉(zhuǎn)錄；活化的p38MAPK特異地調(diào)節(jié)TNF、c-myc、Fas/FasL等多種基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化、凋亡及多種細(xì)胞因子的合成[8]。

2.1.4 ERK5

ERK5信號通路也被稱為大MAPK1信號通路(Big MAPK,BMK1)，可以被有絲分裂原、表皮生長因子、神經(jīng)生長因子、血管內(nèi)皮生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子2、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、溶血磷脂酸、佛波酯和一些細(xì)胞應(yīng)激等刺激因素激活，依次激活MAPKKK(MEKK3或MEKK2)，再激活MAPKK(MKK5)，然后激活ERK5。ERK5在細(xì)胞生存、增殖和分化的調(diào)控中發(fā)揮重要作用。研究顯示，ERK5信號通路還與神經(jīng)損傷后神經(jīng)痛的發(fā)生有關(guān)[9]。

2.2脊髓損傷相關(guān)研究

Genovese等將ERK1/2特異性抑制劑PD98059注入脊髓損傷大鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)可明顯抑制脊髓損傷后的炎癥反應(yīng)、組織損傷和神經(jīng)元凋亡，改善神經(jīng)功能[10]。Ito等采用Ⅰ型干擾素使脊髓損傷后大鼠Ras/MEK/ERK通路失活，可明顯降低膠質(zhì)瘢痕的產(chǎn)生，促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)[11]。Repici等發(fā)現(xiàn)，給予脊髓損傷動物JNK抑制劑D-JNKI1后，可以減少c-Jun磷酸化和caspase-3裂解，減少紅細(xì)胞外滲和血腦屏障通透性，表明JNK抑制劑可以減少脊髓損傷后的細(xì)胞凋亡、保護(hù)血管系統(tǒng)[12]。Yune等發(fā)現(xiàn)，二甲胺四環(huán)素可通過抑制p38MAPK磷酸化，減少脊髓損傷后少突膠質(zhì)細(xì)胞凋亡，促進(jìn)脊髓損傷后功能恢復(fù)，提示脊髓損傷后少突膠質(zhì)細(xì)胞的凋亡與p38MAPK信號通路相關(guān)[13]。目前尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)ERK5信號通路與脊髓損傷的研究。但根據(jù)ERK5信號通路的特點(diǎn)和功能，可以將其作為脊髓損傷機(jī)制研究的一個新靶點(diǎn)。

3 JAK/STAT信號通路

3.1組成及活化機(jī)制

JAK/STAT信號通路是機(jī)體內(nèi)普遍存在的信號通路之一，不僅參與細(xì)胞的存活、增殖、分化、凋亡等過程，還參與體內(nèi)炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激等過程。研究發(fā)現(xiàn)，該通路在神經(jīng)細(xì)胞的分化、生長發(fā)育等生理過程，尤其是在一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理過程中發(fā)揮重要作用[14]。

JAK是一種絡(luò)氨酸蛋白激酶，目前已發(fā)現(xiàn)的家族成員有JAK1、JAK2、TYK2、JAK3四種；STAT為JAK的直接底物，已發(fā)現(xiàn)的主要家族成員有STAT1、STAT4、STAT5a、STAT5b和STAT6等。JAK/STAT信號通路可以被多種細(xì)胞因子、生長因子受體、血管緊張素Ⅱ受體等激活，細(xì)胞因子受體與其相應(yīng)的配體結(jié)合形成同源或異源二聚體，并使與受體偶聯(lián)的JAK相互聚集；JAK之間相互磷酸化，活化的JAK結(jié)構(gòu)域催化STAT上酪氨酸殘基磷酸化；STAT通過Src同源結(jié)構(gòu)域2(Src homology domain,SH2)結(jié)合到受體復(fù)合物酪氨酸磷酸化的特異位點(diǎn)上，此時JAK接近STAT，并使STAT的一個羥基酪氨酸磷酸化，從而使STAT激活；激活的STAT蛋白與其受體分離，形成同源或異源二聚體進(jìn)入到細(xì)胞核，與GAS增強(qiáng)子家族結(jié)合，進(jìn)而調(diào)節(jié)靶基因[15-16]。

