曲姜昆，姜俊杰

1. 濱州醫(yī)學(xué)院第二臨床醫(yī)學(xué)院（山東煙臺(tái) 264100） 2. 煙臺(tái)市煙臺(tái)山醫(yī)院骨科（山東煙臺(tái) 264003）

神經(jīng)生長(zhǎng)抑制因子（neurite outgrowth inhibitor, Nogo）是由RTN4（reticulon 4）基因編碼的蛋白質(zhì)，包括Nogo-A、Nogo-B 和Nogo-C三種亞型。Nogo-A 主要表達(dá)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的少突膠質(zhì)細(xì)胞中。神經(jīng)生長(zhǎng)抑制因子受體（neurite outgrowth inhibitor receptor, NgR）是一種糖基磷脂酰肌醇（glycosylphosphatidylinositol, GPI）結(jié)合蛋白。Nogo 受體有NgR1、NgR2 和NgR3 三種類型，其中NgR1 受到廣泛關(guān)注。Nogo-A 和NgR 在阿爾茨海默病（Alzheimer's disease，AD）、多發(fā)性硬化癥（multiple sclerosis，MS）、肌萎縮性側(cè)索硬化癥（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）和神經(jīng)損傷等疾病中發(fā)揮重要作用。對(duì)Nogo-A 和NgR 的研究為治療神經(jīng)退行性疾病和神經(jīng)損傷提供了新思路,本文綜述了關(guān)于Nogo-A 及其受體，以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病等方面的研究進(jìn)展。

1 Nogo-A蛋白

1.1 Nogo-A蛋白的分子結(jié)構(gòu)

在20 世紀(jì)80年代末，Caroni 和Schwab 成功從大鼠脊髓中純化出了分子量為250 ku 的蛋白片段。由于該蛋白具有抑制軸突生長(zhǎng)的作用，被命名為Nogo[1]。Nogo 蛋白由RTN4基因編碼，通過不同的剪接方式產(chǎn)生了三種異構(gòu)體：Nogo-A、Nogo-B 和Nogo-C[2]。Nogo-A 由1 192 個(gè)氨基酸組成，并擁有多個(gè)功能域，如Nogo-A-△20、N o g o-6 6、N o g o-A-△2、N o g o-A-e x t、Nogo-A-24 和Nogo-C39[3]。目前，Nogo-A-△20和Nogo-66 是研究最為廣泛的結(jié)構(gòu)域。Nogo-A-△20 的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由561EAIQESL567、639EAMNVALKALGT650 和693SNYSEIAK700 形成的α 螺旋結(jié)構(gòu)[4]。

1.2 Nogo-A蛋白的分布

Nogo-A 主要在少突膠質(zhì)細(xì)胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中表達(dá)，但也有少量存在于少突膠質(zhì)細(xì)胞表面的軸突髓鞘膜中。在成熟哺乳動(dòng)物中，Nogo-A可以在脊髓、海馬體、背根神經(jīng)節(jié)、大腦皮層、嗅球、視網(wǎng)膜、睪丸、心臟、小腦和腦干中被檢測(cè)到[5]。然而，在腦血管、腦膜、Schwann 細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中并未觀察到其分布情況[6]。Nogo-B 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織中廣泛表達(dá)。Nogo-C 在骨骼肌中明顯表達(dá)，而在大腦和心臟中的表達(dá)水平較低[5]。

2 Nogo受體

Nogo 受體（NgR）是一種帶有跨膜結(jié)構(gòu)域但無胞外結(jié)構(gòu)域的富含亮氨酸重復(fù)序列蛋白。NgR又分為3 個(gè)亞型：NgR1、NgR2 和NgR3。NgR1是首個(gè)被發(fā)現(xiàn)與Nogo-66、少突膠質(zhì)細(xì)胞髓鞘糖蛋白（OMgp）和髓鞘相關(guān)糖蛋白（MAG）相互作用的受體，因此也被稱為Nogo-66 受體。此外，NgR1 還有四個(gè)共受體：p75NTR、Lingo-1、TROY 和AMIGO-3。當(dāng)Nogo-A 與NgR1 及其共受體TROY、p75NTR、LINGO-1 和AMIGO-3 結(jié)合后，觸發(fā)RhoA/ROCK 通路，導(dǎo)致生長(zhǎng)錐塌陷和神經(jīng)軸突生長(zhǎng)受到抑制[7]。而NgR2 和NgR3 分別是MAG 和硫酸軟骨素蛋白多糖（CSPGs）的受體。NgR1 在大腦皮層、杏仁核、海馬體以及小腦中的浦肯野細(xì)胞表達(dá)[8]。

