Nogo-B與相關性疾病的研究進展

俞秋華，張曉膺

(1.蘇州大學附屬第三醫院心胸外科，江蘇 常州 213000； 2.江蘇大學附屬武進醫院心胸外科，江蘇 常州 213003)

網狀蛋白是一大類主要定位于真核細胞內質網及細胞膜的跨膜蛋白，因C端均含有網狀蛋白同源域而得名。網狀蛋白家族4又稱軸突生長抑制因子(neurite outgrowth inhibitor，Nogo)，主要包括Nogo-A、Nogo-B 及 Nogo-C三種蛋白亞型[1]。人類Nogo基因位于染色體2p16，長度近75 kb，包含14個外顯子和8個內含子；小鼠Nogo基因位于第11號染色體，長度近50 kb，包含11個外顯子和8個內含子[2]。Nogo基因可編碼3個主要的剪接變異體(Nogo-A、Nogo-B、Nogo-C)和1個次要的剪接變異體(Nogo-B2)以及6個睪丸特異性剪接變異體(Nogo-D、Nogo-E、Nogo-Aa、Nogo-Ab、Nogo-F、Nogo-G)。Nogo-A和Nogo-C在中樞神經系統高表達，Nogo-C表達于骨骼肌，而Nogo-B在中樞神經系統及外周組織均有豐富表達。正常個體中，Nogo-B信使RNA表達于視神經、脊髓、腦、坐骨神經、肺臟和腎臟[2]，而該蛋白在腦、脊髓的少突膠質細胞、睪丸、心肌細胞及心血管內皮細胞、血管平滑肌細胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)，肺的氣道上皮細胞、平滑肌細胞、肺泡上皮細胞以及肝臟的肝細胞、肝膽管內皮細胞、肝星狀細胞等均有表達[3]。近年來發現，Nogo-B除具備Nogo的一些共同生物學功能外，還參與其他許多疾病的病理生理過程。現對近年Nogo-B與相關性疾病的研究進展予以綜述。

1 Nogo-B概述

Nogo是最初在中樞神經系統發現的一種抑制軸突生長的蛋白，以往研究多集中于軸突生長抑制作用，Nogo-B在體內的廣泛分布決定了生物學的多樣性。血管內皮細胞和平滑肌細胞中的Nogo-B參與了體外細胞遷移的調節以及體內血管重構和生成的調節。通過影響內皮細胞功能，參與鞘磷脂的生物合成，Nogo-B可以調控血壓，參與心肌肥厚的病理生理過程[4]。有研究發現，肝細胞癌中Nogo-B的表達水平與腫瘤血管的密度呈正相關，而腫瘤血管生成作為腫瘤的特性以及治療的重要靶點受到關注[5]。蛋白質組學和免疫印跡法研究發現，Nogo-B主要表達于上皮來源的癌細胞。在臨床上，肺癌、乳腺癌、宮頸癌和腎癌患者腫瘤內的Nogo表達水平與患者生存率呈負相關[6]。對敲減Nogo癌細胞進行基于質譜的定量蛋白質組學分析發現，Nogo的表達與癌細胞生存以及細胞骨架功能相關[5]。在脂多糖誘導的急性肺損傷小鼠模型中，過表達Nogo-B能通過調節肺泡巨噬細胞的聚集和上調穿透素3的表達減輕肺部損傷，且能夠顯著延長使用脂多糖致死劑量后的生存時間，證明Nogo-B在急性肺損傷發病過程中可能具有保護作用[7]。

2 Nogo-B與心血管疾病

有研究發現Nogo-B參與血管重構，通過蛋白質組學分析顯示，Nogo-B在體外培養的內皮細胞和平滑肌細胞以及完整血管中均有高表達，其N端參與血管重構，包括促進內皮細胞的遷移和抑制VSMCs的遷移[8]。缺乏Nogo-A/B小鼠在血管損傷后引起新生內膜的過度增殖，進行腺病毒轉染后可以改善血管的異常擴張，據此首次提出了Nogo-B作為重要調節因子參與血管平衡和重構[8]。血管重構預示著VSMCs間的細胞連接發生改變，研究發現，Nogo-B在VSMCs間微管和肌動蛋白細胞骨架之間起分子連接作用，Nogo-B低表達導致過度血管重構[9]。

