Nogo-B与相关性疾病的研究进展

俞秋华，张晓膺

(1.苏州大学附属第三医院心胸外科，江苏 常州 213000； 2.江苏大学附属武进医院心胸外科，江苏 常州 213003)

网状蛋白是一大类主要定位于真核细胞内质网及细胞膜的跨膜蛋白，因C端均含有网状蛋白同源域而得名。网状蛋白家族4又称轴突生长抑制因子(neurite outgrowth inhibitor，Nogo)，主要包括Nogo-A、Nogo-B 及 Nogo-C三种蛋白亚型[1]。人类Nogo基因位于染色体2p16，长度近75 kb，包含14个外显子和8个内含子；小鼠Nogo基因位于第11号染色体，长度近50 kb，包含11个外显子和8个内含子[2]。Nogo基因可编码3个主要的剪接变异体(Nogo-A、Nogo-B、Nogo-C)和1个次要的剪接变异体(Nogo-B2)以及6个睾丸特异性剪接变异体(Nogo-D、Nogo-E、Nogo-Aa、Nogo-Ab、Nogo-F、Nogo-G)。Nogo-A和Nogo-C在中枢神经系统高表达，Nogo-C表达于骨骼肌，而Nogo-B在中枢神经系统及外周组织均有丰富表达。正常个体中，Nogo-B信使RNA表达于视神经、脊髓、脑、坐骨神经、肺脏和肾脏[2]，而该蛋白在脑、脊髓的少突胶质细胞、睾丸、心肌细胞及心血管内皮细胞、血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells，VSMCs)，肺的气道上皮细胞、平滑肌细胞、肺泡上皮细胞以及肝脏的肝细胞、肝胆管内皮细胞、肝星状细胞等均有表达[3]。近年来发现，Nogo-B除具备Nogo的一些共同生物学功能外，还参与其他许多疾病的病理生理过程。现对近年Nogo-B与相关性疾病的研究进展予以综述。

1 Nogo-B概述

Nogo是最初在中枢神经系统发现的一种抑制轴突生长的蛋白，以往研究多集中于轴突生长抑制作用，Nogo-B在体内的广泛分布决定了生物学的多样性。血管内皮细胞和平滑肌细胞中的Nogo-B参与了体外细胞迁移的调节以及体内血管重构和生成的调节。通过影响内皮细胞功能，参与鞘磷脂的生物合成，Nogo-B可以调控血压，参与心肌肥厚的病理生理过程[4]。有研究发现，肝细胞癌中Nogo-B的表达水平与肿瘤血管的密度呈正相关，而肿瘤血管生成作为肿瘤的特性以及治疗的重要靶点受到关注[5]。蛋白质组学和免疫印迹法研究发现，Nogo-B主要表达于上皮来源的癌细胞。在临床上，肺癌、乳腺癌、宫颈癌和肾癌患者肿瘤内的Nogo表达水平与患者生存率呈负相关[6]。对敲减Nogo癌细胞进行基于质谱的定量蛋白质组学分析发现，Nogo的表达与癌细胞生存以及细胞骨架功能相关[5]。在脂多糖诱导的急性肺损伤小鼠模型中，过表达Nogo-B能通过调节肺泡巨噬细胞的聚集和上调穿透素3的表达减轻肺部损伤，且能够显著延长使用脂多糖致死剂量后的生存时间，证明Nogo-B在急性肺损伤发病过程中可能具有保护作用[7]。

2 Nogo-B与心血管疾病

有研究发现Nogo-B参与血管重构，通过蛋白质组学分析显示，Nogo-B在体外培养的内皮细胞和平滑肌细胞以及完整血管中均有高表达，其N端参与血管重构，包括促进内皮细胞的迁移和抑制VSMCs的迁移[8]。缺乏Nogo-A/B小鼠在血管损伤后引起新生内膜的过度增殖，进行腺病毒转染后可以改善血管的异常扩张，据此首次提出了Nogo-B作为重要调节因子参与血管平衡和重构[8]。血管重构预示着VSMCs间的细胞连接发生改变，研究发现，Nogo-B在VSMCs间微管和肌动蛋白细胞骨架之间起分子连接作用，Nogo-B低表达导致过度血管重构[9]。

