神經(jīng)發(fā)育疾病相關(guān)Tenascin C表達(dá)的分子調(diào)控通路

蘇 琦，姜 鳴，4，楊清湖，4，楊 亮，4，何建秧，劉 霞，4*，白占濤，4*

(1.延安大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院；2.多肽資源藥物研究中心；3.延安市特色資源生物工程技術(shù)研究中心；4.陜西省區(qū)域生物資源保育與利用工程技術(shù)研究中心，陜西 延安 716000)

胞外基質(zhì)(Extracellular matrix,ECM)是細(xì)胞與細(xì)胞間的重要組成部分，由細(xì)胞合成、分泌到細(xì)胞外，介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與細(xì)胞外的組織結(jié)構(gòu)。神經(jīng)系統(tǒng)ECM可形成具獨(dú)特的神經(jīng)元周圍網(wǎng)絡(luò)(Perineuronal nets,PNNs)，包裹在神經(jīng)元胞體和近端樹突，參與神經(jīng)元的形態(tài)結(jié)構(gòu)、組織發(fā)育、分化遷移以及突觸可塑性調(diào)控。PNNs主要成分為硫酸軟骨素蛋白聚糖(Chondroitin sulfate proteoglycans,CSPGs)。根據(jù)硫酸軟骨蛋白與氨基聚糖的不同，CSPG可分為Tenascin、Neurocan、Aggrecan、Versican、Phosphacan、Brevican等亞型[1]。

哺乳動(dòng)物Tenascins(TNs)家族成員包括Tenascin C (TNC)、Tenascin R (TNR)、Tenascin W (TNW)、Tenascin X(TNX)、Tenascin Y (TNY)、Tenascin N (TNN)6種亞型，在脊椎動(dòng)物高度保守。TNC是CSPG的主要組分之一，是由同源單鏈組成的六聚體細(xì)胞外基質(zhì)糖蛋白，以核心架構(gòu)分子組裝PNNs。TNs的6條分枝整合胞外其它基質(zhì)組分、細(xì)胞粘附因子，并與細(xì)胞膜錨定。

TNC表達(dá)呈現(xiàn)獨(dú)特的時(shí)空特性。神經(jīng)系統(tǒng)PNNs主要表達(dá)TNC和TNR，與神經(jīng)發(fā)育與神經(jīng)損傷修復(fù)、認(rèn)知障礙、阿爾茨海默病(Alzheimer’sDisease，AD)神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)[2]。從在發(fā)育過程中，TNC主要在胚胎發(fā)育中高度表達(dá)，主要分布于運(yùn)動(dòng)細(xì)胞周圍、上皮間質(zhì)相互作用和分支形態(tài)形成部位、致密結(jié)締組織，如骨、軟骨和肌腱；成年后，TNC僅高表達(dá)于肌腱、干細(xì)胞龕或發(fā)生應(yīng)激損傷或病變組織細(xì)胞[3]。人源TNC表達(dá)量以闌尾中最高，其次為腎臟、肝臟、肺、脾臟、大腦等，而在嚙齒類全腦胚胎發(fā)育及成年后的結(jié)腸、卵巢、膀胱高表達(dá)。但迄今，有關(guān)TNC時(shí)空差異表達(dá)與神經(jīng)發(fā)育、神經(jīng)疾病發(fā)生的相關(guān)機(jī)制，仍不完全清晰。本文聚焦TNC基因與轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件、TNC蛋白組構(gòu)的多樣化功能結(jié)構(gòu)域、TNC蛋白合成轉(zhuǎn)運(yùn)分泌的視角，解析神經(jīng)發(fā)育疾病相關(guān)的TNC調(diào)控通路，以提出基于TNC作為組成型胞外基質(zhì)或調(diào)節(jié)型功能表達(dá)的神經(jīng)發(fā)育疾病診療新策略。

