室管膜前下區(qū)NSC向神經(jīng)元分化相關(guān)因素的作用

胡興峰，余資江，高方友 (.貴陽醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室，貴州 貴陽550004;.貴州省人民醫(yī)院神經(jīng)外科，貴州貴陽55000)

NSC(neural stem cells，NSCs)是來源于神經(jīng)組織的具有增值分化成其他神經(jīng)組織細(xì)胞具有干細(xì)胞特性的一類細(xì)胞［1］。室管膜前下區(qū)(SVZa)是NSC集聚地，此區(qū) NSC產(chǎn)生的神經(jīng)元祖細(xì)胞沿著一非常局限化的通道—吻側(cè)遷移流(RMS)遷移至嗅腦，最后在嗅球分化成特定的γ-氨基丁酸能(GABA)神經(jīng)元和多巴胺(DA)能神經(jīng)元［2-3］。在這種遷移分化過程中受到許多因素的影響，目前研究較多的有骨形成蛋白家族(BMPs)、堿性螺旋-環(huán)-螺旋(bHLH)、DLX5、DNA結(jié)合抑制因子2等。本文對這些基因在室管膜前下區(qū)NSC向神經(jīng)元分化過程中的作用進(jìn)行綜述，為進(jìn)一步研究提供參考。

1 骨形成蛋白2在SVZa NSC向神經(jīng)元分化中的作用

骨形成蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)是轉(zhuǎn)化生長因子β超家族中最為龐大的一組成員。BMPs前體蛋白的羧基末端區(qū)約含有100-125個氨基酸，該區(qū)域從前體蛋白上水解釋放形成二聚體，至細(xì)胞外與機(jī)體各處靶細(xì)胞表面的相應(yīng)受體結(jié)合，并發(fā)揮作用。BMP即可以促使NSC分化成神經(jīng)元，亦可以使其分化成星形膠質(zhì)細(xì)胞，這主要由神經(jīng)組織發(fā)育的不同階段和它所表達(dá)的特定轉(zhuǎn)錄因子所決定。如在E13，BMP抑制室管膜區(qū)前體細(xì)胞的增值，促使其調(diào)亡，神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞同比例降低;在E16，BMP在1～10 ng/mL時，NSC向神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞分化明顯增加，當(dāng)濃度達(dá)到100 ng/mL時則表現(xiàn)為抑制［4］。BMP-2是一種分泌性低分子量的多功能糖蛋白，在室管膜下區(qū)的表達(dá)尤為明顯，其受體為跨膜絲氨酸-蘇氨酸激酶。當(dāng)BMP-2與受體結(jié)合后，Smad蛋白信號通道被激活從而發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)［5］。BMP-2可促使來源于孕16 d大鼠的大腦皮質(zhì)神經(jīng)前體細(xì)胞向神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞分化，亦可使室管膜層神經(jīng)前體細(xì)胞分化成神經(jīng)元［6］。BMP-2也能促進(jìn)神經(jīng)組織發(fā)育中的神經(jīng)脊干細(xì)胞分化成神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，抑制其分化成少突膠質(zhì)細(xì)胞［7］;促進(jìn)體外培養(yǎng)來源的胚胎干細(xì)胞的晚期神經(jīng)前體細(xì)胞向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化［8］;促進(jìn)體外培養(yǎng)4 d的胎鼠端腦上皮細(xì)胞向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化［9］。由此可見，不同濃度下的BMP-2與不同部位受體結(jié)合所產(chǎn)生的效應(yīng)不同，目前對產(chǎn)生這種差異的機(jī)制尚未闡明。

