NRG1相关调控基因及在周围神经病的研究进展

摘要：在周围神经系统中，神经元产生神经调节蛋白1（NRG1），NRG1经顺行轴浆运输分布于神经末梢和神经肌肉接头。已知NRG1对于施万细胞分化、增殖、迁移及髓鞘形成、修复存在重要作用。但NRG1在这些生物效应中的调控及在不同周围神经系统病变中的作用尚不完全清楚，本文主要对此作一综述

关键词：NRG1 髓鞘修复 调控基因 周围神经病

一、NRG1分类

NRG1是含有表皮样生长因子（epidermal growthfactor，EGF）活性结构域一组生长因子，通过与酪氨酸激酶受体（ErbB）结合发挥作用。目前已经描述了至少31种人NRG1同种型。NRG1同种型包含单个跨膜结构域和N-末端的免疫球蛋白样结构域。根据N-末端结构域不同，NRG1分为I-Ⅵ型。I-Ⅳ型NRG1研究较多，较少有人对V-VI型进行描述。[1-2]NRG1可分为可溶性（I型、II型）和跨膜性（III型）。NRG1 I型和II型可直接分泌，也可在蛋白水解后作为可溶性蛋白从细胞表面释放，具有独特的扩散和粘附富含硫酸乙酰肝素的细胞表面的能力；III型含有富含半胱氨酸的结构域，需要蛋白水解以获得完全活性并以juxtacrine方式发出信号。I型和II型Nrg1与附近细胞表面上表达的ErbB受体进行旁分泌信号传导，并作为可扩散信号释放。III型Nrg1只能与位于相邻细胞上的受体进行邻分泌信号传导；邻分泌相互作用可以正性和负性调控信号，信号进一步转移到细胞核并影响基因转录。根据靠近表皮生长因子（EGF）样结构域的小结构域不同，NRG1同种型可以进一步分为α和β同种型；或者根据包含在C末端的外显子分为a，b和c同种型。[3-6]

二、NRG1在髓鞘修复中的调控基因

NRG1信号通过施万细胞中存在的ErbB2和ErbB3受体异二聚体发生。在Nrg1与受体结合后，ErbB2 / 3异二聚体的酪氨酸激酶被激活并诱导各种信号通路，包括PI3K-Akt、ERK1 / 2、FAK、Rac1和cdc42，以及钙调神经磷酸酶信号通路的激活，并将信号传递给下游信号分子，进而参与神经元发育、迁移，轴突生长和突触功能。其他基因也参与这些生物效应过程。[7]

层粘连蛋白-211（Lm211）是周围神经施万细胞和骨骼肌基底膜（BM）的主要层粘连蛋白。Nrg1III和Lm211分别是关键的轴突和基质信号。研究表明，过量的蛋白激酶A（PKA）信号可以直接激活Nrg1受体ErbB2及其效应物Grb2-相关Binder-1（Gab1），从而提高关键转录因子Oct6和早期生长反应蛋白（Egr2）的表达，增强Nrg1 III的髓鞘生成作用。Lm211通过抑制PKA的激活来限制Nrg1 III功能的过度活化。Lm211在以下情况下抑制Nrg1 III：防止施万细胞过早分化；在髓鞘形成开始时，防止小于1μm的纤维髓鞘形成；在髓鞘形成期间，调控小纤维中的髓鞘厚度。[8]

转录因子Maf是bZIP转录因子的MAF家族的成员，其激活或抑制靶基因。Maf涉及多种发育过程并控制晶状体、造血细胞和感觉神经元的分化。Maf在髓鞘形成和胆固醇生物合成中起关键作用。而胆固醇是髓鞘膜的主要成分，其使轴突绝缘并允许盐化传导。Maf作用于Nrg1的下游，当施旺细胞开始髓鞘形成时诱导Maf表达。Maf转录依赖于Nrg1下游的钙调蛋白依赖性激酶，而Nrg1-MAPK信号传导稳定Maf蛋白。[9]

