高爾基體與神經(jīng)退行性疾病研究進(jìn)展

張 瑜， 周文勝綜述， 王 佳審校

高爾基體與神經(jīng)退行性疾病研究進(jìn)展

張 瑜1，2， 周文勝1，2綜述， 王 佳3審校

高爾基體是由許多扁平囊泡構(gòu)成的高度有極性的細(xì)胞器，其主要功能是將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工、分類(lèi)與包裝，然后分別送到細(xì)胞特定的部位或分泌到細(xì)胞外。許多研究不僅肯定了高爾基體參與細(xì)胞的分泌過(guò)程，而且也證實(shí)高爾基體具有蛋白糖基化的翻譯后修飾，水解蛋白為活性物質(zhì)的作用。在神經(jīng)元內(nèi)，高爾基體參與了許多內(nèi)外源性蛋白的順、逆性及突觸膜運(yùn)輸。因此，高爾基體某一特定或廣泛功能受損，會(huì)導(dǎo)致蛋白、脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)異常，甚至神經(jīng)元生理功能紊亂，從而引起疾病的發(fā)生。神經(jīng)退行性疾病的病理特點(diǎn)為神經(jīng)系統(tǒng)特定部位的神經(jīng)元進(jìn)行性萎縮或消失。盡管他們具有不同的病因和臨床表現(xiàn)，但大多在組織病理學(xué)特征方面有著相似的表現(xiàn)，例如神經(jīng)元的缺失和膠質(zhì)細(xì)胞的增生、高爾基體形態(tài)的改變以及蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊或異常蛋白的聚集等。高爾基體作為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)代謝的重要細(xì)胞器，其在神經(jīng)退行性疾病中的作用受到越來(lái)越多研究者們的關(guān)注。

1.高爾基體碎裂

1.1 高爾基體的形態(tài)和功能 高爾基體(golgi apparatus，GA)，由意大利細(xì)胞學(xué)家Camillo Golgi于1898年首次用銀染方法在神經(jīng)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，又稱高爾基復(fù)合體或高爾基器。最初電子顯微鏡觀察認(rèn)為高爾基體由扁平囊泡(cisterna)、小泡(vesicles)和大泡(vacuoles)組成。高爾基體常分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與細(xì)胞膜之間，略呈弓形或半球形，具有一定的極性，扁平囊的凸面靠近細(xì)胞核或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，稱為生成面(forming face)或未成熟面(mmature face)，與其相反的凹面朝向細(xì)胞膜一側(cè)，稱為分泌面(secreting face)或成熟面(mature face)。另外，根據(jù)膜囊區(qū)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、細(xì)胞化學(xué)反應(yīng)和執(zhí)行功能，高爾基體可分為3個(gè)組成部分[1，2]，即順面高爾基網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(cis golgi network，CGN)、高爾基中間膜囊(medial golgi stack)和反面高爾基網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(trans golgi network，TGN)。其形成部分的不同所產(chǎn)生的作用也各異。

1.2 高爾基體的生理及病理反應(yīng) 高爾基體是高動(dòng)態(tài)細(xì)胞器，涉及脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的加工及分類(lèi)。它形態(tài)的維持依賴于細(xì)胞運(yùn)輸過(guò)程及許多蛋白的組成。在不同的生理?xiàng)l件，如細(xì)胞有絲分裂、生長(zhǎng)或新陳代謝需求等情況下，高爾基體的形態(tài)可發(fā)生改變，而且細(xì)胞在有絲分裂過(guò)程中高爾基體的改變是可逆的。用諾考達(dá)唑或秋水仙堿引起藥物性的微管損傷時(shí)，高爾基體同樣發(fā)生可逆性分散或碎裂[3]。然而，在病理?xiàng)l件如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能受損、細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸途徑的破壞、脂質(zhì)代謝異常、應(yīng)激狀態(tài)、DNA損傷以及細(xì)胞凋亡途徑的激活等情況下，高爾基體也可發(fā)生改變，而這種改變一般是不可逆的，甚至可加快或引起細(xì)胞死亡[4]。

1.3 高爾基體碎裂的相關(guān)因素 高爾基體形態(tài)的維持主要依賴3類(lèi)蛋白質(zhì)[5](1)微管及微管相關(guān)蛋白；(2)高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白；(3)高爾基體運(yùn)輸機(jī)制相關(guān)蛋白。因此，如高爾基體相關(guān)蛋白的受損，將可能導(dǎo)致高爾基體形態(tài)的改變，甚至碎裂。

