梁玉梅， 高君雅， 嚴(yán)進(jìn)華， 高彩紅， 周玉玲綜述， 陳嘉峰， 趙 陽審校

接觸蛋白-1 (Contactin 1，CNTN1) 是一種非跨膜的神經(jīng)細(xì)胞黏附分子，屬于免疫球蛋白超家族成員，通過糖基磷脂酰肌醇尾錨定在細(xì)胞表面，可介導(dǎo)多種神經(jīng)系統(tǒng)生長發(fā)育及疾病過程。近年來，CNTN1因被發(fā)現(xiàn)為慢性炎性脫髓鞘性多發(fā)性神經(jīng)根神經(jīng)病的特異性抗原而成為研究熱點(diǎn)，研究者通過查閱CNTN1相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)其作為神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞黏附分子廣泛參與神經(jīng)系統(tǒng)的生長發(fā)育及慢性炎性脫髓鞘性多發(fā)性神經(jīng)根神經(jīng)病、多發(fā)性硬化、阿爾茨海默病等疾病過程。本文對CNTN1在神經(jīng)系統(tǒng)生長發(fā)育及相關(guān)疾病中的不同作用進(jìn)行闡述，提高研究者對其在神經(jīng)系統(tǒng)功能作用的認(rèn)識。

1 CNTN1的分子特點(diǎn)和功能

1988年，Ranscht第一次從雞的胚胎神經(jīng)元中分離出一種分子量為130kD的神經(jīng)細(xì)胞表面糖蛋白，其與其他參與細(xì)胞間交流的分子存在結(jié)構(gòu)相似性，主要位于細(xì)胞間的接觸區(qū)域，因此將其命名為接觸蛋白(contactin，CNTN)[1]。1991年，接觸蛋白首次于人腦組織中被分離提取[2]。接觸蛋白屬于免疫球蛋白超家族 (immunoglobulin superfamily)，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具體分為6個(gè)亞型，即CNTN1-6。其中，CNTN1為研究最多的亞型，CNTN2次之，而目前對于其余四型的研究甚少[3]。人CNTN1是一種分子量為135kD的非跨膜糖基化單鏈蛋白質(zhì)，主要包含6個(gè)C2型免疫球蛋白樣的結(jié)構(gòu)域和4個(gè)Ⅲ型纖連蛋白樣的結(jié)構(gòu)域，此外，還包含一個(gè)糖基磷脂酰肌醇尾，該糖基磷脂酰肌醇尾與接觸蛋白的主體部分共價(jià)連接，將其錨定在細(xì)胞膜上[4，5]。每個(gè)C2型免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域包含2個(gè)半胱氨酸殘基，二者通過鏈內(nèi)二硫鍵形成免疫球蛋白樣的球形結(jié)構(gòu)域，每個(gè)Ⅲ型纖連蛋白樣結(jié)構(gòu)域富含色氨酸及酪氨酸/苯丙氨酸殘基，C2型免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域與L1細(xì)胞黏附分子有30%的同源性，與瞬變軸突糖蛋白 (transient axonal glycoprotein，TAG-1) (CNTN2) 有50%的同源性，而CNTN1整個(gè)分子與神經(jīng)細(xì)胞黏附分子 (neural cell adhesion molecule，NCAM) 有31%的氨基酸同源性，并包含與NCAM和纖連蛋白 (fibronectin，F(xiàn)n) 相似的配體結(jié)合區(qū)域[4，6]。一個(gè)膠原蛋白樣的富含脯氨酸和甘氨酸的短鏈形成一個(gè)鉸鏈區(qū)，將C2型免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域和Ⅲ型纖連蛋白樣結(jié)構(gòu)域分開，并保證整個(gè)分子結(jié)構(gòu)的靈活性，使CNTN1在與鄰近軸突上的受體相互作用時(shí)能適應(yīng)不同的細(xì)胞膜之間的距離[4，5]。編碼CNTN1的基因定位于染色體12q11-q12，其附近有編碼整合素、膠原蛋白、角蛋白、原癌基因erb-b3和int-1等的基因，而染色體12q13區(qū)域是一個(gè)遺傳脆性位點(diǎn)，該位點(diǎn)基因突變可導(dǎo)致胚胎致死、良性與惡性增生性疾病等[7]。

