Npn-2与小儿神经系统疾病相关性的研究进展

李彩霞 杨光路*

（内蒙古医科大学附属医院儿科，内蒙古 呼和浩特 010000）

Npn-2与小儿神经系统疾病相关性的研究进展

李彩霞 杨光路*

（内蒙古医科大学附属医院儿科，内蒙古 呼和浩特 010000）

神经毡蛋白-2（Npn-2）是轴索引导中介脑信号蛋白3F（SEMA3F）的受体，Npn-2基因突变会造成发育中的脑的兴奋性和抑制性失衡，改变突触的可塑性，Npn-2的基因突变与孤独症、癫痫、恶性胶质瘤相关。Npn-2在儿童癫痫、儿童智力发育障碍、儿童孤独症谱系障碍以及上述3种疾病的合并症中已被识别。有关Npn-2与小儿神经系统疾病相关性的基因、分子、细胞机制的研究有助于我们进一步认识这些疾病的病理生理学机制和探索新的治疗手段。

神经毡蛋白2；脑信号蛋白3F；癫痫；恶性胶质瘤

Npn-2（神经毡蛋白2）是脑信号蛋白（SEMA）3家族的跨膜受体，也是血管内皮生长因子（VEGF）的异构体，Npn-2既是Npn-1（神经毡蛋白1）的同型二聚体，也是Npn-1的异型二聚体。SEMA3F信号系统的分析证实SEMA3F与Npn-2以及Plexin A1（丛状蛋白A1）形成复合物，这一复合物引导ABL2酪氨酸激酶，刺激P190 Rho型GTP酶活化蛋白（Rho GAP），引起Rho A的失活，小剂量GTP酶会使GTP转变为GDP，引起F-肌动蛋白的裂解和弹力纤维的损伤，而弹力纤维的损伤抑制内皮细胞和肿瘤细胞的迁移。SEMA3F-Npn-2信号系统抑制PI-3K-Akt/mTOR（磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白）信号系统[1]，而mTORC1是蛋白质翻译的关键因子，mTORC2通过磷酸化蛋白激酶B、糖皮质激素调节蛋白激酶1（SGK1）、PKC-α调节细胞的存活和活动，mTOR也参与自身免疫性疾病、慢性炎症、肿瘤细胞的发生、肿瘤的血管生成和同种异体移植物的排斥反应，而Npn-2广泛表达于人类免疫细胞、上皮细胞和肿瘤细胞[2]，免疫组化方法发现Npn-2和VEGF-C同时高表达提示儿童恶性胶质瘤预后不良。

1 Npn-2与儿童神经系统肿瘤的关系

Npn-2表达于由第二菱脑原节迁移而出的胸神经嵴细胞，主要发育为感觉神经节，参与三叉神经节的神经元和神经胶质的迁移和聚合，Npn-2的神经嵴细胞沿三叉神经节的轴索途径产生施旺细胞[3]。Npn-2作为一个受体，与Sema 3F结合，抑制肿瘤的血管生成和转移，而VEGF促进肿瘤的血管生成。恶性肿瘤生长过程中处于相对缺氧状态，恶性胶质瘤和黑素瘤细胞在转录和翻译中抑制Npn-2的表达，Npn-2作为SEMA3F的单独受体，肿瘤细胞的Npn-2表达缺失抑制SEMA3F以下活动：Rho A的失活、F-肌动蛋白的解聚和抑制肿瘤细胞的迁移。Npn-2在肿瘤细胞的表达缺失使VEGF在蛋白质水平增加，而VEGF的m RNA水平无变化，VEGF在蛋白质水平的增加促进内皮细胞的旁分泌，包括VEGFR-2磷酸化和下游信号蛋白如P42/44 MAPK（丝裂原活化蛋白激酶P42/44）和P38 MAPK（丝裂原活化蛋白激酶P38）的活动。缺氧通过抑制Npn-2的转录调节VEGF和SEMA3F的活动，神经毡蛋白作为VEGF受体的共受体，其在内皮细胞的表达促进VEGF（血管内皮生长因子）和VEGFR（血管内皮生长因子受体）的结合，促进VEGFR的磷酸化，促进依赖VEGF的VEGFR的血管生成，增强内皮细胞的趋化性。肿瘤的血管生成被抑制还是被促进，取决于SEMA3F还是VEGF是配体。在肿瘤患者中，Npn-1、Npn-2以及NRPs的表达上调与肿瘤的侵袭性和预后有关，肿瘤细胞很少表达VEGFR-2，因此，神经毡蛋白代表了肿瘤细胞唯一的VEGFR，然而，在肿瘤细胞，NRPs的表达与肿瘤的存活和转移都依赖VEGF。缺氧对SEMA3F的表达无影响，但缺氧抑制肿瘤细胞Npn-2的转录，下调SEMA3F的生理活动，SEMA3F水平和VEGF水平用于估计肿瘤的预后，例如：几乎所有的肿瘤细胞均表达Npn-1或Npn-2或二者均表达，缺氧抑制恶性胶质瘤的Npn-2的表达，缺氧使星形细胞瘤的Npn-1的表达水平下降[4]。恶性胶质瘤和星形细胞瘤属于较常见的神经系统肿瘤，幼儿期多表现为癫痫样症状，甚至半数患者以癫痫为首发症状[5]。