1.3.1 微管骨架 近30年前就有研究者觀察到運(yùn)用諾考達(dá)唑或秋水仙堿所干預(yù)的細(xì)胞引起的微管解聚，能夠改變哺乳類(lèi)動(dòng)物細(xì)胞高爾基體的形態(tài)[6]。研究者們也逐漸認(rèn)識(shí)到除細(xì)胞中心體外，許多不同類(lèi)型細(xì)胞中的高爾基體也是微管形成的重要地方，包括海馬神經(jīng)元和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元[7]。在神經(jīng)元分化期間，細(xì)胞中心體被解散，對(duì)微管的形成、軸索的建立和神經(jīng)元形態(tài)的維持作用甚小。但是，可能因微管的動(dòng)力學(xué)、成核和正確的合成使高爾基體通過(guò)擴(kuò)展和重新排列而不斷增加[8]。

微管是由α、β兩種類(lèi)型的微管蛋白亞基折疊形成的微管蛋白二聚體。復(fù)合體合成的最后過(guò)程需5種微管特異伴侶分子輔助而成稱微管結(jié)合輔因子(TBCA-TBCE)，它們可以促進(jìn)微管蛋白的折疊和微管的聚合，其中TBCE在運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中高水平表達(dá)，它與順面高爾基體相聯(lián)系，對(duì)高爾基體來(lái)源微管的聚合有著非常大的影響[9]。例如，Bellouze等研究認(rèn)為，在進(jìn)行性運(yùn)動(dòng)神經(jīng)病(pmn)的小鼠模型中，因高爾基體中介導(dǎo)微管聚合的TBCE缺失，阻止了COPI衣被小泡的裝配，致使相關(guān)栓系蛋白的錯(cuò)誤定位和高爾基體SNAREs的積累，最終導(dǎo)致高爾基體發(fā)生碎裂[10]。

1.3.2 高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白 高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白是延長(zhǎng)的卷曲螺旋蛋白在高爾基體周?chē)纬傻牡鞍谆|(zhì)，包括P115，GM130，Golgin84和Giantin等，若將它們敲除，高爾基體結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生改變[11]。除此之外，高爾基體堆疊蛋白65(GRASP65)和高爾基體堆疊蛋白55(GRASP55)兩種非高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白，在高爾基體堆到高爾基體條帶，甚至扁平囊泡的管式連接的形成中起著重要作用[12，13]。

有趣地是，有些高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白是特異性修飾的目標(biāo)蛋白，在有絲分裂開(kāi)始時(shí)，高爾基體以可逆的方式發(fā)生生理性碎裂。GM130是順式高爾基體的基質(zhì)蛋白，它與高爾基體相關(guān)結(jié)構(gòu)蛋白相互作用，參與維持高爾基體的結(jié)構(gòu)、控制糖基化、膜泡的運(yùn)輸。當(dāng)GM130被磷酸化時(shí)，將引起GM130/P115復(fù)合體的分解，致使COPI囊泡不再被栓系且不能與目標(biāo)膜融合，最終導(dǎo)致高爾基體碎裂和有絲分裂簇的形成[12]。此外，GM130、P115和GRASP65是凋亡蛋白酶介導(dǎo)蛋白質(zhì)水解導(dǎo)致高爾基體碎裂的靶對(duì)象[13]。

1.3.3 高爾基體運(yùn)輸機(jī)制相關(guān)蛋白 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)各個(gè)部分之間的物質(zhì)傳遞通過(guò)膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行。膜泡運(yùn)輸是一種高度有組織的定向運(yùn)輸，各類(lèi)運(yùn)輸泡之所以能夠被準(zhǔn)確地運(yùn)到靶細(xì)胞器，主要是因?yàn)榧?xì)胞器的胞質(zhì)面具有特殊的膜標(biāo)志蛋白。高爾基體運(yùn)輸途徑中蛋白的功能涉及從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體，COPI和COPII衣被復(fù)合體，甚至蛋白的栓系、對(duì)接和融合機(jī)制，這些蛋白的改變，將可能導(dǎo)致典型高爾基體結(jié)構(gòu)的喪失。

