轴突生长抑制因子-B及其特异性受体在血管相关性疾病中的研究进展*

杨茜, 徐国彤, 张敬法

同济大学医学院眼科、同济眼科研究所 1再生医学科, 2药理学教研室(上海 200092)； 3上海交通大学附属第一人民医院眼科、 国家眼部疾病临床医学研究中心、上海市眼底病重点实验室、上海眼视觉与光医学工程技术研究中心、上海市眼科疾病精准诊疗工程技术研究中心(上海 200080)

网状蛋白(reticulum，RTN)是由一种广泛存在于动植物和酵母中的真核基因所编码的蛋白质，因其位于内质网且呈膜状，因此被命名为网状蛋白[1]。既往研究表明网状蛋白家族4具有强烈的神经轴突生长抑制作用，故又称为轴突生长抑制因子(neurite outgrowth inhibitor，Nogo)。Nogo基因编码3个主要的剪切变异体即Nogo-A、Nogo-B和Nogo-C。Nogo-A的研究较多，被认为是成人中枢神经系统再生和可塑性能力的重要负调节因子[2-3]；主要表达在中枢神经系统和骨骼肌中的Nogo-C由于缺乏人特异性抗体和探针，相关文献较少[4]。而Nogo-B几乎在所有组织中都能检测到，与其特异性受体NgBR结合后或者单独作用，涉及到多种生理病理过程[4]。当前包括动脉粥样硬化、高血压、癌症及糖尿病并发症在内的血管相关性疾病，已成为人类致死的主要病因。随着现代生活水平的不断提高，该类疾病的发病率呈逐年上升趋势，但治愈率较低，常年反复发作。致病机制涉及氧化应激、炎症反应、细胞增殖、凋亡等多个方面。总体来说，Nogo-B在血管疾病中起不同作用但新的研究不多。本文就Nogo-B及NgBR在血管相关性疾病的研究进展予以综述，以期为治疗血管性疾病乃至眼底疾病提供参考。

1 Nogo-B及NgBR概述

Nogo-B蛋白由373个氨基酸残基组成，分子量约为37 kD，分Nogo-B1和Nogo-B2两种亚型，Nogo-B2的外显子在DNA水平上比Nogo-B1多58 bp，导致蛋白分子量大1.9 kD[5]。Nogo-B蛋白的羧基端末端与Nogo-A/C羧基端蛋白序列高度同源，并且都包含高度保守的网状同源结构域，其中跨膜区域之间有一个由66个氨基酸残基(即Nogo-66)组成的指向胞外的环(loop)，可与Nogo受体亚基NgR结合，发挥相应的生物学功能[6]。Nogo-B特异性受体称为NgBR，它由297个氨基酸残基组成[7]，参与刺激内皮细胞趋化及形态的发生，并影响体内血管生成的过程[8]。

2 Nogo-B、NgBR与血管性相关疾病

2.1 血管重塑、组织修复 血管相关性疾病涉及血管的多种生理和病理过程，其中血管形成和重塑需要内皮细胞(endothelial cell, EC)和血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell, VSMC)的协调发展[9-10]。Acevedo等[11]发现Nogo-B参与血管重塑，并在血管中高度富集，其功能区域的N端可以促进EC的迁移而抑制VSMC的迁移。Nogo-A/B缺陷小鼠血管损伤后新生内膜过度增殖，上调Nogo-B的表达可改善血管的异常扩张。缺乏Nogo-B小鼠体内巨噬细胞浸润和炎症基因表达下调，血管生成减少，骨髓来源巨噬细胞的扩散和趋化作用减弱；过表达Nogo-B可恢复缺血后巨噬细胞功能，促进缺血和创伤后血管形成及血流恢复[12]。

上述研究阐述了Nogo-B对血管重塑的作用功能，而NgBR也有相关报道。如NgBR敲除不仅消除了其配体刺激的内皮细胞迁移，且减少了血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)刺激的Akt磷酸化和VEGF诱导的人脐静脉血管内皮细胞的趋化性和形态的发生，确定了Nogo-B及其受体在斑马鱼血管生成中的体内功能作用[13]。内皮细胞中NgBR的缺失可导致卵黄囊和胚胎固有的血管发育缺陷，胚胎致死率上升，关键蛋白(包括VEGF受体2、血管内皮钙黏蛋白和CD31)的糖基化缺陷，大大降低细胞增殖效率，促凋亡，说明NgBR和蛋白糖基化在血管发育中的重要性[14]。