2 Npn-2与儿童孤独症及癫痫的关系

2.1 Npn-2与儿童孤独症的关系：Npn-2也称为Nrp-2，人类编码Npn-2的基因位于2q34，该区域作为孤独症的敏感区域，其单核苷酸的多态性已被证实。Npn-2是化学性轴索引导中介SEMA3F的受体，也是参与脑损伤和环境变化反应的轴索引导信号家族的成员，与发育中的神经元的迁移和分化相关。SEMA3F和Npn-2高度表达于边缘区。Npn-2信号系统可能与突触前和突触后的位置并置相关，Npn-2信号系统促进海马突触功能的发育和成熟。Npn-2缺陷小鼠的物体认知记忆受损、社交认知记忆受损、重复运动力受损，并且喜欢到新的环境中，Npn-2缺陷的小鼠的海马和皮层环路功能失调，而这些与孤独症及精神分裂症相关[6]。

2.2 Npn-2与癫痫的关系：Sema3F-Npn-2信号系统有助于脑部神经环路的形成和完善，与海马、皮质、嗅觉区、杏仁核的功能相关。在啮齿类动物研究中，当有化学诱导（海人酸/戊四唑）的癫痫持续状态或有NMDA（N-甲基-D-天门冬氨酸）受体阻塞时，Npn-2的表达水平下降。基因损伤研究发现Npn-2基因敲除的动物、SEMA3F基因敲除的动物或Plexin A3基因敲除的动物具有更广泛的齿状回下锥体苔藓纤维轴索途径和更频繁的自发性惊厥发作[7]。在海人酸/戊四唑的作用下，我们发现Npn-2缺陷小鼠与同窝Npn-2基因未敲除小鼠相比，表现为更短的发作潜伏期，更易于发生发作相关性死亡，更易于有自发性、周期性的惊厥发作，利用免疫组化技术和免疫印迹技术发现，其γ氨基丁酸、小清蛋白、Y-神经肽-中间神经元数量、突触体Npn-2蛋白质水平以及γ氨基丁酸突触数量均减少，CA1锥形细胞显示出更短的树突长度和更低的复杂性和更多的树突棘，而与γ氨基丁酸功能相关的基因所表达的突触蛋白质的表达水平升高，γ氨基丁酸受体明显增加，这表明一种失神经超敏性效应（即突触后兴奋性神经元不是表现出普通的抑制效应，而是呈现增强的抑制效应），此外，Npn-2缺陷小鼠的CA1区细胞层呈现更高的兴奋性，体现出更少的突触更强的信号，这可能反映了一种补偿机制。迁移的γ氨基丁酸表达Npn-2，Npn-2缺陷会削弱γ氨基丁酸的迁移；发育期的皮层/海马γ氨基丁酸能神经元迁移通路表达SEMA3F，SEMA3F-Npn-2信号系统参与γ氨基丁酸能神经元的迁移和分化，该系统也参与兴奋性突触和γ氨基丁酸能突触的形成、稳定性和功能[8]。γ氨基丁酸是脑的抑制性神经递质，γ氨基丁酸A受体参与最快的突触抑制，γ氨基丁酸A受体α亚单位被认为是皮质可塑性和海马依赖性空间记忆的关键因素，突触可塑性的改变与NMDA（N-甲基-D-天冬氨酸）的受体NR2A的表达减少和AMPA（α-甲基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸）的受体GluR1（谷氨酸受体1）的表达减少有关，当突触受到刺激，AMPA受体调节的去极化使镁抑制剂释放，而NMDA受体调节的钙离子通道开放，这就导致钙离子依赖性激酶的激活和某些信号通道的开放，使基因转录和受体的运输增强，这将造成更强大/更快速的突触联系。癫痫和自发性的惊厥发作可能会造成不正常的突触可塑性，使兴奋性和抑制性失衡，从而造成学习障碍和行为异常。突触可塑性依赖许多蛋白质的参与，而与这些蛋白质相关的基因异常在小儿神经系统疾病被发现，例如：伴热性惊厥家族史的儿童癫痫的GABARG2基因突变、West综合征的CDKL5基因异常、雷特氏综合征的MeCP2基因异常、脆性X综合征的X染色体脆性智力迟钝蛋白（FMRP）基因异常、结节性硬化的mTOR基因异常、先天性无脑回畸形的reelin蛋白基因异常、Dravet综合征的SCN1A基因突变、婴儿期癫痫性脑病的SCN8A基因突变[9]。

小儿神经系统疾病的病因涉及遗传、基因异常、感染、肿瘤、免疫等诸多因素，目前，小儿神经系统疾病的基因学研究已经进入外显子和基因组排序领域，这些研究成果可能会帮助我们了解未来5～10年有关小儿神经系统疾病的生理学和治疗的基因机制。Npn-2作为Sema家族的受体，Npn-2的基因多态性与孤独症、癫痫、智力发育障碍、肿瘤、免疫性疾病相关，相信在不久的将来，Npn-2与小儿神经系统疾病相关性的病理生理学、基因机制、分子机制将被彻底揭开。

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R729

A

1671-8194（2017）20-0023-02

内蒙古自治区自然科学基金项目（2015MS08103）；内蒙古医科大学科技百万工程项目（kjbw2012005）

*通讯作者:E-mail: nmygl15@126.com