【摘要】： 數目眾多的各種先天和后天性疾病可使中樞神經系統受累,而損傷對神經元及其軸突造成的破壞幾乎不可逆,因為在中樞神經絕大多數區(qū)域內成年哺乳動物幾乎沒有更換丟失或瀕死神經元的能力,而僅有極其微弱的神經纖維修復作用。故此區(qū)域內的創(chuàng)傷性或血管性損傷,和因慢性退行性疾病造成的神經元丟失、神經纖維束損傷,破壞神經回路的完整性,將造成長期的功能障礙。中樞神經損傷后的再生修復,特別是在損傷較重,或慢性損傷的情況下,尤為困難。目前的研究普遍認為,中樞神經損傷后再生受限,主要是因為受到了其髓磷脂中Nogo蛋白的抑制。 nogo基因編碼三種異構體,Nogo-A,Nogo-B和Nogo-C。三種異構體的羧基端結構相同,由188個氨基酸組成,含有兩個長疏水結構域,和位于這兩個疏水結構域之間的一個短的66個氨基酸構成的環(huán)狀結構域,Nogo-66。在多種神經元都有廣泛表達的糖蛋白NgR,被認為是Nogo-66結構域的受體。NgR是一種細胞表面GPI鏈接蛋白,但因缺乏細胞內結構域需要p75或TROY作為共受體介導通過細胞膜的信號轉導,后兩者均是屬于腫瘤壞死因子受體家族的跨膜蛋白。另一共受體,LINGO-1,作為銜接蛋白也是Nogo信號傳遞過程中所必須的。而另外兩種髓磷脂抑制因子,MAG和OMgp對NgR也有很強的親和力。說明三種不相關的髓磷脂抑制因子,Nogo、MAG和OMgp,經由同一復合受體,并共享相同的細胞內信號途徑。 雖然目前廣為接受Nogo及其受體NgR的相互作用,對成年哺乳動物損傷后中樞神經軸突的再生發(fā)揮了主要的抑制作用,但仍有眾多的疑問。因為有資料證實脊髓損傷后,NgR基因敲出的小鼠皮質脊髓束神經元仍然不能再生;在不結合NgR的情況下,Nogo-A氨基末端也可抑制神經元軸突的生長。此外,運動神經元NgR的表達很弱,其他脊髓神經元根本不表達。各種初級感受神經元均無NgR的高表達,有些甚至不表達。如果在中樞神經,NgR是Nogo發(fā)揮軸突生長抑制作用的基本神經元受體,那么各種神經元NgR顯著的表達差異,將限制對Nogo-66生長抑制作用敏感神經元的范圍,實際情況又非如此。關于NgR在小腦浦肯野神經元是否表達,以及脊髓中NgR的分布情況也一直存在爭議。而中和Nogo-66活性結構域作用僅獲得損傷軸突的有限再生,即便2008年及2009年又分別發(fā)現了兩個新的作用于Nogo-66結構域的受體,PirB和GPR50,使得Nogo發(fā)揮軸突生長抑制作用的途徑,仍然存在未解之謎。 此外,Nogo及其Nogo-66活性結構域經典受體NgR在視覺系統的表達研究也寥寥無幾。而視覺系統因具有:視網膜神經解剖明確的,有已被研究較為透徹的七種主要細胞和一條通路;節(jié)細胞通過玻璃體腔內注射就能被直接定向;網膜的功能可通過無創(chuàng)定量技術評估;視神經是源于白質中央部分的分離束,在眼眶內就能被接觸到;損傷后,節(jié)細胞的存活情況和軸突再生的數量易定量;由于其特征性的解剖和功能構成,可通過檢測再生節(jié)細胞軸突的連接和形態(tài),評估神經塑形和修復后的功能等優(yōu)勢,廣泛被用于損傷中樞神經的再生修復研究。因此對視覺通路Nogo及NgR的分布研究,不僅有助于研究中樞神經損傷后的再生修復,對探討Nogo-NgR作用也有極大的幫助。 2008年Yale大學Hu等對多種細胞的研究結果表明, Nogo-A另一個不同于Nogo-66結構域的活性位點,氨基末端結構域(Nogo氨基末端)極有可能通過整合素對細胞發(fā)揮作用,并鑒定出對Nogo氨基末端敏感的整合素為αv,α5,和α4,但在他們的實驗中,僅涉及雞的背根神經節(jié)神經元,并未對其他種類神經元進行研究,雖然,整合素αv和α5在CNS是存在廣泛表達的,但雞視網膜中沒有整合素α5的表達,而人類的視網膜中沒有整合素αv的表達,這些又對Nogo氨基末端信號通路產生了新的疑問。 