蔣 偉，潘云龍, 龔吉紅, 陳 素 , 陽小飛

(1.中南民族大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院；生命科學(xué)學(xué)院；腦認(rèn)知國家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；醫(yī)學(xué)信息分析及腫瘤診療湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，膜離子通道與藥物研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 4300742.北京大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院；生物膜及膜生物工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；北京大學(xué)麥戈文腦研究所，北京 10081)

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突觸形成機(jī)理及相關(guān)疾病分析

蔣 偉1,2，潘云龍2, 龔吉紅1, 陳 素1, 陽小飛1

(1.中南民族大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院；生命科學(xué)學(xué)院；腦認(rèn)知國家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；醫(yī)學(xué)信息分析及腫瘤診療湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，膜離子通道與藥物研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 4300742.北京大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院；生物膜及膜生物工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；北京大學(xué)麥戈文腦研究所，北京 10081)

摘要：指出了腦基于神經(jīng)環(huán)路連接的復(fù)雜性與多樣性，成為了最復(fù)雜的器官，腦調(diào)節(jié)日常的行為、意識，維持思維及其他重要的生理活動?；瘜W(xué)突觸是神經(jīng)環(huán)路的基本單元，細(xì)胞粘附分子通過細(xì)胞間的蛋白質(zhì)相互作用參與突觸形成，招募突觸組分蛋白和骨架蛋白，來形成穩(wěn)定的突觸連接和調(diào)節(jié)突觸的功能。突觸形成與成熟異常可導(dǎo)致神經(jīng)疾病的發(fā)生，如自閉癥和阿爾茨海默病。綜述了突觸形成的研究歷史，突觸形成蛋白和突觸形成異常相關(guān)疾病，并展望了突觸形成研究未來的發(fā)展及面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：突觸形成; 細(xì)胞黏附分子; 神經(jīng)疾病

1突觸形成研究歷史

1897年，英國神經(jīng)生物學(xué)家Sherrington 發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元之間是不連續(xù)的，并創(chuàng)造性地將神經(jīng)元之間的連接部位命名為“突觸”[1]。1954 年，俄裔美籍猶太科學(xué)家Stanford Palay，利用電子顯微鏡首次成功地看到了鼠的小腦神經(jīng)細(xì)胞突觸結(jié)構(gòu)，它直徑約為1 μm，由突觸前的軸突、突觸后的樹突及突觸前后之間的突觸間隙構(gòu)成。同年，阿根廷細(xì)胞生物學(xué)家Eduardo De Robertis和美國細(xì)胞生物學(xué)家Stanley Bennett利用電子顯微鏡看到了蛙交感神經(jīng)節(jié)和蚯蚓神經(jīng)索的突觸間隙[2]。

1992年美籍德國科學(xué)家Thomas C. Südhof認(rèn)為可能是突觸前后膜上面有一些跨膜的蛋白通過相互作用聯(lián)接在一起，介導(dǎo)前一個(gè)神經(jīng)元與后一個(gè)神經(jīng)元形成突觸，他們發(fā)現(xiàn)蛛毒素(latrotoxin)可以強(qiáng)烈地誘導(dǎo)神經(jīng)遞質(zhì)釋放，推測蛛毒素蛋白可能與突觸上某種蛋白質(zhì)發(fā)生作用，用蛛毒素蛋白為親和層析誘餌，在大腦樣本中純化到了許多與蛛毒素結(jié)合的蛋白質(zhì)，肽斷分析后發(fā)現(xiàn)了一個(gè)位于神經(jīng)突觸前的跨膜蛋白質(zhì)，命名為neurexin[3]并以neurexin(Nrx)蛋白為誘餌，發(fā)現(xiàn)了Nrx的位于突觸后的配體蛋白—neuroligin[4]。

2000年，Peter Scheiffele在傳代培養(yǎng)的HEK293細(xì)胞中過表達(dá)neuroligin(NL)蛋白約24 h后將其消化，加入到原代培養(yǎng)的神經(jīng)元中共培養(yǎng)36 h，意外發(fā)現(xiàn)過表達(dá)NL的HEK293細(xì)胞周圍聚集了很多突觸，而對照組HEK293細(xì)胞周圍突觸分布零散[5]。2004年，Ethan R. Graf在傳代培養(yǎng)的HEK293細(xì)胞中過表達(dá)Nrx，加入到原代培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)過表達(dá)Nrx蛋白的HEK293細(xì)胞周圍也聚集了大量的神經(jīng)元[6]。從此發(fā)現(xiàn)了參與突觸形成最重要的粘聯(lián)蛋白家族Nrxs 和 NLs，而不是最起始的粘聯(lián)蛋白[7]。