膜泡運(yùn)輸涉及3類(lèi)衣被蛋白包括網(wǎng)格蛋白、COPI和COPII衣被小泡，各介導(dǎo)不同的運(yùn)輸途徑。COPI和COPII衣被小泡以出芽的方式各自形成單體后，它們將通過(guò)栓系蛋白(P115/GM130)、對(duì)接蛋白(Rab蛋白)和融合蛋白(如SNAREs)最終融合到靶細(xì)胞器[14]。Wilson等證實(shí)，用6羥多巴胺或甲基苯丙胺干預(yù)已分化的PC12細(xì)胞作為帕金森病(PD)細(xì)胞模型分析高爾基體碎裂機(jī)制時(shí)，認(rèn)為高爾基碎裂并不是運(yùn)輸?shù)氖Ш馑?，而是特異性Rab和SNARE蛋白內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡的結(jié)果，并說(shuō)明有限數(shù)量的Rab和SNARE蛋白內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)對(duì)PD細(xì)胞病理學(xué)的進(jìn)一步了解是非常有意義的[15]?？傊?，囊泡運(yùn)輸是一個(gè)連續(xù)及與其他細(xì)胞器相互作用的過(guò)程，需高爾基體運(yùn)輸機(jī)制相關(guān)蛋白的參與，要求內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的平衡，對(duì)高爾基體形態(tài)的維持有著至關(guān)重要的作用。

2 高爾基體與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)性

2.1 神經(jīng)退行性疾病中高爾基體形態(tài)的改變 隨著老齡化加劇，神經(jīng)退行性疾病患病率也節(jié)節(jié)攀升。高爾基體作為重要的細(xì)胞器逐漸被關(guān)注及研究。在神經(jīng)退行性疾病神經(jīng)元中，高爾基體發(fā)生了形態(tài)學(xué)改變，如囊狀擴(kuò)張，斷裂，數(shù)目減少，體積變小，與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)聯(lián)的囊泡和相鄰的囊泡減少，在核周或胞漿的遠(yuǎn)處聚集等。而最典型的改變?yōu)楦郀柣w的完全斷裂[16]。研究發(fā)現(xiàn)，在肌萎縮側(cè)索硬化癥(amyotrophic lateral sclerosis，ALS[17])、阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD[18])、帕金森病(Parkinson’s disease，PD[19])、多系統(tǒng)萎縮(multiple system atrophy，MSA[20])等疾病的患者或動(dòng)物模型的神經(jīng)元中觀察到高爾基體的碎裂，甚至在其中某些疾病的臨床前階段就可發(fā)現(xiàn)高爾基體的改變。在神經(jīng)退行性疾病中，神經(jīng)元高爾基體的碎裂是一個(gè)早期的不可逆性損傷，可以導(dǎo)致神經(jīng)元的死亡[21]。

2.2 神經(jīng)退行性疾病中高爾基體碎裂的機(jī)制 高爾基體碎裂是神經(jīng)退行性疾病的典型特征，在不同神經(jīng)退行性疾病中可能涉及不同的機(jī)制。許多研究證明，突變的銅鋅超氧化物歧化酶(Mutation of Superoxide dismutase1，mSOD1)，β-淀粉樣蛋白(amyloid β-peptide，Aβ)，alpha-synuclein，Stathmin及Tau蛋白等均與高爾基體碎裂及神經(jīng)元退變有關(guān)。下面主要從神經(jīng)退行性疾病中蛋白錯(cuò)誤折疊以及突變基因產(chǎn)物或者蛋白的異常聚集方面所引起的高爾基體碎裂的有關(guān)研究作一概述。

2.2.1 ALS與突變SOD1 ALS是以上、下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元進(jìn)行性丟失為特征的一種神經(jīng)退行性疾病，以肌無(wú)力、肌萎縮、肌束震顫，延髓麻痹和錐體束征等為主要臨床表現(xiàn)。有文獻(xiàn)指出，約50% ALS患者在3 y內(nèi)因呼吸衰竭死亡[22]。絕大多數(shù)的ALS病例為散發(fā)性ALS(SALS)，無(wú)明確家族遺傳史；只有少數(shù)約5%～10%的ALS病例為家族性ALS(FALS)[23]。

1993年Rosen提出FALS的發(fā)病與SOD1基因突變有關(guān)[24]。Gurney等將人突變SOD1基因轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)鼠，這些轉(zhuǎn)基因鼠在3～4 m開(kāi)始出現(xiàn)類(lèi)似人類(lèi)ALS的臨床癥狀，并在隨后的1 m內(nèi)死亡，病理檢查顯示脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元出現(xiàn)大范圍缺失，與人類(lèi)ALS病理特征相似，進(jìn)一步研究認(rèn)為ALS運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的損傷與SOD1基因突變有關(guān)[25]。其中，約20% 的FALS 和5% 的SALS 與SOD1基因突變有關(guān)[26]。

