Reelin在不同組織和器官中的研究

張 虹(綜述)，馮磊光(審校)

(哈爾濱醫科大學附屬第一醫院檢驗科，哈爾濱150001)

Reelin是一種細胞外基質蛋白，在皮質發育期間一些腦組織的層狀結構上起重要的作用。Reelin在精神分裂癥患者皮質中間神經元中表達降低，可能和神經元中選擇性DNA甲基轉移酶增高而使reelin啟動子超甲基化有關［1］。也有研究表明，人類的各種神經系統疾病與reelin的突變和異常表達有關，如自閉癥患者reelin基因5'端異常的 GGC重復序列［2］。一種與染色體7q22區有關的常染色體隱性腦發育障礙疾病中，甚至沒有reelin的表達［3］。近來證實了reelin也表達在中樞神經系統以外的器官和組織中，它可能調節細胞分化和細胞遷移。

1 Reelin的概述

Reelin主要由大腦皮質形成過程中短暫存在的Cajal-Retzius(C-R)細胞合成和分泌，已在神經元原代培養的上清液中分離出Reelin的數個同型異構體［4］。Reelin幾乎存在于所有的脊椎動物中，人類Reelin基因位于染色體7q22［5］。Reelin是一種相對分子量為388×103的分泌型蛋白質，由3461個氨基酸組成的細胞外基質蛋白［6］。

大概在原始神經元開始從室區遷移時，reelin在遷移中的神經元內激活一個信號途徑。這個途徑對于皮質由內層向外層的正常發育是必需的。Reelin作為一種同型二聚體通過C-R細胞被分泌到細胞外基質［7］。二聚reelin結合到載脂蛋白E受體2和極低密度脂蛋白受體的細胞外結合區域［8］，兩種受體表達在遷移神經元的表面。Reelin結合到受體復合物傳達一個信號，穿過引起Dab1(一種細胞質銜接蛋白)酪氨酸磷酸化的細胞膜［9］。這種結合對于 Dab1在胞膜的正確定位是必要的，而且對reelin信號從磷酸化的Dab1的下游轉導是必要的［10］。Reelin 結合到受體復合物引起胞質酪氨酸激酶 Fyn和 Src的激活，兩者都使Dab1磷酸化。磷酸化的Dab1誘導兩種激酶的進一步激活。結果 Fyn和Src的自體激活產生一種酪氨酸激酶串聯。這種串聯的目標包括涉及肌動蛋白細胞骨架的動態結構的蛋白。還有一種可能是，Fyn/Src串聯了帶有由黏附位點中配體參與的整合素產生的信號協同作用［11］。

新生的皮質神經元位于腦的深部，即皮質下腦室發生區。它們沿著神經膠質向外放射狀遷移，越過較早誕生的神經元，直到最后到達腦表面的C-R細胞，并在此分化，發出軸突和樹突。在這過程中它們一直受C-R細胞分泌的reelin的指導。若reelin缺乏，則后來的神經元不能越過早期駐扎下來的板下神經元，遷移過程受到阻礙而出現結構紊亂的堆積。鄧錦波等［12］的實驗結果得出，由于 reelin在reeler小鼠內的缺乏導致了海馬皮質板發育紊亂，表現為錐體層和顆粒層的擴張和增厚，這種皮質板發育紊亂，以齒狀回的顆粒層表現尤為突出;齒狀回顆粒細胞明顯增殖，而且增殖區發生了改變，由原來的下顆粒層變為顆粒層的椎體下緣，增殖后的顆粒細胞向門部遷移，并充斥于整個門區。提示了reelin不僅是神經細胞遷移的終止信號，還參與調控神經細胞增殖。