突觸形成是一個(gè)動態(tài)過程，表現(xiàn)為突觸前最起始的粘聯(lián)蛋白與突觸后的跨膜蛋白先相互識別，通過相互作用將突觸前與突觸后聯(lián)接起來，介導(dǎo)突觸形成開始，突觸前后建立初步聯(lián)系后，招募更多的粘聯(lián)蛋白如Nrxs 和 NLs聚集到突觸前后膜上，蛋白通過同源或異源相互作用牢牢結(jié)合，類似橋梁一樣將突觸前和突觸后緊密連接，突觸形成穩(wěn)定。

2000年至今，科學(xué)家相繼發(fā)現(xiàn)了一些新的參與突觸形成的跨膜蛋白.2002年，Thomas C. Südhof實(shí)驗(yàn)室報(bào)道突觸細(xì)胞粘附分子(SynCAM)介導(dǎo)突觸形成[8]。2009年Ann Marie Craig實(shí)驗(yàn)室通過全基因組范圍內(nèi)大規(guī)模篩選，鑒定富含亮氨酸的跨膜蛋白(LRRTM)參與突觸形成[4]，隨后Thomas C. Südhof實(shí)驗(yàn)室在報(bào)道的LRRTM基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了LRRTM的配體為突觸前的Nrx蛋白[9]。

自1992年發(fā)現(xiàn)第一個(gè)參與突觸形成的蛋白Nrx至2016年，已報(bào)道22種蛋白家族參與突觸形成，包含Contactin, NCAM, Nectin, SALM等家族蛋白，其中NL2蛋白強(qiáng)度最強(qiáng)，但與全基因組2～3萬個(gè)基因相比，被發(fā)現(xiàn)的突觸形成蛋白僅占約1 ‰。

2006年，Thomas C. Südhof 和 Nils Brose 實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建NL1-3基因敲除小鼠，體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)表明NL1-3基因敲除并沒有抑制神經(jīng)元突觸的形成和突觸結(jié)構(gòu)的變化[7]。2009年LRRTM基因敲出小鼠的體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是沒有抑制突觸的形成和結(jié)構(gòu)的變化[9]。推測不同粘聯(lián)蛋白之間可能起到了補(bǔ)償作用，是否還存在突觸形成的核心蛋白，這一突觸形成的奧秘至今沒有被完全解開。

2參與突觸形成蛋白

2.1Nrx

目前報(bào)道參與突觸形成的蛋白有22種左右，但是許多蛋白的功能未完全清楚。哺乳動物神經(jīng)元中含有3個(gè)Nrx基因(Nrx1～3)，每個(gè)基因都編碼α-Nrx和β-Nrx兩種蛋白[10]。1995年Südhof實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)Nrx與突觸后的NL蛋白識別且相互作用結(jié)合在一起[4]。2004年，科學(xué)家首次將Nrx蛋白在非神經(jīng)元細(xì)胞中過表達(dá)與神經(jīng)元共培養(yǎng)，鑒定Nrx基因參與突觸形成[7]。2009年，KO發(fā)現(xiàn)Nrx還可以與突觸后的LRRTM2蛋白相互作用結(jié)合[11]。2010年，發(fā)現(xiàn)Nrx可以與突觸后的GABA 受體相互作用結(jié)合[12]。同時(shí)，Nrx也與突觸前鈣調(diào)蛋白活化的色氨酸-蘇氨酸激酶(CASK)結(jié)合[13]。

2.2NLs

1995年Thomas C. Südhof利用Nrx為誘餌，發(fā)現(xiàn)了定位于突觸后的NL基因[4]，目前發(fā)現(xiàn)，鼠類神經(jīng)元有4種NL基因(NL1～4)，人類神經(jīng)元有5個(gè)NL基因[14，15]。2000年，過表達(dá)NL蛋白的非神經(jīng)元細(xì)胞與體外培養(yǎng)的神經(jīng)元細(xì)胞共培養(yǎng)，首次確定NL蛋白家族參與突觸形成[5]。1997年，發(fā)現(xiàn)NL與突觸后的PSD95蛋白相互作用[16]。體外培養(yǎng)的神經(jīng)元過表達(dá)NL2蛋白，可以增加單位長度樹突上抑制性突觸的數(shù)量.神經(jīng)元過表達(dá)NL1蛋白增加單位長度樹突上興奮性突觸的數(shù)量[17，18]。

