调控Nurr1 表达影响神经干细胞向多巴胺能神经元分化的研究进展

李晓寅，陈旭义，刘英富，徐云强，李建国

(1 天津中医药大学，天津 300193;2 武警后勤学院附属医院;3 天津医科大学总医院)

帕金森病(PD)是一种进行性加重的慢性中枢神经系统功能失调所致一系列退行性病变，主要表现为中脑黑质多巴胺(DA)能神经元分泌减少引起的震颤、僵直、运动迟缓等运动障碍及非运动障碍。传统的药物疗法是在短期内补充DA，可缓解症状;其中左旋多巴是治疗PD的首选药物，但长期服用患者会出现精神症状、开关现象、剂末现象和晨僵少动等不良反应［1］。最新研究［2］显示，神经干细胞(NSC)移植术有望达到治疗PD 运动障碍的目的。核受体相关因子-1(Nurr1)是DA 能神经元分化过程中的一个重要因素，为核甾体/甲状腺激素受体超家族的转录因子，主要表达于中脑黑质与腹侧被盖区。Tan 等［3］研究显示，Nurr1 过度表达可促进NSC向DA 能神经元分化，从而使PD 大鼠纹状体内DA水平增加。Sousa 等［4］运用基因芯片分析技术证明，Nurr1 表达诱导NSC 途径可提高中脑DA 能神经元的存活率，且此条途径自身具有更强的抗氧化应激能力。现对调控Nurr1 表达的因素及其促进NSC 向DA 能神经元分化的机制综述如下。

1 直接通过促进Nurr1 过表达诱导NSC 向DA 能神经元分化的因素

1.1 音猬因子(SHH)和成纤维生长因子(FGF)-8 SHH 是胚胎发育过程中由脊索产生的一种重要的发育调控因子，对神经系统发育过程中细胞的增殖、分化和迁移，特别是神经元和少突胶质细胞的分化与成熟发挥重要作用［5］。FGF 是由多种多肽类生长因子组成的家族，其中FGF-8 在胚胎发育中参与脑的区域化形成，是一种重要的胚胎中期生长因子［6］。Kim 等［7］通过实验证明，SHH 和FGF-8 共同作用可促进Nurr1 过表达，从而提高NSC 向DA 能神经元分化。

1.2 FGF-20 FGF-20 是FGF 家族的一名新成员，其仅在成年人脑组织，尤其是小脑组织有特异性表达［8］。Grothe 等［9］利用6-羟基多巴胺(6-OHDA)毁损PD 患者的纹状体或黑质后，发现其腹侧中脑部神经胶质或DA 能神经元不再表达，而FGF-20 可能以旁分泌或神经源性方式促进腹侧中脑DA 能神经元存活，同时促进Nurr1 诱导NSC 向DA 能神经元分化;在成人大脑要得到高效的DA 能神经元分化率还需要有其他附加因素。Shimada 等［10］也证实，在胚胎干细胞向DA 能神经元分化过程中FGF-20能促进Nurr1 过表达而增加DA 能神经元的分化率。

1.3 胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)及其受体α1 GDNF 是一种强有力的神经营养因子，对中枢神经系统细胞的分化、发育、生长和存活具有重要作用，对纹状体DA 能神经元、皮质运动神经元具有强效营养、保护作用，外源性脑室或脑实质内直接给予GDNF 蛋白可使纹状体神经元再生增加［11］。GDNF的神经营养作用主要通过两类受体亚基介导，即胶质细胞源性神经营养因子受体α(GFRα)亚基和受体酪氨酸激酶(RET)亚基，且这三种分子在细胞膜上可以形成三聚体复合物，可溶性GFRα1 受体与GDNF 有高亲和力，在介导GDNF的神经营养活性中起重要作用［12］。GDNF 和GFRα1 受体能够诱导Nurr1 促进NSC 在PD 大鼠中的存活，有助于探讨PD 发病机制及开发PD 新型疗法［13］。

1.4 IL-1α 和IL-1β IL-1 是一种单核因子，主要由单核巨噬细胞和淋巴细胞合成并分泌，具有致热、介导炎症和调节免疫等多种功能。IL-1 家族主要成员有IL-1α 和IL-1β，与之结合的受体为IL-1Rt Ⅰ和IL-1RtⅡ，IL-l 受体拮抗物(IL-1Ra)是天然的IL-1受体拮抗剂。孙秀等［14］采用RT-PCR 、Western blot和免疫荧光染色方法观察了中脑和纹状体神经前体细胞内Nurr1 mRNA 和蛋白质的表达，结果证实IL-1α 可能通过诱导Nurr1的过度表达促进中脑神经前体细胞向DA 能神经元方向分化。赵咏梅等［15］利用具有未成熟特性的DA 合成细胞系(MN9D)，观察了IL-1β 对MN9D 细胞内源性Nurr1 表达的作用，结果发现IL-1β 在2～6 h 即可明显激活MN9D细胞内源性Nurr1的表达，继而诱导产生更多的DA能神经元。

