王国兵 综述，王东军审校

(广东医学院第二临床学院，广东 东莞 523808)

Netrin1及其受体与颞叶癫痫海马硬化的关系

王国兵 综述，王东军审校

(广东医学院第二临床学院，广东 东莞 523808)

神经轴突导向因子Netrin1及其受体在调节神经突触重建及抗细胞凋亡过程中起重要作用，海马硬化是颞叶癫痫中最常见的一种病理变化，神经突触重建及神经元凋亡为其特征性病理变化。本文就Netrin1及其受体与颞叶癫痫海马硬化的相关性予以综述。

颞叶癫痫；海马硬化；突触重建；苔藓纤维发芽；Netrin1；DCC；Unc5

癫痫是神经系统中的常见疾病，仅次于脑血管病，癫痫发作严重影响患者的认知、心理、神经生物学及社会功能，导致患者生活质量明显下降。同时，长时间口服多种抗癫痫药物不仅会危害患者的健康，同时也加重了家庭和社会的经济负担。

世界各地多项流行病学研究[1]结果显示癫痫年发病率在30/10万左右。目前我国大约有1 000万癫痫患者，且每年有近40万新发癫痫患者。这些癫痫患者中药物难治性癫痫(Intractable epilepsy，IE)约占1/5～1/4,其中尤以颞叶癫痫(Temporal lobe epilepsy，TLE)最为常见，是成人中最常见的癫痫类型[2]，约占IE的3/5～4/5。TLE分外侧颞叶癫痫(Lateral temporal lobe epilepsy，LTLE)和内侧颞叶癫痫(Medial temporal lobe epilepsy，MTLE)，而MTLE大都属于IE。目前对癫痫中特别是对药物难治性癫痫的发病机制还不是十分明确，因此一直都被认为是对癫痫研究的重点，而海马硬化(Hippocampal sclerosis，HS)作为MTLE特征性的病理变化，占到40%～70%。但海马硬化的发生机制目前也不完全清楚，因此现阶段对于TLE的研究主要体现在对HS的病理形成和分子发病机制方面。

内侧颞叶癫痫HS特征为：齿状回及海马神经元数量的丢失、胶质细胞增生、神经突触重建，而突触重建主要表现为齿状回颗粒细胞异常苔鲜纤维发芽(Mossy fiber sprouting，MFS)。神经轴突导向因子Netrin1及其受体在胚胎神经发育中具有调控轴突生长及决定细胞迁移方向的作用，而在成年中枢神经受损情况下，Netrin1亦具有抗细胞凋亡、调节轴突的定向生长和决定细胞迁移方向等作用，与神经发生及突触重建MFS关系密切。近年研究表明轴突导向因子Netrin1及其受体在海马硬化的突触重建及MFS中起重要环节。本文拟就Netrin1及其受体与颞叶癫痫HS的突触重建及MFS等神经发生的关系方面予以综述。

1 颞叶癫痫与海马硬化

1.1 颞叶癫痫与海马硬化的关系 海马硬化与颞叶癫痫的发作关系密切，但二者之间因果关系目前仍在争议当中[3]。经统计大量研究得知约有80%的TLE来源于海马且存在HS，于是得出这样的假设：海马硬化可能是癫痫的原因，癫痫动物模型和患者手术标本的病理学结果也证实存在HS。同时，在大量进行的动物癫痫模型试验中，癫痫发作也可以引起颞叶内侧海马硬化。临床调查发现，HS患者既往史大部分都有小儿热性惊厥史尤其是反复抽搐发作病史[4]，以往报道的颞叶癫痫患者中提示海马硬化患者有热性惊厥病史的远高于不伴海马硬化的颞叶癫痫患者[5]，动物癫痫模型试验中，可发现较长时间或频繁的癫痫发作可导致神经网络结构功能改变，并可引起海马的硬化[6]。因此，目前倾向这样的结论[7]：海马硬化的形成是一动态演变过程，它既是造成癫痫演变为频发和难治的原因，也是癫痫发作引起的结果，二者相互循环恶化。

1.2 海马硬化的病理表现 HS主要表现为：齿状回及海马神经元数量的丢失、胶质细胞增生、神经突触重建。海马结构包括海马(又称Ammon角，分CA1～CA4四个区)和齿状回(Dentate gyrus，DG)，而海马四个亚区和齿状回结构功能均不同，各区对缺血、缺氧易损的敏感性也不同，其中CA1、CA3和DG区最为敏感。而齿状回颗粒细胞异常苔鲜纤维发芽(Mossy fiber sprouting，MFS)在突触的重建中最为重要。