1 TNC基因與轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件

人TNC基因位于9q33染色體上，包含29個(gè)外顯子，轉(zhuǎn)錄起始由一個(gè)非編碼外顯子開始，這是由于在E1處存在一個(gè)轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)TSS，相隔20 kb內(nèi)含子后有一個(gè)包含翻譯起始密碼子的E2外顯子。人和小鼠的TNC啟動(dòng)子都包含TATA盒，近端序列-39 bp～-1414 bp范圍包含多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，其中TSS上游220 bp之內(nèi)為高啟動(dòng)子活性區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)有8類轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，在214 bp之后僅存在4個(gè)已知位點(diǎn)。目前在人類疾病范圍被報(bào)道的有8類，包括ETS、SP1、SMAD、NOTCH、JUN、NFκB、GATA、OTX2，而以鼠源為背景報(bào)道的只有HBS、NF1、OCT、EGR1及-1414 bp的SRE/MKL1位點(diǎn)[4]。

圖1 TNC基因啟動(dòng)子元件組構(gòu)

1.1 神經(jīng)增殖與分化的ETS-TNC通路

ETS作為最大的進(jìn)化保守轉(zhuǎn)錄因子家族成員之一，分別在TNC啟動(dòng)子近端區(qū)域的-39 bp/-76 bp/-121 bp處都存在結(jié)合位點(diǎn)。E26轉(zhuǎn)化特異性(ETS)轉(zhuǎn)錄因子家族作為轉(zhuǎn)錄激活或抑制因子在胚胎發(fā)育和病理過程中參與細(xì)胞分化、增殖、遷移和凋亡，通過轉(zhuǎn)錄水平及蛋白磷酸化、糖基化調(diào)控其活性，以促進(jìn)ETS靶基因表達(dá)。疾病發(fā)生后上游磷酸化信號(hào)通路異常是導(dǎo)致ETS家族激活的關(guān)鍵機(jī)制之一，從而調(diào)控TNC的表達(dá)[5]。

胚胎發(fā)育時(shí)期ETS促進(jìn)神經(jīng)元分化，軸突新建，ETS的有序轉(zhuǎn)錄可促進(jìn)脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元(Motor neurons，MNs)的成熟分化及神經(jīng)元的連通性，ETS提前啟動(dòng)可導(dǎo)致神經(jīng)元分化異常，減少感覺神經(jīng)元傳入投射[6]。ETS家族成員Pet-1缺失可使5-羥色胺(5-Hydroxytryptamine，5-HT)合成、攝取和儲(chǔ)存降低，導(dǎo)致成年后出現(xiàn)焦慮及攻擊行為的概率升高[7]；ETV5的去抑制作用有利于神經(jīng)干細(xì)胞(Neural stem cells，NSCs)增殖和自我更新，減少NSCs向膠質(zhì)譜系的選擇，利于神經(jīng)細(xì)胞的生成，從而控制少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤的發(fā)生[8]。ETS轉(zhuǎn)錄因子可直接與TNC啟動(dòng)子近端位點(diǎn)結(jié)合上調(diào)TNC的表達(dá)，并且ETS可關(guān)聯(lián)SP1、JUN進(jìn)一步增加自身與TNC的親和力，轉(zhuǎn)化生長因子(Transforming growth factor-β，TGF-β)可調(diào)控這一方式[9]。TGF-β首先與星形膠質(zhì)細(xì)胞表面Ⅱ型受體及磷酸化Ⅰ型受體的GS域結(jié)合，胞內(nèi)SMAD2/3發(fā)生磷酸化后與SMAD4結(jié)合轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核激活ETS2調(diào)節(jié)TNC的表達(dá)[10]。因此，以ETS因子為切口探究其靶基因TNC可為神經(jīng)分化和細(xì)胞增殖提供依據(jù)。

1.2 神經(jīng)損傷與疾病的JUN-TNC雙調(diào)節(jié)方式

JUN轉(zhuǎn)錄因子家族成員c-JUN在發(fā)育及神經(jīng)損傷中可控制神經(jīng)細(xì)胞的死亡和退化、膠質(zhì)增生、可塑性及修復(fù)[11]。c-JUN可通過c-JUN-N-末端激酶(JNK)信號(hào)通路及作為活化蛋白-1(AP-1)復(fù)合物成分兩種方式發(fā)揮作用。c-JUN/JNK信號(hào)通路可促進(jìn)細(xì)胞凋亡，調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、軸突再生和神經(jīng)元變性，其中JNK1、JNK2對(duì)發(fā)育中的胚胎神經(jīng)管凋亡和成年神經(jīng)損傷后神經(jīng)再生有促進(jìn)作用[12]。神經(jīng)損傷后的脊髓背角星形膠質(zhì)細(xì)胞中c-JUN/JNK信號(hào)通路激活，JNK1磷酸化增多，并與TNC結(jié)合發(fā)揮作用[13]。

