胶质纤维酸性蛋白基础与临床研究进展
2024-09-04
来源:我们爱旅游
匡堂绽述2Q塑生!旦筮!§鲞筮!!捆丛!!i型曼箜!碰!尘!吐垒蛆!Q塑,!!!:!!:№:!垒Genet,2003,12(14):1755—1765.[16】HargusinandofmaintainSOnlme,eolumn目Lr,andhypertrophicchondrocytesa1.Sox-4RNAviainG,KistR,KrameqrJ,eta1.Losss0西functionresultsembryonicsteminthecartilagegrowthplate[J].JCellBiol,2004。164(5):747-758.R,etmessengerisex-defectivechondrocytedifferentiationofmousecells[19]BeppeS,RianE,Jemtlandpressedinthevitro[J].IntJDevBiol,2008,52(4):323-332.[17]HunY,LefebvreV.L・Sox5andSox6driveexpressionCallembryonicgrowthplateandregulatedthepara—inoftheaggre-thyroidhormone/parathyroidosteoblast—like240口.2412.hormone.relatedBoneMinerproteinreceptorgeneincartilagebysecuringbinding0fSox9toBfar・upstreamcells[J].JRes,2000,15(12):enhaneer[J].Mol[18】SmitsP,DyCellBid,2008,28(16):4999-5013.Sox6P,MitraS,d一.Sox5andmneededtodevelop收稿日期:2009-02.16修回日期:2009J07聊胶质纤维酸性蛋白基础与临床研究进展梁彦涛1△’(综述),张敬军2(审校)(I.江苏省沐阳县人民医院ICU,江苏沐阳223600;2.泰山医学院,山东泰安271000)中图分类号:R338.1文献标识码:A文章编号:1006-2084(2009)16-2407-03摘要:星形胶质细胞(Ast)是中枢神经系统的主要成分之一,具有对各种损害产生强烈反应的特性,胶质纤维酸性蛋白(GFAP)是Ast的骨架蛋白。在生理情况下脑内少有表达,而在病理状态下出现反应性表达增强。GFAP的表达增强是Ast活化增殖的特征性标志,在神经系统发育及病理过程中发挥重要作用,对神经元的存活、突起的再生和神经系统功能的恢复有重要的影响。本文回顾了Ast中GFAP的一般生物学功能,阐述了其与神经系统病变有关的病理生理研究进展。关键词:中枢神经系统;星形胶质细胞;胶质纤维酸性蛋白;脑损伤Preclinlcaland用标记蛋白,被公认为Ast的特征性标志物…。细胞骨架蛋白维持着真核细胞的空间结构,由微管、微丝或肌动蛋白丝以及中间丝3种类型组成。它如同一种内部框架,充满整个细胞质的ClinicalProgressofGlialCareFibrillaryHo印italAddicProteinHANGyi,1.h201.ZHANG空间,与外侧的细胞膜和内侧的核膜存在一定的结构联系,同时其参与细胞内物质转运、细胞运ling-jun2.(1.Intensive2.TaishanUnit,thePeople’SofShuyangCounty,Shuyang223600,China;inAbstract:AstrocytesreactionforaaMedicalCollege,Taian271000,China)isoneofthemainingredientsvarietythecentralnervoussystemwiththestrongisofdamage.Glialfibrillaryacidicintheproteinisthecyteskeletonoftheastrocytes.Itlittleofexpressionhjshplayexpressionanof曲且lphysiologicalcondition,whilestl'ongerexpressionunderpathological.ThefihdUaryacidicprotein(GFAP)isam/lrkerofact/rationofastrocyte.Astrocytesdevelopmentandpathology,andcanhishlyaffectlieu—ofrecoveryneurologicalfunction.Thisarticlereviewedthegen.expoundedthenewpatho—physiologicaldevelpomentofnervousnervous动、信息传递、能量转换、细胞分裂等活动。