3.2脊髓損傷相關(guān)研究

在STAT家族中，STAT3、STAT5與神經(jīng)損傷后的神經(jīng)保護(hù)關(guān)系密切，STAT1的激活則與神經(jīng)細(xì)胞凋亡相關(guān)。雖然大多數(shù)STAT家族成員都與神經(jīng)損傷相關(guān)，但神經(jīng)損傷后起關(guān)鍵作用的效應(yīng)因子為STAT3[14]。研究發(fā)現(xiàn)，脊髓損傷后脊髓組織中磷酸化JAK2和STAT3含量升高，脊髓損傷后12 h達(dá)到高峰，而后逐漸下降[17-18]。Bareyre等發(fā)現(xiàn)，選擇性敲除大鼠STAT3基因后，神經(jīng)再生活動明顯減弱；通過病毒載體將敲除的基因重新導(dǎo)入大鼠體內(nèi)后，神經(jīng)再生活動又逐漸恢復(fù)，表明STAT3與神經(jīng)再生密切相關(guān)[19]。

4 mTOR信號通路

4.1組成及活化機(jī)制

mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。mTOR信號通路含有mTORC1和mTORC2兩種功能復(fù)合物，主要通過磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)PI3K/絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶(Akt)/結(jié)節(jié)性硬化癥(TSC)相關(guān)因子/mTORC1、Ras/MAPK/TSC/mTORC1、肝激酶B1(liver kinase B1,LKB1)/磷酸腺苷激活的蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase,AMPK)/TSC/mTORC1三條途徑完成，下游靶基因主要有p70s6k和4eBP1[20]。

4.1.1 PI3K/Akt/TSC/mTORC1途徑

該途徑可被多種生長因子、絲裂原和胰島素激活。PI3K與受體酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinases,RTKs)偶聯(lián)而活化，進(jìn)而催化膜內(nèi)表面的磷酸肌醇二磷酸(PI2P)生成磷酸肌醇三磷酸(PI3P)；PI3P作為第二信使，激活A(yù)kt；活化的Akt磷酸化腫瘤抑制因子TSC2，從而解除TSC2對腦內(nèi)Rse同系物(Rheb)的抑制，進(jìn)而活化mTOR[21]。第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因(phosphatase and tensinhomologde-leted on chromosome ten,PTEN)為這條通路的負(fù)調(diào)節(jié)因子，主要通過抑制PI3K和AKT的活性實(shí)現(xiàn)其負(fù)調(diào)節(jié)作用[22]。該通路主要調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長和增殖。

4.1.2 Ras/MAPK/TSC/ mTORC1

該途徑主要被細(xì)胞因子、絲裂原激活，小G蛋白Ras與GTP結(jié)合后可募集Raf分子，然后依次激活MAPKK、MAPK；活化的MAPK磷酸化TSC2，解除其對Rheb的抑制，進(jìn)而激活mTOR[23]。該途徑不僅可促進(jìn)細(xì)胞增殖，還可調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及內(nèi)分泌系統(tǒng)的細(xì)胞分化。

4.1.3 LKB1/AMPK/TSC/ mTORC1

LKB1為抑癌基因，是AMPK的上游磷酸激酶。AMPK是細(xì)胞內(nèi)的能量感受器，當(dāng)細(xì)胞處于低能狀態(tài)時，AMPK迅速被激活；活化的AMPK可直接磷酸化TSC2，促進(jìn)TSC1/2復(fù)合體形成，進(jìn)而抑制mTORC1活性[24]。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)能量耗盡時，AMPK可直接磷酸化Raptor以抑制mTORC1活性。該通路的主要功能為在低能或缺氧狀態(tài)下，減少細(xì)胞內(nèi)代謝及細(xì)胞分裂等高耗能過程。