在中樞神經(jīng)系統(tǒng) (central nervous system，CNS) 中，CNTN1主要由神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞及其祖細(xì)胞表達(dá)[8]，主要分布于額葉和小腦皮質(zhì)，在尾狀核、殼核、丘腦、蒼白球、海馬、下丘腦中含量中等，而在腦橋、延髓、大腦皮質(zhì)下的白質(zhì)中含量較低，其在神經(jīng)元的樹突及無髓軸突上高度表達(dá)，并在髓鞘形成過程中表達(dá)下調(diào)[9，10]。CNTN1在大腦皮質(zhì)發(fā)育的不同階段發(fā)揮著復(fù)雜的作用，與神經(jīng)元突起的發(fā)生和延長[11]、軸突生長和定向[12～15]、神經(jīng)纖維成束、突觸的形成、連接和功能的建立及重塑[16～19]以及髓鞘形成[20]有關(guān)，調(diào)節(jié)正常的神經(jīng)發(fā)生[21]。其在神經(jīng)生長發(fā)育方面的作用具體表現(xiàn)為： (1) CNTN1調(diào)節(jié)小腦的生長發(fā)育、結(jié)構(gòu)和功能。CNTN1基因敲除影響小腦顆粒細(xì)胞和高爾基細(xì)胞樹突的形成以及顆粒細(xì)胞軸突的定向，導(dǎo)致嚴(yán)重的共濟(jì)失調(diào)和小鼠產(chǎn)后早期死亡，而CNTN1表達(dá)紊亂可導(dǎo)致發(fā)育中的小腦顆粒細(xì)胞減少、浦肯野細(xì)胞終末分化延遲、軸突生長受限和小腦體積可逆性地發(fā)育受限，隨后盡管小腦體積恢復(fù)正常生長大小，小鼠仍表現(xiàn)出感覺運(yùn)動發(fā)育延遲、探索活動減少、運(yùn)動活動、運(yùn)動協(xié)調(diào)性和運(yùn)動學(xué)習(xí)能力受損，說明CNTN1能調(diào)控小腦中間神經(jīng)元的生長分化、神經(jīng)突起的生長以及小腦結(jié)構(gòu)的微觀排布和小腦功能[22～24]；此外，CNTN1的Ⅲ型纖連蛋白樣結(jié)構(gòu)域能與小腦中的Fyn激酶相互作用，調(diào)節(jié)神經(jīng)元的延長和(或)收縮，并通過與蛋白酪氨酸激酶 (protein tyrosine kinase，PTK) 的關(guān)聯(lián)和酪氨酸磷酸化介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)節(jié)小腦功能活動[25]。 (2) CNTN1高度參與少突膠質(zhì)細(xì)胞的存活、成熟及髓鞘形成。CNTN1是少突膠質(zhì)細(xì)胞表面Notch受體的功能性配體，通過CNTN1/Notch/Deltex1信號通路促進(jìn)少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞分化、促進(jìn)少突膠質(zhì)細(xì)胞成熟，并通過誘導(dǎo)少突膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)髓鞘相關(guān)蛋白 (myelin-associated glycoprotein，MAG) 參與髓鞘形成[20]；此外，受體型蛋白酪氨酸磷酸酶β (receptor protein tyrosine phosphatase β，RPTPβ) 的碳酸酐酶結(jié)構(gòu)域是CNTN1的功能性配體，CNTN1通過與該結(jié)構(gòu)域相互作用可誘導(dǎo)神經(jīng)突起生長和細(xì)胞間黏附[26]，而CNTN1與RPTPβ形成的復(fù)合物能抑制少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞增殖，促進(jìn)其發(fā)育成熟為少突膠質(zhì)細(xì)胞[27]。 (3) CNTN1與其他分子相互作用調(diào)節(jié)神經(jīng)生長。CNTN1可與蛋白酪氨酸磷酸酶α (protein tyrosine phosphatase α，PTPα)、tenascin-C、tenascin-R、NrCAM、L1、CNTN2、硫酸軟骨素-E、RhoA等分子相互作用調(diào)節(jié)神經(jīng)生長[28～36]；CNTN1還能與鈉離子通道 (voltage-gated sodium channel，Nav) β1亞單位結(jié)合，明顯增加細(xì)胞和軸突表面功能性鈉離子通道的密度[37～39]；此外，有研究發(fā)現(xiàn)CNTN1與黑質(zhì)紋狀體的發(fā)育有關(guān)，其下調(diào)能導(dǎo)致多巴胺能上調(diào)[40]；CNTN1還能通過改變胼胝體中髓鞘的結(jié)構(gòu)和軸突的密度調(diào)節(jié)大腦半球間信息傳遞和信息整合的效率[41，42]。

