古 磊（綜述），甄 云（審校）

廣東醫(yī)學(xué)院附屬西鄉(xiāng)人民醫(yī)院神經(jīng)外科，廣東 深圳 518102

自從Nogo-A蛋白及其受體NgR被發(fā)現(xiàn)，中樞神經(jīng)損傷再生機制的研究就成為神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點。隨著對Nogo-A、NgR研究的深入，人們對其從分子到蛋白，從表達到分布、功能，都有了一定的認識，但仍存在問題和困惑。本文主要就Nogo-A、NgR對中樞神經(jīng)損傷修復(fù)影響的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 Nogo-A的結(jié)構(gòu)、分布及生理功能

1.1 結(jié)構(gòu)

Nogo-A是由Nogo基因表達的一種具有軸突再生抑制作用的蛋白質(zhì)分子，分子量為126 KD，全長有1163個氨基酸，共有三個結(jié)構(gòu)域。第一個結(jié)構(gòu)域Nogo-66靠近羧基端，位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或細胞膜外，與特定受體NgR結(jié)合能夠誘導(dǎo)軸突生長錐潰變、塌陷，抑制神經(jīng)軸突再生[1]。第二個結(jié)構(gòu)域amino-Nogo-A在N-末端區(qū)域，與抑制成纖維細胞3T3的擴散有關(guān)，對神經(jīng)元的影響甚微，但與Nogo-66在抑制軸突生長方面可發(fā)揮協(xié)同作用。第三個功能結(jié)構(gòu)域NiG在中間，該區(qū)域抑制軸突生長和成纖維細胞播散，并誘導(dǎo)生長錐萎陷[1]。

1.2 分布

關(guān)于Nogo-A在體內(nèi)的分布，2001年Josephson等[2]首先采用原位雜交技術(shù)發(fā)現(xiàn)在運動神經(jīng)元和感覺神經(jīng)元、三叉神經(jīng)節(jié)、三叉神經(jīng)腦橋核、紅核及海馬等神經(jīng)元內(nèi)都有Nogo-A mRNA表達，但在星形膠質(zhì)細胞和施萬細胞中未見分布。而Huber等[3]用共聚焦和免疫電鏡揭示出Nogo-A主要在少突膠質(zhì)細胞的細胞體和突起表達，位于最內(nèi)的軸突旁和最外層的髓鞘膜上，是其發(fā)揮軸突抑制作用的便利條件。

1.3 生理功能

Nogo-A作為中樞神經(jīng)元髓鞘的組成成分有什么生理作用呢？有實驗發(fā)現(xiàn)，在非病理條件下，胚胎發(fā)育早期Nogo-A可以參與髓鞘的形成，與神經(jīng)環(huán)路連接有關(guān)，在海馬連接的發(fā)育中起關(guān)鍵作用，同時促進神經(jīng)細胞遷移和軸突生長，保證軸突朝靶組織定向生長，尤其是保證軸突沿軸索方向長距離生長[4]。在成年中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，Nogo蛋白的抑制作用有助于保持神經(jīng)聯(lián)系的特異性，防止神經(jīng)在不必要的區(qū)域出芽，形成不必要和錯誤的投射，保持中樞神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)定[5]。孟蒂等[6]最新研究發(fā)現(xiàn)，在疼痛傷害性刺激動物模型中，Nogo-A在大鼠中腦導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)中表達變化，并且與內(nèi)源性阿片系統(tǒng)之間也存在一定的聯(lián)系，說明Nogo-A也參與了痛覺調(diào)制過程，參與傷害性刺激反應(yīng)。

2 NgR的結(jié)構(gòu)、分布及生理功能

2.1 結(jié)構(gòu)

NgR是一種廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)且為神經(jīng)元特有的蛋白，因其能夠與Nogo-66分子特異性結(jié)合發(fā)揮軸突生長抑制作用而被發(fā)現(xiàn)。NgR由473個氨基酸殘基組成，從N端至C端包含1個信號肽、3個氨基酸重復(fù)序列LRRNT/LRR/LRRCT構(gòu)成配體結(jié)合域、特異性C末端以及1個糖基化磷脂酰肌醇結(jié)構(gòu)。