胚胎神经发育早期importantpartintheprocessofronalsurvival,atonalregenerationandoralbiologicalfunctionofGFAP,anddisorderAst前体的中间丝一般以波形蛋白为主,Ast成熟时波形蛋白的relatedt0it.nervousKeywords:Centralsystem;Astrocyte;GlialfibriUaryacidicprotein;Brain星形胶质细胞(astrocyte,Ast)是中枢神经系统的主要成分之一,约占正常成年人脑细胞总数的表达水平降低,而随着年龄的增长,在大鼠前额皮质、海马、纹状体和黑质的GFAP阳间随部位不同而有所区别,但集中在出生后2—3injured性细胞数逐渐增加【2J,尽管达到成年表达水平的时周。在对犬的成年组和老龄组观察发现:随着机体40%。具有十分重要的作用,广泛参与结构和功能维持、免疫以及神经疾病的发病等病理生理过程。中枢神经系统损伤时,Ast由常态转化为反应性Ast,表现为Ast的肥大和增生,其生化标志则是星形细胞内胶质纤维酸性蛋白(glialGFAP)含量的增加。l1.1fibrillaryacidicprotein。衰老,齿状回分子层GFAP免疫反应性显著降低,而在CA㈦却是升高的,并且GFAP免疫反应阳性细胞胞体明显肥大,揭示不同年龄段、不同区域GFAP表GFAP的生物学特性GFAP的基础生理生化GFAP是中枢神经系达也不同旧J。而且,S100蛋自在细胞支架上存在靶点,包括抑制GFAP聚合和磷酸化作用,VandenHoveHo研究认为,S100蛋白在GFAP阳性细胞中的表达是为了限制Ast细胞的成熟。激活状态下Ast中GFAP的表达相对更多,其表达与Ast的活性呈正比HJ,同时病理损害也可刺激Ast合成GFAP。Ast统中Ast所独有的细胞骨架蛋白,是星形细胞中主要的中间丝蛋白,相对分子质量50×103。目前发现,胶质细胞的标记蛋白主要有波形蛋白、GFAP和S100蛋白这3种细胞骨架蛋白。其中GFAP是Ast的常基金项目:山东省卫生系统高层次人才1020工程资助项目(369)可以通过上述变化来改变其与神经元之间的生理联系,进而影响突触的可塑性,发挥其对神经信息的调节作用。GFAP存在于正常Ast和反应性胶质细胞万方数据匿堂筮姿!Q塑生!旦笙!§鲞筮!!翅丛!ii型墨!!翌地!!堕:皇坚!Q嫂:!!!:!!:堕!:!垒中,其表达的高低可从侧面反映细胞增殖、肥大和坏死的程度f61。1.2GFAP的表达方式脑损伤后GFAP会发生量的改变,这是大家所公认的,也正是由于GFAP随大脑损伤时间表现出不同的量的变化,很多学者研究了脑损伤后GFAP的动态变化过程,以期为推断脑损伤的时间提供帮助。有研究认为GFAP的变化只是磷酸化与去磷酸化的表型改变,不需要经过转录、翻译,因而耗时较少,但也有不同观点。Cancilla"1报道,用原位杂交方法观察大鼠脑损伤后GFAPmRNA的表达,伤后6hGFAPmRNA已可检出,4~5d达高峰,7d开始回落,但仍维持较高水平。损伤区邻近的脑膜下及白质中也有GFAPmRNA的表达与增强。与免疫组织化学结果相比,GFAP的表达明显滞后于GFAPmRNA,说明GFAP的增加是由于GFAPmRNA表达的增强所致。Sun等旧。通过对在体、离体实验研究发现,阻断P2Y1受体后,与对照组比较,大脑中动脉闭塞和氧糖剥夺2h后GFAP表达量明显降低。他们认为该受体是通过JAK2/STAT3及P13K/Akt/CREB信号转导途径与GFAP表达相关联。Romao等∽o也认为,除了MAPK/P13K途径,TGF一13。通过亲代谢性谷氨酸盐受体,直接激活GFAP基因启动子,经过转录、翻译,表达GFAP。1.3GFAP的磷酸化大量GFAP的堆积不仅是造成反应性Ast胞体肥大、突起增粗、延长的主要原因,而且是Ast参与胶质瘢痕形成的重要物质基础,成为增加有关外,还与GFAP的磷酸化程度有关,即与Ast中间纤维的组装和去组装有关,GFAP通过其氨基末端区域丝氨酸和苏氨酸的磷酸化和去磷酸化影响聚合、解聚过程,以保持中间纤维组装和去组装的动态平衡,从而影响Ast的形态和功能。Valentim等¨叫通过放射免疫及体外32P免疫标记观察大鼠全脑缺血20min后再灌注GFAP体外磷酸化的规律发现,海马CAl区第1天GFAP磷酸化开始增加,14d达高峰,然后逐渐回落,但直到30d仍保持在较高水平;齿状回在第4天GFAP磷酸化开始增加,14d达高峰,之后逐渐回落,到30d仍保持在较高水平,但总体水平较CAI区低。