胡興峰，余資江，高方友 (.貴陽(yáng)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(yáng)550004;.貴州省人民醫(yī)院神經(jīng)外科，貴州貴陽(yáng)55000)

NSC(neural stem cells，NSCs)是來(lái)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(guò)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(duì)這些基因在室管膜前下區(qū)NSC向神經(jīng)元分化過(guò)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(zhǎng)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(gè)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(shí)，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(shí)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(hào)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(lái)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(lái)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(duì)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(dòng)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(gè)過(guò)程，維持細(xì)胞在遷移過(guò)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(qiáng)，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(shí)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(shí)，產(chǎn)生無(wú)嗅覺前體細(xì)胞［12］。Mash-1在SVZa NSC向神經(jīng)元的分化過(guò)程中有著至關(guān)重要的作用，對(duì)其進(jìn)一步研究具有重要的臨床價(jià)值。

3 DLX5對(duì)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(guò)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(shí)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(huì)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(shí)，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(duì)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(guò)程中比較明顯［17］。Id2在SVZa NSC向神經(jīng)元分化過(guò)程中不同時(shí)期的表達(dá)存在差異，其中在RMS時(shí)表達(dá)最強(qiáng)［18］。這對(duì)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(shí)驗(yàn)證實(shí)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(diǎn)。

蛋白酶體是一種多價(jià)復(fù)合物，在SVZa NSC增殖中的作用是新近關(guān)注的對(duì)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)退行性疾病［20］。MG132是典型的蛋白酶體抑制劑，對(duì)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(shuō)明蛋白酶體與 SVZa NSC的增殖能力有密切聯(lián)系［21］。目前，對(duì)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。

［1］劉 靖，曲 靜，徐曉靜，等.NSC遷移的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)細(xì)胞生物學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34(3):201-211.

［2］Aguirre A，Rubio ME，Gallo V.Notch and EGFR pathway interaction regulates neural stem cell number and self-renewal［J］.Nature，2010，467(7313):323-327.

［3］Gonzalez Perez O，Jauregui Huerta F，Galvez Contreras AY.Immune system modulates the function of adult neural stem cells［J］.Curr Immunol Rev，2010，6(3):167-173.

［4］陳錦華，楊 輝，尹昌林，等.BMP2在SVZa NSC向GABA能神經(jīng)元分化中的調(diào)控作用［J］.第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29(8):699-701.

［5］Zwijsen A，Verschueren K，Huyle broeck D.New intracellular components of bone morphogentic protein/Smad signaling cascades［J］.FEBS Lett，2003，546(1):113-139.

［6］Sailer MH，Hazel TG，Panchision DM，et al.BMP2 and FGF2 cooperate to induce neural-crest-like fates from fetal and adult CNS stem cells［J］.J Cell Sci，2005，118(PT24):5849-5860.

［7］Doss MX，Chen S，Winkler J，et al.Transcriptomic and phenotypic analysis of murine embryonic stem cell derived BMP2+lineage cells:an insight into mesodermal patterning［J］.Genome Biol，2007，8(9):R184.

［8］Gossrau G，Thiele J，konang R，et al.Bone morphogenetic protein-mediated modulation of lineage diversification during neural differentiation of embryonic stem cells［J］.Stem Cells，2007，25(4):939-949.

［9］Fukuda S，Abematsu M，Mori H，et al.Potentiation of astrogliogenesis by STAT3-mediated activation of bone morphogenetic protein-Smad signaling in neural stem cells［J］.Mol Cell Biol，2007，27(13):4931-4937.

［10］Ross SE，Greenberg ME，Stiles CD.Basic helix-loop-helix factors in cortical development［J］.Neuron，2003，39(1):13-25.

［11］張治元，楊 輝，劉世勇，等.Mash1在室管膜前下區(qū) NSC向神經(jīng)元分化中的作用［J］.中華神經(jīng)醫(yī)學(xué)雜志，2006，5(5):471-474.

［12］王若冰，楊 雪，金玫萍，等.NSC分化調(diào)節(jié)機(jī)制與應(yīng)用前景［J］.中國(guó)病理生理雜志，2007，23(2):403-407.

［13］劉勝華，周 政，馮寶海.室管膜前下區(qū)NSC向神經(jīng)元分化中骨形成蛋白2及DLX5的作用［J］.中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，2010，14(14):2627-2630.

［14］Levi G，Puche AC，Mantero S，et al.The Dlx5 homeodomain gene is essential for olfactory development and connectivity in the mouse［J］.Mol Cell Neruosci，2003，22(4):530-543.

［15］Perera M，Merlo GR，Verardo S，et al.Defective neuronogenesis in the absence of Dlx5［J］.Mol Cell Neurosci，2004，25:153-161.

［16］高方友，楊 輝，張治元，等.Dlx5mRNA在室管膜前下區(qū) NSC中的表達(dá)規(guī)律及其對(duì)神經(jīng)元分化的影響［J］.中華創(chuàng)傷雜志，2006，22(5):367-371.

［17］Kitajima K，Takahashi R，Yokota Y.Localization of Id2 mRNA in the adult mouse brain［J］.Brain Res，2006，1073-1074:93-102.

［18］陳興書，劉宏亮，蔡其燕，等.DNA結(jié)合抑制因子2在大鼠腦室管膜前下區(qū) NSC發(fā)育中的表達(dá)［J］.解剖學(xué)報(bào)，2008，39(2):137-141.

［19］張治元，楊 輝，劉世勇，等.Id2在SVZa NSC向神經(jīng)元分化中的作用［J］.第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28(10):1080-1083.

［20］Matsuda N，Tanaka K.Does impairment of the ubiquitin-proteasome system or the autophagy-lysosome pathway predispose individual to neurodegen-erative disorders such as parkinson’s disease?［J］.J Alzheimers Dis，2010，19(1):1-9.

［21］趙云鶴，張衛(wèi)國(guó)，朱 茜，等.蛋白酶體抑制劑MG132對(duì)腦室室管膜下區(qū) NSC增值潛能的影響［J］.中國(guó)病理生理雜志，2011，27(9):1704-1707.