AP-1作為c-JUN的另一種主要作用方式參與誘導(dǎo)發(fā)育過程中BDNF外顯子I、III和VI轉(zhuǎn)錄本，幫助調(diào)節(jié)神經(jīng)元分化及突觸可塑性的建立[14]。人類和小鼠組織中c-JUN和c-Fos組成AP-1復(fù)合物，參與細(xì)胞增殖、凋亡和組織形態(tài)形成，AP-1轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合，調(diào)控靶基因TNC轉(zhuǎn)錄，并可接受細(xì)胞外信號(hào)傳導(dǎo)引起轉(zhuǎn)錄活性和TNC表達(dá)的改變[15]。AD中JNK/AP-1通路的激活可促進(jìn)Aβ樣斑塊周圍的星形膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬，這可能與星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的TNC有關(guān)[16]。c-JUN的高表達(dá)可激發(fā)TNC啟動(dòng)子活性，通過染色質(zhì)免疫沉淀檢測(cè)到AP-1富集于TNC啟動(dòng)子區(qū)域[17]。因此，JUN-TNC的雙調(diào)節(jié)方式通過調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞程序性死亡及膠質(zhì)細(xì)胞吞噬過程在神經(jīng)損傷和疾病過程中發(fā)揮的生物學(xué)功能。

1.3 神經(jīng)炎癥的NFκB-TNC互作通路

NF-κB轉(zhuǎn)錄因子主要行使免疫系統(tǒng)應(yīng)對(duì)炎癥和感染的監(jiān)管作用。胚胎發(fā)育中NF-κB敲除可誘發(fā)嚴(yán)重的發(fā)育缺陷，如神經(jīng)元上皮細(xì)胞凋亡增加、神經(jīng)管無法關(guān)閉，且NF-κB成分亞基p65缺失導(dǎo)致小鼠早期胚胎高的致死率[18]。小膠質(zhì)細(xì)胞中TLR4/NF-κB信號(hào)通路及TNF-α/NF-κB通路激活可誘導(dǎo)TNC的瞬時(shí)高表達(dá)，引起神經(jīng)炎性損傷[19]。在AD中TNC高表達(dá)反而可通過磷酸化Erk1/2使NF-κB激活，誘導(dǎo)其發(fā)生核易位，進(jìn)一步激活凋亡相關(guān)的BCL家族，降低Caspase活性抑制凋亡，增強(qiáng)星形膠質(zhì)細(xì)胞的清除吞噬功能[20]。因此，神經(jīng)炎癥發(fā)生中，NFκB-TNC存在功能性互作調(diào)控分子通路。

1.4 神經(jīng)發(fā)育的TGF-β/SMAD-TNC通路

SMAD轉(zhuǎn)錄因子是TGF-β家族成員的關(guān)鍵效應(yīng)因子，TGF-β/SMAD1/5/8信號(hào)通路可參與神經(jīng)嵴細(xì)胞的發(fā)育、神經(jīng)突生長，以及大腦皮層、海馬、脊髓的多巴胺神經(jīng)元發(fā)育、NSC向神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞的分化[21]。AD中敲除TNC會(huì)使SMAD3減少，轉(zhuǎn)錄豐度降低，TGF-β/SMAD信號(hào)受損，降低神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞SMAD2/3磷酸化及細(xì)胞核易位，通過調(diào)控TNC/SMAD信號(hào)通路可實(shí)現(xiàn)抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，減弱神經(jīng)毒性[22]。因此，TGF-β/SMAD-TNC通路可成為異常的神經(jīng)發(fā)育及AD的重要診療策略。