内皮细胞功能与高血压相关，是导致血管张力失调的早期因素之一。目前已经证实，Nogo-B作为一种内质网膜蛋白，能够调节内皮细胞的鞘脂类生物合成，直接影响血管功能和血压[10]。Nogo-B主要通过抑制鞘脂类生物合成限速酶(serine palmitoyltransferase，SPT)的生物活性，控制内皮细胞1-磷酸鞘氨醇(sphingosine 1-phosphate，S1P)的产生和自分泌，作用于下游G蛋白偶联受体信号通路。在敲除Nogo-B的情况下，SPT的生物活性增加约40%，而通过慢病毒转染恢复Nogo-B的表达可使SPT的活性趋于正常[10]。敲除Nogo-B小鼠以及敲除Nogo-B内皮细胞均表现出对高血压的拮抗作用，并且能够促进内皮细胞一氧化氮的释放，从而发挥保护功能。

Nogo-B在心肌肥厚的发生中发挥重要作用。既往研究证明，Nogo-B在上游调节S1P的旁分泌过程，而S1P可以保护心脏免受炎症、纤维化以及压力超负荷后的功能障碍[10]。缺乏Nogo-B小鼠或内皮细胞能够抵抗病理性心肌肥大的发生发展。进一步研究发现，SPT抑制剂可以诱导Nogo-A/B敲除小鼠血管渗漏、炎症、心脏功能障碍，并可达到野生小鼠水平，而SEW2871(一种S1P1受体激动剂)可以有效改善野生小鼠心肌渗漏、炎症和心脏功能障碍[11]。研究证实，内皮细胞鞘磷脂合成及Nogo-B调控在病理性心肌肥厚发展中起关键作用，可为病理性心肌肥厚的临床治疗提供一个潜在的治疗靶点[11]。Nogo-B是调节内质网应激信号的重要内质网蛋白，内质网应激与心肌肥厚过程中的自噬有关。研究发现，抑制Nogo-B表达可以激活内质网应激通路，从而促进心肌细胞肥大和心肌成纤维细胞活化，提示Nogo-B可能在心肌肥厚的发生过程中发挥保护作用[4]。

近年来，对Nogo-B与冠心病的研究逐渐增多。多项研究表明，冠心病患者Nogo-B表达水平改变，提示其可能参与冠心病的发生发展[12]。对立陶宛原住居民的一项基因组相关性研究表明，Nogo可能是冠心病的一个基因易感位点[12-15]。在动脉粥样硬化早期，血管内膜Nogo-B表达受阻，且与内膜厚度呈负相关，此时，巨噬细胞通过动脉壁的转运受到损伤，导致内膜巨噬细胞聚集，外膜巨噬细胞数量相应减少[13]。与健康对照组相比，冠心病及稳定型心绞痛患者血浆Nogo-B水平升高，多因素Logistic回归分析显示，血浆Nogo-B水平与冠心病相关，提示血浆Nogo-B水平可能成为预测冠心病发病的潜在标志物[14]。动物实验也证明，高脂饮食诱发早期动脉粥样硬化可引起动脉内膜增厚，而Nogo-B表达下降，恢复正常饮食后，动脉内膜变薄，但Nogo-B表达恢复正常，提示Nogo-B可能参与动脉粥样硬化的形成[14]。另有研究表明，合并外周动脉疾病的冠状动脉疾病患者血清Nogo-B水平较单纯冠状动脉疾病患者升高[15]。