為了解釋 reelin在成年前腦中的功能，Lluís等［13］在CaMKⅡα啟動子的控制下制造了過度表達reelin的轉基因鼠。Reelin的過度表達增加了成年的神經發生并損傷成年產生的神經元的遷移和定位。在海馬中，reelin的過度表達導致一種突觸聯絡上的增加和樹突棘的肥大。在警戒行為的鼠中，長程增強效應的誘導顯示reelin過度表達在長程增強效應反應中引起一種戲劇性的增長。在這些鼠中，經典的條件反射模式期間海馬興奮性突觸后電位閾值也是增加的。結果表明成熟大腦中的reelin水平不但調節神經元發生和遷移，而且也調節突觸的結構和功能的性質。這些觀察提出了reelin控制維持成熟大腦活性的發育的進程。

2 Reelin與疾病的關系

Reelin是由位于新皮質和古皮質分子層的C-R細胞分泌的糖蛋白，在精神分裂癥、孤獨癥等腦疾病中是降低的。也有報道指出reelin在某些患有無腦回的常染色體隱性遺傳患者的血清中幾乎消失［14］。甚至reelin不但與哺乳動物胚胎期間腦正常皮質結構有關，還涉及對成年大腦認知功能有幫助的細胞信號轉導系統。作為神經細胞遷移的終止信號，reelin對皮質的發育起著十分重要的作用，如果皮質內reelin缺乏，則可導致皮質板發育障礙［12］。

2.1 Reelin在精神分裂癥中的表現 發生在精神分裂癥患者腦中的Reelin基因(RELN)的下調以帶有短小樹突的椎體神經元和樹突棘表達密度的降低為特征，可能是由RELN啟動子超甲基化引起。在成年哺乳動物腦中，氨酪酸分泌型中間神經元釋放RELN到細胞外基質，在那里它與出現在樹突棘突觸后密度的高親和性的整合素受體結合，并在突觸可塑性上可能起作用［15］。Reelin在精神分裂癥患者皮質中間神經元中表達降低，可能和神經元中選擇性DNA甲基化轉移酶增高使reelin啟動子過度甲基化有關，因為在甲硫氨酸致精神分裂癥的動物模型中，reelin啟動子甲基化增加，reelin mRNA降低［16］。

之前的研究發現，reelin mRNA和蛋白水平在診斷為精神分裂癥或雙向精神障礙患者的皮質、顳葉和海馬區中降低了大概50%［17］。在成熟的大腦中reelin通過氨酪酸能中間神經元被合成并分泌，而在相同的大腦中也發現GAD67同水平地降低。這些結果提出了在精神分裂癥和雙相障礙的額前皮質中發現的神經纖維網和樹突棘密度的降低可能是氨酪酸能功能下調的結果，并且在reelin分泌到椎體細胞的樹突、體細胞和軸突起始段是一種關聯的降低。

Reelin基因的遺傳研究還沒有發現帶有精神分裂癥的CGG重復序列多態性的任何關聯。然而，reelin啟動子CpG島的DNA分析在精神分裂癥中－134 bp和139 bp顯示了甲基化的增加，這對于reelin基因的調節是特別重要的［18］。除了甲基化酶的mRNA以外，DNA甲基轉移酶1在表達reelin和谷氨酸脫羧酶67的同樣的神經元中是上調的。這些結果提出了reelin的下調由reelin和谷氨酸脫羧酶67啟動子的表觀遺傳超甲基化介導。這個超甲基化可能由已經報道的DNA甲基轉移酶1的過度表達引起。細胞培養研究在顯示DNA甲基轉移酶1的反轉錄敲除造成reelin mRNA表達的增加時支持了這個假設。這些所有的結果都集合了一個想法，即精神分裂癥中由過量的DNA甲基轉移酶1引起的reelin啟動子的超甲基化導致了reelin在額皮質和海馬中的下調［19］。