1.5 全反式维甲酸(ATRA)及银杏提取物 ATRA是一种维生素A 衍生物，主要通过与细胞上维甲酸受体(RARs)或维甲类X 受体(RXRs)的结合参与下游一系列基因的调控［16］。银杏提取物是以银杏为原料，采用适当溶剂提取有效成分的一类产品。李小元等［17］利用Nurr1 基因修饰联合ATRA 及银杏提取物诱导的NSC 移植治疗PD 大鼠，结果显示，此法可促进NSC 移植后在脑内的存活、迁移及向DA 能神经元的分化，部分改善了PD 大鼠的病理性旋转行为。

2 协同促进Nurr1 过表达诱导NSC 向DA 能神经元分化的因素

2.1 Nurogenin(Ngn)2 原神经基因(Proneural gene)编码碱性螺旋—环—螺旋(Basic helix-loop-helix，bHLH)蛋白，作为转录激活剂，可以激活决定神经前体分化为神经元以及确定神经细胞种类所必需的基因表达。Ngn 类家族是bHLH 蛋白的亚家族，其中Ngn2 在发育的中枢神经和外周神经系统的多种神经祖细胞中表达，并能促使颅脑感觉神经祖细胞向神经元分化，在体外转导过表达Ngn2的NSC，约有95%转导细胞向神经元细胞分化［18］。Andersson 等［19］运用逆转录病毒传递的方式，证明Ngn2 和Nurr1 同时过表达可促进NSC 向成熟的TH 阳性DA能神经元分化。

2.2 翼螺旋转录因子叉头框(Forkhead box，Fox)a2 Fox 主要在肝脏、胰腺、肺和脂肪组织中表达，是调节胰腺发育及糖脂代谢的重要转录因子［20］，其中Foxa2 在胚胎发育过程中起关键调控作用［21］。国外研究［22］证明，Foxa2 协同Nurr1 可有效诱导NSC 分化产生黑质(A9)型DA 能神经元，并且可检测到神经元的活动。

2.3 Brn4 Brn-4 是POU 蛋白家族成员之一，在神经系统中大量表达，参与神经细胞生长和分化，能促进神经元前体细胞(NPC)向神经元方向分化［23］。研究［2，24］证实，Brn4 和Nurr1 共同诱导不仅可促进NSC 向DA 能神经元分化，还可促进DA 能神经元成熟，二者联合NSC 移植可有效改善PD 大鼠的症状，其中Brn4 对促进DA 能神经元的成熟起主要作用。

3 抑制Nurr1 表达的因素

3.1 维甲酸X 受体(Retinoid-X receptors，RXR)α RXR 属于核激素受体超家族成员，含α、β 和γ 三种亚型，作为配体激活型转录因子调控多种动物生命过程的多个方面，在细胞发育过程中具有非常重要的作用，特别对细胞增殖和凋亡有很大影响［25，26］。实验［27］表明，在NSC 分化为DA 能神经元过程中RXRα 可与Nurr1 形成二聚体，降低Nurr1的活性并且显著下调TH 启动子的活性，导致DA 能神经元分化减少。

3.2 真核表达载体pSilen Circle (pSC) pSC-N1和pSC-N2 是两个含目的基因片段的重组质粒，是用两段RNA 干扰靶序列合成两对编码发夹小干扰RNA(siRNA)序列的单链寡核苷酸，再将其克隆到pSC 载体而得到的，经过酶切和测序鉴定正确的pSC-N1、pSC-N2 质粒能特异性地抑制Nurr1的mRNA 和蛋白表达，减少Nurr1 数量以抑制其诱导NSC向DA 能神经元的分化［28］。

3.3 RNA 干扰技术 是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA(dsRNA)诱发的、同源mRNA 高效特异性降解的现象。由于此技术可特异性剔除或关闭特定基因的表达，已被广泛用于探索基因功能、传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域。赵焕英等［29］利用载体介导的RNA 干扰技术特异地干扰Nurr1 基因的表达，从而使后者的作用受到抑制。

综上所述，NSC 移植术治疗PD的研究在全球范围内已经开展多年，PD 动物经此治疗后运动症状部分改善，PD 患者DA 活性有所提高、症状部分改善，但存在起效慢、远期效果差等缺点，且其疗效与患者个体差异、疾病严重程度、治疗时间窗等因素有关。目前，NSC 移植治疗PD的机制尚不清楚［30］，且用于临床时存在以下问题:NSC 向DA 能神经元分化的机制还处在探索阶段;NSC的取材部位可能影响DA 能神经元的分化率;NSC 移植部位的选取;移植后细胞是否能存活、分化及发挥功能等。近年来，支架技术对于促进NSC 对受损部位有目的修复起到了一定作用。今后的研究中，应该从宏观角度把握NSC的分化机制，探究各种诱导因素之间的关系，以提高其定向分化率及功能发挥。

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