netrin-1在阿爾茨海默病中的研究進展

張子良 廖祥萍 黃櫻

(1贛南醫(yī)學院，江西 贛州 341000；2贛州市第三人民醫(yī)院；3贛南醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院)

阿爾茨海默病(AD)是一種以記憶力下降為主要表現(xiàn)的認知功能障礙的神經(jīng)退行性疾病。它是老年癡呆最常見的類型，占所有癡呆患者的60%～80%，且隨著年齡增加，其發(fā)病率明顯升高，65歲以上老年人患病率為5%～10%，85歲以上高達20%～50%，其中男性患病率低于女性〔1〕。AD有兩個主要的核心病理機制，一個是由炎癥介導的β-淀粉樣蛋白(Aβ)的沉積〔2〕。另一種是過度磷酸化的Tau蛋白所致的神經(jīng)纖維纏結(jié)形成〔3〕。而目前研究熱點集中在如何阻斷炎癥反應介導的Aβ沉積，從而達到治療AD的作用。netrin-1作為一種層黏連蛋白，雖然主要在腫瘤、血管生成、急性腎損傷、糖尿病標記物方面有較高的表達，但近來研究發(fā)現(xiàn)，其可以阻斷AD中Aβ的沉積，延緩AD的進展，特別是在阻斷Aβ形成的炎性小體上有重要作用〔4〕。netrin-1有望成為一種治療AD的全新藥物，但其具體調(diào)節(jié)機制尚不清楚，有待進一步研究闡明。本文介紹了netrin-1的結(jié)構(gòu)、主要生物學功能及其在AD中的作用。

1 netrin-1的基本結(jié)構(gòu)和生物功能

1.1netrin-1的基本結(jié)構(gòu) 軸突神經(jīng)生長因子包含netrins、slit、ephrin、semaphorins 4個家族〔5〕。netrins家族包括很多種亞型，主要分泌蛋白有netrin-1、netrin-2、netrin-3、netrin-4、netrin-5、netrinG1、netrinG2〔6〕，其中netrin-1是最早在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的可溶性神經(jīng)軸突導向因子〔7〕。它是由1個N端層壓板結(jié)構(gòu)域(LamNT)、3個富含半胱氨酸的層壓板表皮生長因子樣模塊(EGF)和1個帶正電荷的小結(jié)構(gòu)域(NTR)組成的多結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)〔8〕。

1.2netrin-1的生物功能 netrin-1的生物功能存在多樣性，在細胞生長中可以促進細胞黏附和遷移，具有調(diào)控血管生成和類似血管表皮生長因子的作用〔9〕。同時，在炎癥中Paradisi等〔10〕發(fā)現(xiàn)netrin-1表達顯著增高，具有提高核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB濃度的作用。有研究發(fā)現(xiàn)，netrin-1也可增強β細胞的功能，在糖尿病患者血液中netrin-1顯著增高，但其具體機制不明〔11〕。netrin-1還被視為致癌基因，可以促進腫瘤的生長，在許多腫瘤組織中高表達，而在胃癌和肺癌腫瘤化療后netrin-1的水平顯著降低，主要作用機制可能與P53的失活〔12〕和磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)信號通路的激活〔13〕有關(guān)。netrin-1也是急性腎損傷早期診斷的標志物，在急性腎損傷患者的尿液中高表達，且早于腎損傷的其他診斷指標〔14〕。

2 netrin-1受體的結(jié)構(gòu)及功能

在哺乳動物中，netrin-1的受體主要來自結(jié)腸直腸癌缺失性受體(DCC)家族和未協(xié)調(diào)的UNC5H受體家族〔15〕。DCC受體家族由DCC和neogenin兩個受體組成〔16〕，其中DCC為類型Ⅰ跨模受體，主要由胞外4個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域，6個纖黏蛋白Ⅲ型結(jié)構(gòu)域和1個包含P1-3高度保守的細胞內(nèi)域組成〔17,18〕。DCC最初在人類直腸癌中發(fā)現(xiàn)，是與18個等位基因缺失相關(guān)的腫瘤抑制因子〔19〕，但目前的研究證實DCC通過其P3域成簇后介導的netrin-1對大鼠的脊髓聯(lián)合軸突具有化學誘導作用〔20〕。而且，Horn等〔21〕研究發(fā)現(xiàn)，DCC激活與學習和記憶明顯相關(guān)。除與netrin-1和netrin-3相互作用外，Neogenin與DCC具有約50%的氨基酸同源性。它還與排斥性指導分子(RGM)結(jié)合，以指導神經(jīng)細胞的定向遷移，以形成正確的軸突投射，促進軸突發(fā)育〔22〕。

