Slit2和SrGAP2与难治性癫痫的相关研究.doc

1、Slit2 和 SrGAP2 与难治性癫痫的相关研究摘要：Slits 家族及 Slit-Robo 下游信号通路中 RhoGAP 分子SrGAPs 家族在神经元轴突导向和突触生长中有着重要作用，且与难治性癫痫的发生密切相关。作为家族中的重要成员，Slit2 和 SrGAP2 在难治性癫痫中发挥重要的作用，对其研究也很广泛，本文就 Slit2 和 SrGAP2与难治性癫痫的相关研究进行综述。 关键词：Slit2；SrGAP2；难治性癫痫；苔藓纤维出芽 癫痫（epilepsy）是由于大脑神经元反复发作的异常放电而引起的、以中枢神经系统功能失常为特征的慢性脑部疾病，其中约 70%80%的患者经系统抗癫

2、痫药治疗获得长期缓解，甚至治愈，但约 20%30%发作不能得到有效控制，称之难治性癫痫（refractory epilepsy，RE） ，现阶段，关于其发病机制的研究主要聚焦在神经元突触可塑性（synaptic plasticity）和苔藓纤维出芽（mossy fiber sprouting，MFS）两方面，它们均使神经网络发生了重组，是难治性癫痫的病理特征。Slit2 和SrGAP2 与 MFS 的发生紧密相关，本文就近几年的国内外相关研究展开综述。 1 Slit2 概述 1.1 Slits 家族及功能 Slit 基因最早是 Nsslein-Volhard 等 1984年在筛选影响黑腹果蝇幼

3、虫表皮型式发生的基因中发现的。在 1988 年由Tesser-Lavigne 等在进行的体外培养试验时发现底板能产生一种有吸引作用的化学因子，这些因子促使连合神经元轴突向底板靶组织方向生长，而后又经 Kidd、Brose 等人的研究实验最终发现了 Slits 家族及其受体Roundabouts（Robos） ，它们同属于分泌型蛋白，相对分子质量约 20 万，包括 N-端的短信号肽（ss） 、富含亮氨酸的重复序列（leucine-rich repeat，LRR） 、6-9 个表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）样序列，一个 ALPS （Agrin-Laminin

4、-Perlecan-Slit）区域和 C-端的富含半胱氨酸区域（cysteine knot） ，人鼠均有，同源性在 60%以上。Slits 家族有 3 种亚型：Slit1、Slit2 和 Slit3，这三种亚型在中枢、周围神经系统均有大量表达，此外，Slit3 在一些发育的组织器官中也有表达1。 神经轴突导向因子 Slits 及 Robos 是一种进化上高度保守的分泌型糖蛋白，在神经轴突导向、神经细胞迁移、神经细胞形态分化等多种生命活动有重要的调节作用。Slits 的功能主要通过 LRR-2（leucine-rich repeat2）结构域与 Robos 结构域结合实现。 双侧对称的生物，中线

5、是发育中神经系统的重要中介部位，是动物传递左右两侧信息以及协调运动和整合感觉输入的基础，大多数的轴突投射到对侧前要越过中线，然而这些轴突并不是毫无秩序、混乱或者反复穿越中线，中线穿越的过程离不开 Slits 的精细调控2。Slit 基因敲除后，许多轴突连接不能离开中线，甚至有些轴突连接反复跨越中线3。在对小鼠视网膜轴突发育的研究实验、鸡和小鼠胚胎脑干纵向轴突发育实验以及人类胚胎干细胞多巴胺能神经轴突培养的体外实验均证实 Slits对神经元轴突有排斥作用，Slits 作为排斥性因子，保证了神经元轴突只跨越中线一次，准确无误到达既定位置，阻止轴突反复跨越中线形成异常的网格结构。 大量实验证实，哺乳

6、动物的神经系统中，多数神经元需要经过迁移后到达发挥功能的部位发挥作用，迁移是神经系统发育的关键过程之一，若不能正常进行，则会导致多个疾病的发生，一部分癫痫的发生就是如此。在发育的神经系统中，早期神经嵴细胞的迁移，Slits 家族是必须的神经导向因子，能够保证其正常分化及迁移，且进一步表明 Slit 因子是阻止神经细胞嵴迁移的起始，能够减弱其迁移速率4，在成熟大脑中，Slits 参与损伤后的再生，Wang Y 等人发现其调控神经胶质细胞和神经元轴突的延长和分支，介导其迁移5。 神经系统发育过程中，神经轴突和树突有的从一个共同神经突形成两个子分支，有的从一个主轴长出多数侧突，有的常在神经末梢存在成

7、百上千个分支，众多的体外实验证实，Slit1 促进小鼠皮层神经元轴突的延长和成年大鼠背根神经节神经元再生神经轴突的生长；异常的 Slit2能够增加处于伸长期的鼠脑干中央三叉神经感觉神经元轴突的分支，以上说明：Slit 能够促进神经树突的生长和分化。 除此之外，在调节肿瘤细胞转移、肿瘤血管生长、免疫细胞趋化、脉管系统生成、血管内皮细胞生长等方面的研究，Slit/Robo 信号通路也是近年来的热点。 1.2 Slit2 与难治性癫痫 正常人中，Slit2 主要在神经元中表达，而在癫痫患者中，其在星形胶质细胞和神经元中均表达，并且比其在正常组织中明显高表达。Fang3等实验发现，在难治性癫痫动物模型