1.5 神經(jīng)發(fā)生的NOTCH-RBPJk-TNC的激活通路

NOTCH是一種跨膜蛋白，在胚胎和成人大腦的神經(jīng)干細(xì)胞維護(hù)和神經(jīng)發(fā)生中起關(guān)鍵作用，該信號(hào)激活后其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域裂解轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，通過與轉(zhuǎn)錄輔助因子RBPJk結(jié)合發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，其信號(hào)解除與神經(jīng)退行性疾病及腦功能紊亂相關(guān)[23]。NOTCH受體1-4在不同類型的細(xì)胞中表達(dá)存在差異，神經(jīng)元(Notch1和Notch2)、星形膠質(zhì)細(xì)胞(Notch1和Notch2)、內(nèi)皮細(xì)胞(Notch1和Notch4)及神經(jīng)干細(xì)胞(Notch1和Notch2)中都有NOTCH受體的表達(dá)[24]。惡性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤組織中Notch2蛋白的高表達(dá)，以及RBPJk與TNC顯著共表達(dá)指出NOTCH-RBPJk-TNC激活通路參與膠質(zhì)細(xì)胞的異常增殖[25]。另外，該通路異常與成年海馬的神經(jīng)發(fā)生和認(rèn)知障礙有關(guān)[26]。

1.6 胚胎發(fā)育的PRRX1-HBS-TNC互作通路

PRRX1在胚胎發(fā)育中期持續(xù)表達(dá)，定位于從多能祖細(xì)胞階段到終末分化早期的整個(gè)生命過程中的細(xì)胞中，PRRX1缺陷可導(dǎo)致小鼠器官組織發(fā)育受損，在傷口愈合的細(xì)胞增殖過程中，關(guān)鍵因子Twist1的上調(diào)可與TNC啟動(dòng)子近端-57 bp位點(diǎn)的PRRX1結(jié)合增加TNC的表達(dá)，形成Twist1-PRRX1-TNC正反饋回路[27]。PRRX1還可直接與HBS因子相互作用激活TNC轉(zhuǎn)錄，參與細(xì)胞增殖[28]。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中可通過PRRX1調(diào)節(jié)胚胎神經(jīng)前體的自我更新和分化能力，并由多巴胺D2受體所介導(dǎo)[29]。

1.7 TNC表達(dá)的多轉(zhuǎn)錄因子協(xié)同調(diào)節(jié)

在調(diào)控TNC表達(dá)時(shí)還存在多種轉(zhuǎn)錄因子協(xié)同作用。成纖維細(xì)胞中，TGF-β除了誘導(dǎo)TNC表達(dá)以外，還參與SMAD3/4與啟動(dòng)子近端特異位點(diǎn)的結(jié)合過程，進(jìn)而影響了SMAD3/SP1/ETS1形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物[30]。血小板衍生因子PDGF與成纖維細(xì)胞表面受體結(jié)合，調(diào)節(jié)TNC依賴的磷酸化PI3K-Akt通路，這一過程可由ETS1/2和SP1形成的復(fù)合體所介導(dǎo)[31]。另外，Sp1和SMAD轉(zhuǎn)錄因子協(xié)同介導(dǎo)TGF-β依賴性的Aβ前體蛋白基因轉(zhuǎn)錄、ETV5和RBPJK聯(lián)合缺失可使小鼠胚胎干細(xì)胞(Mouse embryonic stem cells，ESCs)即使是在有分化刺激的情況下，依然保持未分化和自我更新狀態(tài)[32]。與TNC啟動(dòng)子近端位點(diǎn)結(jié)合的NF-1、SP1、MLK1、POU3F2轉(zhuǎn)錄因子也參與神經(jīng)發(fā)育或疾病過程。因此，探究TNC啟動(dòng)子近端與各個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合以及多種因子的互作對(duì)神經(jīng)發(fā)育疾病的治療至關(guān)重要。