4.2脊髓損傷相關(guān)研究

胡凌云等發(fā)現(xiàn)，外源性ATP可以通過mTOR/p70S6K信號通路介導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖、分化，神經(jīng)元的生存，軸突的再生等功能，進(jìn)而促進(jìn)大鼠脊髓損傷后運(yùn)動功能的恢復(fù)[25]。脊髓損傷后4 h給予雷帕霉素抑制mTOR信號通路，可以顯著減少神經(jīng)元丟失、細(xì)胞死亡等，且可以促進(jìn)功能恢復(fù)[26]。

5 Notch信號通路

5.1組成及活化機(jī)制

Notch信號通路是一條細(xì)胞間保守的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，廣泛存在于多種動物體內(nèi)，對細(xì)胞的生長、發(fā)育、凋亡起著重要的調(diào)控作用，在神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和分化過程中也有著重要作用。當(dāng)Notch與其配體結(jié)合激活Notch信號通路時，干細(xì)胞分化被抑制，開始進(jìn)行增殖；而當(dāng)Notch信號通路被抑制時，干細(xì)胞則進(jìn)入分化階段，可分化為多種功能細(xì)胞[27]。目前發(fā)現(xiàn)，在脊椎動物中，Notch受體蛋白有Notch1、Notch2、Notch3、Notch4，配體有Jaggd1、Jaggd2、Delta1、Delta2和Delta3。

Notch信號通路主要通過旁抑制作用抑制臨近細(xì)胞的分化，其旁路抑制作用中的關(guān)鍵配體是Delta1[28]。Furine樣轉(zhuǎn)化酶在S1位置切割Notch前體分子，產(chǎn)生氨基端和羧基端，兩者在高爾基復(fù)合體重新組裝成異二聚體，表達(dá)于細(xì)胞表面；Notch受體與配體結(jié)合后，激活金屬蛋白酶家族的TNF-α轉(zhuǎn)換酶(tumor necrosis factor α-converting enzyme，TACE)，TACE在S2位置切割Notch受體，切去大部分胞外區(qū)，導(dǎo)致跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)構(gòu)型變化，從而誘導(dǎo)γ-分泌酶(secretase)活性中心早老素1(presenilin 1,PS1)在S3位置切割Notch受體，釋放受體胞內(nèi)區(qū)(Notch intracellular domain,NICD)，被剪接下的NICD被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中，與轉(zhuǎn)錄因子CSL家族(CBF1,suppressor of hairless,Lag-1)相結(jié)合，進(jìn)而激活下游基因特異性堿性螺旋-環(huán)-螺旋(bHLH)家族，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。

5.2脊髓損傷相關(guān)研究

Grandbarbe等指出，Notch信號通路抑制神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞分化，促進(jìn)其向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化[29]；而星形膠質(zhì)細(xì)胞又可以通過Jagged1介導(dǎo)的Notch信號通路對神經(jīng)再生發(fā)揮負(fù)調(diào)節(jié)作用[30]。Dias等發(fā)現(xiàn)，脊髓損傷后抑制Notch信號通路可以加強(qiáng)運(yùn)動神經(jīng)元的再生[31]。

6 Wnt/β-catenin信號通路

6.1組成及活化機(jī)制

Wnt信號通路是一條存在于多細(xì)胞真核生物中高度保守的信號通路，主要調(diào)控細(xì)胞的增殖、分化、遷移、極性化和凋亡等過程。目前發(fā)現(xiàn)的Wnt信號通路主要有4條[32]：①經(jīng)典的Wnt/β-catenin信號通路；②Wnt/polarity通路；③Wnt/Ca2+通路；④調(diào)節(jié)紡錘體定向和不對稱細(xì)胞分裂的通路。其中經(jīng)典的Wnt/β-catenin信號通路機(jī)制最為明確。研究者在人類基因組中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的Wnt基因有19種，可以歸為兩大類：Wnt-1族和Wnt-5a族。Wnt-1族包括Wnt-1、Wnt-3a及Wnt-7a等；Wnt-5a族包括Wnt-4及Wnt-5a等。其中，Wnt-1族對神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育尤其重要。