此外，Nogo-B与其他血管疾病的关系也逐渐受到人们的关注。增殖性糖尿病视网膜病变作为晚期糖尿病视网膜病变，特征是新生血管形成。研究发现，Nogo-B在增殖性糖尿病视网膜病变患者眼组织和高糖环境人视网膜内皮细胞中高表达，下调Nogo-B表达后，细胞迁移和成管作用减弱[16]。Nogo-B以自分泌的方式通过血管内皮生长因子/磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)通路促进人视网膜内皮细胞血管生成，降低Nogo-B视网膜水平或阻止其释放，可能成为治疗增殖性糖尿病视网膜病变血管生成的一种新策略[16]。另有学者发现，Nogo-B通过缺氧诱导的应激反应参与肺动脉高压的发生发展，可能是肺动脉高压的潜在治疗靶点[17]。由此可见，Nogo-B在血管的生理及病理状态下均发挥了重要作用，但研究结果仍存在差异甚至矛盾，具体作用机制有待阐明。

3 Nogo-B与肝脏疾病

肝脏纤维化是肝硬化的早期阶段，早期调控肝脏纤维化可能逆转肝硬化的进程。敲除小鼠Nogo-B能够缓解肝纤维化及门静脉压力，体外实验发现，Nogo-B通过调控转化生长因子-β/Smad2信号通路参与肝纤维化过程，说明Nogo-B可能是肝纤维化的新型调控因子[18]。Nogo-B能够促进肝脏纤维化和肝硬化进程，在Nogo-A/B敲除肝硬化小鼠模型中，肝星状细胞凋亡增强，肝纤维化减弱，说明选择性阻断肝星状细胞中Nogo-B的表达可能减轻肝脏纤维化[19]。Nogo-B主要表达于肝脏非实质细胞，可能通过诱导白细胞介素-6/信号转导及转录激活因子3信号通路，抑制转化生长因子-β1信号通路，从而促进肝细胞增殖和再生[20]。肝脏纤维化及肝硬化后血浆Nogo-B表达水平升高，与肝硬化程度呈正相关，有望成为肝硬化血液检测的一种新型标志物[21]，抑制Nogo-B可能通过下调内质网应激降低肝星状细胞活化[22]。

在酒精性肝病中，Nogo-B促进库普弗细胞的M1型巨噬细胞极化，升高三酰甘油水平，加重肝脏损伤，而Nogo-B敲除后，内质网应激增强及M2型巨噬细胞极化引起肝脏损伤减轻[23]。通过体外和体内实验发现，肝癌细胞内Nogo-B表达升高，敲除Nogo-B后，肝癌细胞增殖和生长明显抑制[23]。下一代测序分析表明，Nogo-B通过调控白细胞介素-6/信号转导及转录激活因子3信号通路促进肝癌的进展[24]。在非酒精性脂肪性肝炎向肝癌转化过程中，Nogo-B通过调节氧化修饰型低密度脂蛋白的代谢重编程促进肝癌的发生发展，CD36-Nogo-B-YAP通路通过调节肝癌细胞重编程，促进肝炎向肝癌的进展[25]。

在人肝细胞癌的肿瘤移植皮下模型中，Nogo-B过表达促进了肿瘤血管的生成，而Nogo-B缺失则抑制了肿瘤血管的生成。Nogo-B抗体可中和Nogo-B在体内外肿瘤血管生成中的作用，提示阻断Nogo-B可能抑制部分肿瘤血管生成[26]。

4 Nogo-B与恶性肿瘤

Nogo-B可能作为促凋亡基因参与部分癌症的发生发展。早期小细胞肺癌研究中未发现Nogo-B信使RNA的表达，过表达Nogo-B骨肉瘤细胞株的细胞增殖和凋亡无明显改变[27]，均未证实Nogo-B参与癌细胞的凋亡过程。然而，通过搜索数据库发现，仍有相当数量的癌细胞表达Nogo-B，且既往研究存在实验细胞的个体差异及缺乏体内实验，Nogo-B与癌症的关系有待进一步研究。Ras信号失调是引起各种癌症的一个主要原因，采用质谱的细胞表面蛋白分析证实，在Ras肿瘤基因的细胞转化中，Nogo可以影响干扰素的应答，而干扰素的应答与癌细胞的易感性密切相关，提示Nogo可能在癌症中发挥作用[6]。