內皮細胞功能與高血壓相關，是導致血管張力失調的早期因素之一。目前已經證實，Nogo-B作為一種內質網膜蛋白，能夠調節內皮細胞的鞘脂類生物合成，直接影響血管功能和血壓[10]。Nogo-B主要通過抑制鞘脂類生物合成限速酶(serine palmitoyltransferase，SPT)的生物活性，控制內皮細胞1-磷酸鞘氨醇(sphingosine 1-phosphate，S1P)的產生和自分泌，作用于下游G蛋白偶聯受體信號通路。在敲除Nogo-B的情況下，SPT的生物活性增加約40%，而通過慢病毒轉染恢復Nogo-B的表達可使SPT的活性趨于正常[10]。敲除Nogo-B小鼠以及敲除Nogo-B內皮細胞均表現出對高血壓的拮抗作用，并且能夠促進內皮細胞一氧化氮的釋放，從而發揮保護功能。

Nogo-B在心肌肥厚的發生中發揮重要作用。既往研究證明，Nogo-B在上游調節S1P的旁分泌過程，而S1P可以保護心臟免受炎癥、纖維化以及壓力超負荷后的功能障礙[10]。缺乏Nogo-B小鼠或內皮細胞能夠抵抗病理性心肌肥大的發生發展。進一步研究發現，SPT抑制劑可以誘導Nogo-A/B敲除小鼠血管滲漏、炎癥、心臟功能障礙，并可達到野生小鼠水平，而SEW2871(一種S1P1受體激動劑)可以有效改善野生小鼠心肌滲漏、炎癥和心臟功能障礙[11]。研究證實，內皮細胞鞘磷脂合成及Nogo-B調控在病理性心肌肥厚發展中起關鍵作用，可為病理性心肌肥厚的臨床治療提供一個潛在的治療靶點[11]。Nogo-B是調節內質網應激信號的重要內質網蛋白，內質網應激與心肌肥厚過程中的自噬有關。研究發現，抑制Nogo-B表達可以激活內質網應激通路，從而促進心肌細胞肥大和心肌成纖維細胞活化，提示Nogo-B可能在心肌肥厚的發生過程中發揮保護作用[4]。

近年來，對Nogo-B與冠心病的研究逐漸增多。多項研究表明，冠心病患者Nogo-B表達水平改變，提示其可能參與冠心病的發生發展[12]。對立陶宛原住居民的一項基因組相關性研究表明，Nogo可能是冠心病的一個基因易感位點[12-15]。在動脈粥樣硬化早期，血管內膜Nogo-B表達受阻，且與內膜厚度呈負相關，此時，巨噬細胞通過動脈壁的轉運受到損傷，導致內膜巨噬細胞聚集，外膜巨噬細胞數量相應減少[13]。與健康對照組相比，冠心病及穩定型心絞痛患者血漿Nogo-B水平升高，多因素Logistic回歸分析顯示，血漿Nogo-B水平與冠心病相關，提示血漿Nogo-B水平可能成為預測冠心病發病的潛在標志物[14]。動物實驗也證明，高脂飲食誘發早期動脈粥樣硬化可引起動脈內膜增厚，而Nogo-B表達下降，恢復正常飲食后，動脈內膜變薄，但Nogo-B表達恢復正常，提示Nogo-B可能參與動脈粥樣硬化的形成[14]。另有研究表明，合并外周動脈疾病的冠狀動脈疾病患者血清Nogo-B水平較單純冠狀動脈疾病患者升高[15]。