Wnt信號通路起始于Wnt蛋白與細(xì)胞膜上的兩類受體——Frizzled蛋白和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(low density lipoprotein receptor-related protein,LRP)-5/6相結(jié)合。在經(jīng)典的Wnt/ β-catenin信號通路中，Wnt蛋白與受體結(jié)合后，活化的Frizzled蛋白和LRP促使Disheveled蛋白(Dvl)磷酸化，磷酸化的Dvl將信號傳至細(xì)胞內(nèi)，抑制降解復(fù)合物APC蛋白(APC)/軸素(Axin)/糖原合成激酶(GSK-3β)的活性，進(jìn)而抑制β-catenin的磷酸化和泛素化，促使β-catenin在胞質(zhì)內(nèi)大量聚集并進(jìn)入細(xì)胞核，從而激活轉(zhuǎn)錄因子，進(jìn)一步激活靶基因的表達(dá)[33-34]，從而對細(xì)胞的增殖分化及細(xì)胞周期進(jìn)行調(diào)節(jié)。在沒有Wnt信號的狀態(tài)下，β-catenin與降解復(fù)合物APC/Axin/GSK-3β結(jié)合，促進(jìn)β-catenin的磷酸化；磷酸化β-catenin再結(jié)合到E3泛素連接酶蛋白上而被泛素化，最后被蛋白酶體降解，阻斷信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

6.2與脊髓損傷相關(guān)的研究

Liu等研究發(fā)現(xiàn)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，阻斷Wnt信號通路可抑制神經(jīng)軸突的再生[35]。Yin等發(fā)現(xiàn)，外源性Wnt3a可以增加脊髓損傷后的神經(jīng)元數(shù)量，促進(jìn)軸突傳導(dǎo)及神經(jīng)功能的改善[36]。徐啟飛等認(rèn)為，脊髓損傷后Wnt-1表達(dá)的增加可能與損傷早期神經(jīng)干細(xì)胞的增殖有關(guān)[37]。Fernández-Martos等則對脊髓損傷后所有Wnt蛋白的表達(dá)進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀察，為脊髓損傷后各Wnt蛋白的進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)[38]。

7 Rho-ROCK信號通路

7.1組成及活化機(jī)制

Rho-ROCK信號通路是神經(jīng)系統(tǒng)中普遍存在的一條信號通路，在神經(jīng)再生過程中介導(dǎo)抑制信號。其關(guān)鍵信號分子包括Rho、ROCK、肌球蛋白磷酸酶。Rho是一種小分子GTP酶，有RhoA、RhoB、RhoC三種異構(gòu)體；ROCK屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族成員之一，有ROCKⅠ和ROCKⅡ兩種異構(gòu)體[39]。

Rho-ROCK信號通路可以被髓鞘相關(guān)糖蛋白(myelin associated glycoprotein,MAG)、少突膠質(zhì)細(xì)胞髓鞘糖蛋白(myelin oligodendrocyte glycoprotein,MOG)、NogoA、NogoB、NogoC等多種細(xì)胞因子激活；在接受刺激信號后，Rho從GDP結(jié)合的失活狀態(tài)轉(zhuǎn)化為GTP結(jié)合的活化狀態(tài)，再將信號傳遞給ROCK，使其磷酸化；將其底物肌球蛋白磷酸酶磷酸化而使之失活；失活的肌球蛋白磷酸酶不能將肌球蛋白輕鏈(myosin light chain,MLC)脫磷酸化，導(dǎo)致胞漿內(nèi)磷酸化MLC水平上升，磷酸化MLC在非平滑肌細(xì)胞中控制肌動蛋白微絲骨架的聚合，過高的磷酸化MLC水平導(dǎo)致肌動蛋白磷酸化解聚，最終導(dǎo)致生長錐塌陷，抑制神經(jīng)再生[40]。

7.2脊髓損傷相關(guān)研究

脊髓損傷后，Rho-ROCK信號通路被激活，從而導(dǎo)致生長錐塌陷、軸突再生受制；選擇性抑制Rho則可以促進(jìn)脊髓損傷后軸突的再生和運(yùn)動功能的恢復(fù)[41-42]。Wu等發(fā)現(xiàn)，Rho-ROCK信號通路抑制劑法舒地爾可使脊髓損傷大鼠組織內(nèi)RhoA mRNA表達(dá)顯著減少，在受損局部出現(xiàn)大量的新生神經(jīng)纖維，且有部分纖維穿過病變部位[43]。