另一個netrin-1受體家族UNC5H也為穿膜受體，它由UNCH5 A-D受體復合物組成，包含2個免疫球蛋白域和2個凝血酶敏感蛋白(TSP)Ⅰ域，以及1個包含小帶狀突起-5，DCC結(jié)合位點(DB)和死亡結(jié)構(gòu)域的細胞內(nèi)域〔23〕。UNC5H可單獨介導netrin-1的短程排斥作用，而UNC5H-DCC異二聚體則可介導netrin-1的長程排斥作用〔24〕。研究證實，遠距離長程排斥作用是依賴于DCC受體，其原因可能是DCC-UNC5H復合物對低濃度的netrin-1比較敏感。同時,Wetzel-Smith等〔25〕發(fā)現(xiàn)，UNC5C的基因突變增加了AD的患病風險。

此外，最近還發(fā)現(xiàn)了另外4種受體，包括小腦蛋白(CBLN)4、整合素α3β1和α6β3、唐氏綜合征細胞黏附分子(DSCAM)和有爭議的腺苷受體(A2BR)，但這些受體與學習記憶及AD的相關(guān)性要進一步研究。

3 netrin-1與AD

3.1netrin-1調(diào)節(jié)細胞凋亡、減少炎癥反應 研究證實，netrin-1是一種軸突生長因子，在炎癥反應、細胞凋亡、軸突導向、神經(jīng)元活動和突觸可塑性中起重要作用，尤其在軸突導向、神經(jīng)元遷移、神經(jīng)結(jié)構(gòu)的形態(tài)發(fā)生中的作用不可忽視〔15,26〕。有研究表明，netrin-1與受體UNC5B結(jié)合后可以增加海馬神經(jīng)元的活性，其機制可能為通過PI3K信號通路的作用〔27〕。Zamani等〔28〕研究發(fā)現(xiàn)，在AD小鼠中，注射netrin-1后，海馬組織中的NF-κB表達下降，Aβ沉積也顯著減少。Mirakaj等〔29〕研究表明，netrin-1的上調(diào)對炎癥過程具有保護作用，可減少組織損傷中的炎癥反應，抑制白細胞向炎癥區(qū)域遷移。McIlwain等〔30〕研究證實了活化的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)-3在AD腦神經(jīng)細胞死亡和斑塊形成中起重要作用，而Llambi 等〔31〕進一步研究發(fā)現(xiàn)，netrin-1對AD中的Caspase3/7活性具有顯著抑制作用，能阻止AD的神經(jīng)元死亡。

3.2netrin-1與β-淀粉樣蛋白前體(APP)的關(guān)聯(lián)性 netrin-1可以減少APP裂解為Aβ已被證實〔32〕。Shabani等〔33〕的研究證實，在AD的小鼠模型中，Aβ的濃度與netrin-1呈負相關(guān)，上調(diào)netrin-1的水平，能顯著減少Aβ沉積，增強神經(jīng)元存活，從而改善AD的空間學習和記憶障礙。而Borel等〔34〕研究進一步發(fā)現(xiàn)，APP是通過與netrin-1的3個結(jié)構(gòu)域特異性結(jié)合，從而減少Aβ的沉積，延緩AD的進展。還有研究認為，AD和許多其他神經(jīng)退行性疾病與朊病毒疾病有類似的生物化學特征，是一種蛋白質(zhì)病，它具有自我放大效應〔35〕。Spilman等〔4〕基于Aβ自我擴增的特征中又發(fā)現(xiàn)netrin-1具有阻斷Aβ擴增的作用。Rama等〔36〕研究發(fā)現(xiàn)，APP很可能是DCC復合物中的一部分，在軸突生長中可以增強netrin-1的信號傳導，如MAPK的活化。

4 展 望

netrin-1可以降低NF-κB炎癥水平，具有阻斷細胞凋亡的作用，并且可以減少Aβ沉積。然而，netrin-1在減少Aβ中的機制仍不清楚。目前netrins家族里的研究大多數(shù)都集中在netrin-1上，而軸突生長因子的其他成員是否也具有相似的netrin-1減少Aβ沉積，延緩AD病程進展的作用，仍不明確。目前也尚未有針對netrin-1的神經(jīng)元細胞研究，有必要進一步的完善。 netrin-1阻斷炎性小體形成和誘導神經(jīng)生長的機制尚不清楚，特別是NF-κB炎癥通路的分子機制需要進一步闡明。同時，netrin-1對Myd88和上、下游信號轉(zhuǎn)導分子的調(diào)控是否具有相同作用，也需進一步闡明。

netrin-1是否調(diào)控大腦皮質(zhì)和海馬組織中的細胞因子，星形膠質(zhì)細胞，小膠質(zhì)細胞等，也尚未有研究。此外，為了更好地了解netrin-1延緩AD進展的信號級聯(lián)通路，需要對其底物進行全面鑒定，這可能有助于解釋各種情況下錯綜復雜的細胞內(nèi)信號傳導網(wǎng)絡并最終實現(xiàn)治療AD。

netrin-1阻斷Aβ的形成機制是多樣的，為今后netrin-1作為藥物治療AD提供了許多參考靶點，而且，netrin-1或netrin-1相關(guān)片段的類似物有望成為AD藥物治療的新選擇。