SOD1基因位于21q22，長(zhǎng)11 kb，編碼區(qū)459 bp，5個(gè)外顯子，編碼153個(gè)氨基酸，組成32 kD的Cu/Zn SOD蛋白，分布于細(xì)胞胞漿內(nèi)。SOD1是一種抗氧化酶，能催化O2轉(zhuǎn)化為H2O2，維持細(xì)胞內(nèi)活性氧內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，以達(dá)到解毒的目的。有研究發(fā)現(xiàn)，在SALS和FALS患者身上發(fā)現(xiàn)的不可溶性蛋白的聚集是免疫反應(yīng)性的SOD1，它的錯(cuò)誤折疊和蛋白聚集與ALS密切相關(guān)[27]。突變后的SOD1基因會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的自由基，對(duì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元產(chǎn)生毒性作用，甚至發(fā)生聚集形成高分子量的不可溶性復(fù)合物，最終導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元死亡[28]。

許多研究報(bào)道，在SALS患者的前角細(xì)胞[29]中可見(jiàn)高爾基體碎裂，而且在含有嗜堿性包涵體的ALS青年[30]、后柱受累的FALS患者[17]、SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠模型的脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中[3]同樣可見(jiàn)高爾基體碎裂。另外，有研究認(rèn)為，在轉(zhuǎn)基因SOD1G93A鼠模型中，高爾基體碎裂是ALS病理學(xué)的一個(gè)早期事件，與細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸組織的改變有關(guān)[10]。近年來(lái)Atkin等證明，與ALS相關(guān)的3個(gè)不同的突變基因包括SOD1，TDP-43，F(xiàn)US。在轉(zhuǎn)基因表達(dá)人SOD1G93A老鼠模型中，ALS相關(guān)的突變的SOD1主要定位于細(xì)胞質(zhì)中，它通過(guò)抑制蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的運(yùn)輸使早期分泌途徑受損，引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，高爾基體碎裂，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[31]。由此可知，ALS中突變的SOD1所產(chǎn)生的影響可能使分泌途徑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體運(yùn)輸鏈的受損，可能是引起ALS疾病發(fā)生的上游因素和觸發(fā)疾病的主要因素。另外，Bellouze等表明，在轉(zhuǎn)基因突變的SOD1G85R和SOD1G93A老鼠模型中，嚴(yán)重的高爾基碎裂與高爾基體來(lái)源的微管聚合的不足、COPI衣被小泡的亞族β-COP的丟失、高爾基體栓系蛋白GM130胞質(zhì)中的分散和ER-Golgi v-SNAREs GS15、GS28的大量積累相關(guān)，并證實(shí)在ALS相關(guān)的突變SOD1運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中，Stathmin1/2所觸發(fā)的微管的損失介導(dǎo)高爾基碎裂[3]。

2.2.2 AD與Aβ、Tau AD是老年人常見(jiàn)的一種以進(jìn)行性癡呆為主要特征的神經(jīng)元退行性疾病。其病理特征為患者大腦皮質(zhì)和海馬區(qū)出現(xiàn)大量老年斑(enile plaques，SP)、細(xì)胞內(nèi)的神經(jīng)原纖維纏結(jié)(eurofibrillary tangles，NFTs)和神經(jīng)元缺失伴膠質(zhì)細(xì)胞增生等。其中SP和NFT是AD兩個(gè)典型的特征性病理改變。臨床表現(xiàn)為進(jìn)行性記憶、認(rèn)知功能障礙和性格、行為的改變，甚至判斷力、認(rèn)知力完全喪失，生活不能自理等。

AD的典型病理特征之一為大量SP的形成，主要由Aβ積累所引起。腦內(nèi)Aβ是由淀粉樣前體蛋白(amyloid precursor protein，APP)經(jīng)β-和γ-分泌酶的蛋白水解作用而產(chǎn)生的含有39-43個(gè)氨基酸的多肽。APP作為一種跨膜蛋白，在體內(nèi)各種組織廣泛存在，而在腦中表達(dá)量最高。APP和其分泌酶的運(yùn)輸、形成、分類(lèi)及加工進(jìn)程等需高爾基體的正常運(yùn)行。APP的運(yùn)輸途徑從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體，然后到質(zhì)膜。例如，APP的形成過(guò)程能產(chǎn)生Aβ，可能發(fā)生在高爾基體和分泌途徑晚期，若高爾基體運(yùn)輸功能受損，可能會(huì)影響APP的正常運(yùn)輸。