两区GFAP免疫含量变化趋势与磷酸化变化趋势平行,但与对照组比较,磷酸化GFAP与GFAP免疫总含量的比例并不恒定,缺血后l周磷酸化GFAP比例开始升高,2周时达高峰,以后开始回落,27d接近对照组水平,30d时磷酸化的GFAP比例明显低于对照组。当GFAP磷酸化时,中间纤维去组装为溶解状态,这种改变为脑缺血后Ast万方数据发挥作用奠定了基础,被认为是脑缺血后对周围环境和代谢改变的一种适应性反应,对脑组织起到了积极的保护作用。GFAP的这种磷酸化状态变化可能与周围环境的离子强度、酸碱性、蛋白质浓度等因素有关;随着时间的延长,磷酸化GFAP的比例逐渐降低,提示中间纤维组装增加。若GFAP磷酸化程度明显降低时,中间纤维过度组装,可能会促进胶质瘢痕形成,对轴突的再生具有阻碍作用,不利于神经功能的恢复。2GFAP表达增强的病理生理2.1GFAP与脑损伤GFAP是成熟Ast的特异性蛋白,Ast活化增生、胞体肥大、突起增多增长,是中枢神经系统许多病理生理情况下常见的现象之一。GFAP的过量表达是中枢神经系统损伤时反应性Ast活化增生的重要标志,利用双侧颈总动脉栓塞成年小鼠制作的慢性缺血模型中…J,整个试验期间(1周~6个月),在胼胝体及大脑新皮质均可以发现不同程度的GFAP表达上调,Ast弥漫性增生。增生的GFAP阳性Ast能促进Ast有丝分裂,使原始祖细胞分化到成熟的Ast¨2l,参与清除损伤部位的髓磷脂和神经元碎屑,并包裹损伤区。实验研究发现,相对于野生小鼠,GFAP基因剔除小鼠在脑损伤72h后,海马CA3区神经元细胞出现变性样改变。但胶质细胞增生也有负作用,如阻碍轴突再生,从而干扰残存神经元环路功能等¨3|。可见,GFAP参与构成受损部位神经元生存的微环境,对受损部位神经元的存活、突起的再生和神经系统功能的恢复有重要的影响。2.2GFAP与老年性疾病GFAP的表达增强不仅是脑损伤后Ast反应性增生的标志,也是神经组织老化的表现之一。在神经元蜡样脂褐质沉积症中就发现GFAP贮积现象¨引。研究表明¨引,啮齿类和灵长类衰老脑的胶质细胞数目增加,并发生形态学变化,在阿尔茨海默病患者脑内的老年斑周围发现体积增大的Ast,GFAP表达阳性数目增加,表明这些反应性Ast参与了老年斑的发生与发展,并加重阿尔茨海默病的病理改变,促进病程的发展。在对阿尔茨海默病脑组织活检中,Peter等¨刮发现大量的easpase8介导的GFAP分解碎片,进一步研究证实,caspase-3参与了Ast损伤过程,这可能对阿尔茨海默病的病理生理进程产生消极影响。而在多发性硬化症的研究中发现,在疾病后期,有髓鞘再生的区域可见大量星形细胞前体细胞(GFAP一),其具体作用尚不清楚,可能对轴突生长发挥重要导向作用ⅢJ。在严重的抑郁性障碍患者GFAP表达量明显降低【181,并且发病年龄越小,死亡较早(<60岁),GFAP表达量降低越明显。提示GFAP在抑郁性障碍的病理生理中发挥重诱发癫痫的根源。但是否形成瘢痕除与GFAP含量在神经递质代谢、自身可塑性、内环境稳定性等方面匿芏绽姿!Q塑生!旦筮!i鲞筮!!期丛!!堡型曼!!!P吐!!坠△竖!Q塑:!!!:!!:盟!:!垒・2409・要作用。stressreducesS100Bintheneonatalrathippocampus【JI.Neuro-eventsGFAP与学习记忆早期研究发现,老年记忆损害的大鼠海马内的Ast肥大和神经元丢失,并认为2.3[5]report.2006,17(10):1077—1080.DietrichWD,DantonG,HopkinsAC,eta/.Thmm]x,embolicpredisposethebraintransienttoGFAP阳性星形细胞与老年学习记忆减退之间有一定的相关性,而大鼠学习记忆能力与海马GFAP阳性[6]globalwidespreadcerebralinfarctionafterdelayediachemiainrats[J].Stroke,1999.30(4):855-861.EngLF,ChimikarRS,LeeYL.Glialfibrillaryacidicorleprotein:细胞数呈负相关,说明Ast可能参与了学习记忆过程¨91。Drozdov等[201观察到在大鼠逃避实验中,GFAP的表达分3个阶段:在最初几个小时GFAP表达明显增多,1—2周后表达量有所下降,在第3周时[8][7]GFAPthirtyCancillaafteryears(1969-2000)[J].NeurochemRes,2000,25glialfibrillaryacidicEXPprotein(9/lO):1439-1451.PA.ExpressionofmRNAforexperimentalcerebralinju,y[J].NeuropathreceptoronNetrrol,1992。