3 Nogo-A蛋白及受體的作用

Nogo-A 最初被認(rèn)為是成人中樞神經(jīng)系統(tǒng)中髓鞘相關(guān)的神經(jīng)軸突生長(zhǎng)抑制劑，但在神經(jīng)元發(fā)育過程中被證明具有其他功能。在雞胚胎中注射抗Nogo-A 抗體會(huì)導(dǎo)致小雞后肢的神經(jīng)支配異常。同時(shí)，Nogo-A 的基因敲除會(huì)導(dǎo)致小鼠胚胎中肌束震顫增加和周圍神經(jīng)分支減少[9]。因此，Nogo-A 也被認(rèn)為是神經(jīng)軸突生長(zhǎng)的調(diào)節(jié)因子及神經(jīng)軸突分支的促進(jìn)因子。Schmandke 等研究發(fā)現(xiàn)，Nogo-A在細(xì)胞黏附和遷移過程中扮演重要角色[10]。

Kempf 等發(fā)現(xiàn)，Nogo-A 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的突觸可塑性中起著重要作用[11]。突觸傳遞功效的變化包括長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（long-term potentiation, LTP）和長(zhǎng)時(shí)程抑制（long-term depression, LTD）。Nogo-A 在海馬的CA3 和CA1 區(qū)中高度表達(dá)。阻斷Nogo-A/NgR1 通路后，發(fā)現(xiàn)CA1 和CA3 區(qū)的神經(jīng)元基部和樹突的復(fù)雜性明顯改變，并導(dǎo)致CA3 軸突大量發(fā)芽[12]。另外，研究還發(fā)現(xiàn)，使用抗Nogo-A 抗體進(jìn)行中和能夠增加LTP 的飽和度水平，但不影響LTD，由此擴(kuò)大了突觸的修飾范圍[13]。因此，Nogo-A 被認(rèn)為是突觸可塑性的分子調(diào)節(jié)因子。

4 Nogo-A及其受體與多種神經(jīng)退行性疾病的關(guān)系

4.1 Nogo-A與AD

AD 是一種神經(jīng)退行性疾病，其發(fā)病機(jī)制包括β-淀粉樣蛋白斑塊（amyloid β-protein, Aβ）和tau 蛋白過度磷酸化等[14]。Nogo-A 在健康老年人的海馬區(qū)表達(dá)，但在AD 患者的腦組織中過度表達(dá)。Xie 等研究證實(shí)，Nogo-A 的結(jié)構(gòu)域Nogo-66與NgR 相互作用增加了β 分泌酶1（β secretase1）的活性，從而促進(jìn)Aβ 的分泌[15]。隨著年齡增長(zhǎng)和AD 病情進(jìn)展，小膠質(zhì)細(xì)胞清除Aβ 的能力降低。盡管潛在機(jī)制尚不明確，但Wang 等研究發(fā)現(xiàn)，在敲除NgR的小鼠海馬體內(nèi)注射原纖維Aβ42（fibrillar Aβ42, fAβ）后，NgR 抑制了小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)Aβ 的攝取[16]。因此，NgR 在調(diào)節(jié)Aβ 水平方面起著重要作用，這可能與NgR 抑制淀粉樣蛋白前體蛋白（amyloid precursor protein, APP）降解有關(guān)[17]。上述結(jié)果表明NgR 可能在調(diào)節(jié)Aβ 方面發(fā)揮重要作用，并有可能作為治療AD 的靶點(diǎn)。突觸可塑性的改變也是AD 的一個(gè)特征，Pavon 等研究發(fā)現(xiàn)，通過抑制Nogo-A 可以恢復(fù)AD 小鼠模型中突觸的可塑性[18]。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)海馬體中Nogo-A 表達(dá)與鋅呈負(fù)相關(guān)[19]，因此鋅可能成為治療AD 的新突破點(diǎn)。未來的研究還需要進(jìn)一步闡明Nogo-A 和NgR 在Aβ 沉積過程中的作用機(jī)制，并探索抑制Nogo-A 與受體對(duì)AD 治療的可能性。