有文獻(xiàn)指出，Aβ的大量積累可導(dǎo)致AD的發(fā)生，但是若降低其在大腦的表達(dá)量，能夠延緩或減輕AD的癥狀，并認(rèn)為Aβ可能是導(dǎo)致AD病因中的共同通路，在AD的形成中起著重要的作用[32]。Joshi等研究證明，在組織培養(yǎng)和AD模型鼠中，Aβ的積累引起GRASP65發(fā)生磷酸化，可能是導(dǎo)致高爾基體碎裂的主要原因[33]。在分子水平，Aβ的積累可引起Ca2+內(nèi)流[34]，其可激活鈣蛋白酶，鈣蛋白酶可增加P25-P35的裂解[35]，其中P25能夠激活cdk5。P35和cdk5與高爾基體膜和其膜的運(yùn)輸?shù)恼{(diào)節(jié)相關(guān)[36]。激活的Cdk5可使GRASP65發(fā)生磷酸化，最終導(dǎo)致高爾基體碎裂[33]。反過(guò)來(lái)，當(dāng)高爾基體發(fā)生碎裂時(shí)，其能夠影響APP及其酶的運(yùn)輸，增加Aβ的產(chǎn)生。更重要的是，高爾基體的缺陷可影響重要神經(jīng)蛋白的加工及運(yùn)輸進(jìn)程，使神經(jīng)功能受累，如此形成惡性循環(huán)加速疾病的發(fā)展。假設(shè)若挽救高爾基體的結(jié)構(gòu)及功能，可減慢APP的運(yùn)輸及減少Aβ的生成，從而延緩AD的發(fā)展[37]。目前，臨床對(duì)AD的治療尚缺乏有效的治愈方法，而高爾基體與Aβ及APP存在著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，渴望高爾基體碎裂在AD中有更深入的研究，能確切的做到挽救碎裂的高爾基體，甚至研發(fā)出相應(yīng)的藥物治療靶點(diǎn)，早日應(yīng)用于臨床。

AD的典型病理特征之二為NFTs的形成，其主要成分為過(guò)度磷酸化的tau蛋白。Tau蛋白是神經(jīng)元含量最高的一種微管相關(guān)蛋白，其主要功能是促進(jìn)微管合成及穩(wěn)定微管，起到維持細(xì)胞骨架的作用，并作為通路使細(xì)胞器、囊泡、蛋白質(zhì)和信號(hào)分子在胞內(nèi)運(yùn)輸，多數(shù)定位于神經(jīng)元軸突內(nèi)[38]。當(dāng)Tau蛋白發(fā)生病變時(shí)，可溶性Tau蛋白裝配成不可溶性單體纖維，最終導(dǎo)致神經(jīng)元退行性變。在AD患者，異常過(guò)度磷酸化的Tau蛋白以配對(duì)螺旋結(jié)構(gòu)形成NFTs在神經(jīng)元中聚積，對(duì)神經(jīng)元的蛋白結(jié)構(gòu)、分布和功能帶來(lái)不利影響。在AD的不同階段，Tau蛋白均起著至關(guān)重要的作用。研究表明，在神經(jīng)退行性變的早期，即可出現(xiàn)Tau蛋白異常磷酸化，導(dǎo)致突觸缺失、軸突運(yùn)輸受損和神經(jīng)炎的發(fā)生。Stieber等認(rèn)為，在早期階段的AD患者神經(jīng)元中就可觀察到高爾基體形態(tài)的改變，其主要集中在海馬區(qū)域，額、顳、頂葉皮質(zhì)神經(jīng)元中也占小部分比例[39]。在AD患者中可觀察到的典型現(xiàn)象為過(guò)度磷酸化的Tau蛋白可誘導(dǎo)高爾基體碎裂，這種現(xiàn)象可出現(xiàn)在NFTs之前[40]。

