神經(jīng)再生機制的研究進展

王立彬

(包頭醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科,內(nèi)蒙古 包頭 014010)

神經(jīng)損傷后再生，包括中樞神經(jīng)和外周神經(jīng)再生，是神經(jīng)科學領域研究和治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的熱點，然而神經(jīng)再生的發(fā)生機理復雜，影響因素多樣，很難從一個或者一種理論來解釋和描述神經(jīng)再生機制。本文通過總結(jié)近些年神經(jīng)再生相關的研究進展，并從一些關鍵分子和信號通路角度分析神經(jīng)再生的可能原因，為今后的實驗研究闡明神經(jīng)再生的詳細機制提供一些理論基礎。

1 神經(jīng)的再生概述

神經(jīng)再生主要是指神經(jīng)突起，特別是軸突的再生。包括受損傷的神經(jīng)元軸突生長，并與變性前的靶組織重新建立連接形成突觸結(jié)構(gòu)，恢復生理功能。其過程為損傷后未導致神經(jīng)元胞體完全變性，通過近側(cè)端形成生長錐，多條新芽沿著殘留的神經(jīng)管膜生長直至與原靶組織恢復突觸聯(lián)系。一般認為在新生兒出生前神經(jīng)細胞從外胚層逐漸遷徙到腦組織的特定未成熟部位，通過分裂再生以及分化成為成熟的神經(jīng)細胞，一旦損傷后無法再生。那么傳統(tǒng)意義上的神經(jīng)再生指的是周圍神經(jīng)軸突的再生。但動物實驗研究也表明腦皮層的神經(jīng)細胞也可以通過神經(jīng)干細胞再生[1]。

2 功能細胞在神經(jīng)再生中的作用

2.1神經(jīng)再生中Schwann細胞的作用機制研究 施萬細胞是為周圍神經(jīng)軸突提供髓鞘化的細胞，為軸突的生長延長和提供微環(huán)境起重要的作用 。胡凱耀團隊[2]總結(jié)發(fā)現(xiàn)周圍神經(jīng)損傷后成熟的施萬細胞開始去分化，向Schwann前體細胞階段分化，其最明顯的生物學特征就是高度可塑性，同巨噬細胞共同清理損傷后的細胞碎片，并能重返細胞周期，活躍增值，在細胞基膜下形成Bungner帶，并分泌大量的神經(jīng)再生所需的生長因子，從而為軸索損傷后再生提供理化的微環(huán)境。具體機制可能為以ERK/MAPK途徑調(diào)控施萬細胞的可塑性和髓鞘再生?，F(xiàn)在研究明確的是：第一，神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白1在該細胞發(fā)育和髓鞘形成過程中起重要作用，主要在兩方面，軸突源性Neuregulin-1參與神經(jīng)嵴譜系定向分化和刺激施萬細胞增值的絲裂原；第二，內(nèi)皮素對SCPs(Schwann前體細胞)起調(diào)節(jié)作用，使其向施萬細胞的轉(zhuǎn)化；第三，通過Notch信號通路使神經(jīng)嵴細胞向神經(jīng)膠質(zhì)細胞的分化發(fā)育。此外，cAMP/PKA、P38/MAPK等都參與了Schwann的去分化調(diào)控，從而為周圍神經(jīng)損傷后軸索的再生提供微環(huán)境條件，促進神經(jīng)再生[3]。

2.2巨噬細胞可能在心肌梗死后交感神經(jīng)再生中起重要作用 當巨噬細胞圍繞在神經(jīng)損傷的周圍時，立即釋放細胞因子和神經(jīng)營養(yǎng)因子，其能夠存進交感神經(jīng)軸突再生，閆素華教授研究團隊殷潔博士發(fā)現(xiàn)[4]這可能與Notch信號通路的調(diào)控早期交感神經(jīng)的重構(gòu)有關。其應用Notch抑制劑DAPT抑制NICD和下游Hes1的上調(diào)，可以早期對巨噬細胞向M1型轉(zhuǎn)化起到抑制作用，從而緩解交感神經(jīng)在心肌梗死后的重構(gòu)。另一方面證明巨噬細胞在神經(jīng)重構(gòu)和再生中起到一定的作用，而此作用可能通過神經(jīng)營養(yǎng)因子和分泌的細胞因子對Notch通路起作用。

