Nogo受体相关研究进展

姚宇晨，刘英富，陈旭义，涂悦，李建国

1.武警后勤学院 附属医院，天津 300162；2.天津中医药大学，天津 300193；3.武警后勤学院，天津 300309

Nogo 受体（Nogo receptor，NgR）作为一种特异性蛋白，通过与中枢神经系统髓鞘中存在的3 种神经再生抑制因子Nogo、髓鞘相关糖蛋白（MAG）和少突胶质细胞的髓鞘糖蛋白（Omgp）特异性结合而发挥抑制作用。NgR 与和Lingo-1 或TROY 组合成受体复合体，并介导Nogo、MAG和Omgp对轴突的抑制作用。Lingo-1为LRR 家族成员。一直以来，NgR 多作为神经损伤方面疾病的相关靶点，近年来一些研究发现NgR也与神经内科疾病相关[1]。

1 NgR的结构及亚型

NgR 富含亮氨酸残基，由473 个氨基酸残基构成，从N 端至C 端，包括一个信号肽、亮氨酸残基重复构成的N 端（LRRNT）、包含8 个亮氨酸残基的重复结构（LRR）、特异性C 端、富含半胱氨酸残基的C端延伸区（LRRCT）及糖基磷脂酰肌醇结构（GPI）。LRR 结构和C 端为2 个功能区，其中LRR 结构是结合3 种抑制分子（Nogo、MAG、Omgp）的主要部位。C端富含半胱氨酸残基，与GPI 相连，使其与可溶性Nogo-66高度亲和，同时NgR借助GPI固定于神经细胞的表面。

通过GPI 的锚着结构，推测神经细胞膜上可能存在其他的受体亚型协同NgR，向细胞内转导抑制信号。

NgR 具有6 个诊断性残基，包括4 个衍生性残基；NgRH1 蛋白有7 个诊断性残基，均为衍生性残基；NgRH2 蛋白具有8 个诊断性残基，包括7 个衍生性残基[2]。NgR 的结构图谱显示，其所含21 个诊断性残基中有18 个位于表面，位置分别在NgR 的外功能区顶部和底部[3]。

2 NgR的表达

NgR 在中枢神经系统细胞中表达广泛，在突触前膜和突触后膜都有NgR 的定位。熊南翔[4]通过免疫荧光染色法发现NgR分布于整个大鼠神经元生长锥，但在P 区（peripheral domain）更为集中。之前NgR 被认为在少突胶质细胞中并无表达[5]，孙芳等[6]通过免疫组织化学及免疫细胞化学荧光法的双标实验发现NgR可在健康大鼠脊髓白质中的少突胶质细胞上表达，尹小磊等[7]在新生24 h 内的大鼠视网膜上观察到NgR的表达，Sun等[8]通过RT-PCR和Western 印迹发现原代培养的星形胶质细胞也有NgR 的表达。胡泽岚等[9]通过免疫荧光双标及包埋前免疫电镜染色等方法观察到，NgR 主要分布于脊髓白质中胶质细胞胞体的周边和突起上，并且与细胞膜相关，推测NgR 可能有调节胶质细胞之间通讯的作用。有研究表明[10]，NgR 在大鼠脊髓来源单个神经干细胞和神经球均可显著表达，提示NgR 在脊髓神经的干细胞阶段已经开始表达。另外，NgR 亦被发现可在胶质瘤细胞上进行表达[11]。

