張子良 廖祥萍 黃櫻

(1贛南醫(yī)學(xué)院，江西 贛州 341000；2贛州市第三人民醫(yī)院；3贛南醫(yī)學(xué)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(rèn)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(dá)20%～50%，其中男性患病率低于女性〔1〕。AD有兩個(gè)主要的核心病理機(jī)制，一個(gè)是由炎癥介導(dǎo)的β-淀粉樣蛋白(Aβ)的沉積〔2〕。另一種是過(guò)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(diǎn)集中在如何阻斷炎癥反應(yīng)介導(dǎo)的Aβ沉積，從而達(dá)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(biāo)記物方面有較高的表達(dá)，但近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，其可以阻斷AD中Aβ的沉積，延緩AD的進(jìn)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(jī)制尚不清楚，有待進(jìn)一步研究闡明。本文介紹了netrin-1的結(jié)構(gòu)、主要生物學(xué)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(zhǎng)因子包含netrins、slit、ephrin、semaphorins 4個(gè)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(dǎo)向因子〔7〕。它是由1個(gè)N端層壓板結(jié)構(gòu)域(LamNT)、3個(gè)富含半胱氨酸的層壓板表皮生長(zhǎng)因子樣模塊(EGF)和1個(gè)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(xì)胞生長(zhǎng)中可以促進(jìn)細(xì)胞黏附和遷移，具有調(diào)控血管生成和類似血管表皮生長(zhǎng)因子的作用〔9〕。同時(shí)，在炎癥中Paradisi等〔10〕發(fā)現(xiàn)netrin-1表達(dá)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(qiáng)β細(xì)胞的功能，在糖尿病患者血液中netrin-1顯著增高，但其具體機(jī)制不明〔11〕。netrin-1還被視為致癌基因，可以促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)，在許多腫瘤組織中高表達(dá)，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(jī)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(hào)通路的激活〔13〕有關(guān)。netrin-1也是急性腎損傷早期診斷的標(biāo)志物，在急性腎損傷患者的尿液中高表達(dá)，且早于腎損傷的其他診斷指標(biāo)〔14〕。

2 netrin-1受體的結(jié)構(gòu)及功能

在哺乳動(dòng)物中，netrin-1的受體主要來(lái)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(gè)受體組成〔16〕，其中DCC為類型Ⅰ跨模受體，主要由胞外4個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域，6個(gè)纖黏蛋白Ⅲ型結(jié)構(gòu)域和1個(gè)包含P1-3高度保守的細(xì)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(gè)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(shí)DCC通過(guò)其P3域成簇后介導(dǎo)的netrin-1對(duì)大鼠的脊髓聯(lián)合軸突具有化學(xué)誘導(dǎo)作用〔20〕。而且，Horn等〔21〕研究發(fā)現(xiàn)，DCC激活與學(xué)習(xí)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(dǎo)分子(RGM)結(jié)合，以指導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞的定向遷移，以形成正確的軸突投射，促進(jìn)軸突發(fā)育〔22〕。

另一個(gè)netrin-1受體家族UNC5H也為穿膜受體，它由UNCH5 A-D受體復(fù)合物組成，包含2個(gè)免疫球蛋白域和2個(gè)凝血酶敏感蛋白(TSP)Ⅰ域，以及1個(gè)包含小帶狀突起-5，DCC結(jié)合位點(diǎn)(DB)和死亡結(jié)構(gòu)域的細(xì)胞內(nèi)域〔23〕。UNC5H可單獨(dú)介導(dǎo)netrin-1的短程排斥作用，而UNC5H-DCC異二聚體則可介導(dǎo)netrin-1的長(zhǎng)程排斥作用〔24〕。研究證實(shí)，遠(yuǎn)距離長(zhǎng)程排斥作用是依賴于DCC受體，其原因可能是DCC-UNC5H復(fù)合物對(duì)低濃度的netrin-1比較敏感。同時(shí),Wetzel-Smith等〔25〕發(fā)現(xiàn)，UNC5C的基因突變?cè)黾恿薃D的患病風(fēng)險(xiǎn)。

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(xì)胞黏附分子(DSCAM)和有爭(zhēng)議的腺苷受體(A2BR)，但這些受體與學(xué)習(xí)記憶及AD的相關(guān)性要進(jìn)一步研究。

3 netrin-1與AD

3.1netrin-1調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、減少炎癥反應(yīng) 研究證實(shí)，netrin-1是一種軸突生長(zhǎng)因子，在炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、軸突導(dǎo)向、神經(jīng)元活動(dòng)和突觸可塑性中起重要作用，尤其在軸突導(dǎo)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(jī)制可能為通過(guò)PI3K信號(hào)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(dá)下降，Aβ沉積也顯著減少。Mirakaj等〔29〕研究表明，netrin-1的上調(diào)對(duì)炎癥過(guò)程具有保護(hù)作用，可減少組織損傷中的炎癥反應(yīng)，抑制白細(xì)胞向炎癥區(qū)域遷移。McIlwain等〔30〕研究證實(shí)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(xì)胞死亡和斑塊形成中起重要作用，而Llambi 等〔31〕進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，netrin-1對(duì)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(shí)〔32〕。Shabani等〔33〕的研究證實(shí)，在AD的小鼠模型中，Aβ的濃度與netrin-1呈負(fù)相關(guān)，上調(diào)netrin-1的水平，能顯著減少Aβ沉積，增強(qiáng)神經(jīng)元存活，從而改善AD的空間學(xué)習(xí)和記憶障礙。而Borel等〔34〕研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，APP是通過(guò)與netrin-1的3個(gè)結(jié)構(gòu)域特異性結(jié)合，從而減少Aβ的沉積，延緩AD的進(jìn)展。還有研究認(rèn)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(xué)特征，是一種蛋白質(zhì)病，它具有自我放大效應(yīng)〔35〕。Spilman等〔4〕基于Aβ自我擴(kuò)增的特征中又發(fā)現(xiàn)netrin-1具有阻斷Aβ擴(kuò)增的作用。Rama等〔36〕研究發(fā)現(xiàn)，APP很可能是DCC復(fù)合物中的一部分，在軸突生長(zhǎng)中可以增強(qiáng)netrin-1的信號(hào)傳導(dǎo)，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(xì)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(jī)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(zhǎng)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(jìn)展的作用，仍不明確。目前也尚未有針對(duì)netrin-1的神經(jīng)元細(xì)胞研究，有必要進(jìn)一步的完善。 netrin-1阻斷炎性小體形成和誘導(dǎo)神經(jīng)生長(zhǎng)的機(jī)制尚不清楚，特別是NF-κB炎癥通路的分子機(jī)制需要進(jìn)一步闡明。同時(shí)，netrin-1對(duì)Myd88和上、下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的調(diào)控是否具有相同作用，也需進(jìn)一步闡明。

netrin-1是否調(diào)控大腦皮質(zhì)和海馬組織中的細(xì)胞因子，星形膠質(zhì)細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞等，也尚未有研究。此外，為了更好地了解netrin-1延緩AD進(jìn)展的信號(hào)級(jí)聯(lián)通路，需要對(duì)其底物進(jìn)行全面鑒定，這可能有助于解釋各種情況下錯(cuò)綜復(fù)雜的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)并最終實(shí)現(xiàn)治療AD。

netrin-1阻斷Aβ的形成機(jī)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(diǎn)，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。