1.3 突触重建苔藓纤维发芽特征 MFS是指苔藓纤维(Mossy fiber，MF)在CA3区下锥体层和齿状回内分子层的非正常生长，属神经再生现象，正常MF是由齿状回颗粒细胞(Granular cells of dentate gyrus，DGCs)的轴突发出纤维与CA3区锥体细胞顶树突形成突触联系，而这些突触释放谷氨酸可产生兴奋性突触后电位。关于MFS的发生机制，目前多认为外伤、癫痫、缺氧等损伤因素使海马神经元丢失，致MF失去正常神经导向作用，MF表现为侧枝出芽，出芽侧枝与CA3区锥体细胞、自身或其他颗粒细胞树突形成新突触联系，进而引起颗粒细胞兴奋性增高[8]。这种新突触的形成重新调整了神经元兴奋性平衡状态，可看作是诱发和终止TLE发作的重要结构基础。电生理学研究证实，红藻氨酸诱导的大鼠癫痫发作是由于海马MFS重新建立的兴奋性突触联系所致[9]。MFS及突触重建通过改变神经兴奋传导路径，形成异常兴奋性突触联系，通过增加发作灵敏度而致癫痫形成。又有研究证明[10]MFS还可与GABA能神经元形成抑制性突触，通过对抑制性神经元的兴奋性传入增加对颗粒细胞的侧旁抑制。目前，大家对颞叶癫痫发作的机制较为一致的共识是由于海马及齿状回区异常神经环路的建立，打破了神经元兴奋性和抑制性的平衡而导致[11]。在这种兴奋和抑制互相发作过程中，平衡被打破，MFS形成的兴奋性神经回路占主导作用[12]。MFS通过在颗粒细胞间突触重建形成异常兴奋性突触路径，进而导致颞叶癫痫发生[13]。

1.4 突触形成机制 突触形成不仅存在于发育中的中枢神经系统，也存在于成熟神经元轴突形成过程。在突触形成的过程中，许多重要的因子参与了轴突的形成过程，其中轴突导向因子及其受体通过与轴突生长锥上的特定受体相结合，进而引导轴突与特定靶细胞相联系。目前被发现有四种轴突导向分子及其受体在轴突形成过程中起着重要的作用。这四种分子为Netrin、Sema、Slit和Ephrin，其与受体结合在轴突形成过程中起诱导或排斥作用，而Netrins家族是这些导向分子最早被发现的，其中又对Netrin1的研究最为深入。

2 Netrin1及其受体

2.1 Netrin1的结构及其受体 Netrins家族为一类可溶性分泌蛋白，其家族成员主要包括：UNC6、NetrinA及B、Netrin1～4、NetrinG1及G2。Netrins分子在结构上各种属间有显著的保守性。Netrin1是最早被发现的轴突导向因子，也称神经导向因子。Netrins被发现大量表达于体内多个部位，如神经系统的底板、侧脑室腹侧、内囊、小脑皮质等，在非神经系统亦有表达[14]。在中枢神经系统，Netrins不仅具有调控轴突生长及决定细胞迁移方向的作用，而且有诱导细胞迁移方向等作用[15]。Netrin1受体包括DCC和Unc5两个家族，DCC家族包括DCC和Neogenin，Unc5家族包括Unc5A、Unc5B、Unc5C、Unc5D，在啮齿动物中又称 UNC5H1、UNC5H2、UNC5H3及UNC5H4。这些Netrin受体都是跨膜受体，由3个功能区组成，即胞外区、跨膜TM(Transmembrane)和胞内区。

2.2 Netrin1及其受体与突触的关系 神经轴突导向因子Netrin1及其受体在胚胎神经发育中具有调控轴突生长及决定细胞迁移方向的作用，而在成年中枢神经受损情况下，Netrin1亦具有抗细胞凋亡、调节轴突的定向生长和决定细胞迁移方向等作用[16]，与神经发生及突触重建关系密切。Netrin1的重要功能最早被发现是作为轴突生长的导向因子存在于许多脊椎和无脊椎动物，其通过与轴突生长锥上的特定受体相结合来吸引或排斥轴突的生长，进而影响神经发生。Pan等[17]研究发现Netrin-1在神经发育过程中引导神经轴突沿背侧和腹侧方向延伸，促使轴突与靶器官及上下级神经元之间形成正确突触联系。Netrin1发挥这些功能需要其受体DCC家族和Unc5家族的参与。研究表明，Netrin1通过与DCC结合产生吸引作用，而与Unc5结合产生排斥作用。当UNC5和DCC同时与Netrin1结合时，由DCC产生的吸引作用可转换为排斥作用。在周围神经系统损伤后，Netrin-1表达升高并与受体Unc5结合促使轴突细胞的生长，从而发挥损伤后再生的作用[18]。UNC5和DCC的这种功能作用的即时转换，避免了轴突在生长过程中吸引和排斥信号同时作用导致的生长混乱。