4.2 Nogo-A與ALS

ALS 是一種致命的中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)退行性疾病，可導(dǎo)致上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元退化，進(jìn)而使隨意肌肉逐漸失去神經(jīng)支配[20]。研究發(fā)現(xiàn)，ALS 患者肌肉中Nogo-A 蛋白的表達(dá)增加，且其表達(dá)水平與臨床表現(xiàn)的嚴(yán)重程度相關(guān)[21]。這一結(jié)論得到了Park 等[22]的研究結(jié)果支持，并且他們還證實(shí)Nogo-A蛋白通過調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架重排參與肌肉形成。另外，Ullah 等研究發(fā)現(xiàn)，Nogo-A 是患病肌肉和骨髓巨噬細(xì)胞炎癥的調(diào)節(jié)因子，Nogo-A 的表達(dá)降低可以減輕肌肉炎癥[23]。上述研究表明，Nogo-A 可能是治療ALS 的新靶點(diǎn)。一種名為Ozanezumab 的單克隆抗體被開發(fā)用于拮抗Nogo-A 蛋白。然而，Meininger 等研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與安慰劑相比，在ALS 患者中使用Ozanezumab 并未顯示出有效的結(jié)果[24]。因此，需要進(jìn)一步開展相關(guān)研究深入探索Nogo-A 在ALS 中的作用機(jī)制。

4.3 Nogo-A與 MS

MS 是一種自身免疫性慢性炎癥性疾病，其特點(diǎn)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元中的髓鞘被有選擇性地破壞[25]。在成年哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，軸突周圍的髓鞘膜在損傷后可以被少突膠質(zhì)細(xì)胞有效修復(fù)。在患有MS 的人體樣本中，Nogo-A在少突膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)增加，NgR 在小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)也顯著提高[26]。這表明Nogo-A 在MS 中發(fā)揮了作用，有可能成為MS 的治療新靶點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（xperimental autoimmune encephalo myelitis,EAE）是MS 的動(dòng)物模型。通過拮抗Nogo-A 可以減輕EAE 的脫髓鞘和軸突損傷[27]。因此，Nogo-A 可能參與了MS 的脫髓鞘過程。此外，Ineichen 等研究發(fā)現(xiàn)，拮抗Nogo-A 可以促進(jìn)神經(jīng)元細(xì)胞和髓鞘再生，且用Nogo-A 抗體治療的動(dòng)物脊髓灰質(zhì)內(nèi)再生的軸突更大[28]。Lee 等通過研究神經(jīng)元軸突和髓鞘的超微結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)NgR1 對(duì)髓鞘的再生起調(diào)節(jié)作用[29]。深入研究Nogo-A 將有助于未來治療MS 的發(fā)展。

4.4 Nogo-A與腦卒中

腦卒中已成為人類殘疾和死亡的主要原因，對(duì)健康構(gòu)成重大威脅[30]。腦卒中導(dǎo)致同側(cè)海馬體功能受損，Nogo-A 在受損處過度表達(dá)。Orfila等在小鼠模型中證實(shí)了上述結(jié)果，同時(shí)還證實(shí)Nogo-A 在海馬CA1 區(qū)輻射層的星形膠質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)[31]。Rust 等發(fā)現(xiàn)，降低Nogo-A 的表達(dá)可以改善小鼠腦缺血后的血管萌發(fā)和修復(fù)能力，并減輕神經(jīng)功能損傷[32]。此外，Rust 等研究證實(shí)，體外培養(yǎng)的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)來源的培養(yǎng)細(xì)胞可以通過囊泡分泌方式釋放Nogo-A[33]。而這種囊泡分泌的Nogo-A 能夠抑制成纖維細(xì)胞擴(kuò)散，說明囊泡分泌的Nogo-A 對(duì)血管通透性具有調(diào)節(jié)作用，這為改善缺血性中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的血管和神經(jīng)修復(fù)奠定了基礎(chǔ)。另外，抑制Nogo-A/NgR1 通路可以減輕同側(cè)丘腦的繼發(fā)性神經(jīng)元損傷，促進(jìn)局灶性大腦皮質(zhì)梗死后的功能恢復(fù)[34-35]。腦卒中后的恢復(fù)過程中，血管生成是一個(gè)關(guān)鍵步驟。既往研究主要集中在使用血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）來促進(jìn)卒中后血管修復(fù)，但這將增加血腦屏障破壞和出血風(fēng)險(xiǎn)。與此相比，中和Nogo-A 具有強(qiáng)大的促血管生成作用，且不會(huì)增加血管通透性的風(fēng)險(xiǎn)[36]。因此，阻斷Nogo-A 通路為治療腦卒中提供了一種新策略。

