netrin-1在阿爾茨海默病中的研究進展

張子良 廖祥萍 黃櫻

(1贛南醫學院，江西 贛州 341000；2贛州市第三人民醫院；3贛南醫學院第一附屬醫院)

阿爾茨海默病(AD)是一種以記憶力下降為主要表現的認知功能障礙的神經退行性疾病。它是老年癡呆最常見的類型，占所有癡呆患者的60%～80%，且隨著年齡增加，其發病率明顯升高，65歲以上老年人患病率為5%～10%，85歲以上高達20%～50%，其中男性患病率低于女性〔1〕。AD有兩個主要的核心病理機制，一個是由炎癥介導的β-淀粉樣蛋白(Aβ)的沉積〔2〕。另一種是過度磷酸化的Tau蛋白所致的神經纖維纏結形成〔3〕。而目前研究熱點集中在如何阻斷炎癥反應介導的Aβ沉積，從而達到治療AD的作用。netrin-1作為一種層黏連蛋白，雖然主要在腫瘤、血管生成、急性腎損傷、糖尿病標記物方面有較高的表達，但近來研究發現，其可以阻斷AD中Aβ的沉積，延緩AD的進展，特別是在阻斷Aβ形成的炎性小體上有重要作用〔4〕。netrin-1有望成為一種治療AD的全新藥物，但其具體調節機制尚不清楚，有待進一步研究闡明。本文介紹了netrin-1的結構、主要生物學功能及其在AD中的作用。

1 netrin-1的基本結構和生物功能

1.1netrin-1的基本結構 軸突神經生長因子包含netrins、slit、ephrin、semaphorins 4個家族〔5〕。netrins家族包括很多種亞型，主要分泌蛋白有netrin-1、netrin-2、netrin-3、netrin-4、netrin-5、netrinG1、netrinG2〔6〕，其中netrin-1是最早在神經系統中發現的可溶性神經軸突導向因子〔7〕。它是由1個N端層壓板結構域(LamNT)、3個富含半胱氨酸的層壓板表皮生長因子樣模塊(EGF)和1個帶正電荷的小結構域(NTR)組成的多結構域蛋白質〔8〕。

1.2netrin-1的生物功能 netrin-1的生物功能存在多樣性，在細胞生長中可以促進細胞黏附和遷移，具有調控血管生成和類似血管表皮生長因子的作用〔9〕。同時，在炎癥中Paradisi等〔10〕發現netrin-1表達顯著增高，具有提高核轉錄因子(NF)-κB濃度的作用。有研究發現，netrin-1也可增強β細胞的功能，在糖尿病患者血液中netrin-1顯著增高，但其具體機制不明〔11〕。netrin-1還被視為致癌基因，可以促進腫瘤的生長，在許多腫瘤組織中高表達，而在胃癌和肺癌腫瘤化療后netrin-1的水平顯著降低，主要作用機制可能與P53的失活〔12〕和磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)信號通路的激活〔13〕有關。netrin-1也是急性腎損傷早期診斷的標志物，在急性腎損傷患者的尿液中高表達，且早于腎損傷的其他診斷指標〔14〕。

2 netrin-1受體的結構及功能

在哺乳動物中，netrin-1的受體主要來自結腸直腸癌缺失性受體(DCC)家族和未協調的UNC5H受體家族〔15〕。DCC受體家族由DCC和neogenin兩個受體組成〔16〕，其中DCC為類型Ⅰ跨模受體，主要由胞外4個免疫球蛋白樣結構域，6個纖黏蛋白Ⅲ型結構域和1個包含P1-3高度保守的細胞內域組成〔17,18〕。DCC最初在人類直腸癌中發現，是與18個等位基因缺失相關的腫瘤抑制因子〔19〕，但目前的研究證實DCC通過其P3域成簇后介導的netrin-1對大鼠的脊髓聯合軸突具有化學誘導作用〔20〕。而且，Horn等〔21〕研究發現，DCC激活與學習和記憶明顯相關。除與netrin-1和netrin-3相互作用外，Neogenin與DCC具有約50%的氨基酸同源性。它還與排斥性指導分子(RGM)結合，以指導神經細胞的定向遷移，以形成正確的軸突投射，促進軸突發育〔22〕。

