常用神经元标记物的医学研究

1、常用神经元标记物的医学研究神经元是完成大脑功能的基本组件，因此要想了解大脑是如何 工作的，乂是如何出现功能异常的，都需从研究神经元的形态、功 能入手。免疫组化技术已经成为神经科学工必不可少、也是最有价 值的研究工具之一。利用各种细胞组分的抗体，研究者能够将神经 元和其他类型脑细胞区分开来，同时可根据细胞形态特征和特定蛋 白表达获取感兴趣的信息。而在研究神经发育、神经分化及神经再 生领域，未成熟神经元标记物常可标记岀那些不同发育阶段的新生 神经元，也是该领域研究常用的标记工具。本文综述了常用的神经 元标记物和未成熟神经元的标记物的研究进展。1骨细胞的力学调控概述1.1神经元核抗原神经元核抗原（n

2、euron specific nuclear protein, neun）是一种可溶 性核蛋白，1992年，mullen等报道了能够识别脊椎动物神经元特 异的核蛋白单克隆抗体的产生，该蛋白被称为neun,分子量多为 4648 kd,在体外能与dna结合，已成为周围和中枢神经系统成 熟神经元的常用标志物。在大鼠，neun广泛表达，大部分神经元 （大脑皮质、基底核、脊髓背角等）有明显表达涪0分神经元为中等表 达（三叉神经脊束核、下丘脑室旁核等）;部分神经元为弱表达（孤束 核、蓝斑等）;而有些核团神经元缺乏neun的表达（视上核、弓状 核、迷走神经背核等）。在成年小鼠，neun表达见于小鼠神经系统

3、的大部分神经细胞，原代培养的小脑细胞中亦可检测到neun,但在 小脑purkinje细胞、嗅球僧帽细胞以及视x膜光感受器细胞未见表 达。尽管neun的免疫组化检测已经被广泛使用，其功能最近才被 了解清楚。研究人员现在已经能够将neun鉴定为fox-3, fox-3 蛋白质参与调控的mrna剪接。由于fox-3由神经系统特异性表 达，人们发现它在调节神经细胞分化和神经系统发育中发挥作用。1.2木性元特杲性烯醇化酶神经元特异性烯醇化酶（neuron- specificenolase, nse）是一种 &gamma理烯醇化酶，由moore等于1965年研究神经系统特异蛋 白时发现5,是由成熟

4、神经元和神经元起源细胞持续表达的胞质蛋 口，是参与糖酵解途径的烯醇化酶中的一种，在细胞内能量代谢中 起着重要的作用。在发育过程中，nse的水平非常低，但在神经元 形态和功能成熟过程中增加。虽然nse作为神经元标记物得到广泛 应用，但需要注意的是，它已被证明在特定条件下在少突胶质细胞 中也有表达，并且在少突胶质细胞分化过程中其表达增加，细胞成 熟后受到抑制。在病理情况下，神经胶质肿瘤和反应性胶质细胞中 也能检测到nse。近年来，nse作为一种神经内分泌肿瘤标志物以 及神经元损伤标志物，被国内外关注和研究。临床上nse还用于小 细胞肺癌和神经母细胞瘤诊断及评价脑损伤程度及治疗效果。1.3微管相关蛋

5、白2 微管相关蛋白 2(microtubule associated protein-2, map-2)是一 种热稳定的磷蛋白，属于结构性微管相关蛋白家族，主要在中枢神 经系统神经元胞体和树突表达。map-2与微管连接促进微管的稳 定，可能参与神经元发育、结构稳定、突起形成和突触可塑性调 -4-ptomap-2主要存在于神经元胞体和树突，是脑内最丰富的蛋白之 -o map-2b存在于神经系统发育的整个时期，而map-2a是成年 特异性蛋白，在大鼠出生后2周才开始表达。map-2c在神经系统 发育早期表达，成年后消失，但在某些部位如视x膜和嗅球在成年 后仍然表达，可能与这些部位成年后神经元生长和

6、可塑性能力有 关。map-2d在大鼠生后5 d才能检测到，主要在成年神经元胞体 表达。而map-2e短暂地表达在髓鞘化和多发性硬化症损害髓鞘再 生时的少突胶质细胞。1.4tau蛋白tau蛋口(tau proteins)是含量最高的微管相关蛋口。正常脑中 tau蛋白的细胞功能是与微管蛋白结合促进其聚合形成微管;与形成 的微管结合，维持微管稳定性，降低微管蛋白分子的解离，并诱导 微管成束。tau蛋白基因位于17染色体长臂。正常人中由于tau 蛋白mrna剪辑方式不同，可表达出6种同功异构体。tau蛋白的 多种蛋白异构体是市单个基因，即人类基因组中为微管相关営白 tau(microtubule-as