2 Mash1在SVZa NSC向神經(jīng)元分化中的作用

堿性螺旋-環(huán)-螺旋(basic helix-loop-helix，bHLH)是一類轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，該類基因參與很多組織與細(xì)胞的發(fā)育與分化，特別是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中更是非常重要。其基因分為抑制型(Hes家族)和激活型(Mash-1，ngns，Math家族等)，兩者在體內(nèi)共同協(xié)調(diào) NSC的分化，并控制 NSC分化的類型。Mash-1是bHLH基因家族重要成員，能與E蛋白結(jié)合啟動下游基因的轉(zhuǎn)錄［10］。Mash-1主要表達(dá)在SVZa細(xì)胞的早期階段，參與SVZa NSC向嗅腦遷移的整個過程，維持細(xì)胞在遷移過程中的未分化狀態(tài)。Mash-1在嗅球的周圍細(xì)胞表達(dá)較強，中心表達(dá)較弱，使神經(jīng)元前體細(xì)胞進(jìn)一步分化成神經(jīng)元，同時抑制神經(jīng)元祖細(xì)胞向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化［11］。嗅覺的感覺神經(jīng)元的產(chǎn)生也有賴于Mash-1的作用，Mash-1發(fā)生突變時，產(chǎn)生無嗅覺前體細(xì)胞［12］。Mash-1在SVZa NSC向神經(jīng)元的分化過程中有著至關(guān)重要的作用，對其進(jìn)一步研究具有重要的臨床價值。

3 DLX5對SVZa NSC向神經(jīng)元分化中的作用

DLX基因家族是另一類與中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育密切相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子類基因，特別是DLX5基因，高表達(dá)于SVZa及嗅腦，并且在SVZa NSC向嗅腦遷移過程中，該基因與BMP-2基因可以重疊分布，表明該基因與BMP-2基因及細(xì)胞的遷移都有緊密的聯(lián)系［13］。DLX5基因敲除后的新生鼠腦，SVZa NSC遷移至嗅腦卻不能向神經(jīng)元分化，同時GABA能神經(jīng)元和DA能神經(jīng)元出現(xiàn)缺乏，但當(dāng)DLX5基因重新轉(zhuǎn)染后，細(xì)胞的分化得以恢復(fù)［14］。SVZa NSC產(chǎn)生嗅球中間神經(jīng)元也主要依賴于DLX5基因，DLX5基因缺失的鼠腦嗅區(qū)NSC的正常分化會受到明顯影響［15］。體外研究結(jié)果顯示SVZa NSC傳代至第4代時，DLX5基因表達(dá)就開始明顯降低甚至缺失，神經(jīng)元的分化比例顯著降低;當(dāng)傳代細(xì)胞植入外源性DLX5基因后，則 NSC將重新出現(xiàn)向神經(jīng)元分化［16］。DLX5基因能促進(jìn)NSC向神經(jīng)元分化，但是這種作用機(jī)制并沒有闡明。

4 Id2在SVZa NSC向神經(jīng)元分化中的作用

有一些因子在SVZa NSC向神經(jīng)元分化中，起負(fù)性調(diào)控作用，如DNA結(jié)合抑制因子2(Id2)等。由于Id2蛋白沒有結(jié)合DNA的堿性結(jié)構(gòu)，所以其對細(xì)胞的分化起抑制作用，但可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖，特別在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程中比較明顯［17］。Id2在SVZa NSC向神經(jīng)元分化過程中不同時期的表達(dá)存在差異，其中在RMS時表達(dá)最強［18］。這對于 NSC從SVZa向嗅腦遷移始終保持祖細(xì)胞的特性具有重要意義。體外實驗證實Id2能夠抑制SVZa NSC的分化［19］。Id2的這種作用機(jī)制也將成為下一步研究的重點。

蛋白酶體是一種多價復(fù)合物，在SVZa NSC增殖中的作用是新近關(guān)注的對象之一。由于蛋白酶體功能缺陷，導(dǎo)致SVZa NSC向神經(jīng)元分化障礙，可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。?0］。MG132是典型的蛋白酶體抑制劑，對小鼠側(cè)腦室注射MG132后發(fā)現(xiàn)SVZ蛋白酶體活性明顯降低，NSC的增殖能力明顯受到影響，說明蛋白酶體與 SVZa NSC的增殖能力有密切聯(lián)系［21］。目前，對NSC研究取得了很大進(jìn)展，但NSC分化調(diào)控的機(jī)制沒有完全弄清楚，有待進(jìn)一步探索。

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