Wang等研究表示，在4 m、8 m、13 m、16 m的C57BL/6的鼠的大腦中觀察到高爾基體碎裂的增加是年齡相關(guān)的，并與Tau蛋白的過(guò)度磷酸化相關(guān)聯(lián)。同時(shí)，Golgin84和GRASP65作為高爾基體相關(guān)蛋白，在年齡大的鼠的大腦中可見(jiàn)兩者水平減少，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在HEK293/tau細(xì)胞中，過(guò)表達(dá)golgin-84能挽救布雷非德菌素A所誘導(dǎo)的高爾基體碎裂和Tau蛋白的過(guò)度磷酸化。證實(shí)，通過(guò)激活cdk5和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶，golgin-84相關(guān)的高爾基體碎裂觸發(fā)Tau蛋白的高度磷酸化，并認(rèn)為高爾基體碎裂是觸發(fā)Tau蛋白磷酸化的上游因素[41]。值得關(guān)注的是，Liazoghli等研究證實(shí)，在初級(jí)海馬神經(jīng)元中，過(guò)表達(dá)野生型和突變的人源型Tau蛋白(P301L、V337M、R406W)時(shí)可誘導(dǎo)高爾基碎裂，提示Tau蛋白的過(guò)量堆積、NFTs的形成可能先于高爾基體形態(tài)的改變[40]。

另外，F(xiàn)arah等認(rèn)為在高爾基體膜上可觀察到Tau蛋白，它與高爾基體膜相互作用，介導(dǎo)Tau蛋白、高爾基體與微管相聯(lián)系。在轉(zhuǎn)染Tau蛋白的SH-SY5Y細(xì)胞中，Tau蛋白與微管結(jié)合，增強(qiáng)微管的穩(wěn)定性，甚至有的可誘導(dǎo)微管成束，其成束可能是受Tau蛋白影響[42]。若Tau蛋白異常過(guò)度磷酸化，會(huì)破壞其與微管的結(jié)合能力，限制微管的組合，從而使其聚集成NFTs，引起微管解體，并最終導(dǎo)致軸突微管的運(yùn)輸功能受損[43]。據(jù)報(bào)道，在老鼠中共表達(dá)人源型短縮和完整長(zhǎng)度的Tau蛋白可導(dǎo)致可溶性高分子量Tau蛋白的形成、軸突運(yùn)輸?shù)氖軗p、線粒體的聚集、高爾基體的損傷和突觸蛋白的錯(cuò)誤分配[44]。

Tau蛋白的沉積和NFT的形成可造微管網(wǎng)的損傷。微管的不足可能影響高爾基體在細(xì)胞的中心定位和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基再到質(zhì)膜的運(yùn)輸，其將直接影響高爾基體的形態(tài)及大小。因此，在AD中，高爾基體的形態(tài)和功能、微管組織與Tau蛋白病理密切相關(guān)。

3 展 望

高爾基體在蛋白的運(yùn)輸和分類(lèi)中扮演著重要的角色，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的功能起著關(guān)鍵作用。在許多神經(jīng)退行性疾病中高爾基體發(fā)生碎裂，提示高爾基體的不足可能促進(jìn)神經(jīng)元退行性變。高爾基體碎裂涉及許多不同的機(jī)制，但是其在神經(jīng)退行性疾病中的具體機(jī)制，目前尚不完善。如當(dāng)高爾基體發(fā)生碎裂時(shí)，如何有效的挽救高爾基體，如何減少或抑制異常蛋白的積累等，從而改善神經(jīng)功能的缺損，延緩神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展？希望越來(lái)越多的研究者去探究高爾基體在神經(jīng)退行性疾病中的作用，為臨床提供藥物治療靶點(diǎn)，減輕神經(jīng)退行性疾病給患者帶來(lái)的痛苦，降低其致殘率和致死率。

[1]Mellman I，Simons K. The Golgi complex：in vitro veritas[J]. Cell，1992，68(5)：829-840.

[2]Polishchuk RS，Mironov AA. Structural aspects of Golgi function[J]. Cell Mol Life Sci，2004，61(2)：146-158.

[3]Bellouze S，Baillat G，Buttigieg D，et al. Stathmin 1/2-triggered microtubule loss mediates Golgi fragmentation in mutant SOD1 motor neurons[J]. Mol Neurodegener，2016，11(1)：43.

[4]Dis V，Kuijpers M，Haasdijk ED，et al. Golgi fragmentation precedes neuromuscular denervation and is associated with endosome abnormalities in SOD1-ALS mouse motor neurons[J]. Acta Neuropathol Commun，2014，2(1)：38.

[5]Haase G，Rabouille C. Golgi fragmentation in ALS motor neurons. new mechanisms targeting microtubules，tethers，and transport vesicles[J]. Front Neurosci，2015，9：448.

[6]Ellinger A，Pavelka M. Colchicine-induced tubular，vesicular and cisternal organelle aggregates in absorptive cells of the small intestine of the rat. I. Morphology and phosphatase cytochemistry[J]. Biol Cell，1985，52(1)：43-52.