7、sociated protein tau, mapt)mrna 的选择性剪接 而形成的。1975年，它们由marckirschner在普林斯顿大学的实验 室中发现。tau蛋白通过异构和磷酸化控制微管的稳定性。tau蛋 白在神经元中含量非常丰富，而少见于其它细胞，但在中枢神经系 统的星形胶质细胞和少突胶质细胞中也有低表达。tau蛋白主要定 位于轴突的远端部分，而在树突中不存在。1.5微管蛋白微管蛋6(tubulin)是细胞内微管的基本结构单位。微管蛋白是一 类含有多个成员的蛋白质家族，微管由α微管蛋白和β微 管蛋白所形成的二聚体为单位聚集而成，两者可以组成一

8、种稳定的 存在形式，在细胞的运动和分裂中都发挥着重要作用。此外，还有 γ > δ和ε微管蛋白。ε-微管蛋白位于中 心粒周围，其定位是通过细胞周期调控的。在细胞周期的早期阶 段，蛋口质主要与旧中心体相关，仅在晚期它才与旧的和新的中心 体均相关。γ-微管蛋白(48 kda)在真核细胞中微管组织中心 (mtocs沖，是一种广泛存在且高度保守的蛋白质。γ-微管 蛋口与微管负端结合，负责介导微管和中心体之间的联系。 γ-微管蛋白丰度小于1%的&

9、alpha;-或β-微管蛋白的水 平。1.6神经丝神经丝(neurofilament, nf)是神经元细胞骨架蛋白，定位于轴 突，为轴突提供结构支持并调节轴突的直径。通常是指在成熟的神 经细胞内组成10nm纤维的nfl, nf-m和nfh三种蛋白亚基， 称为nf蛋白三组分。在神经突起中，nf沿其纵向平行排列成 束，并且在nf之间还有一些长短不一的横桥相连。2未成熟神经元标记物2.1双皮质醇双皮质醇(doublecortion, dcx)是一种编码微管相关蛋白，可直 接使纯化后的微管蛋白tubulin聚合成微管。在神经元迁移中， dcx控制起始过程的聚合作用，稳定细胞骨架，在新

10、神经元最终定 位中起重要作用。孕鼠、新生鼠和成年鼠脑中均表明dcx在成熟神 经元中无表达，dcx在干细胞中有表达，但在神经元前体细胞阶段 的表达是较高的。因此，可以根据dcx表达水平来分离出神经元 前体细胞。dcx作为研究神经元迁移，分化，再生的标记物，通过 对其表达的研究可使我们了解神经元的分化和再生，以及在发育中 的意义。2.2 ßiii 微管蛋白ßiii微管蛋r(beta iii tubulin, tujl)是一种参与神经元细 胞类型特异性分化的微管蛋白。微管蛋白是微管的主要结构，是细 胞骨架的组成成分，在细胞结构的维护，有丝分裂，减数分裂，细 胞

11、内的运输等等方面发挥作用。因此，免疫组化染色发现tujl存 在于未成熟的神经元胞体，树突，轴突和轴突末端。使用免疫组化 检测tujl的显着优点之一是其展现轴突和末端细节的能力。事实 上，已经发现它在检测细胞骨架元件受损后的变化中是有用的。虽 然某种&bcta;微管蛋白的结构在胶质细胞中也有发现，但它却并不 能被tujl抗体识别。2.3神经分化因子1神经分化因子 l(neuronal differentiation 1, neurod-1)又名 b 细 胞e盒转录激活因子2(beta-2),是一种bhlh蛋口。作为转录因 子，neurodj通过与靶基因的特异序列结合参与生物发育过程，调

12、节与机体各部分止常发育或细胞止常分化的有关基因的表达。近来 发现neurod-1基因突变与糖尿病有关。neurodl定位于细胞质和 细胞核，表达于不成熟的神经元中，参与神经系统分化;是后生微神 经正确分化所必需的，其缺失会导致细胞死亡。neurod止是作为 神经分化因子，高表达于周围和中枢神经系统中发育中的神经元。 在大脑皮质和脊髓中，在细胞处于分化期neuro d mrna高表达， 而当神经元成熟后表达减少。而人类和小鼠小脑和海马，neurod mrna表达在整个成年期都维持在高水平，这表明neurod在这些 组织中持续发挥作用。3结恰当的神经元标记物的选择取决于研究者某一特定的研究目 标。

13、如果首要目标是确定是否为神经细胞，则可用到如neun和 map-2标记。这两种神经元标记的抗体已被广泛使用，而且其标记 特性和分布特征已经有了较明确的研究结果。虽然这两个标记物均 可用于评估神经元总数或神经元密度的研究中，但neun属于紧凑 的核染色模式，而map-2为分散的树突标记，因此neun更适合 于计数研究，更有利于足够量的数据收集。此外，由于细胞计数的 应用，由紧凑模式带来的高对比度（即信噪比）也是有对结果分析有 利的。在神经再生研究中，通常涉及联合标记细胞，检测细胞增殖， 如澳脱氧尿昔或氟标记胸昔，联合神经元表型标记。此外，根据细 胞分裂的不同阶段，这些研究一般需要那种在细胞周期中某一特定 时间段