2.2 Reelin在阿爾茨海默病中的表現 Reelin調節神經系統發育并調節成人腦中樹突可塑性。Reelin信號途徑的改變促進了與阿爾茨海默病(Alzheimer disease，AD)相關的神經功能能異常。結合到載脂蛋白E受體2和極低密度脂蛋白受體的reelin被載脂蛋白E競爭性抑制，與E2亞型相比更容易被E3和E4亞型抑制，顯示了更低的受體親和力，因此提出了不同的載脂蛋白E基因型可能通過不同的與載脂蛋白E受體2和極低密度脂蛋白受體結合的抑制作用間接地修飾對于AD的與RELN有關的風險。然而，不能排除載脂蛋白E受體2和極低密度脂蛋白受體中的多態現象可能也調節reelin的結合，因此對AD是風險因素。最近在表達人AβPP V717F突變和人突變PS1的AβPP/PS1雙重轉基因鼠的小半鞘翅中檢測到reelin［20］。值得注意的是，連鎖分析的數據提出了7號染色體長臂上的位點可能是易患AD的高危位點。根據AD研究討論會，候補基因被描述在7q21.3 位點(PON1，PON2，PON3)和7q22.1(ACHE，SERPINE1)，RELN基因定位在7q22基因中人染色體7的長臂的負鏈［17］。

2.3 Reelin在無腦回中的表現 在大腦皮質發育期間reelin調節神經元遷移。RELN基因點突變顯示引起一種常染色體隱性遺傳的人腦畸形，稱為帶有小腦發育不全的無腦回。無腦回是一種由大腦皮質和小腦異常發育引起的腦畸形。在臨床上，患者出現發育遲緩、張力減退、嚴重的共濟失調和癲癇，而腦磁共振成像證實了彌漫性腦回肥厚、海馬發育不良和嚴重的小腦及腦干發育不全，小腦葉片幾乎完全缺失。在完全無腦回的患者中，由于缺乏正常量的周圍腦組織的支撐，腦室通常擴大，小腦皮質也有異常，而有些患者則呈現為腦回表淺出現異常增寬或狹窄，稱為巨腦回或小腦回。常規的核型證明了在純合狀態下7號染色體的臂間倒位，即46，XX，inv(7)(p11.2q22)。從先證者上制備的用 BAC探針RP11-975H14在中期染色體上的FISH分析中，p11.2和q22上都顯示雜交信號，指出了發生在包含在這個BAC克隆中的DNA范圍內的倒置。這個克隆完全包含在RELN基因的范圍內［21］。

2.4 Reelin在孤獨癥中的表現 Reelin編碼一種控制細胞間相互作用的蛋白質，涉及腦發育中的神經元遷移和定位。RELN繪制到7q22染色體區域，這個區域暗示或對孤獨癥有意義的聯系在一些研究中已經報道了。家族和種群為基礎相關的研究也指出了RELN的變化可能給孤獨癥帶來風險。特別是在一些研究中RELN基因5'非翻譯區的大量多態性的三核苷酸串聯重復已經牽涉了孤獨癥。RELN對孤獨癥的貢獻通過突變瑞林鼠的研究被進一步支持，它攜帶RELN中大量的缺失染色體，并顯示了在孤獨癥尸檢研究中證實的與細胞結構上的腦異常相似的不規則的皮質結構［22］。

2.5 Reelin在其他組織中的發現 Reelin異常雖然涉及腦畸形和一些精神疾病的發病，但是reelin的生物學功能在發育和其他器官的功能上仍不明了。因為reelin在控制細胞遷移上有作用，可能在癌癥的侵襲和轉移方面是一個重要的因素。

2.5.1 在前列腺癌中的發現 在Perrone等［23］的研究中觀察到39%的前列腺癌顯示reelin表達。在癌瘤周圍和遠離癌瘤的間質組織和正常的腺體上皮細胞中reelin經常是陰性的。在任何級別的前列腺上皮內瘤形成損傷中reelin也是陰性的。而出現在檢測組織切片中的神經結構顯示reelin的陽性免疫反應性，因此被用作一個內部的陽性對照。由此提出了reelin作為一個前列腺癌的特殊的組織學標記。