[7]Miller PM，F(xiàn)olkmann AW，Maia ARR，et al. Golgi-derived CLASP-dependent microtubules control Golgi organization and polarized trafficking in motile cells[J]. Nat Cell Biol，2009，11(9)：1069-1080.

[8]Horton AC，Rácz B，Monson EE，et al. Polarized secretory trafficking directs cargo for asymmetric dendrite growth and morphogenesis[J]. Neuron，2005，48(5)：757-771.

[9]Schaefer MKE，Schmalbruch H，Buhler E，et al. Progressive motor neuronopathy：a critical role of the tubulin chaperone TBCE in axonal tubulin routing from the Golgi apparatus[J]. J Neurosci，2007，27(33)：8779-8789.

[10]Bellouze S，Sch?fer MK，Buttigieg D，et al. Golgi fragmentation in pmn mice is due to a defective ARF1/TBCE cross-talk that coordinates COPI vesicle formation and tubulin polymerization[J]. Hum Mol Genet，2014，23(22)：5961-5975.

[11]Gillingham Alison K，Sinka R，Torres Isabel L，et al. Toward a comprehensive map of the effectors of Rab GTPases[J]. Dev Cell，2014，31(3)：358-373.

[12]Nakamura N，Lowe M，Levine TP，et al. The vesicle docking protein p115 binds GM130，a cis-Golgi matrix protein，in a mitotically regulated manner[J]. Cell，1997，89(3)：445-455.

[13]Cheng JPX，Betin VMS，Weir H，et al. Caspase cleavage of the Golgi stacking factor GRASP65 is required for Fas/CD95-mediated apoptosis[J]. Cell Death Dis，2010，1：e82.

[14]Pfeffer SR. Hopping rim to rim through the Golgi[J]. Elife，2013，2：e00903.

[15]Rendón WO，Martínez-Alonso E，Tomás M，et al. Golgi fragmentation is Rab and SNARE dependent in cellular models of Parkinson’s disease[J]. Histochem Cell Biol，2013，139(5)：671-684.

[16]Nakagomi S，Barsoum MJ，Bossy-Wetzel E，et al. A Golgi fragmentation pathway in neurodegeneration[J]. Neurobiol Dis，2008，29(2)：221-231.

[17]Sundaramoorthy V，Walker AK，Yerbury J，et al. Extracellular wildtype and mutant SOD1 induces ER-Golgi pathology characteristic of amyotrophic lateral sclerosis in neuronal cells[J]. Cell Mol Life Sci，2013，70(21)：4181-4195.

[18]Tillement JP，Papadopoulos V. Subcellular injuries in Alzheimers disease[J]. CNS Neurol Disord-DR，2014，13(4)：593-605.

[19]Fujita Y，Ohama E，Takatama M，et al. Fragmentation of Golgi apparatus of nigral neurons with α-synuclein-positive inclusions in patients with Parkinson’s disease[J]. Acta Neuropathol，2006，112(3)：261-265.

[20]Sakurai A，Okamoto K，Yaguchi M，et al. Pathology of the inferior olivary nucleus in patients with multiple system atrophy[J]. Acta Neuropathol，2002，103(6)：550-554.

[21]Tomás M，Marín MP，Martínez-Alonso E，et al. Alcohol induces Golgi fragmentation in differentiated PC12 cells by deregulating Rab1-dependent ER-to-Golgi transport[J]. Histochem Cell Biol，2012，138(3)：489-501.

[22]Aguila MA，Longstreth WT，McGuire V，et al. Prognosis in amyotrophic lateral sclerosis：A population-based study[J]. Neurology，2003，60(5)：813-819.

[23]Martin S，Wilkinson KA，Nishimune A，et al. Emerging extranuclear roles of protein SUMOylation in neuronal function and dysfunction[J]. Nat Rev Neurosci，2007，8(12)：948-959.

[24]Rosen DR，Siddique T，Patterson D，et al. Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase gene are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis[J]. Nature，1993，362(6415)：59-62.

[25]Gurney ME，F(xiàn)leck TJ，Himes CS，et al. Riluzole preserves motor function in a transgenic model of familial amyotrophic lateral sclerosis[J]. Neurology，1998，50(1)：62-66.

[26]Liscic RM，Breljak D. Molecular basis of amyotrophic lateral sclerosis[J]. Prog Neuro-Psychoph，2011，35(2)：370-372.

[27]Ohi T，Nabeshima K，Kato S，et al. Familial amyotrophic lateral sclerosis with His46Arg mutation in Cu/Zn superoxide dismutase presenting characteristic clinical features and Lewy body-like hyaline inclusions[J]. J Neurol Sci，2004，225(1-2)：19-25.