2.2 分布

NgR位于細胞膜的表面，靠糖基化磷脂酰肌醇錨定在細胞膜的表面[1]。Hunt等[7]采用原位雜交技術(shù)，發(fā)現(xiàn)NgR mRNA在大腦皮層、海馬結(jié)構(gòu)、杏仁體和背側(cè)丘腦內(nèi)高度表達，在紅核和前庭神經(jīng)核內(nèi)中度表達，在白質(zhì)內(nèi)表達很弱；小腦內(nèi)小腦深核NgR mRNA表達強度高于顆粒細胞和Purkinje細胞；前腦的大部，包括紋狀體、丘腦網(wǎng)狀核、下丘腦和基底前腦NgR mRNA表達很弱或無表達。

2.3 生理功能

NgR蛋白作為一種神經(jīng)抑制因子的受體廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元，它在非病理狀態(tài)下的生理功能也引起了人們的關(guān)注。Huo等[8]的報道認為，NgR和其配體Nogo-A在海馬發(fā)育過程中對海馬神經(jīng)元的連接、神經(jīng)環(huán)路的形成起到關(guān)鍵作用，因此，其對學(xué)習(xí)和記憶有促進作用，與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育密切相關(guān)。

3 Nogo-A與NgR的作用機制

Nogo-A主要分布在少突膠質(zhì)細胞中，位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)白質(zhì)中，而作為受體的NgR主要分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的灰質(zhì)神經(jīng)元。二者通過什么途徑結(jié)合來發(fā)揮抑制神經(jīng)元軸突再生作用呢？中樞神經(jīng)損傷時，少突膠質(zhì)細胞和髓磷脂釋放出細胞內(nèi)的Nogo-A到細胞外基質(zhì)，通過三種途徑和受體NgR結(jié)合[9]：①細胞方式，即完整少突膠質(zhì)細胞表面的Nogo-66與損傷神經(jīng)元的NgR結(jié)合。②細胞膜方式，即從受損少突膠質(zhì)細胞脫落下來的含Nogo-66的膜片段與損傷神經(jīng)元的NgR結(jié)合。③完全溶解的少突膠質(zhì)細胞釋放Amino-Nogo和Nogo-66的可溶性蛋白水解片段，與NgR結(jié)合。在中樞神經(jīng)損傷時，往往三種結(jié)合方式同時存在。由于NgR通過糖基化磷脂酰肌醇錨定在神經(jīng)元細胞膜的外面，需要有輔助的跨膜蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制信號到細胞內(nèi)。因此，NgR可與細胞膜上的p75NTR和LINGO-1兩種跨膜蛋白結(jié)合形成具有完整信號傳遞功能的復(fù)合體（NgR/LINGO-1/p75），向細胞內(nèi)傳遞髓磷脂相關(guān)抑制因子的抑制信號。NgR也可以與跨膜蛋白TROY及LINGO-1結(jié)合，形成另外一種具有完整信號傳遞功能的復(fù)合體（NgR/LINGO-1/TROY）來向細胞內(nèi)傳遞抑制信號。當NgR/LINGO-1/p75或TROY復(fù)合體把抑制信號傳遞到細胞內(nèi)，則激活下游的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子RhoA使其去磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚孕问降腞hoA-GTP，RhoA-GTP與其主要的效應(yīng)蛋白ROCK結(jié)合后，激活其蛋白激酶活性，導(dǎo)致生長錐塌陷，抑制神經(jīng)再生[10]。此外，Nogo-A抑制中樞神經(jīng)軸突再生可能還有其他的途徑[11]。一是通過GTP酶RhoA和Racl發(fā)揮作用：Nogo-A通過G蛋白偶聯(lián)受體[G（i）/G]途徑使細胞內(nèi)Ca2+濃度短時間內(nèi)急驟升高，激活細胞內(nèi)Ca2+依賴性蛋白激酶C，從而抑制生長錐生長，阻止軸突的延伸；另一個途徑是在細胞損傷后通過amino-Nogo的釋放發(fā)揮抑制作用。但amino-Nogo發(fā)揮抑制神經(jīng)再生作用并不是通過與NgR結(jié)合實現(xiàn)的，其發(fā)揮抑制作用的機制目前尚不清楚。