另一個netrin-1受體家族UNC5H也為穿膜受體，它由UNCH5 A-D受體復合物組成，包含2個免疫球蛋白域和2個凝血酶敏感蛋白(TSP)Ⅰ域，以及1個包含小帶狀突起-5，DCC結合位點(DB)和死亡結構域的細胞內域〔23〕。UNC5H可單獨介導netrin-1的短程排斥作用，而UNC5H-DCC異二聚體則可介導netrin-1的長程排斥作用〔24〕。研究證實，遠距離長程排斥作用是依賴于DCC受體，其原因可能是DCC-UNC5H復合物對低濃度的netrin-1比較敏感。同時,Wetzel-Smith等〔25〕發現，UNC5C的基因突變增加了AD的患病風險。

此外，最近還發現了另外4種受體，包括小腦蛋白(CBLN)4、整合素α3β1和α6β3、唐氏綜合征細胞黏附分子(DSCAM)和有爭議的腺苷受體(A2BR)，但這些受體與學習記憶及AD的相關性要進一步研究。

3 netrin-1與AD

3.1netrin-1調節細胞凋亡、減少炎癥反應 研究證實，netrin-1是一種軸突生長因子，在炎癥反應、細胞凋亡、軸突導向、神經元活動和突觸可塑性中起重要作用，尤其在軸突導向、神經元遷移、神經結構的形態發生中的作用不可忽視〔15,26〕。有研究表明，netrin-1與受體UNC5B結合后可以增加海馬神經元的活性，其機制可能為通過PI3K信號通路的作用〔27〕。Zamani等〔28〕研究發現，在AD小鼠中，注射netrin-1后，海馬組織中的NF-κB表達下降，Aβ沉積也顯著減少。Mirakaj等〔29〕研究表明，netrin-1的上調對炎癥過程具有保護作用，可減少組織損傷中的炎癥反應，抑制白細胞向炎癥區域遷移。McIlwain等〔30〕研究證實了活化的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)-3在AD腦神經細胞死亡和斑塊形成中起重要作用，而Llambi 等〔31〕進一步研究發現，netrin-1對AD中的Caspase3/7活性具有顯著抑制作用，能阻止AD的神經元死亡。

3.2netrin-1與β-淀粉樣蛋白前體(APP)的關聯性 netrin-1可以減少APP裂解為Aβ已被證實〔32〕。Shabani等〔33〕的研究證實，在AD的小鼠模型中，Aβ的濃度與netrin-1呈負相關，上調netrin-1的水平，能顯著減少Aβ沉積，增強神經元存活，從而改善AD的空間學習和記憶障礙。而Borel等〔34〕研究進一步發現，APP是通過與netrin-1的3個結構域特異性結合，從而減少Aβ的沉積，延緩AD的進展。還有研究認為，AD和許多其他神經退行性疾病與朊病毒疾病有類似的生物化學特征，是一種蛋白質病，它具有自我放大效應〔35〕。Spilman等〔4〕基于Aβ自我擴增的特征中又發現netrin-1具有阻斷Aβ擴增的作用。Rama等〔36〕研究發現，APP很可能是DCC復合物中的一部分，在軸突生長中可以增強netrin-1的信號傳導，如MAPK的活化。

4 展 望

netrin-1可以降低NF-κB炎癥水平，具有阻斷細胞凋亡的作用，并且可以減少Aβ沉積。然而，netrin-1在減少Aβ中的機制仍不清楚。目前netrins家族里的研究大多數都集中在netrin-1上，而軸突生長因子的其他成員是否也具有相似的netrin-1減少Aβ沉積，延緩AD病程進展的作用，仍不明確。目前也尚未有針對netrin-1的神經元細胞研究，有必要進一步的完善。 netrin-1阻斷炎性小體形成和誘導神經生長的機制尚不清楚，特別是NF-κB炎癥通路的分子機制需要進一步闡明。同時，netrin-1對Myd88和上、下游信號轉導分子的調控是否具有相同作用，也需進一步闡明。

netrin-1是否調控大腦皮質和海馬組織中的細胞因子，星形膠質細胞，小膠質細胞等，也尚未有研究。此外，為了更好地了解netrin-1延緩AD進展的信號級聯通路，需要對其底物進行全面鑒定，這可能有助于解釋各種情況下錯綜復雜的細胞內信號傳導網絡并最終實現治療AD。

netrin-1阻斷Aβ的形成機制是多樣的，為今后netrin-1作為藥物治療AD提供了許多參考靶點，而且，netrin-1或netrin-1相關片段的類似物有望成為AD藥物治療的新選擇。