2 TNC蛋白的多樣化功能結(jié)構(gòu)域

2.1 TNC分子結(jié)構(gòu)域多樣性

隨著各類胞外基質(zhì)分子結(jié)構(gòu)越來越清晰，TNs家族具有相同的分子結(jié)構(gòu)，包括N末端富含半胱氨酸的TA(Tenascin assembly)結(jié)構(gòu)域、表皮生長因子EGF(Epidermal growthfactor-like)樣結(jié)構(gòu)域、纖維連接蛋白FN(fibronectin type III-like)樣結(jié)構(gòu)域和C末端纖維蛋白原FG(fibrinogen-like)樣結(jié)構(gòu)域[33]。人類TNC是由2個(gè)三聚體形成的六聚體結(jié)構(gòu)，每個(gè)TNC單體包含1個(gè)N末端的富含半胱氨酸的TA構(gòu)域、14.5個(gè)EGF樣結(jié)構(gòu)域、8個(gè)FNIII樣結(jié)構(gòu)域和1個(gè)FG樣羧基末端組成，其中FNIII5和FNIII6之間存在9個(gè)可變性剪接位點(diǎn)FNIIIA-D[34]，凸顯為TNC功能結(jié)構(gòu)域的多樣性。

圖2 TNC蛋白分子結(jié)構(gòu)

2.2 TNC與膜受體、膜通道的結(jié)合域

TNC多樣化功能結(jié)構(gòu)域提供豐富的受體結(jié)合位點(diǎn)，血小板衍生生長因子(Platelet-derived growth factor，PDGF)家族、成纖維細(xì)胞生長因子(Fibroblastgrowthfactor，F(xiàn)GF)家族、TGF-β超家族和神經(jīng)營養(yǎng)因子(Neurotrophin，NT)與TNC的FNIII1-5、FNIII12-14結(jié)構(gòu)域，特別是FNIII5結(jié)構(gòu)域具有高親和力[35]，EGFL重復(fù)域可作為表皮生長因子(Epidermal growth factor receptor，EGFR)的配體參與病理過程[36]。這種基于結(jié)構(gòu)的作用方式可為探究TNC在神經(jīng)發(fā)育和疾病的機(jī)制提供新理解。

由FNIII6重復(fù)序列編碼的新型肽VSWRAPTA可通過激活胞外的局灶性粘附激酶(Focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)和下游ERK1/2信號(hào)通路顯著促進(jìn)胚胎皮層神經(jīng)元突起的生長及分支形成[37]，α9β1整合素與FNIII3的結(jié)合還可影響間充質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal stem cells，MSCs)向神經(jīng)元的分化[38]。另外，在調(diào)節(jié)突觸可塑性時(shí)TNC可與整合素相互作用引起酪氨酸磷酸化、Ca通道開放，或者直接導(dǎo)致Ca通道開放調(diào)控可塑性，由TNC缺失引起的突觸可塑性下降，可被L型鈣通道拮抗劑硝苯地平逆轉(zhuǎn)[39]。TNC的EGFL域與鈉通道β亞基的胞外免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域的結(jié)合與神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢粋鲗?dǎo)有關(guān)。這都提示TNC蛋白結(jié)構(gòu)域多樣性可通過膜受體和通道結(jié)合方式參與神經(jīng)分化及突觸可塑性調(diào)控。

2.3 中樞神經(jīng)TNC合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌機(jī)制

TNC是在胞內(nèi)合成轉(zhuǎn)移至胞外成為ECM，分子結(jié)構(gòu)域的多樣化決定了TNC可通過配體-受體結(jié)合或跨膜通道方式轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)，胞內(nèi)TNC的表達(dá)與其轉(zhuǎn)錄元件調(diào)控緊密相關(guān)。新生兒時(shí)期星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌大量TNC，隨后自身EGFL域和NSC表面的EGFR結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)，激活PI3K-AKT通路促進(jìn)NSC向神經(jīng)元分化，實(shí)現(xiàn)了TNC在不同類型細(xì)胞間的轉(zhuǎn)運(yùn)[40]。星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)TNC的FNIII3結(jié)構(gòu)域可與整合素α9β1、αVβ3、α8β1、αVβ6結(jié)合，下游靶點(diǎn)雷帕霉素(Mechanistic target of rapamycin kinase，mTOR)的激活后促進(jìn)上調(diào)TNC表達(dá)，有助于大量TNC分泌至胞外參與神經(jīng)炎癥、損傷及神經(jīng)退行性疾病[41]。研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)AD中星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的TNC可能參與周圍Aβ斑塊的解離，這一發(fā)現(xiàn)可為臨床治療AD提供新思路。但TNC是否是通過囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的方式實(shí)現(xiàn)向其他類型細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)將是研究神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)退行性疾病的目標(biāo)之一。