8、中1d2w，Slit2 的表达持续减低，认为这不是癫痫发生的原因，而是对神经元痫性放电的一种适应性变化，也提示下调 Slit2 后可能会促进 MFS，干扰神经的正常连接，在难治性癫痫的发病机制中有所参与。Fothergill6等证实 Slit2 可抑制轴突的形成。 上述表明，Slit2 失调会抑制正常连接的形成且会促进异常连接，还可能参与星形胶质细胞增生及胶质疤痕的形成，胶质瘢痕正是药物难进入大脑除血脑屏障（Blood Brain Barrier，BBB）之外的又一屏障，Slit2 的上调可能抑制 MFS 的形成以及减少胶质瘢痕的形成，这可能成为抗癫痫药物作用的一个新靶点。 2 SrGAP2

9、概述 2.1 SrGAPs 家族及功能 SrGAPs（Slit-Robo GTPase-activating proteins）是 Wong 等在 2001 年利用酵母双杂交系统实验时发现的一种Slit-Robo 下游信号 RhoGAP 分子并命名为 SrGAPs 家族。SrGAPs 家族包括 SrGAP1、SrGAP2、SrGAP3 和 ARHGAP4，目前多研究与人类相关的前三个因子，它们在结构上具有很高的同源性。Aspenstrom P 指出 SrGAPs 分子具有多个结构域，其一级结构具有较高一致性，包括 1 个 F-BAR（FCH-Bin/Amphiphysin/Rvs）结构域，其由

10、 1 个 FCH（Fer/Fes CIP4 homology）结构域和相邻 2 个 CC（Coiled-coil）结构域组成，1 个RhoGAP（Rho GTPase-activating protein）结构域和 1 个 SH3（Src homology 3）结构域。 SrGAPs 家族不仅在结构上高同源，且在功能上也颇多相似，研究表明：F-BAR 介导细胞膜形态的改变，RhoGAP 特异性水解 RhoGTPase，SH3 介导蛋白与蛋白间相互作用，这三个结构域共同协调调控 SrGAP 分子的功能。SrGAP 分子的功能主要依赖 F-BAR 所诱导丝状伪足（filopodia）的活性，三种

11、F-BAR 在功能上有区别的，例如，在 COS7 细胞中，三种 F-BAR 可以诱导丝状伪足的形成7，但是它们在皮层神经元中功能却不尽相同，SrGAP1 可阻止丝状伪足的形成，在分子水平上，COS7 细胞中三种分子可以形成异源二聚体协同诱导丝状伪足8。另外在细胞模上 SrGAP2 的 F-BAR 有很强的诱导丝状伪足能力。SrGAP1 在线虫胚胎形成过程中通过 F-BAR 介导细胞间的粘附作用9；SrGAP2 的F-BAR 可以促进树突棘的成熟及影响棘密度10、能诱导神经元突起的生长和迁移；SrGAP3 在促进树突棘发育的起始时需要依赖 F-BAR。总之，SrGAPs 家族在神经元轴突导向、神

12、经元迁移、突起生长和树突形成起着重要作用。 2.2 SrGAP2 与难治性癫痫 SrGAP2 是 Guerrier 等学者在 2009 年实验中发现的，并提出其在神经元迁移、突触生长方面有重要作用，SrGAP2 定位细胞外周的轴突，通过 F-BAR 能够显著诱导丝状伪足的形成，进一步影响到突起的分支及神经元迁移；还通过 SH3 参与到 F-BAR 介导的丝状伪足的形成过程；体外对 SrGAP 的探究显示倾向于通过 RhoGAP 水解 Rac1 抑制神经元突起的生长、影响细胞的迁移；体外培养 SrGAP2 过表达可以诱导与突触分支关系密切丝状伪足的形成；体外培养同时证实敲除 SrGAP2 后，轴

13、突及树突的分支数明显下降。以上实验提示 SrGAP2能够促进丝状伪足的生成，而伪足的形成与 MFS 类似。 通过对难治性癫痫患者和正常人颞叶脑组织的标本检测 SrGAP2 的表达情况，认为 SrGAP2 可能通过促进轴突生长和出芽参与 MFS，进一步加重异常神经网络的建立，导致癫痫反复的自发性发作，最终形成难治性癫痫11。刘锦等人发现：SrGAP2 在难治性癫痫动物组中的表达含量逐渐升高，且在 2w 左右达高峰并维持，到 2 个月左右降至接近对照组水平，提示其可能在难治性癫痫的发生发展中起重要作用。另一项临床研究中，一位患者染色体转位造成的 SrGAP2 基因断裂可能与早期婴儿型癫痫性脑病的发

14、生及精神运动性障碍有关12，SrGAP2 基因敲除的小鼠也表现出了癫痫病症状10，但是造成这些症状的具体机制尚待更进一步的研究。上述同样表明，SrGAP2 在难治性癫痫发生中有所参与，调节 SrGAP2的表达可能在治疗疾病中有所帮助。 3 小结 癫痫的脑组织神经元由于长期反复的痫性放电发生神经胶质细胞增生、神经元丧失及凋亡、突触功能增强、MFS 等病理改变，其中，MFS、Slit2 和 SrGAP2 在此发挥了重要的作用，但对它们在人体中的实验仍需进一步研究，干预 MFS 可使难治性癫痫的治疗更加容易。在以后的研究中，Slit2 和 SrGAP2 将成为新的治疗靶点，也将为癫痫的研究及防治提供

15、新方向。 参考文献： 1邵一叶，陈英辉.神经导向因子调节海马苔藓状纤维出芽及其与颞叶癫痫相关性J.神经解剖学杂志，2014，30（4）：499-502. 2于奇，周启升，赵晓，等.神经轴突导向分子 Slit 的功能及其分子作用机制研究进展J.生理学报，2012，64（2）：220-230. 3Fang M，Liu GW，Pan YM，et al.Abnormal expression and spatiotemporal change of Slit2 in neurons and astrocytes in temporal lobe epileptic foci：A study of ep

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