此外，Nogo-B與其他血管疾病的關系也逐漸受到人們的關注。增殖性糖尿病視網膜病變作為晚期糖尿病視網膜病變，特征是新生血管形成。研究發現，Nogo-B在增殖性糖尿病視網膜病變患者眼組織和高糖環境人視網膜內皮細胞中高表達，下調Nogo-B表達后，細胞遷移和成管作用減弱[16]。Nogo-B以自分泌的方式通過血管內皮生長因子/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)通路促進人視網膜內皮細胞血管生成，降低Nogo-B視網膜水平或阻止其釋放，可能成為治療增殖性糖尿病視網膜病變血管生成的一種新策略[16]。另有學者發現，Nogo-B通過缺氧誘導的應激反應參與肺動脈高壓的發生發展，可能是肺動脈高壓的潛在治療靶點[17]。由此可見，Nogo-B在血管的生理及病理狀態下均發揮了重要作用，但研究結果仍存在差異甚至矛盾，具體作用機制有待闡明。

3 Nogo-B與肝臟疾病

肝臟纖維化是肝硬化的早期階段，早期調控肝臟纖維化可能逆轉肝硬化的進程。敲除小鼠Nogo-B能夠緩解肝纖維化及門靜脈壓力，體外實驗發現，Nogo-B通過調控轉化生長因子-β/Smad2信號通路參與肝纖維化過程，說明Nogo-B可能是肝纖維化的新型調控因子[18]。Nogo-B能夠促進肝臟纖維化和肝硬化進程，在Nogo-A/B敲除肝硬化小鼠模型中，肝星狀細胞凋亡增強，肝纖維化減弱，說明選擇性阻斷肝星狀細胞中Nogo-B的表達可能減輕肝臟纖維化[19]。Nogo-B主要表達于肝臟非實質細胞，可能通過誘導白細胞介素-6/信號轉導及轉錄激活因子3信號通路，抑制轉化生長因子-β1信號通路，從而促進肝細胞增殖和再生[20]。肝臟纖維化及肝硬化后血漿Nogo-B表達水平升高，與肝硬化程度呈正相關，有望成為肝硬化血液檢測的一種新型標志物[21]，抑制Nogo-B可能通過下調內質網應激降低肝星狀細胞活化[22]。

在酒精性肝病中，Nogo-B促進庫普弗細胞的M1型巨噬細胞極化，升高三酰甘油水平，加重肝臟損傷，而Nogo-B敲除后，內質網應激增強及M2型巨噬細胞極化引起肝臟損傷減輕[23]。通過體外和體內實驗發現，肝癌細胞內Nogo-B表達升高，敲除Nogo-B后，肝癌細胞增殖和生長明顯抑制[23]。下一代測序分析表明，Nogo-B通過調控白細胞介素-6/信號轉導及轉錄激活因子3信號通路促進肝癌的進展[24]。在非酒精性脂肪性肝炎向肝癌轉化過程中，Nogo-B通過調節氧化修飾型低密度脂蛋白的代謝重編程促進肝癌的發生發展，CD36-Nogo-B-YAP通路通過調節肝癌細胞重編程，促進肝炎向肝癌的進展[25]。

在人肝細胞癌的腫瘤移植皮下模型中，Nogo-B過表達促進了腫瘤血管的生成，而Nogo-B缺失則抑制了腫瘤血管的生成。Nogo-B抗體可中和Nogo-B在體內外腫瘤血管生成中的作用，提示阻斷Nogo-B可能抑制部分腫瘤血管生成[26]。

4 Nogo-B與惡性腫瘤

Nogo-B可能作為促凋亡基因參與部分癌癥的發生發展。早期小細胞肺癌研究中未發現Nogo-B信使RNA的表達，過表達Nogo-B骨肉瘤細胞株的細胞增殖和凋亡無明顯改變[27]，均未證實Nogo-B參與癌細胞的凋亡過程。然而，通過搜索數據庫發現，仍有相當數量的癌細胞表達Nogo-B，且既往研究存在實驗細胞的個體差異及缺乏體內實驗，Nogo-B與癌癥的關系有待進一步研究。Ras信號失調是引起各種癌癥的一個主要原因，采用質譜的細胞表面蛋白分析證實，在Ras腫瘤基因的細胞轉化中，Nogo可以影響干擾素的應答，而干擾素的應答與癌細胞的易感性密切相關，提示Nogo可能在癌癥中發揮作用[6]。