3 基于TNC調(diào)節(jié)型表達(dá)分子通路的神經(jīng)發(fā)育疾病診療

無論是基于TNC轉(zhuǎn)錄元件調(diào)控還是分子結(jié)構(gòu)域多樣性的調(diào)控通路，都以調(diào)節(jié)TNC表達(dá)量為目的參與神經(jīng)發(fā)育疾病。TNC的缺失往往導(dǎo)致胚胎期神經(jīng)發(fā)育異常，并增加成年后神經(jīng)疾病比率。胚胎發(fā)育期NSC增殖分化與TNC表達(dá)有關(guān)，TNC基因缺失可導(dǎo)致神經(jīng)管無法關(guān)閉，并可通過減弱神經(jīng)元連接及代謝誘發(fā)小鼠的認(rèn)知障礙[41]。TNC在暴露于Aβ樣斑塊的小膠質(zhì)細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄增加而發(fā)生沉積，通過降低AD小鼠大腦中TNC的水平，可以有效降低小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的數(shù)量，減少突觸損傷[43]。TNC的敲除將神經(jīng)炎癥從原發(fā)性轉(zhuǎn)變?yōu)榭寡仔訹44]，通過降低AD小鼠大腦中TNC的表達(dá)，小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的數(shù)量顯著增加，Aβ蛋白與小膠質(zhì)細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞上的模式識(shí)別受體結(jié)合，觸發(fā)以炎癥介質(zhì)釋放為特征的先天免疫應(yīng)答，從而加重疾病進(jìn)程[45]。神經(jīng)損傷后TNC表達(dá)上調(diào)可影響軸突再生[46]，它作為一種內(nèi)源性激活劑，可在促炎性細(xì)胞因子TGF-β、IL-6的作用下，在受損的AD大腦積累引起慢性炎癥，突觸可塑性降低。近期發(fā)現(xiàn)TNC敲除小鼠前額、海馬的突觸蛋白及星形膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物表達(dá)上調(diào)，這提示調(diào)節(jié)型TNC表達(dá)可通過影響神經(jīng)元及膠質(zhì)細(xì)胞參與神經(jīng)發(fā)育疾病診療。

4 基于TNC胞外基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)解離與重構(gòu)的神經(jīng)發(fā)育疾病診療

TNC作為中心構(gòu)架參與PNNs形成，其中透明質(zhì)酸形成PNNs的基本骨架，蛋白多糖連接蛋白(HAPLNs)穩(wěn)定了透明質(zhì)酸和硫酸軟骨素蛋白多糖(CSPGs)之間的相互連接，CSPG核心蛋白的C端與TNC結(jié)合，從而形成具有獨(dú)特網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的胞外基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，主要包裹大腦和脊髓PV+/GABA抑制性神經(jīng)元的胞體和近端樹突[47]。發(fā)育晚期PNNs開始形成，其發(fā)育成熟性和神經(jīng)可塑性水平的高低呈負(fù)相關(guān)，PNNs解離往往導(dǎo)致癲癇、腦卒中、阿爾茨海默病、精神分裂癥等神經(jīng)功能障礙[48]。有研究指出敲除TNC會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)損傷、突觸可塑性降低、認(rèn)知行為改變，引起小鼠的空間學(xué)習(xí)障礙[49]。AD中鐵離子大量積累引起自由基的增加，促進(jìn)氧化應(yīng)激的發(fā)生，PNNs的多陰離子特性，使其具有結(jié)合大量鐵離子的能力，從而通過降低氧化應(yīng)激來保護(hù)PV+神經(jīng)元[50]，而使用硫酸軟骨素酶ABC(Chondroitinase ABC，ChABC)去除CSPG后Aβ蛋白表現(xiàn)出神經(jīng)毒性；另一方面，PNNs包圍在Aβ斑塊表明，通過ChABC使其解離，可以達(dá)到降解作用[51]。這表明胞外基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的解離與重構(gòu)可能對(duì)神經(jīng)退行性疾病具有很高的治療潛力。