Grb2相关结合物（Gab1-3）是参与受体酪氨酸激酶和细胞因子受体信号转导的支架蛋白。 Gabs为几种含SH2结构域的信号蛋白提供了停靠位点，如蛋白酪氨酸磷酸酶2（Shp2）和PI3K-调节亚基p85，分别激活ERK和AKT。已知NRG1通过激活PI3K/AKT和ERK进行信号传导。研究显示从施万细胞中条件性去除Gab1导致髓鞘形成和Remak束的异常发育；而在常规Gab2敲除小鼠中未观察到髓鞘形成。在髓鞘形成期间，坐骨神经中Gab1而非Gab2的酪氨酸磷酸化被上调。Gab1敲除和NRG1-III型（+/-）小鼠均在有髓神经中表现出ERK和AKT的活性降低，并且发现NRG1-III型（+/-）小鼠显示与Gab1敲除中观察到的类似的髓鞘表型。研究结果表明，Gab1是周围神经发育过程中NRG1-III信号通路的重要组成部分。[11]

E-钙粘蛋白是I型经典钙粘蛋白家族的成员，其通过形成钙依赖性嗜同性复合物介导两个邻近膜之间的接触。在PNS中，E-钙粘蛋白表达定位于施万细胞并且在组织发生时出现。在成熟髓鞘中，E-钙粘蛋白存在于粘附连接中，介导非紧密髓鞘区域内的自体膜接触。[12-14]在体内，施万细胞E-钙粘蛋白消融导致早期髓鞘形成延迟。在施万细胞-背根神经节神经元共培养物中，E-钙粘蛋白缺失减弱髓鞘形成并缩短髓鞘节段长度；当在施万细胞中过表达时，E-钙粘蛋白改善Nrg1 III型（+/-）神经元的髓鞘形成并诱导交感神经元的无髓轴突上的髓鞘形成。E-钙粘蛋白的促髓鞘作用与增强的Nrg1-erbB受体信号传导相关，包括下游Akt和Rac的激活。而且施万细胞中的E-钙粘蛋白表达由轴突Nrg1 III型诱导，表明E-钙粘蛋白和Nrg1信号传导之间的相互作用。研究表明E-钙粘蛋白调节Nrg1信号传导并促进施万细胞髓鞘形成。[15]

三   NRG1在周围神经病中的作用

3.1 NRG1在神经病理性疼痛中的作用

神经病理性疼痛是由躯体感觉神经系统的损伤或疾病而直接造成的疼痛，其是一种慢性疼痛，表现为自发性疼痛、疼痛过敏、异常疼痛和感觉异常等。目前存在6种病因学学说。有研究显示，周围神经损伤后释放的NRG1激活脊髓内小胶质细胞erbB受体，促进脊髓背角内的小胶质细胞增生。小胶质细胞产生包括IL-1β，TNF-α，NO，BDNF或IL-6在内的促炎物质进一步募集小胶质细胞，激活星形胶质细胞，并增加神经元兴奋性。最终促进神经性疼痛的发展。[16] 而另一项研究显示：大背根神经节（DRG）神经元分泌NRG1，其与中间神经元上的erbB4受体结合并促进GABA释放以抑制C-纤维诱发的伤害性感受传递。鞘内注射NRG1可减轻大鼠神经病理性疼痛模型中的自发性疼痛样行为和机械超敏反应。这说明NRG1在神经病理性疼痛发生发展中可能起到多重作用。[17]

3.2 NRG1在运动神经元病中的作用

肌萎缩侧索硬化症（ALS）是运动神经元病（MND）的最常见类型，累及脑干运动神经元、脊髓前角细胞和椎体束。临床表现为肌无力、肌萎缩及锥体束征，晚期可有延髓麻痹。大多数ALS患者在出现症状后3-5年内因呼吸衰竭而死亡。目前发病机制尚不清楚，谷氨酸兴奋毒性和神经炎症反应是ALS神经退行性过程中的两个主要因素。Guillem Mòdol-Caballero等人向由DL-苏-β-羟基天冬氨酸）引起的慢性兴奋性毒性的脊髓器官型培养物（SCOCs）的体外模型中添加重组人NRG1（rhNRG1），通过激活ErbB受体显著增加运动神经元存活，并促进运动和感觉轴突突向外生长。这些结果提示NRG1在慢性兴奋性毒性下对运动神经元发挥神经保护作用，并且还增强轴突生长，提示NRG1可能作为治疗运动神经元病的潜在目标。[18]

