Nogo-A与视神经再生
发表时间：2011-07-22 浏览次数：522次
作者：徐佩 作者单位：华中科技大学同济医学院附属同济医院，湖北 武汉
【摘要】传统的观点认为中枢神经受损后不能再生，然而近年来许多研究证明在一定条件下，中枢神经可以再生。研究发现 Nogo 蛋白是阻碍中枢神经系统受损后神经元存活和再生的因素之一，它包括Nogo-A、-B、-C 三种蛋白，它们主要通过其共有的 Nogo-66 同受体 NgR 结合而抑制轴突生长，其中Nogo-A具有最强的抑制神经生长的作用。视神经作为中枢神经系统一部分，其损伤与再生的研究为近年来国内外学者较为关注的热点。本文就Nogo-A与视神经再生的研究进展作一简述。
【关键词】 视网膜神经节细胞,Nogo-A,视神经再生
【Abstract】It was known that the central nerve could not be regenerated, but in recent years, many studies have shown that under certain conditions, it can. Nogo, is a member of the reticulon family of membrane-associated molecules. Three different transcripts(A,B,C)are originally described as being formed from the gene, coding for three proteins: Nogo-A, Nogo-B, and Nogo-C. They inhibit neurite growth in central nervous system(CNS) through Nogo-66, the common to all three forms, after biding with Nogo receptor(NgR)，and Nogo-A has the strongest inhibitory effect. As one part of CNS, the optic nerve injury and regeneration have been paid more attention to by a lot of ophthalmologists. In this article, the research on Nogo-A and optic nerve regeneration are reviewed.
【Key words】Retinal ganglion cells;Nogo-A;Optic nerve regeneration 传统的观点认为中枢神经受损后不能再生，然而近年来许多研究证明在一定条件下，中枢神经可以再生。视神经再生失败的原因除了与其神经元——视网膜神经节细胞(retina ganglion cells，RGCs)再生能力低下、营养因子缺乏有关外，其微环境中存在着神经生长抑制因子也是一个重要因素[1]。近20年的研究发现少突胶质细胞及髓磷脂对中枢神经的再生具有强烈的抑制作用。因此，人们很自然地想到在中枢髓鞘中去寻找能抑制轴突生长的分子。目前已经鉴定的抑制分子主要有Nogo、髓磷脂相关糖蛋白(myelin-associated glycoprotein，MAG)[2]及少突胶质细胞髓磷脂糖蛋白(oligodendrocyte-myelin glycoprotein，OMgp)[3]，它们均通过NgR及与其相连的受体复合物发挥作用[4]。本文就Nogo-A与视神经再生的研究进展作一简述。
Nogo基因编码3种蛋白质：Nogo-A、Nogo-B和Nogo-C。三种Nogo的氨基端没有同源性，但具有相同的羧基端，由188个残基组成，包含2个疏水结构域，二者被一包含66个残基的亲水结构域Nogo-66分开，这一点与网状蛋白质家族(reticulon protein，Rtn)的成员极其相似，且Nogo主要存在于CNS少突胶质细胞内质网，故认为Nogo是网状蛋白质家族的第4个成员——Rtn4-A[5]。研究表明[6,7]，Nogo-A含有2个抑制区域：一个是与Nogo-B和Nogo-C共同的氨基末端区域，另一个是Nogo-A、Nogo-B和Nogo-C胞外共有的Nogo-66，这两个抑制区域均在抑制轴突再生过程中发挥作用并且可能只有在髓磷脂和少突胶质细胞受到损伤后才暴露出来。