Nogo-B還參與癌細胞的增殖、凋亡和侵襲。一項回顧性研究顯示，在非小細胞肺癌中，肺鱗癌Nogo-B的表達較肺腺癌高，Ⅰ期非小細胞肺癌Nogo-B表達較Ⅱ～Ⅳ期明顯升高[28]。有文獻報道，Nogo-B可導致癌細胞凋亡，在癌細胞系中具有很強的促凋亡傾向，可能是一種新型促凋亡基因[27]。盡管Nogo-B基因導致凋亡，但其與目前已知的任何一種凋亡相關基因或功能域均不同源。此外，Nogo-B可與內質網上促凋亡基因Bcl-xL、Bcl-2作用，誘導內質網張力改變和Ca2+內流，影響腫瘤生長[28]。

研究顯示，Nogo參與脂質穩態、Akt信號通路和細胞骨架調節，特別是下調并降低鞘磷脂合成，削弱Akt的質膜定位，并以鞘磷脂依賴的方式顯著降低Akt的磷酸化水平，對Akt相關上游激酶未產生任何競爭性影響，其中Akt磷酸化參與許多癌癥過程[5]。細胞實驗表明，下調Nogo表達可以抑制腫瘤細胞增殖，而動物實驗中，下調Nogo表達可以抑制小鼠腫瘤的異種移植[5]。一項回顧性研究發現，胃癌組織內存在Nogo表達，與腫瘤分期、組織亞型相關，且Nogo低表達患者的術后生存時間長；Cox多因素分析提示，Nogo是胃癌患者總體生存的獨立預后因素，表明其可能參與胃癌的惡性進展[29]。

近年研究發現，Nogo-B在結直腸癌細胞內高表達，敲低Nogo-B表達，癌細胞活力下降、凋亡增加，再次恢復Nogo-B表達后，癌細胞凋亡停止[30]。實驗證明，Nogo-B可能通過負向調節細胞外凋亡通路在結直腸癌細胞中起促表達作用，進一步研究發現，抑制Nogo-B表達可以下調細胞內FADD樣白細胞介素-1β轉化酶抑制蛋白，激活胱天蛋白酶8，可能成為結直腸癌治療的新靶點[30]。Nogo-B與宮頸癌轉移相關，Nogo-B過表達介導上皮-間充質轉化，促進細胞遷移和侵襲，抑制細胞黏附，是宮頸癌轉移的誘導因素之一[31]。

5 Nogo-B與組織修復

Nogo-B在組織創傷修復中具有重要功能。下調人臍靜脈內皮細胞中Nogo-B可誘導多種細胞因子的旁分泌，改善局部微環境，促進創傷組織修復，這可能是組織工程血管生成的新途徑[32]。缺血和創傷后血管的形成需要相關血管協調因子和炎癥反應的共同協作。缺乏Nogo-B小鼠體內巨噬細胞浸潤和炎癥基因表達下調，血管生成減少，骨髓來源巨噬細胞的擴散和趨化作用減弱，再表達Nogo-B可恢復缺血后巨噬細胞功能，促進缺血和創傷后血管形成及血流恢復。Nogo-B在缺血組織內表達上調，可能通過調節巨噬細胞功能促進組織修復[33]。

Nogo-B作為一種血管保護因子，可以減少移植靜脈血管的內膜增厚。研究發現，激活c-Jun氨基端激酶/p38促分裂原活化的蛋白激酶通路可以誘導VSMCs凋亡，據此提出Nogo-B可能部分通過激活c-Jun氨基端激酶/p38促分裂原活化的蛋白激酶通路誘導VSMCs凋亡，從而減少移植靜脈血管的內膜增厚[34]。PirB是Nogo-B的另一種受體，靜脈移植物內的Nogo-B和PirB表達均升高，缺乏任意一種則導致移植靜脈內炎癥細胞浸潤、管壁增厚、巨噬細胞數量增加，說明Nogo-B/PirB軸可能通過抑制巨噬細胞調節靜脈移植物在體內的循環適應[35]。