8問題與展望

目前，對脊髓損傷后神經(jīng)再生相關(guān)信號通路的研究比較熱門，但多集中在單一信號通路的研究；而脊髓損傷后出現(xiàn)的繼發(fā)性多損傷(炎癥、細(xì)胞凋亡、脫髓鞘等)以及神經(jīng)再生(細(xì)胞的增殖、分化等)過程為數(shù)條通路相互作用的結(jié)果。所以，我們只有充分掌握它們之間的關(guān)系，才能采取更有效的干預(yù)措施促進(jìn)脊髓損傷后神經(jīng)功能的恢復(fù)。

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Nerve Regeneration Related Signaling Pathway after Spinal Cord Injury(review)

Lü Wei1a,YAO Hai-jiang2,MO Yu-ping3,LI Bing1b,JING Quan-kai1a,SONG Liang-yu1a,WANG Xin1a,LI Zhi-gang1a,SHI Su-hua4
1.a.Department of Acupuncture and Massage;b.Department of Basic Medicine,Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100029,China;2.TCM Treatment Center,Beijing Bo'ai Hospital,China Rehabilitation Research Center,Beijing 100068,China;3.Department of Rehabilitation,the Third People's Hospital of Shenzhen,Shenzhen,Guangdong 518112,China;4.Department of Rehabilitation,The Third Affiliated Hospital of Beijing University of Chinese Medicine,Beijing 100029,China

Correspondence to SHI Su-hua,LI Zhi-gang.E-mail:molly-flower@163.com(SHI Su-hua),lizhigang620@126.com(LI Zhi-gang)

Abstract:As the nerve regeneration has been researched more and more,nerve regeneration related signaling pathways after spinal cord injury(SCI)comes into the view.Inhibiting apoptosis signaling pathways may reduce the apoptosis,inflammation and nerve degeneration after SCI.Mitogen activated protein kinase(MAPK)signaling pathway plays an important role in regulation of gene expression,cell proliferation and apoptosis,and there was interaction among the four subordinate pathways.Janus kinase/signal transducer and activator of transcription(JAK/STAT)signaling pathway does not only participate in the body cell survival,proliferation,differentiation and apoptosis,but also in the process of inflammatory and oxidative stress in the body.It has been found that blocking the Wnt signaling pathway after injury in the central nervous system would inhibit neural axon regeneration.Exogenous Wnt3a can increase the number of neurons after SCI and promote the axon conduction and nerve function.Inhibiting mammalian target of rapamycin(mTOR)signaling pathway after SCI can significantly reduce neuronal loss,cell death and well promote the functional recovery.When Notch signaling pathways are activated,neural stem cells proliferate actively and differentiation are inhibited,and stem cells enter the stage of differentiation as the pathway inhibited.Activation of Ras homolog gene/Rho associated coiled coil forming protein kinase(Rho/ROCK)signaling pathways leads to the collapse of the growth cone,inhibition of axon regeneration,whereas the selective inhibition of Rho can promote axon regeneration and recovery of motor function after SCI.

(收稿日期：2015-11-13修回日期：2015-12-28)

[中圖分類號]R651.2

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1006-9771(2016)03-0293-06

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.81373728)。

DOI:10.3969/j.issn.1006-9771.2016.03.012

作者單位：1.北京中醫(yī)藥大學(xué)，a.針灸推拿學(xué)院；b.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，北京市100029；2.中國康復(fù)研究中心北京博愛醫(yī)院中醫(yī)治療中心，北京市100068；3.深圳市第三人民醫(yī)院康復(fù)科，廣東深圳市518112；4.北京中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院康復(fù)科，北京市100029。作者簡介：呂威(1988-)，男，回族，河南駐馬店市人，碩士研究生，主要研究方向：針刺干預(yù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷的機(jī)理研究。通訊作者：時素華、李志剛。E-mail:molly-flower@163.com(時素華)；lizhigang620@126.com(李志剛)。