李彩霞 楊光路*

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院兒科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

Npn-2與小兒神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)性的研究進展

李彩霞 楊光路*

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院兒科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

神經(jīng)氈蛋白-2（Npn-2）是軸索引導(dǎo)中介腦信號蛋白3F（SEMA3F）的受體，Npn-2基因突變會造成發(fā)育中的腦的興奮性和抑制性失衡，改變突觸的可塑性，Npn-2的基因突變與孤獨癥、癲癇、惡性膠質(zhì)瘤相關(guān)。Npn-2在兒童癲癇、兒童智力發(fā)育障礙、兒童孤獨癥譜系障礙以及上述3種疾病的合并癥中已被識別。有關(guān)Npn-2與小兒神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)性的基因、分子、細胞機制的研究有助于我們進一步認識這些疾病的病理生理學機制和探索新的治療手段。

神經(jīng)氈蛋白2；腦信號蛋白3F；癲癇；惡性膠質(zhì)瘤

Npn-2（神經(jīng)氈蛋白2）是腦信號蛋白（SEMA）3家族的跨膜受體，也是血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的異構(gòu)體，Npn-2既是Npn-1（神經(jīng)氈蛋白1）的同型二聚體，也是Npn-1的異型二聚體。SEMA3F信號系統(tǒng)的分析證實SEMA3F與Npn-2以及Plexin A1（叢狀蛋白A1）形成復(fù)合物，這一復(fù)合物引導(dǎo)ABL2酪氨酸激酶，刺激P190 Rho型GTP酶活化蛋白（Rho GAP），引起Rho A的失活，小劑量GTP酶會使GTP轉(zhuǎn)變?yōu)镚DP，引起F-肌動蛋白的裂解和彈力纖維的損傷，而彈力纖維的損傷抑制內(nèi)皮細胞和腫瘤細胞的遷移。SEMA3F-Npn-2信號系統(tǒng)抑制PI-3K-Akt/mTOR（磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白）信號系統(tǒng)[1]，而mTORC1是蛋白質(zhì)翻譯的關(guān)鍵因子，mTORC2通過磷酸化蛋白激酶B、糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)蛋白激酶1（SGK1）、PKC-α調(diào)節(jié)細胞的存活和活動，mTOR也參與自身免疫性疾病、慢性炎癥、腫瘤細胞的發(fā)生、腫瘤的血管生成和同種異體移植物的排斥反應(yīng)，而Npn-2廣泛表達于人類免疫細胞、上皮細胞和腫瘤細胞[2]，免疫組化方法發(fā)現(xiàn)Npn-2和VEGF-C同時高表達提示兒童惡性膠質(zhì)瘤預(yù)后不良。