Nogo-A 主要分布于成年哺乳动物中枢神经系统(central nervous system，CNS)少突胶质细胞内质网，只有极少量位于少突胶质细胞表面，在某些神经元的胞体和突起也有表达[8]。Hunt[9]等用原位杂交等方法发现，Nogo-A mRNA 表达在正常大鼠背根神经节细胞、视网膜神经节细胞、海马神经元等;Huber[10]等用免疫组化方法研究发现，Nogo-A分布在正常中枢神经系统髓鞘相关组织内：视神经、脊髓、大脑皮质、海马均见其表达;在视网膜的节细胞层、内核层、外核层也均有表达;马建洲等[11]采用免疫荧光技术发现Nogo-A在视神经和视网膜的神经纤维层、节细胞层、内网层、内核层、外网层、外核层均出现，且以节细胞层、内核层和外核层最明显。Nogo-B、Nogo-C 的分布较 Nogo-A 广泛。
在成年哺乳动物CNS中，Nogo的功能主要是保持CNS稳定，防止神经在不必要的区域出芽。Z'Graggen等(1998)的研究就是例证。给予Nogo单克隆抗体(inhibitor of neurite growth，IN-1)可增强单侧切除的锥体束残余部分轴突的代偿性出芽。进一步研究发现[12]，IN-1 Fab片段还可促进未受损Purkinje神经元突起的生长，并且有很多神经纤维伸入颗粒层中，而正常情况下颗粒层是没有Purkinje神经纤维的。这进一步说明Nogo蛋白的抑制作用有助于保持神经联系的特异性，防止形成不必要的和错误的投射。
这种抑制作用在成年哺乳动物CNS损伤时也阻止了损伤神经元的轴突再生。例如：cDNA全长重组的Nogo-A能以剂量依赖的方式抑制3T3成纤维细胞轴突的伸展和背根神经节细胞神经纤维的生长;IN-1和针对Nogo-A羧基端的抗体都能阻断重组的和髓鞘来源的Nogo-A对3T3细胞轴突伸展以及背根神经节神经纤维生长的抑制作用[7]。Fischer等[13]将SD大鼠的Nogo受体阻断后发现RGCs轴突再生的长度较对照组有明显的增加。苏颖等[14]证实，敲除小鼠Nogo-A基因可以在体内和体外促进RGCs的轴突再生，这也从另一侧面证实了Nogo-A对中枢神经再生的抑制作用。
后来，人们发现Nogo亦存在于胚胎期发育的神经元胞体和轴突。Mingorance等[15]的研究显示在海马发育过程中Nogo-A与NgR参与了海马神经元之间的连接，表明Nogo-A与神经的可塑性有关。Wang J等[16]对Nogo和NgR在小鼠胚胎视路的表达进行研究，发现Nogo和NgR的相互作用对RGCs的轴突定向生长进入视交叉具有重要意义。
以上研究表明，Nogo在CNS发育早期促进神经细胞迁移和轴突生长，修正轴突伸展方向，保证轴突朝靶组织定向生长，协助构建精确的神经网络[17];在CNS发育后期，由于低氧环境对少突胶质细胞的影响，使得轴突生长抑制因子表达增高，轴突停止生长，从而确保轴突停止在合适的边界[18];成熟的中枢神经损伤后，它的表达一方面是为了防止中枢神经的乱生，另一方面则抑制了中枢神经的再生[9]。
成功的神经再生必须满足以下三点：(1)损伤的神经元能够存活;(2)存活的神经元能够在中枢神经系统内生长出轴突;(3)长出的神经轴突能够被引导到正常的靶组织并恢复突触连接[19]。已有研究证实视神经轴突能够从视网膜各部分汇集到视乳头，之后沿着视神经、视交叉、视束到达外侧膝状体、视上丘，是由于一些特定的分子引导机制完成的[20]。然而有效的再生不仅是结构的重建，更重要的是功能的修复。Nogo只是轴突再生障碍的外因之一，即使体内所有再生抑制因素被克服，也不一定能保证成年动物损伤视神经成功再生，更不用说功能完全恢复。尽管如此，从不同角度探讨Nogo与视神经再生障碍的关系，将为临床治疗视神经损伤提供新的思路，与抑制蛋白有关的基因和药物治疗也有可能成为视神经损伤后轴突有效再生和功能重建的新方法。
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