3 關鍵分子在神經(jīng)再生中的作用

3.1分泌型磷蛋白1(SPP1)能夠促進Schwann細胞的增值抑制其凋亡 我們知道施萬細胞的分化發(fā)育和增值在周圍神經(jīng)損傷后再生中起非常重要的作用，其活躍度直接影響著神經(jīng)軸突能否再生延長。崔樹森教授團隊研究發(fā)現(xiàn)SPP1能夠促進施萬細胞增值抑制其凋亡，其機制可能SPP1通過胞膜的CD44和ανβ活化PKCα等信號促進施萬細胞增殖抑制其凋亡，具體通過PKCα-ERK通路增殖，還可以通過PKCα-Bcl2/Bax-cleaved Caspase-3/Caspase-3抑制凋亡[5-6]。

3.2TNC(tenascin-C)在周圍神經(jīng)損傷后再生過程中的核心調(diào)控地位 顧曉松于彬教授團隊的張占虎博士[7]通過研究大鼠坐骨神經(jīng)損傷模型發(fā)現(xiàn)坐骨神經(jīng)損傷的近側(cè)端會在4天后持續(xù)高水平表達TNC，而且利用免疫熒光技術發(fā)現(xiàn)成纖維細胞在此高表達了TNC，并進一步證實成纖維細胞在施萬細胞的遷移增殖中通過TNC發(fā)揮重要作用。

3.3CNTF(睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子)、Slit2對神經(jīng)損傷修復有顯著作用 謝立信教授團隊中的田樂博士[8]通過制造糖尿病小鼠模型發(fā)現(xiàn)CNTF和Slit2(神經(jīng)軸突導向因子)對角膜及神經(jīng)損傷具有修復作用，人為給模型小鼠增加CNTF含量，之后研究發(fā)現(xiàn)其能夠促進角膜干細胞活化，Slit2可以顯著的有利于三叉神經(jīng)節(jié)細胞的軸突生長，可能是通過Akt和STAT3通路；Slit2通過EGFR、ERK、β-catenin信號通路的作用發(fā)揮作用。因此，CNTF和Slit2有神經(jīng)保護作用和修復作用，其可能具有促進小鼠神經(jīng)叢密度的增加和三叉神經(jīng)節(jié)細胞軸突的生長的作用。

4 信號通路與神經(jīng)再生的關系

4.1耳蝸神經(jīng)的施萬細胞經(jīng)Wnt信號通路配體(Wnt1)調(diào)控神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元的分化 何亞博士[9]等利用動物模型的耳蝸損傷，通過免疫熒光方法和PCR技術發(fā)現(xiàn)Wnt1在神經(jīng)元分化中起重要作用，其共培養(yǎng)的施萬細胞和神經(jīng)干細胞中分化為MAP2(+)的神經(jīng)元數(shù)量明顯增多，并且又能通過通道抑制劑DKK1抑制，從而證明施萬細胞非常有可能通過Wnt1配體來影響神經(jīng)元的分化。這項研究證明：第一，Wnt信號通路在神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元的分化調(diào)控中起重要作用；第二，在神經(jīng)再生中施萬細胞可能參與了再生微環(huán)境的構(gòu)建。

4.2瞬時感受器電位香草素受體亞家族IV(TRPV4)在成年海馬齒狀回神經(jīng)再生中起重要作用 TRPV4通過ERK和p38MAPK信號通路促進成年海馬齒狀回神經(jīng)干細胞的增殖，期間可能涉及到CDK2、CDK6和cyclin E1、cyclinA2等蛋白的表達來提高Rb的磷酸化水平，加速細胞周期增殖。另外，TRPV4對成年小鼠海馬齒狀回新生神經(jīng)元突起的生長起抑制作用，可能通過激活AMPK下調(diào)Akt信號通路實現(xiàn)，說明TRPK4不僅調(diào)控神經(jīng)元的增殖，還能影響其成熟分化[10]。

5 展望

神經(jīng)再生過程及機制錯綜復雜，涉及多個過程及分子機制、調(diào)節(jié)機制以及信號通路，每個過程都有分子蛋白等的參與，既往認為神經(jīng)再生只發(fā)生在周圍神經(jīng)的軸突范圍，中樞神經(jīng)及軸突損傷、周圍神經(jīng)元的損傷不能夠再生，但通過近年的研究發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)的再生已不是不可能，如TRPV4在成年海馬齒狀回神經(jīng)再生中的作用。相信未來通過對神經(jīng)再生的分子的、信號通路的、微環(huán)境影響因子的研究以及在神經(jīng)損傷修復中具有優(yōu)勢的動物的研究中一定能夠有所突破造福人類。