3 NgR的作用机制

NgR 的阳性表达与中枢神经细胞再生能力低下有直接关系[12]。NgR 通过与p75和Lingo-1组成受体复合体而介导Nogo-66、MAG和OMgp 的抑制作用。当抑制因子与NgR 特异性结合后，其介导的信号通过p75 传递给RhoA，再通过RhoA 作用于效应器ROCK，完成胞体内信号传递，调节生长锥中的微丝，促使生长锥溃变，从而抑制轴突再生[13-15]。生长锥是哺乳动物神经的惟一生长点，仅出现于神经生长早期或神经再生期，丝状伪足持续伸缩感受周围环境，以此决定神经突起的前进。生长锥与其靶细胞相接触，分化成突触前部。有学者认为[16]Nogo 与NgR 的信号转导过程中Rho 家族发挥重要作用，其中Cdc-42和Rac 能够调节生长锥、引导神经轴突生长，RhoA 则引起生长锥的崩解。ROCK 是Rho 相关激酶[17]，Ca2+及ROCK 是Nogo-A 的膜内信号分子，其信号分子传递机制目前尚不清楚[18]。有文献称，阻断ROCK 或RhoA 能够明显促进神经生长。此外，阻断RhoA 有明显的神经保护作用[19]。van Gaalen 等[1]在NgR基因敲除小鼠水迷宫实验中观察到其空间学习、记忆能力明显较正常野鼠迟缓，但对远期记忆并无影响，提示NgR在正常动物体内并不可缺失。

4 NgR与中枢神经疾病相关性研究进展

4.1 中枢神经系统创伤

Sroga 发现，在损伤的脊髓局部的小胶质细胞和巨噬细胞上有较多的NgR 表达，其作用可能在于调节脊髓损伤后炎症反应和继发的损伤[20]。通过对人工造成脊髓损伤的Nogo 基因敲除小鼠的研究，发现其皮质脊髓束明显再生[21]。阻断Nogo-A 可增强轴突再生能力，其功能可见明显恢复[22]。有文献报道，抑制NgR1 可促进脑外伤大鼠的认知功能恢复[23]。朱庄臣[24]通过构建大鼠NgR 基因慢病毒载体并转染巨噬细胞使之表达NgR，可表达NgR 的巨噬细胞体外能促进损伤神经元的修复，其机制可能与NgR 介导的胞内信号途径对巨噬细胞吞噬功能的调节作用有关。王东等[25]用沉默NgR 基因的方法对重型颅脑损伤大鼠进行治疗，观察到治疗效果明显优于对照组，提示NgR 基因沉默后的神经干细胞对改善大鼠重型颅脑创伤神经学功能效果明显。

4.2 脑肿瘤

Nogo 蛋白对于中枢神经肿瘤的影响机制已有较多相关论述。Nogo-A 与NgR 在多种人类脑肿瘤细胞中均有表达。何主强[26]通过免疫组织化学等方法证实，Nogo-A 与NgR 在星形胶质瘤组织中的表达量与肿瘤的恶性程度正相关，推测Nogo-A 与NgR对星形胶质细胞瘤的发病存在促进作用。少突胶质细胞瘤Nogo-A和NgR的表达量明显高于正常范围，推测2 种蛋白可能作为细胞黏附分子存在。Liao 等[27]发现Nogo-66和MAG 对人类神经胶质瘤细胞U87MG 的黏附和迁移能力有明显影响，证实NgR 可在U87MG 细胞上表达，并参与了Nogo-66 等抑制因子对U87MG 细胞的抗黏附和抑制迁移作用，提示NgR可能作为对抗中枢神经系统肿瘤新的切入点。

4.3 阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）

AD 的主要病理改变为神经元及突触缺失细胞外β淀粉样蛋白（amyloid β protein，Aβ）。Nogo-P4抑制皮质神经元突起再生是通过NgR及下游信号分子ROCK和PKC 激活来实现的，并且Nogo-P4 能够促进Aβ42，且与ROCK 的激活相关，提示NgR 可作为治疗AD 的参考标靶[28]。但通过用NgR 竞争性抑制剂NEP1-40 作用于大鼠神经元的实验，观察到NEP1-40可促进神经元突起再生，但不能减少Aβ42的表达。即便如此，NgR亦可作为AD辅助治疗的靶向蛋白。