2.5.2 在眼組織中的發現 Pulido等［24］的研究顯示，在正常的眼中，角膜上皮不斷地經歷一個基礎水平的再生。在未損傷鼠的視網膜神經節細胞層reelin表達的水平與在成年鼠神經元中的reelin表達的低水平一致。而在眼組織損傷后reelin的表達在神經元和非神經元組織中明顯增加。選擇損傷后第3天進行評估是因為那時損傷可能會有一些愈合。因為reelin可以幫助干細胞在成熟神經組織中遷移，損傷后增加的reelin的表達可能在愈合狀態中起作用。這可能有助于部分地解釋在腦或視網膜損傷后干細胞植入的實驗性研究中關注植入干細胞的尋靶作用。

2.5.3 在結腸癌中的發現 在董勝翔等［25］的研究中，結腸癌組有43.43%表達reelin，包括Duke's B、C、D。Duke's A的患者在腫瘤組織中不表達reelin。Logistic回歸分析提示結腸癌表達reelin與局部淋巴結轉移相關，并提示結腸癌細胞表達reelin每增加一個單位，腫瘤細胞轉移至局部淋巴結的可能性將增加3.523倍。一些學者利用反轉錄-聚合酶鏈反應證實淋巴內皮細胞表達reelin mRNA，而血管內皮細胞并不表達［26］。

2.5.4 在成齒質細胞中的發現 在 Bleicher等［27］的研究中，通過原位雜交顯示了reelin通過成齒質細胞表達在人牙胚中。牙齒有豐富的伸展到牙質小管的神經分布。盡管沒有突觸在成齒質細胞和神經末梢中被發現，但是在成牙本質細胞突和神經末梢之間有緊密接觸點的證據。

3 展望

雖然大多數研究已經集中在reelin在中樞神經系統發育中的作用，但是，最近的研究已經顯示了reelin也表達在成人外周組織中，包括外周神經系統、肝臟、腎臟、睪丸、卵巢、成齒質細胞、漿細胞、血清、腺泡和導管的胰腺上皮細胞、朗漢斯細胞、胰島細胞和自主外周神經，因此提出了一系列的生物學功能。雖然reelin異常已經涉及腦畸形和一些精神疾病的發病，但是它在發育和其他器官功能中的生物學作用仍然不明了。由于reelin在控制細胞遷移中有作用，它可能在癌癥的侵襲和轉移中代表一個重要的因素，這將是接下來研究的重點。

［1］Impagnatiello F，Guidotti AR，Pesold C，et al.A decrease of reelin expression as a putative vulnerability factor in schizophrenia［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1998，95(26):15718-15723.

［2］Persico AM，D'Agruma L，Maiorano N，et al.Reelin gene alleles and haplotypes as a factor predisposing to autistic disorder［J］.Mol Psychiatry，2001，6(2):129-133.

［3］Tremolizzo L，Doueiri MS，Dong E，et al.Valproate corrects the schizophrenia-like epigenetic behavioral modifications induced by methionine in mice［J］.Biol Psychiatry，2005，57(5):500-509.

［4］陳娟.Reelin 與腦疾病［J］.中華實用醫學，2003，5(1):95-97.

［5］DeSilva U，D'Arcangelo G，Braden VV，et al.The human reelin gene:isolation，sequencing，and mapping on chromosome 7［J］.Genome Res，1997，7(2):157-164.

［6］D'Aecangelo G，Miao GG，Chen SC，et al.A protein related to extracellular matric proteins deleted in the mouse reeler［J］.Nature，1995，374(6524):719-723.

［7］Kubo K，Mikoshiba K，Nakajima K，et al.Secreted Reelin molecules form homodimers［J］.Neurosci Res，2002，43(4):381-388.

