張 昊 王 勇

（大理學院 基礎醫(yī)學院，大理671000）

Nestin屬于中間絲蛋白家族，是一種由胚胎期神經(jīng)前體細胞一過性表達的Ⅵ型中間絲蛋白，目前作為神經(jīng)前體細胞的特異性標記物。現(xiàn)就Nestin的結(jié)構(gòu)及生物學活性的研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 Nestin的發(fā)現(xiàn)及結(jié)構(gòu)特點

1．1 發(fā)現(xiàn)

1985年，Hockfield與Mckay首先發(fā)現(xiàn)，在胚胎大鼠脊髓神經(jīng)管神經(jīng)前體細胞表達的一種蛋白，被nestin抗體特異性識別。因為抗體識別的細胞具有神經(jīng)前體細胞的特征，所以nestin陽性細胞被認為是神經(jīng)前體細胞［1］。1990 年 Lendahl［2］等克隆出編碼nestin基因，在該基因編碼的蛋白中發(fā)現(xiàn)，其中間段-α螺旋桿結(jié)構(gòu)域的氨基酸序列與已知的其它所有5類中間絲蛋白有16%～29%的相似性，而被歸為中間絲蛋白。通過基因氨基酸序列分析表明，它與其他幾種中間絲蛋白有明顯不同，將其單獨歸為第Ⅵ類中間絲蛋白，并將其命名為Nestin（巢蛋白）。

1．2 結(jié)構(gòu)

1992年Dahlstrand［3］等最早分離了人類的巢蛋白基因，通過檢測和比較發(fā)現(xiàn)，人和大鼠巢蛋白基因在羧基端重復區(qū)域和內(nèi)含子的位置保守性較高，并且在3個內(nèi)含子中的兩個是與神經(jīng)絲共享的，充分表明nestin在從其他中間絲分離出來之后和神經(jīng)絲來自同一祖先的可能，而且也是神經(jīng)絲分支中分離出的最早一員。

Nestin的結(jié)構(gòu)與其他中間絲蛋白很相似，其氨基酸殘基數(shù)為1821，蛋白質(zhì)分子量為240，000。含有一個307個氨基酸的保守核心區(qū)，其中有一個α螺旋是由7個氨基酸特征序列構(gòu)成的，殘基a和d處于疏水；這個特征序列被認為具有促進絲形成時卷曲螺旋的相互作用，同時7個氨基酸特征序列由保守性不強的間隔序列分開［4］。作為第Ⅵ類中間絲蛋白，與其它5類中間絲蛋白的相比較，其基因的內(nèi)含子位置，蛋白的N端（頭，較短，只有11個氨基酸）、C端（尾，較長，有479個氨基酸，且含有許多電荷密度高的氨基酸重復序列）以及在組織細胞內(nèi)的分布等方面均有區(qū)別。

2 Nestin的生物學活性

2．1 Nestin的表達

Nestin在細胞內(nèi)位于細胞質(zhì)，主要在未分化，具有分裂能力的細胞中表達，且具有嚴格的時空順序，其表達與其它中間絲成員的表達有密切關系。例如，在CNS發(fā)育中，當神經(jīng)胚形成時，Nestin開始在神經(jīng)板皮層細胞表達，神經(jīng)細胞遷移基本完成后，Nestin的表達量下降，vimentin開始表達，隨后兩者共存。一旦神經(jīng)前體細胞朝終末方向分化成神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞（如星形膠質(zhì)細胞）時，Nestin就停止表達，被α-internexin、神經(jīng)絲或外周蛋白代替［5］。這種表達模式在骨骼肌和心肌發(fā)育中得以進一步的證實。巢蛋白在骨骼肌母細胞和心肌細胞中最先高表達，出生后表達明顯降低。隨后是vimentin和結(jié)蛋白表達，三方共存于骨骼肌母細胞和心肌細胞［6］?？梢?，Nestin的表達有著嚴格的時空順序，保證了神經(jīng)前體細胞執(zhí)行其內(nèi)在的功能，與朝終末方向分化成相應的成熟細胞相匹配。

近年來實驗發(fā)現(xiàn)在成年大鼠和成人基底前腦隔-斜角帶復合體和海馬可見許多nestinir神經(jīng)元．這些nestin陽性細胞表達神經(jīng)元特異性烯醇化酶（NSE）和神經(jīng)元核蛋白（NeuN），但不與膠質(zhì)原纖維酸性蛋白（GFAP）共存，提示這些nestin陽性細胞為成熟的神經(jīng)元，從而推論這是一類較恒定的神經(jīng)元。雙標染色結(jié)果顯示，nestin-ir神經(jīng)元與輔酶Ⅱ依賴性黃遞酶神經(jīng)元、膽堿能神經(jīng)元、GABA能神經(jīng)元相間分布，但不呈交叉反應，因此認為，nestin-ir神經(jīng)元可能是MSDB中區(qū)別于膽堿能、GABA能神經(jīng)元的新神經(jīng)元，是與學習記憶有關的第3類神經(jīng)元［7］。通過Nestin免疫熒光與EdU熒光雙標觀察及Nestin與DCX常規(guī)免疫組化實驗顯示基底前腦的nestin陽性神經(jīng)元不表達DCX，從而證實不是新生的神經(jīng)元，而是一種成熟的神經(jīng)元［8］。通過單細胞RT-PCR、免疫熒光及電生理研究證實，基底前腦的nestin陽性細胞是膽堿能神經(jīng)元的一種亞型［9，10］，而不是別于膽堿能神經(jīng)元的新神經(jīng)元。以上表明，基底前腦巢蛋白免疫反應陽性神經(jīng)元是成熟膽堿能神經(jīng)元的一種功能狀態(tài)，而不是一種新生的神元。推測可能是Nestin讓膽堿能神經(jīng)元被賦予了特殊的功能，使神經(jīng)元具備了更強的生理活性和可塑性。

