磷物質在外周神經再生時的作用

呂廣秀

解放軍第八五醫院分院，上海 200235

脊髓神經后支在功能上分為兩支，一支到達外周組織的感受器專受感覺，而另一支則負責將接收到的信息傳輸到中樞。但是，感受支損傷時其遠端發生沃勒變性，髓磷脂碎片發生溶解，并形成一個利于軸突再生的環境，而近端則開始再生[1]；而傳輸支則在損傷后的數小時內就出現損傷部位的膠質細胞疤，其疤痕表面的抑制性多糖蛋白和髓磷脂中的抑制分子協同阻礙軸突的再生[2]。外周分支損傷時胞體內的CAMP升高，激活了PKA（protein kinase A），其通過磷酸化和細胞介素-6的升高來促進神經的再生[3]。磷物質在神經再生中起重要作用，以下就幾個方面進行介紹。

1 磷酸化CAMP和PKA的激活在神經再生中的作用

二十世紀八十年代始至本世紀初，研究表明脊神經的外周分支損傷能促使脊神經元中樞抗髓磷脂的抑制作用，并且發現胞體中的CAMP水平升高，給未發生外周支損傷的脊神元胞體內的注射CAMP類似物同樣能使中樞支產生抗隨磷脂的抑制作用，出現神經再生[4-5]，而且CAMP是通過激活蛋白激酶（PKA）而發揮作用[6]。PKA、蛋白激酶等均以磷酸化激活，然后發生轉錄，從而促進多巴胺的合成。而RhoA是細胞架裝配的關鍵信號分子，但其抑制神經的再生，其活性協調也受磷酸的影響，能被磷酸化而失活，從而促進神經的再生[7]。

2 髓磷脂抑制神經再生

髓磷脂是抑制軸突生長的主要因素，其分子表達有三種亞型（NogoA、B、C），NogoA除有C端抑制性結構外，還存在特有N端的抑制性結構，其抑制神經生長的作用最強[8]。可溶性的Nogo受體，包含兩組富亮氨酸，是一個85KDa的GPI連接蛋白，第二個富亮氨酸是Nogo受體特有的C端結構序列，Nogo66與受體結合會導致生長萎縮，且被植入受體后神經元會對Nogo產生生物效應[9]。所以，阻斷受體能克服髓磷脂對神經元軸突生長的抑制作用。受體是通過p75 神經元受體將髓磷脂的抑制信號傳到細胞內。但是受體去除后，仍能發生髓磷脂對神經生長的抑制作用，說明還有其他受體樣功能的分子存在。免疫球蛋白受體是髓磷抑制分子的另一個受體[10]。去除Nogo的三個亞型受體，脊神經神經元中樞分支仍不再生，也說明Nogo并不是抑制中樞分子再生的核心物質[11]。

3 細胞因子通過磷酸化影響神經再生

神經生長因子通過細胞極性通路影響軸突的生長，促進損傷的神經元再生，其主要是使GSK-3β磷酸化而失去活性，導致細胞骨架結合蛋白發生變化，調節神經元軸突的生長[12]。白細胞介素-6（IL-6）也是影響外周神經再生的細胞因子之一，在脊神經元外周分支損傷時，注射IL-6會產生與注射CAMP類似的效果，主要是產生轉錄IL-6 mRNA，誘導IL-6的表達，IL-6可能是CAMP的下一步的信號分支，存在與其發揮平行功能的另一分支。而坐骨神經損傷則會產生白細胞抑制因子（LIF），其作用機制與IL-6相似，通過基因表達起到使外周神經再生[13]。

4 磷酸酶在神經再生的影響

絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶存在三種不同的結構，其主要是起催化作用，酶的激活分別依賴于Ca2+調蛋白和Mg2+，通過亞基調節后與特異性底物結合，參與糖、蛋白代謝，也參與細胞同期活動和基因表達等細胞過程的生化代謝[14]。該酶系之中的PP1，是通過調節神經元突起中的細胞骨架分成來影響突起生長，突起前端為生長錐，后端為突起柄，兩者之間為突起腰，前端的微管束成排列齊，后端則為松散的微管束，微管結合蛋白起到穩定和成束微管的作用，當被CDK5磷酸化后則阻礙微管成束，而PP1可去磷酸化而產生相反的效應，導致神經元突起的延伸，抑制神經生長[15]。但PP1再下級發揮作用的分子目前尚不清楚。

[1] Makwana M,Raivich G.Molecular mechanisma in successful peripheral regeneration[J].Febs, 2005, 272(24): 2628-2638.

[2] Huang DW, Mckerracher L, Braun PE，et al.A therapeutic vaccine approach to stimulate axon regeneration in the adult mammalian spinal cord[J].Neuron，1999, 24(3): 639-647.

[3] Gao Y, Deng K.Hou J, et al.Activated CREB is sufficient to overcome inhibitors in myelin and promoto spinal Axon regeneration in vivo[J].Neuron, 2004, 44(4)：609-621.

[4] Richardson PM, Issa VMK.Peripheral injury enhances central regeneration of primary sensory neurones[J].Nature, 1984, 309(2):791-793.

[5] Neumanns S, Bradke F, Tessier-Lavigne, et al.Regeneration of sensory axons within the injured spinal cord induced by intraganglionic CAMP elevation[J].Neuron, 2002, 34(6):885-893.

[6] Neumann S, Bradke F, Tessier-Lavigne, et al.Regeneration of sensory axons within the injured spinal cord induced by intraganglionic CAMP elevation[J].Neuron, 2002, 34(6):885-893.

[7] Qiao J, Huang F, Lum H.PKA inhibits RhoA activation：a protection mechanism against endothelial barrier dysfunction[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol,2003, 284(6):972-980.

[8] Filbin MT.myelin-associated inhibitors of axonal regeneration in the adult mammalian CNS[J].Nat Rev Neurosci，2003，4(9):703-713.

[9] Fournier AE, Grand PT, Strittmatter SM.Identification of a receptor mediating Nogo-66 inhibition of axonal regeneration[J].Nature，2001，409(6818):341-346.

[10] Atwal JK, Pinkston GJ, Syken J, et al.PirB is a functional receptor for myelin inhibitors of axonal Regeneration[J].Science.2008, 322(5903):967-970.

[11] Jae K, Leel CG, Andrea F.et al.Assessing spinal axon regeneration and sprouting in Nogo-, MAG-, and OMgp-Deficient Mice[J]. Neuron, 2010,66(5):619-640.

[12] Yoshimura T, Kawano Y, Arimura N, et al.GSK-3［beta］regulates phosphorylation of CRMP-2 and neuro polarity[J].Cell, 2005, 120(1):137-149.

[13] Cao Z, Gao Y, Bryson TB, et al.The cytokine Interleukin-6 is sufficient but not necessary to mimic the peripheral conditioning lesion effect on axonal growth[J]. Neurosci, 2006, 26(3):5565-5573.

[14] Colbran RJ.Protein phosphatases and calcium/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ-dependent synaptic plasticity[J].Neurosci, 2004, 24(5):8404-8409.

[15] Bielas SL, Serneo FF, Chechlacez M, et al.Spinophilin facilitates dephosphory lation of doublecortin by PP, to mediate microtubule bundling at the axonal wrist[J].Cell, 2007, 129(3):1227-1228.