4 Nogo-A及NgR與中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷

4.1 腦的缺血性損傷

近十年來大部分的研究認為，在腦缺血損傷后Nogo-A及NgR表達升高，甚至在損傷一個月后，二者表達還處于較高水平，推測Nogo-A及NgR有可能參與了腦缺血的病理損傷發(fā)生及進展過程，并在腦缺血損傷后的修復(fù)中發(fā)揮抑制作用。但吳功雄等[12]研究認為，大鼠腦梗死后3 d內(nèi)Nogo-A含量下降，到發(fā)病后第7天開始上升，2周達高峰，考慮因為梗死早期腦組織經(jīng)歷缺血、變性、壞死，此時各種蛋白質(zhì)及神經(jīng)遞質(zhì)的合成均降低，Nogo-A的表達減少；在梗死后期，由于神經(jīng)組織及結(jié)締組織的修復(fù)加快，特別是少突膠質(zhì)細胞的增生，Nogo-A的表達量升高，對神經(jīng)纖維生長的抑制加強，這可能是造成成年哺乳動物腦缺血損傷后神經(jīng)再生障礙的重要原因之一。此外，孫廣珍等[13]在最近的實驗中發(fā)現(xiàn)，大鼠大腦中動脈閉塞后的第5、7、10天，在大腦缺血的遠隔部位小腦皮層Nogo-A蛋白表達明顯增高，說明大腦中動脈閉塞后不僅引起局部腦組織的缺血改變，還會通過神經(jīng)纖維聯(lián)系引起遠隔部位小腦發(fā)生繼發(fā)性免疫損害，其中，軸突生長抑制因子Nogo-A在繼發(fā)性免疫損害過程中發(fā)揮了較強作用。由此可見，Nogo-A及NgR不但在腦缺血損傷后修復(fù)中抑制了神經(jīng)再生及神經(jīng)功能的恢復(fù)，而且在腦缺血損傷的病理過程也可能發(fā)揮了重要作用，甚至在腦缺血的遠隔部位也發(fā)揮了免疫損傷的作用。

在腦缺血后治療中，有研究顯示，使用Nogo-A抗體治療腦梗死大鼠，能觀察到從未受損皮質(zhì)到皮質(zhì)下區(qū)域形成新的軸突連接，促進大鼠相應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)功能恢[14]。而在Tsai等[15]的最新研究報道中顯示，在缺血性腦卒中模型中給予Nogo-A抗體（11C7）治療，通過標記的生物素示蹤神經(jīng)纖維分析發(fā)現(xiàn)，Nogo-A可以促進缺血皮質(zhì)的神經(jīng)纖維發(fā)芽到紅核，能夠有效地促進癱瘓肢體的功能恢復(fù)，即使在缺血發(fā)生的晚期使用也有效。Kilic等[16]的最新報道認為，Nogo-A能夠促進腦梗死后殘留神經(jīng)元的存活，因此，應(yīng)該意識到應(yīng)用Nogo-A抗體促進神經(jīng)元軸突再生療法的危害。Nogo-A抗體在急性腦卒中階段不能應(yīng)用。

4.2 腦缺血再灌注損傷

對于腦缺血再灌注損傷模型的研究，杜秀民等[17]得出，腦缺血再灌注后2～12 h Nogo-A在缺血側(cè)皮質(zhì)區(qū)和紋狀體區(qū)表達增高，并達到峰值，之后下降，在48 h時再次升高達到峰值，之后逐漸下降，對于Nogo-A出現(xiàn)兩次表達高峰的原因，可能主要由于缺血、缺氧使細胞失去活性以及再灌注損傷的反彈作用所致，具體原因目前尚不清楚。