4.4 卒中

研究表明，哺乳动物大脑在缺氧缺血性损伤时，Nogo-A 及其受体NgR 基因和蛋白表达增多，高表达状态会持续较长时间，这也可能是造成大脑缺氧缺血性损伤后神经恢复较差的重要原因之一。脑梗死在发生后较长的一段时间内均存在明显的轴突损伤，这种现象可能与RhoA/ROCK/JNK/c-Jun 信号通路的激活相关，最终抑制轴突的再生。对大鼠皮层局灶性缺血模型脑室内注射NgR 拮抗剂sNgR1-Fc，其对脑组织的保护效果明显优于PBS 对照组，推测抑制NgR 的表达可能促进轴突的再生[29]。在大鼠内囊脑出血模型的脑组织中，NgR 表达的变化与脑组织急性期的病理学变化一致，发病后72 h，NgR的表达量达到峰值。对动物脑出血模型的研究发现，脑出血后周围组织在没有出现脱髓鞘病变的情况下，呈现轴突的损害，推测其可能参与了发病早期对轴突的损害[30]。唐超刚[31]发现自由基清除药物依达拉奉可能减少大鼠脑出血模型病灶周围Nogo-A 蛋白的表达，同时延长神经细胞再生相关蛋白GAP-43的表达时间，从而达到对神经保护的作用，同时也提示Nogo-A 及其受体NgR 可能参与脑出血后神经损害的病理过程。相关研究均提示NgR作为脑出血后减少神经损伤及促进神经功能恢复治疗靶点的可行性。

4.5 脱髓鞘疾病

研究表明，Nogo-A 与其受体NgR 亦参与免疫性脱髓鞘疾病的发生发展[32]，如急性播散性脑脊髓炎（ADEM）、多发性硬化症（MS）等。相关研究证实[33]，T 细胞、单核细胞等免疫细胞中可表达NgR1，患有MS 的病人外周血液中单核细胞表达NgR1 增多，提示NgR1 可能参与MS 的发病[34]。李晟等[35]通过对60名确诊的MS 患者进行基因多态性分析，发现Nogo基因多态性可能是造成MS 的遗传因素之一。进一步的研究[36]表明，Nogo 基因3'端编码区的CAA 片段Del 等位基因频率增高，可能增加MS 发病的风险。池英[37]对动物试验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）的脑侧脑室附近组织的研究表明，NgR 在EAE 发病中期较其他时间段明显升高，推测发病中期NgR 的表达可能与早期轴突损害及炎症细胞的黏附、移行相关。变态反应性脑脊髓炎的脑组织中，Nogo-A 及其受体NgR 的表达明显增多，用大剂量甲强龙干预后可见下降，提示甲强龙可能对Nogo-NgR系统的神经抑制功能有拮抗作用[38-39]。

4.6 癫痫

癫痫是一种严重的脑部疾病，反复的癫痫发作可对神经系统造成严重损害，并产生相应的神经生物学、认知、心理学和社会功能障碍等方面的后果。癫痫可造成病灶区域内胶质细胞增生、突触的重组及神经元的缺失。已经发现，颞叶癫痫的海马神经元上的Nogo-A 表达明显增多[40]。杨雷等[41]的研究表明，造模后早期的癫痫大鼠海马组织中NgR 的表达量明显降低，7 d 后其表达量逐渐增多，推测这种现象为NgR的短期“降量调节”来帮助海马组织苔藓纤维发芽及突触重组的发生。Nogo-A 信号通路在癫痫发病过程中的表达变化趋势提示其很可能参与颞叶癫痫的神经重塑[42]。

5 结语

NgR 作为正常机体内存在的蛋白，在中枢神经系统疾病的生理和病理过程中均扮演了重要角色。研究发现，NgR 在神经损害初期的抑制作用能妨碍神经功能的恢复，反之NgR 的缺失亦会导致严重的中枢神经系统疾病。Nogo、NgR 蛋白的特性，为药物治疗相关疾病提供了新的靶点。由于诸如血脑屏障通过率、免疫等因素，NgR 及相关蛋白药物距离临床运用尚须进一步研究。但近年来纳米及立体定向技术的发展，为NgR 用于治疗中枢神经系统疾病提供了更多的可行性。

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