51(5):560-569.SunJJ。LiuY,YeZR.EffectsofP2YIglialfibrillaryB—表示量再次上升,并达到最高值,进一步表明GFAP表达与学习记忆有关,并且机制极其复杂。在学习记忆的过程中,神经突触的增效与记忆的巩固机制是随着即早基因表达而增强,这些变化往往都伴随着大量的GFAP表达。长时程增强效应通过Ar93.1/Arc一1R途径诱导大量GFAP表达、Ast肥大,肥大的[10][9]cidicproteinandg]ialcellline.derivedneumtmphicfactorproduc—signalingtionofastrocytesunderischemicconditionandtherelatedpathways[J].NeurosciBull,2008,24(4):23l-243.R砌oGFAPLF.SousaVdegenepromoterO,NeroVM。da/.GlutamateactivatesfromculturedastrocytesthroughTGF.belalpathways[J].JNeurochem,2008,106(2):746-756.ValentimLM,MichalowskiCB,GottardoSP.eta1.E艉ctsoftransi.entcerebraliachmiaonglialfibrillaryacidicratproteinphosphoryla-tionandimmunoeontentinhippocampus[J].Neu瑚ci,1999,C.SanlI.eta/.AstrocytbilateralreacttoAst能够提供一个可以迅速返回到离子静息阶段和促进新突触发生及增加突触活性的一种稳定的长时程调节机制[2tj。在学习记忆的过程中GFAP表达增加,可以认为是对突触活性、数量和组织代谢需求增加的共同应答。2.4[12]91(4):1291—1297.Schmidt.KastnerR.Aguirre.Chenoligemiain山eforebraininducedbychronicidarteryocclusioninconunocar01..rats[J].BrainRes,2005,1052(1):28-39.J,eta/.TheinfluenceinofofaatrocytesinKarwackiZ,KowianskiP.DziewiatkowskionsevofluraneperimentalthereactivitytheCOUl靶ofPhysioltheex.intracerebralhaemorrhagerat[J].JPharma-col,2005,56(3):455-469.GFAP与生殖周期动物在发情期前以电生理[13]OtaniN,NawashimH,FukuiS.eta1.Enhancedhippocampalkainateexcitotoxicityinneu—学的方法也可检测到更大程度的海马树突棘及轴.棘突触数量增加,Ast的突起数量增多旧J。小鼠发情前期,在海马区尽管Ast细胞数量没有变化,GFAP[14]rodegenerationnullafterClintraumaticorGFAP.mice[J].JNeurosci,2006,13(9):934-938.a/.AccumulationofKatzML。SandersDN.MooneyBP.etglialfi.brillaryacidicbetan表达量却明显升高,而在发情间期、发情前期,驱体感觉皮层GFAP表达量和细胞数量达高峰,在发情期、直到发情后期GFAP表达量和细胞数量均到低[15]proteinandhistoneH4inbrainstoragebodiesofTi.temerswithhereditaryneuronalcomidlipofuscinosis[J].JInheritMetabDis.2007.30(6):952-958.TF,eta1.Inflammatorycytokinase:putativeResRaberJ,SorgO,HornregulationofneuronalBrainResandileum.endocrinefunctionIJ].BrainRev.1998。