在周圍有髓神經(jīng)中，CNTN1在郎飛氏結(jié)兩側(cè)的軸膜上聚集，與同樣聚集于此的接觸蛋白相關(guān)蛋白1 (contactin-associated protein1，Caspr1) 形成二聚體，該二聚體可進(jìn)一步與表達(dá)在髓鞘終末環(huán)的神經(jīng)束蛋白155 (neurofascin 155，NF155) 聚合成三聚體，成為一個(gè)隔膜樣的軸突膠質(zhì)連接體[43～45]。該連接體對于有髓神經(jīng)纖維結(jié)構(gòu)域的形成和維持至關(guān)重要，它作為分子屏障和電荷屏障，能防止鄰近區(qū)域膜蛋白的彌散，保證神經(jīng)沖動的跳躍式傳導(dǎo)，維持正常的沖動傳導(dǎo)速度和神經(jīng)細(xì)胞興奮性。其作用具體表現(xiàn)為： (1) 防止郎飛氏結(jié)處局部電流的分流，但仍保留一個(gè)狹窄的通道，將郎飛氏結(jié)處的軸突周圍空隙和結(jié)旁空隙連接起來，使得結(jié)旁區(qū)在某些條件下能影響結(jié)區(qū)的活動性，并且葡萄糖和其他代謝物可以通過該通道在不同結(jié)構(gòu)域中彌散；(2) 防止軸膜上的離子通道復(fù)合物側(cè)向擴(kuò)散到鄰近結(jié)構(gòu)域，保持郎飛氏結(jié)及其鄰近結(jié)構(gòu)域的完整性、差異性和不連續(xù)性，使得鈉離子通道、鉀離子通道在正確的結(jié)構(gòu)域聚集，保證電傳導(dǎo)的正常進(jìn)行；(3) 軸突膠質(zhì)連接體將髓鞘附著在郎飛氏結(jié)兩側(cè)的軸突上，使郎飛氏結(jié)在與拉伸有關(guān)的機(jī)械應(yīng)力或其他可能導(dǎo)致軸膜與髓鞘分離的局部因素作用下保持正常大小[46]。

2 CNTN1與慢性炎性脫髓鞘性多發(fā)性神經(jīng)根神經(jīng)病

慢性炎性脫髓鞘性多發(fā)性神經(jīng)根神經(jīng)病(Chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuropathy，CIDP) 是最常見的可治療的慢性炎性周圍神經(jīng)病，主要表現(xiàn)為進(jìn)行性四肢無力、遠(yuǎn)端感覺障礙和腱反射減弱或消失。盡管臨床和實(shí)驗(yàn)室證據(jù)已經(jīng)證明CIDP的發(fā)病機(jī)制與免疫系統(tǒng)有關(guān)[47]，確切的病理生理機(jī)制尚未被闡明。目前，CIDP的診斷仍主要建立在臨床表現(xiàn)和電生理特點(diǎn)上。然而，不同患者的臨床特點(diǎn)、疾病嚴(yán)重程度和對免疫抑制治療的反應(yīng)存在較大的異質(zhì)性。2013年CNTN1首次作為CIDP的靶抗原被發(fā)現(xiàn)[48]，臨床和實(shí)驗(yàn)室研究揭示了抗CNTN1 IgG4抗體陽性的CIDP患者的臨床特點(diǎn)、發(fā)病機(jī)制和病理表現(xiàn)，以抗CNTN1 IgG4抗體陽性為特征的CIDP已經(jīng)成為具有特定臨床表現(xiàn)、發(fā)病機(jī)制、病理特點(diǎn)和治療方案的CIDP亞型。