2.3LRRTMs

2009年加拿大Ann Marie Craig實(shí)驗(yàn)室，提取11 d大鼠前腦的mRNA ,然后克隆表達(dá)基因，通過神經(jīng)元與非神經(jīng)元細(xì)胞共培養(yǎng)篩選系統(tǒng)，以250個(gè)基因混在一起為一個(gè)pool，通過規(guī)模篩選，鑒定出LRRTM家族蛋白參與興奮性突觸形成[9]。LRRTMs家族是一類富含亮氨酸的跨膜蛋白，目前鑒定出4個(gè)不同LRRTM基因(LRRTM 1～4)，基因均位于興奮性突觸后膜上，在成熟的腦和發(fā)育階段高表達(dá)[19]。2009年，Thomas C. Südhof實(shí)驗(yàn)室Jaewon Ko 通過LRRTM2與腦勻漿的免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)和質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)LRRTM與突觸前的“明星分子”Nrx蛋白相互作用，體外培養(yǎng)的神經(jīng)元過表達(dá)LRRTM家族蛋白，增加了單位樹突上興奮性突觸的數(shù)量[11]。

2.4SynCAM

突觸細(xì)胞粘附分子(SynCAM)是一類含有3個(gè)胞外Ig結(jié)構(gòu)，1個(gè)跨膜和1個(gè)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)的家族蛋白[20]，目前已鑒定出4個(gè)成員基因?yàn)镾ynCAMs 1～4，成員蛋白在腦組織中高表達(dá)[21]。2002年Thomas C. Südhof實(shí)驗(yàn)室Biederer等利用非神經(jīng)元細(xì)胞與神經(jīng)元共培養(yǎng)方法發(fā)現(xiàn)synCAM蛋白參與突觸形成，且synCAM同時(shí)存在于突觸前后膜，神經(jīng)元過表達(dá)SynCAM，增加了單位樹突上興奮性突觸的數(shù)量。SynCAM蛋白之間除通過同源和異源相互作用外，還可以通過C端氨基酸與CASK蛋白相互作用[8]。神經(jīng)元中SynCAM1蛋白表達(dá)下降，減少了興奮性突觸的數(shù)量[22]。SynCAM 1蛋白不僅介導(dǎo)突觸形成，還影響突觸可塑性和學(xué)習(xí)[23]。

3突觸形成異常相關(guān)疾病

3.1自閉癥

研究表明，突觸形成異常與自閉癥相關(guān)。1946年，Kanner醫(yī)生發(fā)現(xiàn)一類兒童，他們具有一些獨(dú)特的行為特征：常常自己玩耍，不喜歡與外界交流，重復(fù)地做同樣的一些事情，通常有語言障礙，只能說一些簡單的詞語或不能正常表達(dá)自己的想法。自閉癥的癥狀可以歸為3個(gè)重要方面：溝通交流缺陷，行為重復(fù)刻板及語言發(fā)育缺陷。對意外死亡的自閉癥病人的解剖研究未發(fā)現(xiàn)自閉癥病患者的腦任何病變[24]。

2003年，法國科學(xué)家在《自然-遺傳學(xué)》的研究論文中通過對多個(gè)患有自閉癥的家系進(jìn)行基因測序分析，意外地發(fā)現(xiàn)其位于X染色體上的NL3與NL4基因在自閉癥病人中均發(fā)生了突變[25]。2003年，Thomas C. Südhof實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建NL3突變的轉(zhuǎn)基因小鼠和NL3的基因敲除小鼠，發(fā)現(xiàn)NL3單氨基酸突變的轉(zhuǎn)基因小鼠有自閉癥，而NL3的基因敲除小鼠沒有表現(xiàn)出自閉癥。同年，NL3蛋白的R451C突變，損害NL3轉(zhuǎn)運(yùn)到膜上，導(dǎo)致突觸后膜上低表達(dá)NL3，影響NL3與突觸前的Nrx1結(jié)合，突觸形成異常，從而R451C轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出自閉癥癥狀[26]。