2．2 Nestin表達的基因調(diào)控

Nestin轉(zhuǎn)基因研究揭示，巢蛋白基因內(nèi)有3個內(nèi)含子，其中第1和第2內(nèi)含子中分別有一個獨立的細胞型特異調(diào)節(jié)因子，分別指導報告基因在發(fā)育中的肌肉細胞和神經(jīng)前體細胞中表達。Nestin基因在第1個內(nèi)含子內(nèi)有兩個E-盒模體（E-box motif），表現(xiàn)為螺旋-環(huán)-螺旋（helix-loop-helix）結(jié)構(gòu)，有調(diào)控骨骼肌母細胞表達巢蛋白的啟動子和增強子。第2個內(nèi)含子中決定巢蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達的結(jié)構(gòu)元件就存在于3′端保守區(qū)［11］。研究證實，Nestin基因的第2個內(nèi)含子具有決定Nestin在中樞神經(jīng)系統(tǒng)表達的兩個增強子，分別為CNS增強子和區(qū)域特異性增強子［12］。在該增強子中，有一段長達30個堿基的結(jié)構(gòu)域（Nes30），包含有核激素受體，轉(zhuǎn)錄因子SOX和轉(zhuǎn)錄因子POU的結(jié)合位點，發(fā)揮核心控件的特性［13］。在Nestin的第2個內(nèi)含子中POU轉(zhuǎn)錄因子和位于POU轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點上游的轉(zhuǎn)錄因子SOX的協(xié)同作用對增強子的激活起著關鍵性作用，這說明在Nes30中，這兩個轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同作用在很大程度上反應了對巢蛋白神經(jīng)增強子的調(diào)控。此外，Nestin的表達還受細胞周期蛋白素依賴性激酶（Cdk5）和甲狀腺轉(zhuǎn)錄因子等內(nèi)部因素調(diào)控，表明巢蛋白是上述因子在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用的一個重要的靶基因［14］。而外部因素，如表皮生長因子、成纖維細胞生長因子家族、腦源性生長因子、神經(jīng)生長因子、白細胞抑制因子、神經(jīng)營養(yǎng)素3、血小板源性生長因子等也對Nestin表達進行調(diào)控。

2．3 Nestin的功能

目前Nestin的功能并不是十分清楚，近幾年，由于基因工程技術的發(fā)展，研究者通過轉(zhuǎn)基因以及基因敲除等手段研究Nestin的功能成為可能，并已取得了一些成果。

Nestin作為一種中間絲蛋白，可以和微管、微絲一起構(gòu)成細胞骨架而達到維持神經(jīng)前體細胞的正常形態(tài)，含有Nestin的細胞骨架有可能增加神經(jīng)細胞的伸縮性和彈性，這對于發(fā)育過程是必要的。體外中間絲組裝及轉(zhuǎn)基因研究表明，由于Nestin不能獨立、自行組裝成中間絲，必須依賴與其共存的vimentin或α-internexin共聚組裝成神經(jīng)前體細胞內(nèi)的中間絲，才能發(fā)揮細胞骨架的作用。

在胚胎期具有分裂能力的心肌細胞及骨骼肌母細胞所表達的巢蛋白，也可能以共聚的組裝方式與波形蛋白（vimentin）、結(jié)蛋白（desmin）一道形成中間絲發(fā)揮相應的作用［15］。Nestin蛋白作為神經(jīng)干細胞的標志，也是神經(jīng)干細胞的自我更新所需［16］，因此Nestin可用于神經(jīng)干細胞的分離、鑒別、培養(yǎng)，跟蹤巢蛋白的表達來分析神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)生過程。

3 展望

近年來研究證明，在胰腺癌、乳腺癌和前列腺癌等上皮腫瘤中也存在Nestin的表達［17］，大部分人認為檢測Nestin在腫瘤組織中的表達水平對于評價腫瘤的生物學行為和患者的預后有明顯幫助。這充分證明Nestin在腫瘤細胞及反應性星形膠質(zhì)細胞中的表達，可被作為前體細胞的標志物或診斷低分化腫瘤的指標；也可作為神經(jīng)系統(tǒng)病變和損傷的快速敏感診斷指標之一。醫(yī)務工作者可以使用巢蛋白的熒光組化方法，通過檢測巢蛋白的表達情況，從而確定病變發(fā)生的部位。因此臨床上巢蛋白可作為疾病的診斷指標。

Nestin作為中間纖維蛋白的第4個亞族，被眾多研究者當作是神經(jīng)干細胞或祖細胞的標志物［18］，因此可用于分離神經(jīng)干細胞，通過跟蹤巢蛋白的表達來分析神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)生過程。實驗表明，神經(jīng)干細胞移植到阿爾茨海默?。ˋlzheimer）模型大鼠腦內(nèi)，不僅能夠存活、增殖，并且可替代丟失、受損或壞死的神經(jīng)細胞而重建神經(jīng)通路，修復神經(jīng)系統(tǒng)，從而改善學習記憶能力［19］。這表明，神經(jīng)干細胞移植對治療如阿爾茨海默?。ɡ夏晷园V呆）、帕金森病、外傷性脊髓損傷等中樞神經(jīng)神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了一種有利的新手段，從而解決了胚胎腦組織移植治療這些疾病中所遇到的眾多技術和倫理道德難題［20］。因此，如何通過Nestin的研究，有效激活內(nèi)源性神經(jīng)干細胞，使其成為中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中有效治療手段的研究成為當今的熱點。隨著對Nestin表達的調(diào)控機制的深入研究，Nestin在臨床應用中越來越廣泛，為神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供新思路。

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