抗CNTN1抗體陽性CIDP的發(fā)病率為2.4%～7.0%[48～51]，與抗CNTN1抗體陰性的CIDP相比，具有發(fā)病年齡高、急性起病、病情較重、以運(yùn)動癥狀為主、早期軸索受累、對靜注免疫球蛋白 (intravenous immunoglobulin，IVIG) 治療反應(yīng)差等臨床特點(diǎn)[48，52]，此外，還可有感覺性共濟(jì)失調(diào)、震顫、病程呈復(fù)發(fā)-緩解等特點(diǎn)[52～54]，個(gè)別患者可合并腎病綜合征[55，56]?？笴NTN1抗體陽性CIDP的病理特點(diǎn)為：(1) 郎飛氏結(jié)增寬，結(jié)旁區(qū)縮短、結(jié)構(gòu)紊亂、丟失[57，58]；(2) 軸突膠質(zhì)連接體缺失，髓鞘終末環(huán)與軸膜脫離、結(jié)構(gòu)變得不規(guī)則且無方向性，膠質(zhì)和軸突膜之間間隙不規(guī)則增寬[44，52]；(3) 無脫髓鞘及洋蔥頭樣改變，無巨噬細(xì)胞等炎細(xì)胞浸潤[59]；(4) 另外，也有人觀察到軸突丟失、神經(jīng)纖維變性[53]。電生理學(xué)特點(diǎn)有脫髓鞘、傳導(dǎo)速度減慢、傳導(dǎo)阻滯、動作電位波幅降低和急性失神經(jīng)[48]。有研究指出，正中神經(jīng)運(yùn)動傳導(dǎo)速度<24m/s，尺神經(jīng)運(yùn)動傳導(dǎo)速度<26m/s，尺神經(jīng)運(yùn)動遠(yuǎn)端潛伏期>7.4ms，提示抗CNTN1抗體陽性，敏感性59%，特異性93%[60]。

抗CNTN1抗體陽性CIDP的抗體亞型主要為IgG4[49，52，54，57，58]，IgG4型抗體不激活補(bǔ)體，也不與效應(yīng)細(xì)胞的Fc受體結(jié)合，而是直接功能性地阻斷CNTN1以及CNTN1/Caspr1二聚體與NF155之間的黏附反應(yīng)，從而導(dǎo)致該類患者對IVIG 的治療反應(yīng)差[57]。該CIDP亞型對利妥昔單抗的治療反應(yīng)好，利妥昔單抗能顯著降低IgG4的抗體滴度，治療有效率>80%[52，54]。另外，有研究報(bào)道血漿置換的治療反應(yīng)好，而環(huán)孢素的治療反應(yīng)差，皮質(zhì)類固醇激素治療效果不確切，多數(shù)患者能獲得部分恢復(fù)，僅個(gè)別患者對皮質(zhì)類固醇激素反應(yīng)良好，但需全量的維持劑量[48，49，52]。