Nogo-B还参与癌细胞的增殖、凋亡和侵袭。一项回顾性研究显示，在非小细胞肺癌中，肺鳞癌Nogo-B的表达较肺腺癌高，Ⅰ期非小细胞肺癌Nogo-B表达较Ⅱ～Ⅳ期明显升高[28]。有文献报道，Nogo-B可导致癌细胞凋亡，在癌细胞系中具有很强的促凋亡倾向，可能是一种新型促凋亡基因[27]。尽管Nogo-B基因导致凋亡，但其与目前已知的任何一种凋亡相关基因或功能域均不同源。此外，Nogo-B可与内质网上促凋亡基因Bcl-xL、Bcl-2作用，诱导内质网张力改变和Ca2+内流，影响肿瘤生长[28]。

研究显示，Nogo参与脂质稳态、Akt信号通路和细胞骨架调节，特别是下调并降低鞘磷脂合成，削弱Akt的质膜定位，并以鞘磷脂依赖的方式显著降低Akt的磷酸化水平，对Akt相关上游激酶未产生任何竞争性影响，其中Akt磷酸化参与许多癌症过程[5]。细胞实验表明，下调Nogo表达可以抑制肿瘤细胞增殖，而动物实验中，下调Nogo表达可以抑制小鼠肿瘤的异种移植[5]。一项回顾性研究发现，胃癌组织内存在Nogo表达，与肿瘤分期、组织亚型相关，且Nogo低表达患者的术后生存时间长；Cox多因素分析提示，Nogo是胃癌患者总体生存的独立预后因素，表明其可能参与胃癌的恶性进展[29]。

近年研究发现，Nogo-B在结直肠癌细胞内高表达，敲低Nogo-B表达，癌细胞活力下降、凋亡增加，再次恢复Nogo-B表达后，癌细胞凋亡停止[30]。实验证明，Nogo-B可能通过负向调节细胞外凋亡通路在结直肠癌细胞中起促表达作用，进一步研究发现，抑制Nogo-B表达可以下调细胞内FADD样白细胞介素-1β转化酶抑制蛋白，激活胱天蛋白酶8，可能成为结直肠癌治疗的新靶点[30]。Nogo-B与宫颈癌转移相关，Nogo-B过表达介导上皮-间充质转化，促进细胞迁移和侵袭，抑制细胞黏附，是宫颈癌转移的诱导因素之一[31]。

5 Nogo-B与组织修复

Nogo-B在组织创伤修复中具有重要功能。下调人脐静脉内皮细胞中Nogo-B可诱导多种细胞因子的旁分泌，改善局部微环境，促进创伤组织修复，这可能是组织工程血管生成的新途径[32]。缺血和创伤后血管的形成需要相关血管协调因子和炎症反应的共同协作。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，再表达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。Nogo-B在缺血组织内表达上调，可能通过调节巨噬细胞功能促进组织修复[33]。

Nogo-B作为一种血管保护因子，可以减少移植静脉血管的内膜增厚。研究发现，激活c-Jun氨基端激酶/p38促分裂原活化的蛋白激酶通路可以诱导VSMCs凋亡，据此提出Nogo-B可能部分通过激活c-Jun氨基端激酶/p38促分裂原活化的蛋白激酶通路诱导VSMCs凋亡，从而减少移植静脉血管的内膜增厚[34]。PirB是Nogo-B的另一种受体，静脉移植物内的Nogo-B和PirB表达均升高，缺乏任意一种则导致移植静脉内炎症细胞浸润、管壁增厚、巨噬细胞数量增加，说明Nogo-B/PirB轴可能通过抑制巨噬细胞调节静脉移植物在体内的循环适应[35]。