3 Netrin1及其受体与颞叶癫痫海马硬化的关系

Netrin1及其受体DCC和Unc5B在神经系统的生长发育和再生过程中的神经导向作用已经被确认，即Netrin1与DCC结合后发挥轴突吸引作用，而与Unc5B结合后却发挥排斥作用，它们在突触的重建过程中共同作用。MFS作为HS中的一种成年神经再生现象，其通过建立的兴奋性突触联系增加了发作敏感性并促进癫痫的形成。Netrin1及其受体与MFS突触形成密切相关，其通过抗细胞凋亡、调节轴突的定向生长和决定细胞迁移方向等作用参与海马硬化的形成进而影响颞叶癫痫。

4 展望

综上所述，Netrin1及其受体与颞叶癫痫海马硬化的关系密切，Netrin1及其受体的研究在治疗癫痫等中枢神经系统相关性疾病方面具有潜在的广阔前景。但Netrin1及其受体与其他细胞内信号传递过程存在交叉关系，Netrin1及其受体与其他调控海马硬化的信号转导通路存在怎样的联系，如何共同作用于海马硬化突触重建过程，对这些问题深入研究可能是探究TLE形成机制的一个新的方向，并有可能为进一步研究控制颞叶难治性癫痫的新方法提供理论上的指导。

[1]谭启富,李 岭,吴承远,等.癫痫外科学[M]2版.北京:人民卫生出版社,2012:13-15.

[2]Lee CH,Umemori H.Suppression of epileptogenesis-associated changes in response to seizures in FGF22-deficient mice[J].Frontiers in Cellular Neuroscience,2013,7:43.

[3]徐祖才,王学峰,雷显泽,等.丙戊酸钠对大鼠海马神经元癫痫样放电后细胞外信号调节激酶磷酸化水平的影响[J].医学研究生学报,2012,25:1124-1127.

[4]Abou-kalil B.The reladonship between febrile seizures and epilepsy [J].Epilepsia,2010,51(Suppl 1):40-42.

[5]Heuser K,Cvancarova M,Gjerstad L,et al.Is Temporal Lobe Epilepsy with childhood febrile seizures a distinctive entity?A comparative study[J].Seizure,2011,20(2):163-166.

[6]Holopainen IE.Seizures in the developing brain.cellular and molecular mechanisms of neuronal damage,neurogenesis and cellular reorganization[J].Neurochemistry Internationa,2008,52(6): 935-947.

[7]Yang T,Zhou D,Stefan H.Why mesial temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis is progressive:uncontrolled inflammation drives disease progression?[J].Journal of the Neurological Sciences,2010,296(1-2):1-6.

[8]Myers CE,Scharfman HE.Pattern separation in the dentate gyrus: a role for the CA3 backprojection[J].Hippocampus 2011,21(11): 1190-1215.

[9]Kron MM,Zhang H,Parent JM.The developmental stage of dentate granule cells dictates their contribution to seizure-induced plasticity [J].The Journal of Neuroscience,2010,30(6):2051-2059.

[10]Ndode-Ekane XE,Hayward N,Grohn O,Pitkanen A.Vascular changes in epilepsy:functional consequences and association with network plasticity in pilocarpine-induced experimental epilepsy[J]. Neuroscience,2010,166(1):312-332.

[11]吴 彬,孙红彬.海马苔藓纤维出芽与癫痫[J].实用医院临床杂志,2012,1:133-135.

[12]Sayin U,Osting S,Hagen J,et al.Spontaneous seizures and loss of axo-axonic and axo-somatic inhibition induced by repeated brief seizures in kindled rats[J].The Journal of Neuroscienc,2003,23(7): 2759-2768.

[13]Franca KL,de Almeida AC,Infantosi AF,et al.Enhanced synaptic connectivity in the dentate gyrus during epileptiform activity:network simulation[J].Computational Intelligence and Neuroscience, 2013,2013:949816.

[14]Goldman JS,Ashour MA,Magdesian MH,et al.Netrin-1 promotes excitatory synaptogenesis between cortical neurons by initiating synapse assembly[J].The Journal of Neuroscience,2013,33(44): 17278-17289.

[15]Barsi-Rhyne BJ,Miller KM,Vargas CT,et al.Kinesin-1 acts with netrin and DCC to maintain sensory neuron position in Caenorhabditis elegans[J].Genetics,2013,194(1):175-187.

[16]Laumonnerie C,Da Silva RV,Kania A,et al.Netrin 1 and Dcc signalling are required for confinement of central axons within the central nervous system[J].Development,2014,141(3):594-603.

[17]Pan Y,Liu G,Fang M,et al.Abnormal expression of netrin-G2 in temporal lobe epilepsy neurons in humans and a rat model[J].Experimental Neurology 2010,224(2):340-346.

[18]Jaminet P,Kohler D,Schaufele M,et al.Evaluating the role of Netrin-1 during the early phase of peripheral nerve regeneration using the mouse median nerve model[J].Restorative Neurology and Neuroscience,2013,31(3):337-345.

R742.1

A

1003—6350（2015）13—1943—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.13.0700

2014-10-07)

王东军。E-mail：wdjywwys@163.com