3 CNTN1與多發(fā)性硬化

多發(fā)性硬化 (Multiple sclerosis，MS) 是一種好發(fā)于20～40歲女性的可導(dǎo)致CNS脫髓鞘和軸突丟失的神經(jīng)免疫性疾病，輔助檢查可發(fā)現(xiàn)頭部核磁共振成像 (magnetic resonance imaging，MRI) 上的局灶性腦白質(zhì)病變和腦脊液生化分析中的IgG寡克隆帶。然而，病理改變很可能發(fā)生在臨床癥狀出現(xiàn)前，早期治療可延緩疾病進(jìn)展、防止軸突和腦組織的嚴(yán)重?fù)p傷。因此，有效的生物學(xué)標(biāo)志物對于早期診斷和治療來說至關(guān)重要。近年來，通過對MS患者腦脊液蛋白的分析發(fā)現(xiàn)，CNTN1是一種潛在的早期診斷MS的生物學(xué)標(biāo)志物，其在MS患者腦脊液中的含量與疾病對照組及健康對照組相比均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，且在不同類型的MS患者中含量亦不同。

研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)發(fā)-緩解型多發(fā)性硬化 (relapsing-remitting multiple sclerosis，RRMS) 患者腦脊液中CNTN1含量明顯低于對照組[61]，而表現(xiàn)為臨床孤立綜合征 (clinically isolated syndrome，CIS) 的早期RRMS的腦脊液中CNTN1含量比RRMS和對照組低[52]。另外，有實(shí)驗(yàn)證明RRMS和繼發(fā)進(jìn)展型多發(fā)性硬化 (secondary progressive multiple sclerosis，SPMS) 患者腦脊液中CNTN1的含量比對照組降低了1.4倍[63]。CNTN1在SPMS中的顯著降低可以反應(yīng)疾病進(jìn)展期的慢性軸突變性，因此，CNTN1除了可作為MS的早期診斷標(biāo)志物，甚至可能是疾病進(jìn)展到下一階段的標(biāo)志。在一項(xiàng)比較47位CIS患者 (其中21位在后期的隨訪期間被確診為MS) 與對照組腦脊液中蛋白質(zhì)含量變化的研究中，CNTN1明顯降低，而其含量在CIS是否進(jìn)展為MS的亞組中無顯著差異[64]。

中樞髓鞘的丟失是導(dǎo)致神經(jīng)元功能紊亂和退行性變的主要原因。組織學(xué)、電鏡和生化分析發(fā)現(xiàn)，CNTN1缺乏可導(dǎo)致CNS髓鞘形成明顯減少，髓鞘丟失率高達(dá)60%[65]。目前，CNTN1促進(jìn)髓鞘形成的假說有：表達(dá)于少突膠質(zhì)細(xì)胞上的CNTN1激活Src相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)激酶Fyn，進(jìn)而在少突膠質(zhì)細(xì)胞形成髓鞘的過程中誘導(dǎo)髓鞘堿性蛋白 (myelin basic protein，MBP) mRNA的運(yùn)輸和翻譯，從而促進(jìn)髓鞘的擴(kuò)張[66，67]；CNTN1基因敲除的小鼠在CNS的多個(gè)有髓區(qū)出現(xiàn)髓鞘減少和MBP減少，與Fyn缺乏小鼠的模型相似，進(jìn)一步證實(shí)了這一假說[68]。此外，CNTN1可與整合素相互作用形成復(fù)合物，該復(fù)合物通過控制Fyn激酶活性來協(xié)調(diào)細(xì)胞外基質(zhì)和軸突表面的信號傳遞，進(jìn)而調(diào)節(jié)少突膠質(zhì)細(xì)胞的活性和髓鞘形成[69]。Nav1.2的彌漫性軸突高表達(dá)已經(jīng)在MS斑塊中被發(fā)現(xiàn)[70]，而CNTN1可增強(qiáng)Nav1.2的表面表達(dá)[71]。因此，CNTN1也可能通過調(diào)節(jié)Nav1.2的表面表達(dá)參與早期MS軸突功能恢復(fù)的代償機(jī)制，進(jìn)而導(dǎo)致腦脊液中CNTN1釋放減少和在MS中的表達(dá)降低。