Nogo-B參與多種來源的血管損傷。Nogo-B在腎遠端腎小管上皮細胞中特異性表達，腎損傷動物模型中，Nogo-B表達顯著增加，提示其可能成為腎損傷標志物，而Nogo-A/B-/-小鼠腎臟中巨噬細胞募集緩慢，但未影響腎臟組織損傷、炎癥及纖維化[36]。在糖尿病腎病中，循環血液內的Nogo-B過表達能夠減少異常血管生成，保護腎小球毛細血管結構，從而改善糖尿病腎病[37]。

6 Nogo-B與炎癥性疾病

缺乏NogoA/B小鼠中，炎癥部位中性粒細胞和單核細胞的聚集明顯減少，炎癥加重。血管內皮細胞中小干擾RNA可降低Nogo-B的表達，破壞中性粒細胞轉運，降低細胞間黏附分子-1誘導的血管內皮細胞鈣黏蛋白的磷酸化，為研究Nogo-B調節內皮細胞炎癥提供了新的方向[38]。研究顯示，在脂多糖作用后，巨噬細胞中Nogo-B表達下調；而Nogo-B過表達則增加了炎癥因子的產生和巨噬細胞的遷移，激活主要組織相容性復合體Ⅱ和巨噬細胞清道夫受體1的表達，表明Nogo-B在調節巨噬細胞聚集和免疫應答過程中起重要作用[7]。進一步研究發現，Nogo-B可能通過增強巨噬細胞表面的Toll樣受體4的表達激活促分裂原活化的蛋白激酶通路，啟動炎癥反應[39]。

Nogo-B在肺組織高表達，與肺部炎癥關系密切。在輔助性T細胞2誘導的小鼠肺部炎癥模型中，呼吸道上皮細胞和平滑肌細胞Nogo-B表達下調；Nogo-A/B敲除小鼠中，腭，肺及鼻咽上皮克隆基因表達下調，哮喘樣反應明顯加重，而轉基因小鼠通過重構上皮細胞Nogo-B表達可以抑制輔助性T細胞2誘導的肺部炎癥，說明肺上皮細胞內Nogo-B通過調控腭，肺及鼻咽上皮克隆基因降低肺部炎癥反應[40]。載脂蛋白M主要存在于血漿高密度脂蛋白，與炎癥性疾病關系密切，可作為S1P主要載體保護肺內皮屏障功能，能夠減輕脂多糖誘導的急性肺損傷[41]。Nogo-B與S1P關系密切，而載脂蛋白M作為血漿內S1P的主要載體，是否與Nogo-B共同參與某些疾病的發生發展尚不明確。

腸道Nogo-B主要表達于腸上皮細胞，對內鏡下炎癥性腸病的活組織檢查顯示，Nogo-B表達明顯降低；經小干擾RNA降低Nogo-B表達后，腸上皮細胞通透性增加，上皮鈣黏素、α聯蛋白及肌動蛋白的表達均降低[42]。炎癥性腸病的體內外實驗均顯示Nogo-B下調，推測Nogo-B可能通過調節上皮鈣黏素、α聯蛋白的表達及細胞間肌動蛋白骨架連接，參與維持腸上皮細胞屏障功能[42]。

Nogo-B在中樞神經系統內的作用尚不明確，小膠質細胞活化增加往往伴隨著突觸可塑性的降低。在老年大鼠的海馬組織內，Nogo-B表達明顯增加，可能通過淀粉樣蛋白酶作用促進小膠質細胞的活化，進而導致腦組織突觸可塑性損傷，具體作用機制有待進一步探索[43]。

7 小 結

Nogo-B是Nogo的重要成員，在體內廣泛分布并參與多種病理生理過程，Nogo-B主要分布于細胞內質網，參與細胞內鞘脂類的代謝過程，然而具體的上下游調控機制尚未明確，其與疾病的相關性研究有待進一步深入。從最初的中樞神經系統研究到目前的心血管疾病、肝臟疾病、惡性腫瘤、組織修復、炎癥性疾病等領域，Nogo-B的重要性得到進一步的明確。隨著機制研究的深入，Nogo-B與惡性腫瘤的關系逐漸被揭示，盡管現階段相關研究結果尚存在諸多爭議，但未來有望為疾病的診療提供新的靶點。