因此,本研究的目的在于,探討視覺通路Nogo及其Nogo-66活性結構域經典受體NgR的分布情況,為研究中樞神經損傷后的再生修復,及Nogo-NgR作用奠定理論基礎;對視網膜Nogo氨基末端是否存在整合素結合位點進行初步探討,推測是否可能存在新的Nogo信號途徑,從而為臨床中樞神經損傷后的修復研究提供新的思路。 據此,本課題進行了以下兩個方面的研究:1、對大鼠雙眼視神經橫斷前后視覺通路中Nogo與NgR的分布及表達的變化進行研究;2、通過共區(qū)域化表達、免疫共沉淀等研究,初步探討了視網膜Nogo氨基末端是否存在整合素結合位點。 主要結果與結論如下: 1、在新生大鼠視網膜、外側膝狀體和視皮質區(qū)都存在Nogo蛋白及NgR蛋白的表達,這為Nogo蛋白可能參與視覺通路的建立,軸突的塑形、導向提供了證據。由于在沒有NgR的情況下,Nogo仍然可發(fā)揮相應的作用,例如可直接作用于細胞的內質網,通過調控內質網內鈣離子的濃度改變局部微環(huán)境影響細胞的遷移、軸突的延長以及對生長錐進行導向。因此在Nogo和NgR共同出現時,Nogo是否一定通過共區(qū)域化的NgR發(fā)揮作用,尚需進一步的研究。 2、包括視網膜、視神經、視交叉、視束、外側膝狀體和視皮質在內的成年大鼠視覺通路內都存在Nogo和NgR的表達。視束和外側膝狀體在視神經橫斷傷后Nogo的變化規(guī)律相近,傷后升高并保持該高水平直至傷后14d,而兩者及視神經的NgR在損傷后的改變相似,基本不發(fā)生變化。雙眼視神經完全橫斷后視網膜中幾乎觀察不到Nogo和NgR的表達。視神經在損傷后Nogo蛋白呈現出逐漸持續(xù)升高的趨勢。視交叉直到損傷后的14d才觀察到有Nogo的減少,而NgR在損傷后就下降并一直保持在此低水平直至傷后14d。視皮質內的Nogo雖然在損傷后會一直較多,但傷后14d的水平要明顯低于傷后7d,NgR傷后雖一直較少,但傷后14d較7d相比要顯著增多。因此我們推測,在視神經、視束、外側膝狀體由于Nogo和NgR兩種蛋白的變化規(guī)律似乎和Nogo-NgR作用不沖突,此三個區(qū)域內的Nogo有可能部分通過NgR受體發(fā)揮作用,而其他區(qū)域內Nogo的作用機制可能更加復雜。 3、通過共區(qū)域化表達、免疫共沉淀等研究結果表明,在成年哺乳動物的視網膜中,Nogo-A氨基末端結構域,即Nogo氨基末端存在整合素αv的結合位點。這說明Nogo作用的發(fā)揮,不僅可通過Nogo-NgR信號途徑,還有可能通過整合素αv信號途徑。這為治療成熟神經系統缺陷疾病,開發(fā)新的刺激軸突生長和功能恢復的方法提供了新的思路,但Nogo-整合素αv信號途徑設想的提出,仍需大量深入的研究。
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【學位授予單位】：第三軍醫(yī)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：R774.1

【參考文獻】

相關期刊論文 前4條

1 陳春林,葉劍;實時熒光聚合酶鏈反應檢測視神經損傷后NgR mRNA表達的變化[J];國際眼科雜志;2005年05期

2 尹小磊;葉劍;陳春林;;中樞神經損傷再生修復去抑制作用的研究[J];國際眼科雜志;2007年01期

3 尹小磊;袁容娣;葉劍;;Nogo-A氨基末端:通過特異整合素機制抑制細胞黏附及軸突生長[J];生理科學進展;2008年04期

4 葉劍,王正國,朱佩芳;Nogo-A mRNA在大鼠神經組織中的表達和定位[J];中華醫(yī)學雜志;2002年07期

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本文編號：2398548