4 CNTN1與阿爾茨海默病

阿爾茨海默病 (Alzheimer's disease，AD) 是最常見的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，通常發(fā)生在60歲以上的人群中。海馬體損傷和皮質(zhì)神經(jīng)元的死亡導(dǎo)致認(rèn)知功能的逐漸下降，早期臨床表現(xiàn)為記憶力減退，可進(jìn)行性發(fā)展為嚴(yán)重癡呆甚至死亡。大腦的病理改變被認(rèn)為發(fā)生在臨床癥狀出現(xiàn)前10～20年，并可引起與疾病不同階段和持續(xù)活動有關(guān)的腦脊液蛋白質(zhì)組的變化。對有癥狀的AD患者來說，腦脊液中Aβ42減少2倍、tau蛋白增加3倍及磷酸化tau蛋白的含量分析具有診斷意義，但上述指標(biāo)對臨床前AD的預(yù)測價(jià)值較低。CNTN1在神經(jīng)系統(tǒng)生長發(fā)育中具有重要作用，有研究發(fā)現(xiàn)，CNTN1與海馬神經(jīng)元及記憶有關(guān)，并在AD的發(fā)病機(jī)制中扮演了重要的角色，是潛在的AD早期診斷的生物學(xué)標(biāo)志物。

CNTN1在大腦發(fā)育的不同階段及成年大腦的不同部位作用不同，這取決于神經(jīng)遺傳模式。在大腦皮質(zhì)和小腦的發(fā)育過程中，CNTN1通過Notch依賴性方式抑制神經(jīng)發(fā)生[21，23]，而在成年海馬中，CNTN1可通過增強(qiáng)環(huán)磷腺苷效應(yīng)元件結(jié)合蛋白 (cyclic AMP response element-binding protein，CREB) 磷酸化促進(jìn)海馬神經(jīng)發(fā)生及突觸可塑性[72]，并提高空間和識別記憶能力[73]。此外，CNTN1介導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)中tenascin-C誘導(dǎo)的海馬神經(jīng)元的突起生長過程[74]。CNTN1在海馬CA1～CA3區(qū)域的錐體神經(jīng)元和齒狀回的顆粒層中均有表達(dá)[75]，在海馬中的表達(dá)為持續(xù)性。其在發(fā)育中的海馬中高度表達(dá)[72，75]，在出生后表達(dá)逐漸增加[76]，但隨著年齡的增長，其表達(dá)水平逐漸下降，老年大鼠海馬CA1區(qū)錐體神經(jīng)元和齒狀回顆粒神經(jīng)元中CNTN1的含量顯著降低，可能與年齡相關(guān)性認(rèn)知障礙有關(guān)[77，78]。CNTN1過表達(dá)可減少海馬神經(jīng)元的凋亡，介導(dǎo)前體細(xì)胞和齒狀回神經(jīng)元譜系CA區(qū)域增殖，促進(jìn)海馬神經(jīng)發(fā)生，提高突觸可塑性，增強(qiáng)長時(shí)程增強(qiáng)和記憶力，并可顯著改善年齡相關(guān)性記憶力減退[78，79]。此外，CNTN1與海馬選擇性神經(jīng)元突觸可塑性、雙脈沖易化和長時(shí)程抑制有關(guān)，這可能與CNTN1參與調(diào)節(jié)突觸與周圍膠質(zhì)細(xì)胞的相互作用有關(guān)[80]。

5 小 結(jié)

CNTN1作為一種神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞黏附分子，在神經(jīng)系統(tǒng)的生長發(fā)育及神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮了重要作用，尤其在脫髓鞘疾病及阿爾茨海默病中扮演了至關(guān)重要的角色。雖然這些疾病的臨床表現(xiàn)不同，但很可能存在某些共同的發(fā)病機(jī)制。由于CNTN1在神經(jīng)系統(tǒng)的分布和在神經(jīng)生長、神經(jīng)免疫性疾病及神經(jīng)退行性疾病中的作用，使得CNTN1成為連接神經(jīng)系統(tǒng)生理和病理、免疫性和退行性疾病的新橋梁。然而，目前對于其在相關(guān)疾病中發(fā)病機(jī)制的研究仍處于初步探索階段，進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究尚待開展，以揭示新的可能致病機(jī)制和潛在研究方向，尋求以CNTN1為突破口的新的診斷和治療策略。