Reelin在不同组织和器官中的研究

张 虹(综述)，冯磊光(审校)

(哈尔滨医科大学附属第一医院检验科，哈尔滨150001)

Reelin是一种细胞外基质蛋白，在皮质发育期间一些脑组织的层状结构上起重要的作用。Reelin在精神分裂症患者皮质中间神经元中表达降低，可能和神经元中选择性DNA甲基转移酶增高而使reelin启动子超甲基化有关［1］。也有研究表明，人类的各种神经系统疾病与reelin的突变和异常表达有关，如自闭症患者reelin基因5'端异常的 GGC重复序列［2］。一种与染色体7q22区有关的常染色体隐性脑发育障碍疾病中，甚至没有reelin的表达［3］。近来证实了reelin也表达在中枢神经系统以外的器官和组织中，它可能调节细胞分化和细胞迁移。

1 Reelin的概述

Reelin主要由大脑皮质形成过程中短暂存在的Cajal-Retzius(C-R)细胞合成和分泌，已在神经元原代培养的上清液中分离出Reelin的数个同型异构体［4］。Reelin几乎存在于所有的脊椎动物中，人类Reelin基因位于染色体7q22［5］。Reelin是一种相对分子量为388×103的分泌型蛋白质，由3461个氨基酸组成的细胞外基质蛋白［6］。

大概在原始神经元开始从室区迁移时，reelin在迁移中的神经元内激活一个信号途径。这个途径对于皮质由内层向外层的正常发育是必需的。Reelin作为一种同型二聚体通过C-R细胞被分泌到细胞外基质［7］。二聚reelin结合到载脂蛋白E受体2和极低密度脂蛋白受体的细胞外结合区域［8］，两种受体表达在迁移神经元的表面。Reelin结合到受体复合物传达一个信号，穿过引起Dab1(一种细胞质衔接蛋白)酪氨酸磷酸化的细胞膜［9］。这种结合对于 Dab1在胞膜的正确定位是必要的，而且对reelin信号从磷酸化的Dab1的下游转导是必要的［10］。Reelin 结合到受体复合物引起胞质酪氨酸激酶 Fyn和 Src的激活，两者都使Dab1磷酸化。磷酸化的Dab1诱导两种激酶的进一步激活。结果 Fyn和Src的自体激活产生一种酪氨酸激酶串联。这种串联的目标包括涉及肌动蛋白细胞骨架的动态结构的蛋白。还有一种可能是，Fyn/Src串联了带有由黏附位点中配体参与的整合素产生的信号协同作用［11］。

新生的皮质神经元位于脑的深部，即皮质下脑室发生区。它们沿着神经胶质向外放射状迁移，越过较早诞生的神经元，直到最后到达脑表面的C-R细胞，并在此分化，发出轴突和树突。在这过程中它们一直受C-R细胞分泌的reelin的指导。若reelin缺乏，则后来的神经元不能越过早期驻扎下来的板下神经元，迁移过程受到阻碍而出现结构紊乱的堆积。邓锦波等［12］的实验结果得出，由于 reelin在reeler小鼠内的缺乏导致了海马皮质板发育紊乱，表现为锥体层和颗粒层的扩张和增厚，这种皮质板发育紊乱，以齿状回的颗粒层表现尤为突出;齿状回颗粒细胞明显增殖，而且增殖区发生了改变，由原来的下颗粒层变为颗粒层的椎体下缘，增殖后的颗粒细胞向门部迁移，并充斥于整个门区。提示了reelin不仅是神经细胞迁移的终止信号，还参与调控神经细胞增殖。

为了解释 reelin在成年前脑中的功能，Lluís等［13］在CaMKⅡα启动子的控制下制造了过度表达reelin的转基因鼠。Reelin的过度表达增加了成年的神经发生并损伤成年产生的神经元的迁移和定位。在海马中，reelin的过度表达导致一种突触联络上的增加和树突棘的肥大。在警戒行为的鼠中，长程增强效应的诱导显示reelin过度表达在长程增强效应反应中引起一种戏剧性的增长。在这些鼠中，经典的条件反射模式期间海马兴奋性突触后电位阈值也是增加的。结果表明成熟大脑中的reelin水平不但调节神经元发生和迁移，而且也调节突触的结构和功能的性质。这些观察提出了reelin控制维持成熟大脑活性的发育的进程。