2009年Thomas C. Südhof實(shí)驗(yàn)室Chen Zhang通過對醫(yī)院自閉癥兒童分析，發(fā)現(xiàn)NL4基因的第87位精氨酸突變?yōu)樯彼?，體外研究發(fā)現(xiàn)突變后的NL4蛋白不能正常轉(zhuǎn)運(yùn)到膜上，大量聚集在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，可能是導(dǎo)致自閉癥的原因[27]。

3.2阿爾茨海默病

突觸的不正常形成與發(fā)育與老年癡呆癥相關(guān)。阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)也叫老年癡呆癥，1906年由科學(xué)家Alois Alzheimer發(fā)現(xiàn)，是一種伴有認(rèn)知，行為和功能失常的進(jìn)行性的神經(jīng)變性疾病，是老年癡呆的最常見的一種形式，表現(xiàn)為β-淀粉樣蛋白斑、淀粉樣血管病和神經(jīng)纖維纏結(jié)，年齡越大，得病風(fēng)險(xiǎn)越高。目前全球約有數(shù)千萬人患有阿爾茨海默病。僅美國就有450萬人阿爾茨海默病患者，65歲以上發(fā)病率為10 %，85歲以上發(fā)病率近50 %。我國阿爾茨海默病患病人數(shù)目超過500萬人，約占全球所有患病人數(shù)的1/4[28]。

目前，阿爾茨海默病的發(fā)病機(jī)理尚未完全弄清楚。其一假說是，AD病人中突觸的損壞與突觸上蛋白的成分改變相關(guān)，突觸形成蛋白AD密切相關(guān)。2014年，Nrxs和NLs被報(bào)道在β-淀粉樣蛋白斑的新陳代謝中起到了重要的作用，表明Nrxs和NLs蛋白與AD相關(guān)[29]。Nrx蛋白C末端的積累，對presenilin/γ分泌酶復(fù)合物具有抑制作用[30]。β-catenin蛋白結(jié)構(gòu)的改變與記憶形成相關(guān)，表明β-catenin蛋白在記憶損害中起到了作用[31]。N-cadherin蛋白可以增強(qiáng)APP蛋白的二聚化，N-cadherin蛋白的C端結(jié)構(gòu)可以加快Aβ生成導(dǎo)致突觸損害[32，33]。

4展望

經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的研究，科學(xué)家相繼發(fā)現(xiàn)了一些參與于突觸形成和成熟的基因，加深了人們對突觸的認(rèn)識。相對神經(jīng)元基因組來說，已知的參與突觸形成的基因數(shù)量少，而且基因的突變或敲除均不能抑制突觸的形成或改變突觸的結(jié)構(gòu)。說明不同基因之間可能存在補(bǔ)償作用，或存在著核心基因。突觸形成的關(guān)鍵基因是目前研究突觸形成的一大挑戰(zhàn)。

神經(jīng)元與非神經(jīng)元細(xì)胞共培養(yǎng)方法，構(gòu)建人基因組庫，全基因范圍內(nèi)大規(guī)模的篩選是未來突觸形成研究的方向[34]。比如通過在HEK細(xì)胞中過表達(dá)篩選基因，再與神經(jīng)元共培養(yǎng)來篩選新的參與突觸形成的關(guān)鍵基因。

一個(gè)世紀(jì)來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的都是蛋白參與突觸形成，化學(xué)物質(zhì)是否參與了突觸形成，目前還不知道。大規(guī)模篩選尋找參與突觸形成的小分子化學(xué)物，也是未來突觸形成研究的方向之一，這些新的發(fā)現(xiàn)會加深對突觸形成的認(rèn)識和理解。

參考文獻(xiàn)：

[1]SHERRINGTON C S. On the Question whether any Fibres of the Mammalian Dorsal (Afferent) Spinal Root are of Intraspinal Origin[J]. J Physiol, 1897, 21(2/3):209.

[2]EDAUARDOD. P. De ROBERTIS，H. Stanley Bennett.Features of the Submicroscopic Morphology of Synapses in Frog and Earthworm[J]. The Journal of Biophysical and Biochemical Cytology, 1955,1(1):47～58.