［8］Strasser V，Fasching D，Hauser C，et al.Receptor clustering is involved in Reelin signaling［J］.Mol Cell Biol，2004，24(3):1378-1386.

［9］Hiesberger T，Trommsdorff M，Howell BW，et al.Direct binding of Reelin to VLDL receptor and ApoE receptor 2 induces tyrosine phosphorylation of disabled-1 and modulates tau phosphorylation［J］.Neuron，1999，24(2):481-489.

［10］Stolt PC，Chen Y，Liu P，et al.Phosphoinositide binding by the disabled-1 PTB domain is necessary for membrane localization and Reelin signal transduction［J］.J Biol Chem，2005，280(10):9671-9677.

［11］Myant NB.Reelin and apolipoprotein E receptor 2 in the embryonic and mature brain:effects of an evolutionary change in the apoER2 gene［J］.Proc Biol Sci，2010，277(1680):345-351.

［12］鄧錦波，王桂敏，趙善廷.Reeler小鼠海馬齒狀回形態結構與組織化學研究［J］.解剖學報，2009，40(4):522-526.

［13］Lluís P，Agnès G，Carles B，et al.Reelin regulates postnatal neurogenesis and enhances spine hypertrophy and long-term potentiation［J］.J Neurosci，2010，30(13):4636-4649.

［14］Fatemi SH，Kroll J，Stary JM，et al.Altered levels of Reelin and its isoforms in schizophrenia and mood disorders［J］.Neuroreport，2001，12(15):3209-3215.

［15］Costa E，Chen Y，Davis J，et al.REELIN and schizophrenia:a disease at the interface of the genome and the epigenome［J］.Mol In-terv，2002，2(1):47-57.

［16］桂蘭潤，王振福.Reelin相關基因研究進展［J］.國外醫學遺傳學分冊，2005，28(6):325-328.

［17］Fatemi SH，Stary JM，Earle JA，et al.GABA ergic dysfunction in schizophrenia and mood disorders as reflected by decreased levels of glutamic acid decarboxylase 65 and 67 kDa and reelin proteins in cerebellum［J］.Schizophr Res，2005，72(2/3):109-122.

［18］Grayson DR，Jia X，Chen Y，et al.Reelin promoter hypermethylation in schizophrenia［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2005，102(26):9341-9346.

［19］Toro CT，Deakin JF.Adult neurogenesis and schizophrenia:a window on abnormal early brain development?［J］.Schizophr Res，2007，90(1/3):1-14.

［20］Serioa D，Matera MG，Franceschi M，et al.The RELN locus in Alzheimer's disease［J］.J Alzheimers dis，2008，14(3):335-344.

［21］Chang BS，Duzcan F，Kim S，et al.The role of RELN in lissencephaly and neuropsychiatric disease［J］.Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet，2007，144B(1):58-63.

［22］Losh M，Sullivan PF，Trembath D，et al.Current developments in the genetics of autism:from phenome to genome［J］.J Neruopathol Exp Neurol，2008，67(9):829-837.

［23］Perrone G，Vincenzi B，Zaqami M，et al.Reelin expression in human prostate cancer:a marker of tumor aggressiveness based on correlation with grade［J］.Mod Pathol，2007，20(3):344-351.

［24］Pulido JS，Sugaya I，Comstock J，et al.Reelin expression is upregulated following ocular tissue injury［J］.Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol，2007，245(6):889-893.

［25］董勝翔，黃鋼，孫曉光，等.結腸癌細胞表達的細胞外基質Reelin在淋巴結轉移中的作用［J］.標記免疫分析與臨床，2008，15(3):129-144.

［26］Farnsworth RH，Achen MG，Stacker SA.Lymphatic endothelium:an important interactive surface for malignant cells［J］.Pulm Pharmacol Ther，2006，19(1):51-60.

［27］Bleicher F，Couble ML，Buchaille R，et al.New genes involved in odontoblast differentiation［J］.Adv Dent Res，2001(15):30-33.