Nogo-B参与多种来源的血管损伤。Nogo-B在肾远端肾小管上皮细胞中特异性表达，肾损伤动物模型中，Nogo-B表达显著增加，提示其可能成为肾损伤标志物，而Nogo-A/B-/-小鼠肾脏中巨噬细胞募集缓慢，但未影响肾脏组织损伤、炎症及纤维化[36]。在糖尿病肾病中，循环血液内的Nogo-B过表达能够减少异常血管生成，保护肾小球毛细血管结构，从而改善糖尿病肾病[37]。

6 Nogo-B与炎症性疾病

缺乏NogoA/B小鼠中，炎症部位中性粒细胞和单核细胞的聚集明显减少，炎症加重。血管内皮细胞中小干扰RNA可降低Nogo-B的表达，破坏中性粒细胞转运，降低细胞间黏附分子-1诱导的血管内皮细胞钙黏蛋白的磷酸化，为研究Nogo-B调节内皮细胞炎症提供了新的方向[38]。研究显示，在脂多糖作用后，巨噬细胞中Nogo-B表达下调；而Nogo-B过表达则增加了炎症因子的产生和巨噬细胞的迁移，激活主要组织相容性复合体Ⅱ和巨噬细胞清道夫受体1的表达，表明Nogo-B在调节巨噬细胞聚集和免疫应答过程中起重要作用[7]。进一步研究发现，Nogo-B可能通过增强巨噬细胞表面的Toll样受体4的表达激活促分裂原活化的蛋白激酶通路，启动炎症反应[39]。

Nogo-B在肺组织高表达，与肺部炎症关系密切。在辅助性T细胞2诱导的小鼠肺部炎症模型中，呼吸道上皮细胞和平滑肌细胞Nogo-B表达下调；Nogo-A/B敲除小鼠中，腭，肺及鼻咽上皮克隆基因表达下调，哮喘样反应明显加重，而转基因小鼠通过重构上皮细胞Nogo-B表达可以抑制辅助性T细胞2诱导的肺部炎症，说明肺上皮细胞内Nogo-B通过调控腭，肺及鼻咽上皮克隆基因降低肺部炎症反应[40]。载脂蛋白M主要存在于血浆高密度脂蛋白，与炎症性疾病关系密切，可作为S1P主要载体保护肺内皮屏障功能，能够减轻脂多糖诱导的急性肺损伤[41]。Nogo-B与S1P关系密切，而载脂蛋白M作为血浆内S1P的主要载体，是否与Nogo-B共同参与某些疾病的发生发展尚不明确。

肠道Nogo-B主要表达于肠上皮细胞，对内镜下炎症性肠病的活组织检查显示，Nogo-B表达明显降低；经小干扰RNA降低Nogo-B表达后，肠上皮细胞通透性增加，上皮钙黏素、α联蛋白及肌动蛋白的表达均降低[42]。炎症性肠病的体内外实验均显示Nogo-B下调，推测Nogo-B可能通过调节上皮钙黏素、α联蛋白的表达及细胞间肌动蛋白骨架连接，参与维持肠上皮细胞屏障功能[42]。

Nogo-B在中枢神经系统内的作用尚不明确，小胶质细胞活化增加往往伴随着突触可塑性的降低。在老年大鼠的海马组织内，Nogo-B表达明显增加，可能通过淀粉样蛋白酶作用促进小胶质细胞的活化，进而导致脑组织突触可塑性损伤，具体作用机制有待进一步探索[43]。

7 小 结

Nogo-B是Nogo的重要成员，在体内广泛分布并参与多种病理生理过程，Nogo-B主要分布于细胞内质网，参与细胞内鞘脂类的代谢过程，然而具体的上下游调控机制尚未明确，其与疾病的相关性研究有待进一步深入。从最初的中枢神经系统研究到目前的心血管疾病、肝脏疾病、恶性肿瘤、组织修复、炎症性疾病等领域，Nogo-B的重要性得到进一步的明确。随着机制研究的深入，Nogo-B与恶性肿瘤的关系逐渐被揭示，尽管现阶段相关研究结果尚存在诸多争议，但未来有望为疾病的诊疗提供新的靶点。