综上所述，Nogo-B及NgBR对血管发育至关重要，可作为调节血管重塑、新生的潜在作用靶点。

2.2 心血管系统疾病 心血管疾病是世界范围内主要的高发和死亡疾病。动脉粥样硬化斑块的形成发展是其基本病理特征之一。动脉粥样硬化组织中Nogo-B的局部减少可能有助于斑块形成和(或)不稳定，从而引起动脉管腔狭窄，而血浆Nogo-B的水平与临床表现的动脉粥样硬化疾病无关[15]。

高血压与内皮细胞功能的失调相关，其中Nogo-B可通过抑制丝氨酸棕榈酰转移酶来控制内皮鞘氨醇1-磷酸(sphingosine-1-phosphate, S1P)，从而造成内皮细胞功能障碍，对血管紧张素Ⅱ敏感继而导致高血压[16]。Nogo-B下调还可以激活内质网应激途径中的PERK/ATF4和ATF6分支，产生自噬流，造成心肌细胞肥大、成纤维细胞活化[17]。但也有研究发现全身内皮细胞缺乏Nogo-B可以上调S1P来防止心脏肥大[18]，可能的原因包括Nogo-B敲低效率的不同或作用的通路不同所导致的差异。因此Nogo-B在高血压和心肌细胞肥大中的具体作用机制有待更深入的研究。

Nogo-B通过影响内皮细胞功能、内质网应激和自噬等因素而对心血管系统疾病产生影响。

2.3 肿瘤及癌症 肿瘤的主要特征包括连续的新生血管形成和组织浸润侵袭。NgBR沉默能逆转乳腺癌细胞的上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)，抑制内皮细胞的迁移和成管功能，使肿瘤血管正常化从而减少癌细胞的远处转移[19]。同理发现NgBR通过增强抑制上皮细胞蛋白标记物E-钙黏蛋白的关键转录因子Snail1的蛋白表达以及抑制Ras/MEK/ERK信号通路来实现非小细胞肺癌中癌细胞的转移和EMT[20]。NgBR在婴儿血管瘤的增生期中高度表达，而敲低NgBR可降低Ras的活性，抑制免疫缺陷小鼠血管瘤干细胞的血管形成和脂肪细胞分化[21]。

Nogo-B在原发性人肝细胞癌中上升，下调Nogo-B可以降低IL-6/STAT3磷酸化及磷酸化STAT3的核累积，继而延缓原发性人肝细胞癌的进展[22]。Cai等[23]在此基础上证实Nogo-B的表达水平与肿瘤血管密度成正相关，且通过与整合素αvβ3结合和激活粘着斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)来调节肿瘤的血管生成。敲除Nogo-B改变微管动力学，通过受损的鞘磷脂稳态破坏Akt的膜定位，显著抑制了癌细胞的增殖及形成肿瘤的能力，并且能够提高癌细胞对化疗药物紫杉醇的敏感性，对预测如乳腺癌、肺癌和宫颈癌等患者的生存率具有临床意义[24]。

以上研究提示阻断Nogo-B和NgBR可抑制肿瘤血管生成和延缓癌细胞扩散浸润，可成为治疗肿瘤的潜在靶点。

2.4 肺动脉高压 肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension, PAH)是临床上一种难以治愈的疾病，其病理基础是血管细胞的增殖引起肺动脉血压升高，继而诱发右心衰竭，造成死亡。Teng等[25]报道Nogo-B/NgBR在宫内肺动脉高压中是通过调节Akt/内皮型一氧化氮合酶功能介导肺动脉内皮细胞血管生成反应。据报道，Nogo-B及NgBR参与了发育中的肺的血管生长，NgBR通过调节内质网的功能和活性氧的形成来调节肺动脉平滑肌细胞的生长，提示新生儿肺动脉高压中NgBR表达的降低会引起肺动脉平滑肌细胞增殖和氧化应激的增加，从而导致肺损伤[26]。在低氧性肺动脉高压模型中发现，NgBR失调可通过线粒体相关膜的破坏来促进缺氧性VSMC增殖，并增加pAkt/IP3R3的磷酸化，进而导致线粒体功能障碍，提示NgBR对血管重塑和线粒体功能障碍相关疾病的治疗具有潜在的影响[27]。近年来的这些研究提示Nogo-B/NgBR可能是治疗PAH的靶点。

