Netrin-1对脑梗死损伤的保护和修复作用研究进展

张馨予，杜小正，王金海，何文洁，王娜娜，王若州，井维尧，杨尚伟

1.甘肃中医药大学，甘肃兰州市 730000；2.兰州大学第二医院，甘肃兰州市730030

脑梗死是临床常见疾病之一，是世界范围内导致死亡和残疾的主要原因之一[1］。脑梗死后，缺血中心区发生细胞凋亡、炎症浸润。神经轴突导向因子Netrin-1 作为层粘连蛋白相关超家族Netrins 家族中研究最广泛的一种，已被证实在抑制炎症反应[2］、抑制细胞凋亡[3］、促进血管新生[4］以及促进轴突再生[5］等方面发挥重要作用，对脑梗死导致的脑损伤具有保护和修复作用。

1 Netrin-1及其受体

Netrin-1 由大约600 个氨基酸组成，相对分子质量约70 kDa；结构类似于细胞外基质蛋白层粘连蛋白，包括3 个可识别的结构域：N-端Ⅵ结构域、3 个层粘连蛋白型表皮生长因子重复序列(Ⅴ-1、Ⅴ-2和Ⅴ-3)和带正电荷的C-端结构域[6］。Netrin-1 最初作为胚胎发育期细胞和轴突迁移的重要向导因子而被发现[7］；之后发现在发育成熟的神经系统中也广泛表达[8]。Netrin-1 除参与神经损伤后修复，还在肿瘤生长、器官形成，以及肺和胰腺的发育分化等方面发挥作用[9-10]。

Netrin-1的作用与其受体关系密切。Netrin-1最常见的受体包括结肠癌缺失家族(deleted in colorectal cancer family,DCC)和UNC5 同源家族。其中UNC5 同源家族包括UNC5 A～D 4 种蛋白，以UNC5B 研究最为全面，在抑制细胞凋亡、抑制炎症反应以及血管新生的调节中均发挥重要作用[11-12］。DCC 是具有吸引作用的Netrin-1 受体，与UNC5 同源家族结合能引导轴突的生长方向，促进轴突及其分支的形成和生长，促进血管新生，维持细胞存活[13］。黑色素瘤细胞黏附分子(CD146)也是Netrin-1的重要受体之一，属免疫球蛋白超家族细胞黏附分子的成员，在内皮细胞上广泛表达，促进内皮细胞增殖和迁移，在血管生成中起重要作用[14］。

2 Netrin-1在脑梗死损伤中的保护和修复作用

Netrin-1在脑组织等多种器官中广泛表达。Netrin-1通过结合相关受体，激活下游因子，促进相关信号通路表达，在脑缺血缺氧损伤后的细胞凋亡、白细胞的迁移与募集，以及内皮细胞增殖等方面发挥作用。

2.1 抑制细胞凋亡

UNC5 同源家族和DCC 作为Netrin-1 的重要受体，已被证实在细胞凋亡调控方面发挥作用[11,15］。

2.1.1 调节凋亡相关蛋白因子的活性和表达

Caspase-3 是细胞凋亡级联反应中关键蛋白酶，Caspase-3被激活后，通过切割下游底物，使细胞核固缩，DNA 断裂，从而导致细胞凋亡[16］。UNC5B 同源家族以及DCC 受体均属依赖性受体，具有“死亡结构域”[17］。当受体不与Netrins 结合时，死亡结构域暴露，与Caspase-9 结合，使Caspase-3 激活，导致细胞凋亡[18]。

抑癌基因P53 是一种重要的肿瘤抑制因子，在神经细胞增殖中也有负调控作用[19］。Ranganathan 等[20］研究表明，Netrin-1与UNC5B 相互作用可抑制P53 表达所诱导的细胞凋亡，同时抑制Caspase-3 凋亡级联反应的激活，从而抑制神经细胞凋亡。Cheyou 等[21]研究表明，经过乳脂球表皮生长因子-8 (milk fat globule-EGF factor 8,MFG-E8)处理的大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)小鼠，神经干细胞增殖和分化能力增强，神经细胞凋亡减少，可能与MFG-E8 上调Netrin-1表达水平，抑制P53表达有关。

2.1.2 调节凋亡相关信号通路的活性

Netrin-1 与其受体结合，可通过调节相关信号通路活性，在脑梗死后神经细胞凋亡中发挥作用[15]。在急性期，c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)信号通路的激活被认为是抑制神经细胞凋亡、促进神经功能恢复的重要原因之一。当Netrin-1 与其受体DCC 结合时，JNK1 活化程度提高，使神经元活性增加[22］。Chen 等[15］研究显示，促进脑损伤大鼠神经元中Netrin-1表达，并与其受体DCC 结合，可激活细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)信号通路，调节DNA损伤诱导的细胞周期停滞或凋亡。

2.2 抑制炎症反应

炎症是具有血管系统的活体组织对损伤因子所发生的防御反应[23]；过度的炎症反应会导致组织损伤。炎症反应是脑梗死病理发展的主要原因之一，减轻炎症损伤是脑梗死治疗的关键之一。

UNC5B作为消除趋化性的Netrin-1受体，在多种白细胞膜上表达。Netrin-1与UNC5B结合后，可抑制白细胞从血管腔向炎症部位的定向迁移与聚集；抑制UNC5B 表达则会导致炎症反应加重[12］。

