srGAP3在大脑皮层神经元MMDA兴奋毒性损伤中的作用
作者单位：南方医科大学
学位级别：硕士
导师姓名：陈明
授予年度：2015年
学科分类：1002[医学-临床医学] 100204[医学-神经病学] 10[医学]
摘 要：神经元兴奋毒性损伤学说是在1969年由Olney等人提出,用于阐述谷氨酸持续或过度刺激谷氨酸受体而导致神经元损伤或死亡的现象。近半个世纪来,大量的实验研究证明,兴奋毒性损伤学说是神经元损伤及神经系统疾病发生的重要机制之一,中枢神经系统创伤及多种神经元进行性退行疾病都存在兴奋毒性作用,包括中风、阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症、亨丁顿舞蹈症、癫痫等。它涉及的分子机制和信号通路十分复杂,目前比较明确的包括内质网应激,钙、钠、钾、氯等离子的异常动员,线粒体功能障碍,溶酶体不稳定,而上述这些事件的发生促发了自由基的大量生成、蛋白酶和蛋白激酶的激活、促死亡基因的表达,从而最终导致神经元以自噬、凋亡、坏死等不同形式结局。研究兴奋毒性损伤的发生机制是为了寻找可行的阻断策略和治疗手段,针对上述分子机制和信号通路的各类药物正被逐渐地研发,主要有谷氨酸受体的拮抗剂、谷氨酸释放的阻断剂、自由基清除剂及抗氧化剂、一氧化氮合酶抑制剂等。谷氨酸受体拮抗剂主要包括MK-801(Dizolcipine,地佐环平/地卓西平)、美金刚(Memantine)、NBQX等;谷氨酸释放阻断剂有BW619C89、利鲁唑等;自由基清除剂及抗氧化剂有α-苯基叔丁基硝酮N (PBN)、Tirilazad等;一氧化氮合酶抑制剂有7-硝基吲唑。但是,这众多的药物中,除了美金刚被批准应用于治疗中重度至重度阿尔茨海默型痴呆,利鲁唑被用于治疗肌萎缩侧索硬化症患者以外,其他药物或因为副作用过大、或因为临床试验疗效不明确、或因未能在中枢系统中起作用而停止在走向临床治疗的路上。截止目前,阻断神经元兴奋毒性发生、挽救神经元死亡的药物仍然匮乏,有待研发。Rho GTPase属于小G蛋白超家族的亚家族成员,其主要的成员包括：Rac1、 Cdc42、RhoA,它们存在于所有的真核细胞当中,并参与了广泛的信号转导途径,在调节肌动蛋白细胞骨架,调节细胞形态、粘附、迁移、侵袭、吞噬、细胞存活等过程中扮演着重要的角色。Rho GTPase在细胞内有两种状态,一种是与GTP结合的激活状态,一种是与GDP结合的失活状态。它们的激活和失活状态转换在细胞内受三类因子调控：鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEFs)、GTP酶激活蛋白(GAPs)以及鸟嘌呤核苷酸交换因子抑制因子(GDIs)。GEFs催化RhoGTPase从GDP结合的失活状态变为GTP结合的激活状态;而GAPs则催化GTP水解,将Rho GTPase从GTP结合的激活状态变为GDP结合的失活状态;GDIs与失活状态的Rho GTPase结合,使其稳定于失活状态。研究表明,Rho GTPase参与调控神经细胞的存活。在大鼠的交感神经元中表达有活性的Rac1或Cdc42可以促进神经生长因子(NGF)因撤药引起的细胞凋亡,若过表达带突变结构域的(无活性)Rac1或Cdc42则可以阻断这种类型的细胞凋亡。Semenova等在2007年报道,RhoA在神经元兴奋毒性过程中活性显著升高,并介导随后的细胞死亡。这些研究从全细胞水平阐述了Rho GTPase在神经细胞存活过程中的作用,但Rho GTPase在亚细胞水平的激活变化情况及其对神经细胞存亡的作用仍有待研究。srGAPs,全称Slit-Robo GTP酶激活蛋白,是Rho GAPs的亚家族成员,是Robo受体的下游信号分子,它的主要成员包括srGAP 1、srGAP2、srGAP3。srGAPs在哺乳动物神经系统发育过程中起着十分重要的作用,介导轴突的生长方向和投射通路的形成,参与神经元芽生、神经细胞迁移和神经细胞分布。srGAP1的SH3结构域可与Robol的CC3结构域结合,使Rho GTPase家族的Cdc42失活,从而影响细胞骨架蛋白及引起肌动蛋白在细胞的不对称分布,最终引起神经细胞迁移和神经元轴突伸展方向变化。srGAP2的Rho GAP结构域可以促进有活性的Rac1水解失活,从而抑制神经元的迁移。srGAP3由F-BAR, GAP和SH3三个结构域组成。在小鼠胚胎成纤维细胞3T3细胞株,srGAP3通过F-BAR结构域附着在质膜上,及通过它的SH3结构域形成粘着斑。它的Rho GAP结构域可以抑制Rac1的活性,过表达srGAP3可以损伤肌动蛋白和微管活力,从而影响细胞突起的形成和细胞的粘附,使细胞变圆、伪足减少、迁移受损。srGAP3又被称为精神发育迟缓相关蛋白(Mental disorder-associated GAP protein, MEGAP),在精神发育迟缓3p综合征患者的中枢神经系统中,可以检测出srGAP3被破坏。srGAP3还可与Arp2/3激活蛋白Wave-1结合形成Wave-1/srGAP3复合物,参与海马神经元的树突棘发育、突触可塑性等过程并在长时程记忆形成过程中起着重要作
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