3.3 NRG1在腓骨肌萎缩症中的作用

腓骨肌萎缩症（Charcot-Marie-Tooth病），是遗传性周围神经病最常见的类型，临床通常分为脱髓鞘型（CMT1）、轴索变性（CMT2）、婴儿起病的严重的脱髓鞘性CMT3、大部分隐形遗传CMT4、X连锁遗传CMTX。这类疾病的显著特点是对称性、缓慢进行的四肢周围神经髓鞘脱失和轴索变性，导致肢体远端肌肉的萎缩和无力。最近的研究表明，在CMT1A的Pmp22-转基因啮齿动物模型中显示施万细胞在小鼠出生后早期发育期间表现出持久的分化缺陷，并证明轴突过表达的NRG1 I型通过增强PI3K-Akt信号传导使患病的施万细胞分化并保留周围神经轴突。在CMT1A大鼠模型的试验性治疗中，于出生后早期发育时给予可溶性NRG1能有效地促进周围神经发育并恢复轴突存活至成年期。这些结果提示NRG1可能作为遗传性周围神经病的治疗选择。[19]

3.4 NRG1在恶性神经鞘瘤中的作用

恶性神经鞘瘤又称神经纤维肉瘤，是由畸变显性基因引起的神经外胚叶异常，导致周围神经的多发性肿瘤样增生和神经鞘、神经纤维中的结缔组织增生。Eckert JM等人发现NRG1β以浓度依赖性方式刺激人和小鼠恶性外周神经鞘瘤细胞（MPNSTs）迁移和侵袭，充当趋化因子。而且NRG-1β诱导的迁移都是erbB依赖性的，并且需要MEK1 / 2，SAPK / JNK，PI-3激酶，Src家族激酶和ROCK-I / II的作用。相反，NRG1α对一些MPNST细胞系的迁移和侵袭没有影响，并抑制其他细胞的迁移。该研究提示NRG1不同亚型在恶性外周神经鞘瘤细胞发生发展中存在不同作用，同时也为靶向治疗提供了可能。[20]

3.5 NRG1在有机磷化合物中毒性周围神经病变中的作用

有机磷化合物（OP）诱导的迟发性神经病变（OPIDN）是一种神经退行性疾病，其特征在于脊髓和坐骨神经进行性轴突变性和脱髓鞘。已有研究表明，OP对神经病靶标酯酶（NTE）的抑制参与OPIDN的发生发展。在OPIDN动物模型中，拉帕替尼（ErbB阻断剂）阻断OP诱导的对神经病靶标酯酶（NTE）的抑制作用。在体外培养的sNF96.2施万细胞系中发现拉帕替尼通过NRG1 / ErbB信号传导来保护施万细胞免受OP诱导的去分化；并发现OP诱导的施万细胞中NRG1 / ErbB信号的超活化可能导致OPIDN的发展。拉帕替尼可通过减弱NRG1 / ErbB信号传导来预防OP诱导的神经病变。这些结果表明NRG1 / ErbB可能在OPIDN的发展中起重要作用，可能作为OPIDN治疗的新靶标。[21]

四、前景与展望

在周围神经系统病变中，NRG1表现出神经元保护、促进轴突生长及髓鞘修复作用，但在一些疾病中也显示出促进疾病发生发展作用。总之，NRG1的作用在周围神经系统病变中表出复杂性与多样性。NRG1在一些周围神经系统病变的作用为我们的临床治疗提供了更多的可能。

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