[28]Markossian KA，Kurganov BI. Protein folding，misfolding，and aggregation. formation of inclusion bodies and aggresomes[J]. Biochemistry，2004，69(9)：971-984.

[29]Gonatas KN. Contributions to the physiology and pathology of the Golgi apparatus[J]. American Society for Investigative Pathology，1994，145(4)：751-761.

[30]Fujita Y，Okamoto K，Sakurai A，et al. The Golgi apparatus is fragmented in spinal cord motor neurons of amyotrophic lateral sclerosis with basophilic inclusions[J]. Acta Neuropathol，2002，103(3)：243-247.

[31]Atkin JD，F(xiàn)arg MA，Soo KY，et al. Mutant SOD1 inhibits ER-Golgi transport in amyotrophic lateral sclerosis[J]. J Neurochem，2014，129(1)：190-204.

[32]Burgos PV，Mardones GA，Rojas AL，et al. Sorting of the Alzheimer’s disease amyloid precursor protein mediated by the AP-4 complex[J]. Dev Cell，2010，18(3)：425-436.

[33]Joshi G，Chi Y，Huang Z，et al. Aβ-induced Golgi fragmentation in Alzheimer’s disease enhances Aβ production[J]. P Natl Acad Sci，2014，111(13)：E1230-E1239.

[34]Zempel H，Thies E，Mandelkow E，et al. Aβ oligomers cause localized Ca2+elevation，missorting of endogenous Tau into dendrites，Tau phosphorylation，and destruction of microtubules and spines[J]. J Neurosci，2010，30(36)：11938-11950.

[35]Lee MS，Kwon YT，Li M，et al. Neurotoxicity induces cleavage of p35 to p25 by calpain[J]. Nature，2000，405(6784)：360-364.

[36]Paglini G，Peris L，Diez-Guerra J，et al. The Cdk5-p35 kinase associates with the Golgi apparatus and regulates membrane traffic[J]. EMBO Rep，2001，2(12)：1139-1144.

[37]Joshi G，Wang Y. Golgi defects enhance APP amyloidogenic processing in Alzheimer’s disease[J]. Bio Essays，2015，37(3)：240-247.

[38]Nogales E. Structural insights into microtubule function[J]. Annu Rev Biophys Biomol Struct，2001，30(1)：397-420.

[39]Stieber A，Mourelatos Z，Gonatas NK. In Alzheimer’s disease the Golgi apparatus of a population of neurons without neurofibrillary tangles is fragmented and atrophic[J]. Am J Pathol，1996，148(2)：415-426.

[40]Liazoghli D，Perreault S，Micheva KD，et al. Fragmentation of the Golgi apparatus induced by the overexpression of wild-type and mutant human Tau forms in neurons[J]. Am J Pathol，2005，166(5)：1499-1514.

[41]Jiang Q，Wang L，Guan Y，et al. Golgin-84-associated Golgi fragmentation triggers tau hyperphosphorylation by activation of cyclin-dependent kinase-5 and extracellular signal-regulated kinase[J]. Neurobiol Aging，2014，35(6)：1352-1363.

[42]Li B，Chohan MO，Grundke-Iqbal I，et al. Disruption of microtubule network by Alzheimer abnormally hyperphosphorylated tau[J]. Acta Neuropathol，2007，113(5)：501-511.

[43]Cho JH，Johnson GVW. Glycogen synthase kinase 3β phosphorylates Tau at both primed and unprimed sites：Differential Impact on Microtubule Binding[J]. J Biol Chem，2003，278(1)：187-193.

[44]Ozcelik S，Sprenger F，Skachokova Z，et al. Co-expression of truncated and full-length tau induces severe neurotoxicity[J]. Mol Psychiatry，2016，21：1790-1798.

2017-01-15；

2017-03-05

湖南省自然科學(xué)基金(14JJ2143)；湖南省衛(wèi)計(jì)委科研項(xiàng)目(B2013-065；B2012-121) 作者單位：(1.湖南省人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，湖南 長(zhǎng)沙 410016；2.南華大學(xué)湖南省人民醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，湖南 長(zhǎng)沙 410016；3.湖南省人民醫(yī)院湖南省老年醫(yī)學(xué)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410016)

周文勝，E-mail：zhouwensheng2004@163.com；王 佳，E-mail：13875888342@163.com

1003-2754(2017)05-0474-04

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