26(2/3):3加.326.E,Ha谷,在扣带回皮质则没有上述变化,并且GFAP表达分布与雌激素受体分布相一致,该实验旧纠显示卵巢激素对Ast活化发挥关键作用,但其详细机制仍有待进一步研究。3展望目前Ast的GFAP表达调节机制仍不十分清楚,[16]MouseralPE,HeadKH,“a/.Caspaae-mediatedwithindegeneratingcleaIrageofofgli-thefibrillaryacidicproteinastrocytesalzheimer’sdiseasebrain[J].AmJPathol,2006,168(3):936-946.a1.Aa[17]YvetteM.SangML.MichaelCL。etRoleforofhypertrophica8.trocytesmuhipleandastrocyteprecursorsIncaaerapidlypmgresmve[18】Si0fXH,Josesclerosis[J].MultipleSclerosis,2003,9(4):332-341.JM,GillianO,eta/.Age—dependentreductionsintheIevdproteininthedialfibrillaryacidicprefrontalcorte*inmajorde-GFAP在病理生理中的作用机制仍在探讨之中,深入研究GFAP表达的调控,有效控制Ast增殖,使其最[19]pression[J].Neuropsychopharmacology,2004,29(11):2088-2094.廖敏,陈世新.慢性捆绑应激致大鼠学习记忆受损及海马胶质细胞GFAP表达的变化[J].咸宁学院学报(医学版),2003,17(5):322—324.大程度地发挥对神经元的保护作用,避免其不利影响是目前国内外神经系统疾病研究者所关注的焦点。参考文献[1]ComesFC,PaulinD,MouraNero[20]DrozdovOL.ChomaVI.Changescidicinthecontentofglialfibrillarya.proteininthefrontalcortexofratsduringconditionedactiveavoidancetraining[J].Neumphysiology,2003,35(2):98-105.[21]V.GlialfibrillaryacidiproteinRodrfguezJJ,DaviesHA,ErringtonML.ARG3.1/ARCinexpressionhippocampaldentategyrusastroeytes:ultrsstructuralevidenceacidicandco—localizationwithMol(GFAP):modulationbygrowthfactorsanditsimplicationin∞tl'o-eytedifferentiation[J].BrazJMedBiolRes,1999,32(5):619-631.glialfibrillaryMed.2008.12(2):67l石78.protein[J].JCell[22]KlintsovaA.LevyW.DesmondN.Astrocyticvolumefluctuatesin[2]金剑,李柱一,林宏.大鼠生后中枢神经系统S100B和胶质纤维酸性蛋白表达的变化[J].解剖学报,2007,38(3):259-264.[3]HwangIK,ChoiJH.LiH,eta/.ChangesinglialfibrillaryacidicproteinimmunomactivityinthedentateVetthehippocampalCAlregion∽m%theestrouacycle[J].BrainRes.1995.690(2):269-274.[23]StrubleRG.AfridiS.Beckman.RandallS.et4.Neocorticalandhippocampalproperofadultandageddogs[J].J965-969.hippocamptmMedSci,2008,70(9):gyruaM,dandglialfibrillaryacidicvariationduringtheproteinimmunoreactivityshowsregion・specificmouseG%tl-ouscycle[J].Neum-endocrinology。2006,83(5/6):325.331.a/.Prenatal[4]VandenHoIreDL.SteinbuschHW,Bmsehettini收稿日期:2009-02.18修回日期:2009-06—10万方数据