重庆市江津区中心医院神经内科 重庆 402260
【摘 要】本文综述近年来有关Netrin-Dscam信号传导通路在中枢神经系统（CNS）的神经细胞诱向作用。着重阐明Netrin-Dscam信号通路介导的细胞及轴突诱向作用在神经网络及环路重组中的作用及其相关机制。
【关键词】Netrin-Dscam信号通路；轴突诱向；神经再生
一、Netrin的结构及生物学特点
Netrins家族是在结构上种属间高度保守的细胞分泌型可溶性蛋白， Netrins家族成员作为最先被认识的神经诱向因子，他们不仅对轴突生长具有诱向作用，而且对一些神经细胞的定向迁移也具有诱向作用。Netrins家族分子在CNS发育与再生中扮演了十分重要的角色[1]。其经典成员之一的Netrin-1是对突变线虫缺陷unc-6基因进行基因分析而被发现，并命名为轴突导向因子（axon guidance factor），现称神经导向因子（neural guidance factor）[2]。Netrin-1在神经系统的多个部位表达，如神经系统中的底板、脊髓腹侧的神经胶质细胞、侧脑室腹侧、内囊、小脑皮质等[3]。Netrin-1在胚胎神经发育中调控轴突生长，定向细胞迁移在成年中枢神经损害后发挥抗凋亡、诱导细胞迁移、调节轴突方向形成等作用[4]。研究发现，netrins介导的轴向诱向作用具有双功能性，其作用主要取决于轴突延伸时期与何种受体相结合，结肠癌缺失蛋白（deleted colorectal carcinoma，DCC）受体和UNC5 同源蛋白（UNC5 homolog，UNC5H）受体结家族对netrins分子有高亲和力的藕连作用，在轴突延伸时期，当netrin仅与DCC受体结合时介导吸引作用，而与UNC-5受体结合时则介导排斥作用[5-7]。
二、Dscam的结构及生物学功能
1998年，Yamakawa等[8]在染色体带 21q22.2-22.3区域分离出 DSCAM基因，对其编码的蛋白进行同源性检索发现Dscam为免疫球蛋白超家族（IgSF）成员，代表一类新的神经细胞黏附分子，为Ⅰ型跨膜蛋白，作为一种细胞表面受体作用于轴突的生长和导向[9]。其在发育中的神经系统中广泛表达，是神经细胞连接中必须的细胞黏附分子，对突触发生，神经网络的形成和维持具有重要的作用。Li等[10]人通过免疫共沉淀等方法研究发现，人体内的Dscam蛋白是直接与丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1（Pak1）结合，激活Pak1蛋白，兴奋JNK和p38MAP激酶活性发挥信号转导作用。PAK1在脑内广泛表达，并且特别集中表达在海马区[10]。目前认为Dscam通过PAK1信号途径调节细胞骨架的动力学，影响许多生物学行为，包括神经轴突、树突的生长分化，轴突导向，树突和突触重塑等多种病理生理过程。但其内在机制尚未完全明确。
三、Netrin-Dscam信号传导通路与神经网络重组
1.神经网络重组的病理机制
神经网络重组是难治性癫痫形成的重要原因。王学峰[11]用电流来源密度分析法观察到在癫痫大鼠海马内分子层有一种新的多突触电流， 并与海马内芽孢形成有关， 癫痫患者手术切片发现海马齿状回细胞有明显的伸入外分子层的苔癣纤维芽孢形成， 并与附近神经元形成异常突触联系。Nadler JV等人在慢性癫痫的动物模型中也发现，大鼠齿状回分子层的内层出现异常的苔状纤维发芽现象[12]。0kzaki等同采用biocytin标记发芽的苔状纤维，在电镜下发现部分发芽的苔状纤维与齿状回颗粒细胞的树突形成了直接的兴奋性突触联系[13]。其可能的机制是是神经元移行不到正常的成熟位置，它们不能与皮层神经元建立正常功能所必需的突触联系， 而与周围细胞形成异常的神经环路，导致神经网络的重组， 促进难治性癫痫的形成[14]。
2.Netrin-Dscam通路与神经网络重组
Netrin-1在神经系统中高度表达，在神经系统发育中促进生长锥生长，使轴突延长，诱导生长锥的迁移，使轴突定向生长[15]。结肠癌缺失蛋白（deleted in colorectal cancer，DCC）是其主要受体，具有与netrin-1直接结合的活性，传递吸引性信号介导轴突定向生长。Schmucker等[16]人在对果蝇的研究发现：在果蝇胚胎期，Dscam能促进生长锥延伸到靶向位置，而出生后，它又能促进神经元分支并延恰当途径延伸形成神经回路，由此证明Dscam在神经元轴突导向和轴突分支中的重要作用。Ly等[17]人通过DNA重组、RT-PCR等方法寻找与DCC同源的蛋白发现Dscam与其最有相似性，认为Dscam是神经元导向因子netrin-1的受体。Liu等人的研究发现：1、Dscam在脊髓联合神经元轴突生长锥向底板生长时或跨过后的表达与DCC非常相似；2、netrin-1能与Dscam全长或胞外域结合，且都能与Pak1作用，Dscam的表达能充分介导netrin-1诱导的Pak1磷酸化途径，发挥netrin-1在神经元的信号分子作用；3、通过si-RNA干扰敲除DSCAM基因可抑制netrin-1诱发的神经元轴突生长、延伸作用。这些都证实了netrin-1和Dscam的配体-受体关系[18]。 在关于氯化锂-匹罗卡品癫痫模型大鼠观察netrin-1在齿状回的表达、齿状回苔藓纤维出牙（MFS）的演变的研究中发现：癫痫发作后2周，大鼠海马齿状回netrin-1的表达上调，齿状回内分子层同步出现MFS，大鼠表现反复自发性癫痫发作，第30天时表现更为明显，认为netrin-1可能在神经轴突的再生和癫痫后苔藓纤维异常出芽的靶向性生长过程中起着重要的作用[5]。Shen等[19]人用免疫组化、免疫荧光及Westernblot技术对Dscam在耐药性癫痫患者及动物模型脑组织进行了蛋白水平的检测，研究发现Dscam耐药性癫痫颞叶脑组织中表达增加；在癫痫动物模型中，Dscam在癫痫发作后的第7天至60持续增高，结果提示Dscam与耐药性癫痫有一定的相关性。
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鉴于Netrin-Dscam在人体大脑中的可能功能，我们猜测Netrin-Dscam也可能参与耐药性癫痫神经网络重组发展过程中发挥了重要作用。深入研究Netrin-Dscam信号通路在神经网络重组中的作用机制，不仅有助于进一步阐明难治性癫痫的发病机制，也可为临床治疗难治性癫痫提供关键靶标。
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基金项目：重庆市自然科学基金（cstcjjA10068）
论文作者:沈兰(通讯作者),唐月岭,车福友,谢刚
论文发表刊物:《航空军医》2015年6期供稿
论文发表时间:2015/12/11
标签：轴突论文; 癫痫论文; 作用论文; 神经网络论文; 受体论文; 神经元论文; 生长论文; 《航空军医》2015年6期供稿论文;