脑红蛋白：内源性神经保护因子
发表时间：2010-03-27 浏览次数：483次
作者：贺建勋 综述 雷鹏 审校 作者单位：兰州大学第二临床医学院， 甘肃 兰州 730000； 中国人民解放军兰州军区兰州总医院神经外科， 甘肃 兰州 730050 【摘要】脑组织缺血、缺氧及其他损伤可以触发内源性保护机制来防止脑损伤，了解这些机制可对相关神经系统疾病采取新的治疗措施。脑红蛋白 （Neuroglobin，NGB） 主要表达于脑组织神经元中，脑组织缺血、缺氧可诱导NGB的表达，增加NGB的表达可使神经元的损害降低；反之，降低NGB表达可增加神经元的损害。本文对近年来NGB的相关进展作简要综述。
【关键词】 脑红蛋白 缺血缺氧 脑 神经保护
珠蛋白家族是一类广泛存在于细菌、真菌、动植物中的氧合亚铁血红素蛋白，其功能包括：结合氧及转运氧，清除一氧化氮 （NO） 活性成分或解毒作用，氧感受器功能等。脑红蛋白 （Neuroglobin，NGB） 属于珠蛋白家族的成员，具有珠蛋白的基本结构，即1 个血红素结构和蛋白质肽链，主要存在于大脑中。由于NGB的神经元定位[1]和可能的内源性神经保护因子的功能[2]，成为神经科学研究的热点。自从2000年Burmester首次报告NGB以来[1]，对NGB进行了大量的研究，但是关于它的功能及作用机制仍不甚明了。 研究NGB结合氧的特征及其与肌红蛋白、血红蛋白的关系发现，NGB可能对低氧损伤下的脑组织具有保护作用，NGB在发挥脑组织的保护作用时可能有两个过程：NGB表达的诱导与随之而来的保护性活动。本文就诱导NGB表达的损伤因素及NGB在保护中枢神经系统避免受缺血、缺氧及其他形式损害中可能存在的功能进行综述。
1 诱导NGB表达的损伤因素
1.1 低氧对NGB表达的影响 Sun 等[2]观察了NGB与皮质细胞缺氧之间的关系，发现随缺氧时间的增加，NGB表达呈逐渐增高的趋势，认为低氧可以诱导培养的大脑皮质神经元细胞 NGB mRNA和蛋白的表达。Li等[3] 将大鼠置于持续性及间断性的低氧环境下，发现在持续性的低氧环境下NGB mRNA和NGB表达增加，而在间断性低氧环境下NGB mRNA和NGB表达仅轻微增加。Schmidt-kastner等[4]认为对于培养的神经细胞株来说，低氧可诱导NGB的表达，由此可见低氧可诱导NGB mRNA和NGB的表达。但也有试验证明低氧并不能诱导NGB表达增高。Mammen等[5]观察发现，慢性长期低氧条件下小鼠脑内NGB的表达无增加。Hundahl等[6]通过对小鼠研究，发现短期低氧并不能改变NGB在脑中及视网膜中的表达水平，结合Mammen等[5]的研究得出结论为纯低氧因素对活体内NGB的表达并无调节作用。
1.2 缺血对NGB表达的影响 在脑缺血情况下，脑组织中NGB mRNA水平增加[2，7-8]，神经元细胞质中NGB的免疫反应增强[2]。但Hundahl等[9]通过研究自发性高血压大鼠，发现缺血并不能使脑中NGB的表达发生明显变化。Schmidt-kastner等[4]对短暂大鼠脑缺血研究认为：缺血不能增加哺乳动物大脑NGB的表达。 局部脑缺血的同时，往往伴有缺氧损害。在上述缺血、缺氧情况下，NGB的反应不同，这可能与它们所依赖的试验模型有关。研究认为：低氧诱导NGB的表达，可能与缺氧时缺氧诱导因子 （hypoxia inducible factor，HIF） 有关。目前认为，HIF-1在缺氧应答中居于核心地位，HIF-1作为一个多功能的转录因子，对红细胞生成素 （EPO）、血管内皮生成因子 （VEGF）、糖酵解酶类和NO合酶等的基因转录均有调节作用，HIF-1是低氧及NGB诱导的中介者，但是这样的联系至今未被证实。HIF－l的诱导子，如钴和去铁敏 （Deferoxamine，Dfx） 等，均能使NGB基因表达增强。另外，在NGB基因5'端非编码区发现了多条HIF－1结合位点相同序列，提示NGB可能为HIF－1的靶基因。对于低氧诱导NGB表达的具体机制至今仍不清楚。
2 对缺氧与氧化损伤的保护 以上发现可将NGB归类为氧诱导蛋白家族。Sun等[2]通过反义寡聚脱氧核酸转染培养细胞，发现NGB表达较未转染组明显下降，NGB表达下降在缺氧环境下加速了神经细胞的死亡，通过NGB表达重组质粒pcDNA-Ngb转染HN33细胞显示，转染后HN33细胞的NGB表达明显高于对照组，发现NGB过量表达可降低缺氧环境下的细胞死亡。在另一项实验中用NGB－TAT治疗培养的大鼠皮质神经元细胞，降低了细胞对氧的敏感性[10]。由此可见，NGB对缺氧性损伤的脑细胞有保护作用。 Herold等[11]研究认为，NGB可能是一种毒性物质的清道夫，清除缺氧性脑病体内的氧化产物，如NO、H2O2、NO2－ 等。Fordel等[12]进一步证实了这一点，认为NGB在抵御氧化损伤中起重要作用。
3 对缺血的保护 纯缺氧性损伤并不常见，但缺氧常伴缺血表现。为研究NGB在缺血性脑损伤中的功能，Sun等[13]通过脑室注入NGB反义寡 （脱氧） 核苷酸，大鼠中动脉闭塞后脑梗死面积增加；给予表达NGB的腺病毒载体后与对照组比较，梗死灶体积减小50 %。Khan等[14]研究显示过分表达NGB 的转基因小鼠，可以降低脑梗死体积，同时发现，心脏中过分表达NGB可以降低冠脉闭塞后的心梗面积，提示NGB在缺血时的保护效应可以同样出现于非神经细胞。
4 对神经退行性变的保护 NGB能保护细胞抵抗非低氧性损伤[12]，NGB可能具有广泛的内源性保护功能，并不仅局限于对缺血、缺氧性损伤的保护。研究发现：转染了NGB的PC12嗜铬细胞瘤细胞可以降低对β淀粉样蛋白的敏感性，该蛋白与阿尔茨海默病有关，NGB可能在其他神经系统退性行疾病中也有功能，如遗传性ferritinopathy病人的壳核NGB 过分表达，这样可能会减轻由细胞内铁超载所导致的损伤[15]。 综上所述，NGB是一个新的内源性神经保护因子，其表达受低氧、局部缺血，或其他病理生理学因素影响，NGB保护神经细胞免受缺血、缺氧及神经退性行变损害。但对于损伤如何诱导NGB及其保护神经损伤的机制，目前知之甚少。今后，对于NGB保护神经细胞机制的研究及哪些疾病与其有关联，可能是这一领域我们所要面临的主要挑战。
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