[3] USHKARYOV Y A, PERTENKO A G, GEPPERT M, et al. Neurexins: synaptic cell surface proteins related to the a-latrotoxin receptor and laminin[J]. Science, 1992, 257(5066): 50～56.

[4]ICHTCHENKO K, HATA Y, Nguyen T, et al. Neuroligin 1: a splice site-specific ligand for beta-neurexins[J]. Cell,1998,1(3):435.

[5]SCHEIFFELE P, FAN J, CHOIH J, et al. Neuroligin expressed in nonneuronal cells triggers presynaptic development in contacting axons[J]. Cell,2000 ,101(6):657.

[6]GRAF E R, ZHANG X, JIN S X, et al. Neurexins induce differentiation of GABA and glutamate postsynaptic specializations via neuroligins[J]. Cell,2004 ,119(7):1013.

[7]VAROQUEAUX F, ARAMUNI G, RAWSON R L, et al. Neuroligins determine synapse maturation and function[J]. Neuron,2006 ,51(6):741.

[8]BIEDERER T, SARA Y, MOZHAYEVA M, et al. SynCAM, a synaptic adhesion molecule that drives synapse assembly[J]. Science, 2002,297(5586):1525.

[9]LINHOFF M W, LAURéN J, CASSIDY R M, et al. An unbiased expression screen for synaptogenic proteins identifies the LRRTM protein family as synaptic organizers[J]. Neuron，2009，61(5):734.

[10]BAUDOUIN S, SCHEIFFELE P. SnapShot: Neuroligin-neurexin complexes[J]. Cell, 2010, 141(5):908.

[11]KO J, FUCCILLO M V, MALENKA R C, et al. LRRTM2 functions as a neurexin ligand in promoting excitatory synapse formation[J]. Neuron,2009 ,64(6):791.

[12]ZHANG C, ATASOY D, ARA? D, et al. Neurexins physically and functionally interact with GABA(A) receptors[J]. Neuron,2010,66(3):403.

[13]BUTA S, OKAMOTO M, SüDHOF T C. A tripartite protein complex with the potential to couple synaptic vesicle exocytosis to cell adhesion in brain[J]. Cell,1998 ,94(6):773.

[14]LISé M F, EI-HUSSEINI A. The neuroligin and neurexin families: from structure to function at the synapse[J]. Cell Mol Life Sci, 2006,63(16):1833.

[15]JAMAIN S, RADYUSHKIN K, HAMMERSCHMIDT K, et al. Reduced social interaction and ultrasonic communication in a mouse model of monogenic heritable autism[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2008 ,105(5):1710.

[16]IRIE M, HATA Y, TAKEUCHI M, et al. Binding of neuroligins to PSD-95[J]. Science,1997 ,277(5331):1511.

[17]CHIH B, ENGELMAN H, SCHEIFFELE P .Control of excitatory and inhibitory synapse formation by neuroligins[J]. Science,2005 ,307(5713):1324.

[18]LEVINSON JN, CHéRY N, HUANG K, et al. Neuroligins mediate excitatory and inhibitory synapse formation: involvement of PSD-95 and neurexin-1beta in neuroligin-induced synaptic specificity[J]. J Biol Chem, 2005 ,280(17):17312.

[19]LAURéN J, AIRAKSINEN M S, SAARMA M, et al. A novel gene family encoding leucine-rich repeat transmembrane proteins differentially expressed in the nervous system[J]. Genomics, 2003 ,81(4):411.

[20]THOMAS L A, AKINS M R,BIEDERER T. Expression and adhesion profiles of SynCAM molecules indicate distinct neuronal functions[J]. J Comp Neurol, 2008 ,510(1):47～67.

[21]FOGEL A I, AKINS M R, KRUPP A J,et al. SynCAMs organize synapses through heterophilic adhesion[J]. J Neurosci, 2007, 27(46):12516.

[22]GIZA J I, JUNG Y, JEFFREY R A, et al. The synaptic adhesion molecule SynCAM 1 contributes to cocaine effects on synapse structure and psychostimulant behavior[J]. Neuropsychopharmacology, 2013 ,38(4):628.

[23]ROBBINS E M, KRUPP A J, PEREZ DE ARCE K, et al. SynCAM 1adhesion dynamically regulates synapse number and impacts plasticity and learning[J]. Neuron, 2010 ,68(5):894～906.