2 Reelin与疾病的关系

Reelin是由位于新皮质和古皮质分子层的C-R细胞分泌的糖蛋白，在精神分裂症、孤独症等脑疾病中是降低的。也有报道指出reelin在某些患有无脑回的常染色体隐性遗传患者的血清中几乎消失［14］。甚至reelin不但与哺乳动物胚胎期间脑正常皮质结构有关，还涉及对成年大脑认知功能有帮助的细胞信号转导系统。作为神经细胞迁移的终止信号，reelin对皮质的发育起着十分重要的作用，如果皮质内reelin缺乏，则可导致皮质板发育障碍［12］。

2.1 Reelin在精神分裂症中的表现 发生在精神分裂症患者脑中的Reelin基因(RELN)的下调以带有短小树突的椎体神经元和树突棘表达密度的降低为特征，可能是由RELN启动子超甲基化引起。在成年哺乳动物脑中，氨酪酸分泌型中间神经元释放RELN到细胞外基质，在那里它与出现在树突棘突触后密度的高亲和性的整合素受体结合，并在突触可塑性上可能起作用［15］。Reelin在精神分裂症患者皮质中间神经元中表达降低，可能和神经元中选择性DNA甲基化转移酶增高使reelin启动子过度甲基化有关，因为在甲硫氨酸致精神分裂症的动物模型中，reelin启动子甲基化增加，reelin mRNA降低［16］。

之前的研究发现，reelin mRNA和蛋白水平在诊断为精神分裂症或双向精神障碍患者的皮质、颞叶和海马区中降低了大概50%［17］。在成熟的大脑中reelin通过氨酪酸能中间神经元被合成并分泌，而在相同的大脑中也发现GAD67同水平地降低。这些结果提出了在精神分裂症和双相障碍的额前皮质中发现的神经纤维网和树突棘密度的降低可能是氨酪酸能功能下调的结果，并且在reelin分泌到椎体细胞的树突、体细胞和轴突起始段是一种关联的降低。

Reelin基因的遗传研究还没有发现带有精神分裂症的CGG重复序列多态性的任何关联。然而，reelin启动子CpG岛的DNA分析在精神分裂症中－134 bp和139 bp显示了甲基化的增加，这对于reelin基因的调节是特别重要的［18］。除了甲基化酶的mRNA以外，DNA甲基转移酶1在表达reelin和谷氨酸脱羧酶67的同样的神经元中是上调的。这些结果提出了reelin的下调由reelin和谷氨酸脱羧酶67启动子的表观遗传超甲基化介导。这个超甲基化可能由已经报道的DNA甲基转移酶1的过度表达引起。细胞培养研究在显示DNA甲基转移酶1的反转录敲除造成reelin mRNA表达的增加时支持了这个假设。这些所有的结果都集合了一个想法，即精神分裂症中由过量的DNA甲基转移酶1引起的reelin启动子的超甲基化导致了reelin在额皮质和海马中的下调［19］。

2.2 Reelin在阿尔茨海默病中的表现 Reelin调节神经系统发育并调节成人脑中树突可塑性。Reelin信号途径的改变促进了与阿尔茨海默病(Alzheimer disease，AD)相关的神经功能能异常。结合到载脂蛋白E受体2和极低密度脂蛋白受体的reelin被载脂蛋白E竞争性抑制，与E2亚型相比更容易被E3和E4亚型抑制，显示了更低的受体亲和力，因此提出了不同的载脂蛋白E基因型可能通过不同的与载脂蛋白E受体2和极低密度脂蛋白受体结合的抑制作用间接地修饰对于AD的与RELN有关的风险。然而，不能排除载脂蛋白E受体2和极低密度脂蛋白受体中的多态现象可能也调节reelin的结合，因此对AD是风险因素。最近在表达人AβPP V717F突变和人突变PS1的AβPP/PS1双重转基因鼠的小半鞘翅中检测到reelin［20］。值得注意的是，连锁分析的数据提出了7号染色体长臂上的位点可能是易患AD的高危位点。根据AD研究讨论会，候补基因被描述在7q21.3 位点(PON1，PON2，PON3)和7q22.1(ACHE，SERPINE1)，RELN基因定位在7q22基因中人染色体7的长臂的负链［17］。