2.5 糖尿病血管性并发症 糖尿病的一些并发症也涉及血管损伤和新生的病理过程。在增殖性糖尿病视网膜病变患者眼组织和高糖处理的人视网膜内皮细胞中Nogo-B高表达，而下调Nogo-B可减弱内皮细胞迁移和成管作用。机制上，Nogo-B通过VEGF/PI3K/Akt通路促进眼底新生血管生成[28]。在糖尿病肾病中，过表达循环血液内的可溶性Nogo-B能够减少异常血管的生成，保护肾小球毛细血管结构，减轻蛋白渗漏，从而改善糖尿病肾病[29]。有研究发现，NgBR对糖尿病性勃起功能障碍(erectile dysfuction,ED)大鼠阴茎海绵体具有作用，沉默NgBR通过下调ICAM-1、SRC和PYK2可以为大鼠ED提供潜在的治疗方法，使其成为糖尿病性ED的潜在治疗选择[30]。

2.6 眼科疾病 纵观近十年的科研发现，Nogo-B与NgBR在眼相关血管性疾病和眼科中的具体机制作用鲜有研究。Wang等[31]报道Nogo-B是由视神经通路中放射状神经胶质所表达且可能在引导视觉通路决定性区域(包括视盘和视交叉)的轴突生长中起重要作用。还有研究发现NgBR与催化性脱氢异丙基二磷酸合酶可以组装成hcis-PT的异四聚体，一但发生突变就容易导致色素性视网膜炎[32]。NgBR的R290H位点突变通过影响蛋白质糖基化、胆固醇转运障碍和多萜醇生物合成可导致表型为色素性视网膜炎黄斑病变[33]。

尽管上述的报道与血管疾病无关，但我们可以尝试对包括眼底血管疾病在内的未来眼病做出假设。如在新生血管性年龄相关性黄斑变性、继发于新生血管的视网膜静脉阻塞、糖尿病性视网膜病变、视网膜色素变性和脉络膜新生血管形成中，Nogo-B/NgBR在胚胎发育期或疾病的发生、发展期通过多种途径影响EC和VSMC的相关功能，或加重蛋白糖基化及合成障碍，促进新生血管的形成，破坏血-视网膜屏障，并最终加重疾病的发生和发展。

3 结语

综上所述，Nogo-B作为RTN4重要成员之一，同其受体参与了血管性相关疾病的发生、发展(图1)。现有的研究多数聚焦在几种常见的大血管性疾病中，如冠心病、高血压等，然而对于眼底血管性疾病等这种微小血管疾病的报道却鲜见。究其原因可能是微小血管疾病的微环境更为复杂，体外模型难以模拟，涉及到的影响因素众多，机制和分子调控通路尚不明确。

图1 Nogo-B及NgBR在血管相关性疾病中的作用机制示意图

总之，Nogo-B与其受体作为一把双刃剑，在不同疾病中发挥了不同的作用，即在正常生理条件下Nogo-B/NgBR维系血管的发育，能够促进EC的迁移增殖却抑制VSMC的迁移增殖，有助于新生血管生长和修复缺血造成的组织损伤；但是在如癌症等新生血管形成会加重病变发展的情况下，Nogo-B/NgBR的敲除反而能起到延缓病情的作用。因此，未来研究需要更精准的调控Nogo-B及NgBR，以便为日后的诊疗提供新的思路和靶点。

利益相关声明：所有作者均声明不存在竞争或个人利益冲突。

作者贡献说明：杨茜：文献资料查找、整理，论文书写与编辑。徐国彤：理论知识统筹指导，课题负责人，经费支持。张敬法：论文审阅修改，理论知识统筹指导，课题负责人。