1 Npn-2與兒童神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的關(guān)系

Npn-2表達于由第二菱腦原節(jié)遷移而出的胸神經(jīng)嵴細胞，主要發(fā)育為感覺神經(jīng)節(jié)，參與三叉神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)的遷移和聚合，Npn-2的神經(jīng)嵴細胞沿三叉神經(jīng)節(jié)的軸索途徑產(chǎn)生施旺細胞[3]。Npn-2作為一個受體，與Sema 3F結(jié)合，抑制腫瘤的血管生成和轉(zhuǎn)移，而VEGF促進腫瘤的血管生成。惡性腫瘤生長過程中處于相對缺氧狀態(tài)，惡性膠質(zhì)瘤和黑素瘤細胞在轉(zhuǎn)錄和翻譯中抑制Npn-2的表達，Npn-2作為SEMA3F的單獨受體，腫瘤細胞的Npn-2表達缺失抑制SEMA3F以下活動：Rho A的失活、F-肌動蛋白的解聚和抑制腫瘤細胞的遷移。Npn-2在腫瘤細胞的表達缺失使VEGF在蛋白質(zhì)水平增加，而VEGF的m RNA水平無變化，VEGF在蛋白質(zhì)水平的增加促進內(nèi)皮細胞的旁分泌，包括VEGFR-2磷酸化和下游信號蛋白如P42/44 MAPK（絲裂原活化蛋白激酶P42/44）和P38 MAPK（絲裂原活化蛋白激酶P38）的活動。缺氧通過抑制Npn-2的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)VEGF和SEMA3F的活動，神經(jīng)氈蛋白作為VEGF受體的共受體，其在內(nèi)皮細胞的表達促進VEGF（血管內(nèi)皮生長因子）和VEGFR（血管內(nèi)皮生長因子受體）的結(jié)合，促進VEGFR的磷酸化，促進依賴VEGF的VEGFR的血管生成，增強內(nèi)皮細胞的趨化性。腫瘤的血管生成被抑制還是被促進，取決于SEMA3F還是VEGF是配體。在腫瘤患者中，Npn-1、Npn-2以及NRPs的表達上調(diào)與腫瘤的侵襲性和預(yù)后有關(guān)，腫瘤細胞很少表達VEGFR-2，因此，神經(jīng)氈蛋白代表了腫瘤細胞唯一的VEGFR，然而，在腫瘤細胞，NRPs的表達與腫瘤的存活和轉(zhuǎn)移都依賴VEGF。缺氧對SEMA3F的表達無影響，但缺氧抑制腫瘤細胞Npn-2的轉(zhuǎn)錄，下調(diào)SEMA3F的生理活動，SEMA3F水平和VEGF水平用于估計腫瘤的預(yù)后，例如：幾乎所有的腫瘤細胞均表達Npn-1或Npn-2或二者均表達，缺氧抑制惡性膠質(zhì)瘤的Npn-2的表達，缺氧使星形細胞瘤的Npn-1的表達水平下降[4]。惡性膠質(zhì)瘤和星形細胞瘤屬于較常見的神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，幼兒期多表現(xiàn)為癲癇樣癥狀，甚至半數(shù)患者以癲癇為首發(fā)癥狀[5]。

2 Npn-2與兒童孤獨癥及癲癇的關(guān)系

2.1 Npn-2與兒童孤獨癥的關(guān)系：Npn-2也稱為Nrp-2，人類編碼Npn-2的基因位于2q34，該區(qū)域作為孤獨癥的敏感區(qū)域，其單核苷酸的多態(tài)性已被證實。Npn-2是化學性軸索引導(dǎo)中介SEMA3F的受體，也是參與腦損傷和環(huán)境變化反應(yīng)的軸索引導(dǎo)信號家族的成員，與發(fā)育中的神經(jīng)元的遷移和分化相關(guān)。SEMA3F和Npn-2高度表達于邊緣區(qū)。Npn-2信號系統(tǒng)可能與突觸前和突觸后的位置并置相關(guān)，Npn-2信號系統(tǒng)促進海馬突觸功能的發(fā)育和成熟。Npn-2缺陷小鼠的物體認知記憶受損、社交認知記憶受損、重復(fù)運動力受損，并且喜歡到新的環(huán)境中，Npn-2缺陷的小鼠的海馬和皮層環(huán)路功能失調(diào)，而這些與孤獨癥及精神分裂癥相關(guān)[6]。