4.3 脊髓創(chuàng)傷

關(guān)于Nogo-A及NgR在脊髓損傷中的研究國內(nèi)外已經(jīng)有了大量報道。使用Nogo-A抗體或者運用基因技術(shù)敲除Nogo-A基因，都能在脊髓損傷模型中觀察到神經(jīng)軸突的廣泛再生，對受損傷脊髓的功能恢復(fù)有較明顯療效，這已經(jīng)得到大部分研究者的認可，現(xiàn)在已經(jīng)開始進入臨床試驗階段[18]。Ⅰ期臨床試驗已經(jīng)成功申請建立了多國合作的抗Nogo-A治療急性脊髓損傷的臨床實驗中心，現(xiàn)在正在籌備Ⅱ期在多個國家實施臨床實驗。針對NgR抗體的應(yīng)用，也多有報道。Atalay等[19]通過向脊髓損傷大鼠體內(nèi)加入NEP1-40，阻斷Nogo-66與其受體結(jié)合后發(fā)現(xiàn)，大鼠體內(nèi)鈣粘蛋白（一種神經(jīng)細胞黏附和軸突出芽的標志）的表達增加，并且可增加運動功能的恢復(fù)。但Steward等[20]研究顯示，在大鼠脊髓損傷模型中用NgR受體阻斷NgR，并沒有發(fā)現(xiàn)受損脊髓軸突的明顯再生和肢體運動功能的恢復(fù)。此外，還有采用C3轉(zhuǎn)移酶滅活Rho、其他NgR拮抗劑阻斷Nogo與NgR結(jié)合、化學(xué)合成小干擾RNA （siRNA）沉默NgR基因、分別對NgR、p75NTR、Rho-A進行RNA干擾等手段，也都發(fā)現(xiàn)能夠促進脊髓損傷后軸突的再生。

4.4 顱腦創(chuàng)傷

目前對于Nogo-A和NgR在顱腦創(chuàng)傷中的研究還比較少。在大鼠彌漫性軸索損傷的研究中發(fā)現(xiàn)，腦內(nèi)NgR蛋白和NgR mRNA的表達水平在彌漫性軸索損傷后明顯下降，在傷后72 h降到最低，此后逐漸恢復(fù)[21]。也有人發(fā)現(xiàn)，在大鼠顱腦創(chuàng)傷后，阻斷或抑制Nogo-A的表達，能夠促進中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)[22]。近期林在楷等[23]研究發(fā)現(xiàn)，人顱腦創(chuàng)傷后血清中Nogo-A蛋白水平顯著增高且與損傷程度及預(yù)后有一定關(guān)系，能在一定程度上有助于判斷顱腦損傷的嚴重程度和預(yù)后。對于顱腦創(chuàng)傷后Nogo-A和NgR在腦組織中的變化還有待進一步研究。

4.5 自身免疫性損傷

實驗性自身免疫腦脊髓炎的病理標志是軸突損傷。Karnezis等[24]研究表明，Nogo-A是自身免疫腦脊髓炎發(fā)展的重要因素，對Nogo-A的阻斷可能有助于保持和（或）恢復(fù)免疫損傷后中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)完整性。Nogo-A與NgR在免疫反應(yīng)中的作用機制目前還不清楚，在中樞神經(jīng)免疫損傷中扮演了什么角色還有待進一步研究。

5 問題和展望

目前對于Nogo-A和NgR作用機制的研究已經(jīng)取得了長足進展，針對其作用的各個環(huán)節(jié)進行干擾、抑制、拮抗來促進受損的神經(jīng)恢復(fù)，都已經(jīng)取得了一定成果。但是Nogo-A和NgR復(fù)雜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的面紗還沒有揭開，同時二者作為正常神經(jīng)纖維髓鞘的組成成分，其生理功能目前還不甚明確，還需要更深入的研究。另外，關(guān)于Nogo-A和NgR的研究，目前主要集中在腦的缺血性損傷和脊髓的創(chuàng)傷領(lǐng)域，而在顱腦創(chuàng)傷方面的研究相對較少。因此，對于Nogo-A和NgR的研究還有很長的路要走。

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