过氧化物酶体增殖激活物受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma,PPARγ)被认为是Netrin-1 的下游分子，属核激素受体超家族，是调节炎症反应的关键转录因子[24］。Netrin-1通过与UNC5B结合，激活PPARγ；活化的PPARγ通过抑制核转录因子κB (nuclear factor kappa B,NF-κB)通路，减少脑梗死后促炎因子产生，减轻炎症反应[25]。He等[26］研究显示，外源性Netrin-1 可通过抑制脑缺血小鼠星形胶质细胞的过度激活，抑制白细胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-12β 等炎性因子，减少炎症级联反应，改善神经功能，其机制可能与PPARγ激活有关。

2.3 促进血管新生

脑梗死后血管新生可促进炎性细胞到达相应部位，参与组织损伤修复，增加局部氧供，缓解缺氧引起的损伤[27］。脑梗死早期和修复期，Netrin-1 在促进血管新生方面发挥关键作用，可能是治疗脑缺血的潜在靶点[28]。Lu等[29]研究显示，外源性诱导Netrin-1 过表达，可刺激脑梗死后血管内皮细胞和血管平滑肌细胞增殖和迁移，增加微血管密度，促进侧支循环建立；而敲除Netrin-1 会引起血管末梢内皮细胞伪足延长或回缩，导致血管分支和走向异常。Netrin-1 通过DCC 受体依赖的ERK1/2-一氧化氮合酶，提高受损中动脉内皮细胞一氧化氮含量，增加局部血氧供应，直接诱导血管生成[30］。

Netrin-1的浓度对血管新生具有双重调控作用：低浓度时，Netrin-1 与CD146结合，诱导内皮细胞激活，血管内皮生长因子信号转导能力增强，促进血管新生[14]；高浓度时，Netrin-1 与UNC5B结合，抵消CD146对血管生成的促进作用[31]。因此，Netrin-1的浓度选择对脑梗死后血流灌注的恢复至关重要。

2.4 促进轴突再生

相对于神经元的存活，有效的神经网络重建对损伤区域结构和功能恢复更为重要。Netrin-1 通过结合其受体，激活下游信号通路，影响细胞黏附，促进细胞骨架重排，实现突触的再生与修复[5］。

轴突重塑和再生涉及一系列相关蛋白的表达与分布，包括突触素(synaptophysin,SYP)、突触后密度蛋白-95 (postsynaptic density-95,PSD-95)和生长相关蛋白-43 (growth associated protein,GAP-43)等。Netrin-1 过表达可上调缺血周边区SYP 和CAP-43 表达水平，促进轴突重塑和再生，改善神经功能[32］。Netrin-1 与DCC 结合，激活MCAO 大鼠缺血半暗带JNK1/c-Jun通路，增加缺血周围区SYP 和PSD-95 表达水平，促进轴突的形成与再生，促进神经功能恢复[5］。

Netrin-1 通过与受体结合，激活下游分子开关，发挥其功能和作用[33］。Ras3 肉毒素底物1(Ras-related C3 botulinum toxin substrate,Rac1)和细胞分裂周期蛋白42 (cell division cycle 42,Cdc42)被认为是神经元细胞膜表面受体介导的细胞骨架信号转导途径中的分子开关，具有调节导向神经细胞迁移和轴突生长方向的功能[34］。Netrin-1通过与DCC结合，激活Cdc42 和Rac1，促进神经损伤后轴突再生，改善神经再生微环境，延缓疾病进展，改善疾病预后[35-36]。

3 Netrin-1的临床研究

目前尚缺乏足够的临床研究证实Netrin-1 在脑梗死治疗中的作用。

Netrin-1 在控制巨噬细胞转运和平滑肌细胞激活中发挥重要作用，可延缓动脉粥样硬化进展和不稳定斑块形成[37］。Ivelik 等[38］测量131 例脑卒中患者6 个月后血清Netrin-1 水平，发现Netrin-1 与卒中类型(缺血或出血)无明显相关性，但在脑卒中后神经功能的恢复中发挥巨大作用。中国的一项研究对3346例急性缺血性脑卒中患者随访3 个月[39］，发现Netrin-1 表达升高与缺血性脑卒中预后的改善相关，可能成为缺血性脑卒中的潜在预后生物标志物，为临床治疗提供指导。但在一项糖尿病肾病并发无症状性脑梗死患者的研究中[40］，Netrin-1 被认为是导致脑梗死的危险因素之一，可能与视黄醇结合蛋白(retinol binding protein,RBP)/脂蛋白相关的磷脂酶A2(lipoprotein-associated phospholipase A2,LP-plA2)/Netrin-1信号通路的激活有关。

由于目前临床研究不充分，Netrin-1 在临床中的应用具有一定争议，有待今后进一步研究。

4 小结

Netrin-1 在脑梗死后抑制神经细胞的凋亡和炎症，促进血管新生和轴突修复与再生等方面发挥重要作用。但目前关于Netrin-1在脑梗死方面的临床研究相对匮乏；Netrin-1所介导的何种信号途径是促进脑梗死损伤修复的最佳途径尚不明确；电针能促进Netrin-1 表达，发挥保护和修复作用[41]，但最佳的电针参数尚无明确的定论。有待今后进一步深入研究。

利益冲突声明：所有作者声明不存在利益冲突。