2.2 Npn-2與癲癇的關(guān)系：Sema3F-Npn-2信號系統(tǒng)有助于腦部神經(jīng)環(huán)路的形成和完善，與海馬、皮質(zhì)、嗅覺區(qū)、杏仁核的功能相關(guān)。在嚙齒類動物研究中，當有化學誘導(dǎo)（海人酸/戊四唑）的癲癇持續(xù)狀態(tài)或有NMDA（N-甲基-D-天門冬氨酸）受體阻塞時，Npn-2的表達水平下降?；驌p傷研究發(fā)現(xiàn)Npn-2基因敲除的動物、SEMA3F基因敲除的動物或Plexin A3基因敲除的動物具有更廣泛的齒狀回下錐體苔蘚纖維軸索途徑和更頻繁的自發(fā)性驚厥發(fā)作[7]。在海人酸/戊四唑的作用下，我們發(fā)現(xiàn)Npn-2缺陷小鼠與同窩Npn-2基因未敲除小鼠相比，表現(xiàn)為更短的發(fā)作潛伏期，更易于發(fā)生發(fā)作相關(guān)性死亡，更易于有自發(fā)性、周期性的驚厥發(fā)作，利用免疫組化技術(shù)和免疫印跡技術(shù)發(fā)現(xiàn)，其γ氨基丁酸、小清蛋白、Y-神經(jīng)肽-中間神經(jīng)元數(shù)量、突觸體Npn-2蛋白質(zhì)水平以及γ氨基丁酸突觸數(shù)量均減少，CA1錐形細胞顯示出更短的樹突長度和更低的復(fù)雜性和更多的樹突棘，而與γ氨基丁酸功能相關(guān)的基因所表達的突觸蛋白質(zhì)的表達水平升高，γ氨基丁酸受體明顯增加，這表明一種失神經(jīng)超敏性效應(yīng)（即突觸后興奮性神經(jīng)元不是表現(xiàn)出普通的抑制效應(yīng)，而是呈現(xiàn)增強的抑制效應(yīng)），此外，Npn-2缺陷小鼠的CA1區(qū)細胞層呈現(xiàn)更高的興奮性，體現(xiàn)出更少的突觸更強的信號，這可能反映了一種補償機制。遷移的γ氨基丁酸表達Npn-2，Npn-2缺陷會削弱γ氨基丁酸的遷移；發(fā)育期的皮層/海馬γ氨基丁酸能神經(jīng)元遷移通路表達SEMA3F，SEMA3F-Npn-2信號系統(tǒng)參與γ氨基丁酸能神經(jīng)元的遷移和分化，該系統(tǒng)也參與興奮性突觸和γ氨基丁酸能突觸的形成、穩(wěn)定性和功能[8]。γ氨基丁酸是腦的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，γ氨基丁酸A受體參與最快的突觸抑制，γ氨基丁酸A受體α亞單位被認為是皮質(zhì)可塑性和海馬依賴性空間記憶的關(guān)鍵因素，突觸可塑性的改變與NMDA（N-甲基-D-天冬氨酸）的受體NR2A的表達減少和AMPA（α-甲基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸）的受體GluR1（谷氨酸受體1）的表達減少有關(guān)，當突觸受到刺激，AMPA受體調(diào)節(jié)的去極化使鎂抑制劑釋放，而NMDA受體調(diào)節(jié)的鈣離子通道開放，這就導(dǎo)致鈣離子依賴性激酶的激活和某些信號通道的開放，使基因轉(zhuǎn)錄和受體的運輸增強，這將造成更強大/更快速的突觸聯(lián)系。癲癇和自發(fā)性的驚厥發(fā)作可能會造成不正常的突觸可塑性，使興奮性和抑制性失衡，從而造成學習障礙和行為異常。突觸可塑性依賴許多蛋白質(zhì)的參與，而與這些蛋白質(zhì)相關(guān)的基因異常在小兒神經(jīng)系統(tǒng)疾病被發(fā)現(xiàn)，例如：伴熱性驚厥家族史的兒童癲癇的GABARG2基因突變、West綜合征的CDKL5基因異常、雷特氏綜合征的MeCP2基因異常、脆性X綜合征的X染色體脆性智力遲鈍蛋白（FMRP）基因異常、結(jié)節(jié)性硬化的mTOR基因異常、先天性無腦回畸形的reelin蛋白基因異常、Dravet綜合征的SCN1A基因突變、嬰兒期癲癇性腦病的SCN8A基因突變[9]。

小兒神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病因涉及遺傳、基因異常、感染、腫瘤、免疫等諸多因素，目前，小兒神經(jīng)系統(tǒng)疾病的基因?qū)W研究已經(jīng)進入外顯子和基因組排序領(lǐng)域，這些研究成果可能會幫助我們了解未來5～10年有關(guān)小兒神經(jīng)系統(tǒng)疾病的生理學和治療的基因機制。Npn-2作為Sema家族的受體，Npn-2的基因多態(tài)性與孤獨癥、癲癇、智力發(fā)育障礙、腫瘤、免疫性疾病相關(guān)，相信在不久的將來，Npn-2與小兒神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)性的病理生理學、基因機制、分子機制將被徹底揭開。

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R729

A

1671-8194（2017）20-0023-02

內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學基金項目（2015MS08103）；內(nèi)蒙古醫(yī)科大學科技百萬工程項目（kjbw2012005）

*通訊作者:E-mail: nmygl15@126.com