2.3 Reelin在无脑回中的表现 在大脑皮质发育期间reelin调节神经元迁移。RELN基因点突变显示引起一种常染色体隐性遗传的人脑畸形，称为带有小脑发育不全的无脑回。无脑回是一种由大脑皮质和小脑异常发育引起的脑畸形。在临床上，患者出现发育迟缓、张力减退、严重的共济失调和癫痫，而脑磁共振成像证实了弥漫性脑回肥厚、海马发育不良和严重的小脑及脑干发育不全，小脑叶片几乎完全缺失。在完全无脑回的患者中，由于缺乏正常量的周围脑组织的支撑，脑室通常扩大，小脑皮质也有异常，而有些患者则呈现为脑回表浅出现异常增宽或狭窄，称为巨脑回或小脑回。常规的核型证明了在纯合状态下7号染色体的臂间倒位，即46，XX，inv(7)(p11.2q22)。从先证者上制备的用 BAC探针RP11-975H14在中期染色体上的FISH分析中，p11.2和q22上都显示杂交信号，指出了发生在包含在这个BAC克隆中的DNA范围内的倒置。这个克隆完全包含在RELN基因的范围内［21］。

2.4 Reelin在孤独症中的表现 Reelin编码一种控制细胞间相互作用的蛋白质，涉及脑发育中的神经元迁移和定位。RELN绘制到7q22染色体区域，这个区域暗示或对孤独症有意义的联系在一些研究中已经报道了。家族和种群为基础相关的研究也指出了RELN的变化可能给孤独症带来风险。特别是在一些研究中RELN基因5'非翻译区的大量多态性的三核苷酸串联重复已经牵涉了孤独症。RELN对孤独症的贡献通过突变瑞林鼠的研究被进一步支持，它携带RELN中大量的缺失染色体，并显示了在孤独症尸检研究中证实的与细胞结构上的脑异常相似的不规则的皮质结构［22］。

2.5 Reelin在其他组织中的发现 Reelin异常虽然涉及脑畸形和一些精神疾病的发病，但是reelin的生物学功能在发育和其他器官的功能上仍不明了。因为reelin在控制细胞迁移上有作用，可能在癌症的侵袭和转移方面是一个重要的因素。

2.5.1 在前列腺癌中的发现 在Perrone等［23］的研究中观察到39%的前列腺癌显示reelin表达。在癌瘤周围和远离癌瘤的间质组织和正常的腺体上皮细胞中reelin经常是阴性的。在任何级别的前列腺上皮内瘤形成损伤中reelin也是阴性的。而出现在检测组织切片中的神经结构显示reelin的阳性免疫反应性，因此被用作一个内部的阳性对照。由此提出了reelin作为一个前列腺癌的特殊的组织学标记。

2.5.2 在眼组织中的发现 Pulido等［24］的研究显示，在正常的眼中，角膜上皮不断地经历一个基础水平的再生。在未损伤鼠的视网膜神经节细胞层reelin表达的水平与在成年鼠神经元中的reelin表达的低水平一致。而在眼组织损伤后reelin的表达在神经元和非神经元组织中明显增加。选择损伤后第3天进行评估是因为那时损伤可能会有一些愈合。因为reelin可以帮助干细胞在成熟神经组织中迁移，损伤后增加的reelin的表达可能在愈合状态中起作用。这可能有助于部分地解释在脑或视网膜损伤后干细胞植入的实验性研究中关注植入干细胞的寻靶作用。

2.5.3 在结肠癌中的发现 在董胜翔等［25］的研究中，结肠癌组有43.43%表达reelin，包括Duke's B、C、D。Duke's A的患者在肿瘤组织中不表达reelin。Logistic回归分析提示结肠癌表达reelin与局部淋巴结转移相关，并提示结肠癌细胞表达reelin每增加一个单位，肿瘤细胞转移至局部淋巴结的可能性将增加3.523倍。一些学者利用反转录-聚合酶链反应证实淋巴内皮细胞表达reelin mRNA，而血管内皮细胞并不表达［26］。

2.5.4 在成齿质细胞中的发现 在 Bleicher等［27］的研究中，通过原位杂交显示了reelin通过成齿质细胞表达在人牙胚中。牙齿有丰富的伸展到牙质小管的神经分布。尽管没有突触在成齿质细胞和神经末梢中被发现，但是在成牙本质细胞突和神经末梢之间有紧密接触点的证据。

3 展望

虽然大多数研究已经集中在reelin在中枢神经系统发育中的作用，但是，最近的研究已经显示了reelin也表达在成人外周组织中，包括外周神经系统、肝脏、肾脏、睾丸、卵巢、成齿质细胞、浆细胞、血清、腺泡和导管的胰腺上皮细胞、朗汉斯细胞、胰岛细胞和自主外周神经，因此提出了一系列的生物学功能。虽然reelin异常已经涉及脑畸形和一些精神疾病的发病，但是它在发育和其他器官功能中的生物学作用仍然不明了。由于reelin在控制细胞迁移中有作用，它可能在癌症的侵袭和转移中代表一个重要的因素，这将是接下来研究的重点。

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