5 Nogo-A與脊髓損傷（spinal cord injury, SCI）

SCI 是世界范圍內(nèi)常見疾病，會(huì)導(dǎo)致脊髓的運(yùn)動(dòng)、感覺和自主功能受損，同時(shí)對(duì)患者的心理健康產(chǎn)生負(fù)面影響[37]。多年來，人們一直致力于研究Nogo-A 與SCI 的關(guān)系。Schwab 等發(fā)現(xiàn)，在SCI 大鼠模型中中和Nogo-A 后，大鼠脊髓病變部位可見大量軸突萌芽；在對(duì)照組中，大鼠脊髓病變部位也可觀察到軸突萌芽，但軸突萌芽長(zhǎng)度比實(shí)驗(yàn)組短[38]。Nogo-A 在SCI 中可能發(fā)揮了作用。Wang 等進(jìn)一步研究了Nogo-A 在大鼠SCI 模型中的表達(dá)[39]。在大鼠脊髓損傷7 天內(nèi)，Nogo-A 表達(dá)緩慢下降，7 天后Nogo-A 表達(dá)迅速增加，14天時(shí)達(dá)到峰值。Nogo-A的表達(dá)與時(shí)間存在相關(guān)性，因此，在治療SCI 時(shí)應(yīng)考慮Nogo-A 的動(dòng)態(tài)變化。研究者據(jù)此推測(cè)Nogo-A 最初的低表達(dá)與脊髓急性損傷和壞死可能有關(guān)。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，SCI 患者血清Nogo-A 表達(dá)水平顯著升高，Nogo-A 水平升高通常預(yù)后不良[40]。因此，Nogo-A 或可作為預(yù)測(cè)SCI 預(yù)后的標(biāo)志物。

有學(xué)者回顧分析SCI 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)抑制Nogo-A/NgR1 通路會(huì)改變SCI 預(yù)后的功能恢復(fù)[41]。此外，Beaud 等證實(shí)，使用抗體中和軸突生長(zhǎng)抑制劑Nogo-A 可促進(jìn)軸突再生和功能恢復(fù)[42]。鑒于在動(dòng)物SCI 模型中觀察到抗Nogo-A 抗體治療的良好效果，國(guó)外學(xué)者開發(fā)了一種名為ATI 355的人類抗體。經(jīng)過I 期臨床試驗(yàn)，結(jié)果顯示該抗體治療方法具有良好的安全性和耐受性[1]。

6 小結(jié)

Nogo-A 最初被認(rèn)為是一種抑制軸突生長(zhǎng)的抑制劑，但現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)其在神經(jīng)系統(tǒng)中具有多種功能。由于其具有抑制神經(jīng)再生的作用，它似乎參與了廣泛的神經(jīng)系統(tǒng)疾病。神經(jīng)系統(tǒng)疾病有其自身的發(fā)病機(jī)制，Nogo 蛋白可能通過這些機(jī)制導(dǎo)致其發(fā)病。Nogo-A 與其受體結(jié)合可激活Rho/ROCK 通路，導(dǎo)致生長(zhǎng)錐塌陷和神經(jīng)退行性病變，這抑制了中樞神經(jīng)系統(tǒng)中受損神經(jīng)的再生能力，從而阻礙了神經(jīng)元再生。此外，Nogo-A 通過Rho/ROCK信號(hào)通路在血管重塑、Aβ 生成、軸突發(fā)育中發(fā)揮作用。因此，阻斷Nogo-A 和NgR 之間的相互作用可能會(huì)減少神經(jīng)元損傷，促進(jìn)神經(jīng)再生。目前，多種阻斷Nogo-A 和NgR 相互作用的藥物正處于臨床試驗(yàn)的初始階段，仍有許多問題亟需解決，如Nogo-A 在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮作用時(shí)其他抑制因子起到了什么作用，Nogo-A 及其受體復(fù)合物信號(hào)傳導(dǎo)所需的關(guān)鍵蛋白是什么，這將有助于了解Nogo-A在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的潛在作用機(jī)制，為治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供靶向方法。