[24]KANNER L. Irrelevant and metaphorical language in early infantile autism[J]. Am J Psychiatry, 1946, 103(2): 242～246.

[25]JAMAIN S, QUACH H, BETANCUR C, et al. Mutations of the X-linked genes encoding neuroligins NLGN3 and NLGN4 are associated with autism[J]. Nat Genet, 2003, 34(1): 27～29.

[26]TABUCHI K, BLUNDELL J, ETHERTON M R, et al.A neuroligin-3 mutation implicated in autism increases inhibitory synaptic transmission in mice[J]. Science,2007 ,318(5847):71.

[27]ZHANG, C., MILUNSKY, J. M., et al. A neuroligin-4 missense mutation associated with autism impairs neuroligin-4 folding and endoplasmic reticulum export[J].Journal of Neuroscience, 2009, 29：10843～10854.

[28]VVERHEY FR . On the 100th anniversary of Alzheimer’s disease[J].Ned Tijdschr Geneeskd,2006 ,150(52):2880.

[29]SINDI I A, TANNENBERG R K, DODD P R. Role for the neurexin-neuroligin complex in Alzheimer’s disease[J]. Neurobiol Aging, 2014 ,35(4):746.

[30]SAURA C A, SERVIáN-MORILLA E, SCHOLL F G. Presenilin/γ-secretase regulates neurexin processing at synapses[J]. PLoS One, 2011 ,6(4):e19430.

[31]MAGUSCHAK K A, RESSLER K J. The dynamic role of beta-catenin in synaptic plasticity[J]. Neuropharmacology,2012,62(1):78～88.

[32]ASADA-UTSUGI M, UEMURA K, NODA Y, et al.N-cadherin enhances APP dimerization at the extracellular domain and modulates Aβ production[J]. J Neurochem, 2011 ,119(2):354.

[33]ANDREYEVA A, NIEWEG K, HORSTMANN K, et al. C-terminal fragment of N-cadherin accelerates synapse destabilization by amyloid-β[J]. Brain,2012, 35(Pt 7):2140.

[34]YANG X F, HOU D M, JING W, et al. Intercellular protein-protein interactions at synapses[J].Protein Cell, 2014 ,5(6):420.

The Mechanism of Synapse Formation and Related Disease

Jiang Wei1,2, Pan Yunlong2, Gong Jihong1, Chen Su1, Yang Xiaofei1,

(1KeyLaboratoryofCognitiveScience,HubeiKeyLaboratoryofMedicalInformationAnalysisandTumorDiagnosis&Treatment,LaboratoryofMembraneIonChannelsandMedicine,CollegeofBiomedicalEngineering,CollegeofLifeScience,South-CentralUniversityforNationalities,Wuhan430074,China

2StateKeyLaboratoryofMembraneBiologyandMembraneBiologicalEngineering,SchoolofLifeSciences;PKU-IDG/McGovernInstituteforBrainResearch,PekingUniversity,Beijing100871,China)

Abstract:The brain is characterized by an enormous degree of complexity and diversity of neural networks, which makes it one of the most complicated organs, and plays essential roles in regulating body and mind, maintaining thinking and others important physiology actions. Chemical synapses are the basal unite of neural networks, cell adhesion molecules (CAMs) instruct synapse formation through intercellular protein-protein interactions, form stable synaptic connections and regulate synaptic function by recruiting synaptic components and cytoskeleton proteins. Alterations in synapse formation and maturation led to neuropsychiatric disorders including autism and Alzheimer’s disease (AD). This review summarized the history, varieties of CAMs and related diseases in synapse formation, and also prospected the development and challenge in the future.

Key words:synapse formation; cell adhesion molecules; neuropsychiatric disorders

收稿日期：2016-05-12

基金項(xiàng)目：湖北省自然科學(xué)基金(編號：2014CFA027, 2014CFB455)；?？茖W(xué)基金引進(jìn)人才科研啟動基金自科資助(編號：ZZ13002)

作者簡介：蔣偉(1991—)，男，中南民族大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院碩士研究生。 通訊作者：陽小飛(1979—)，男，教授，博士，主要從事突觸形成與囊泡釋放方向教學(xué)與科研工作。

中圖分類號：R392.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)10-0232-04