引用本文： 鞏朝陽, 向高, 劉開鑫, 張海鴻. 血小板反應蛋白在突觸形成中的作用及機制研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2019, 33(1): 124-128. doi: 10.7507/1002-1892.201809006 復制
血小板反應蛋白（thrombospondins，TSPs）是分布在整個脊椎動物體內，與細胞表面、細胞外基質的多種組分、生長因子和蛋白酶相互作用的寡聚糖蛋白家族[1]。通過與許多結合伴侶的聯系，TSPs 在血管生成、炎癥、成骨、細胞增殖和細胞凋亡等過程中介導著復雜的細胞-細胞和細胞-基質的相互作用[2]。近年來，在發育的中樞神經系統（central nervous system，CNS）中，發現 TSPs 可以促進新突觸的形成及調節突觸功能，主要是 TSPs 和相關的神經元受體之間的相互作用介導的[3-4]。本文就 TSPs 在突觸形成中的作用及相關機制的研究進展綜述如下。
1 TSPs 的結構特征
突觸是 CNS 通信的基本單位，是神經元之間信號通信的關鍵結構，大量的突觸通過傳遞電信號和形態變化，介導復雜的思想和活動，是學習和記憶的基礎[5]。在 CNS 中，星形膠質細胞與突觸密切關聯，包括控制突觸形成，監測和改變突觸功能，主動控制突觸傳遞等多個過程，而突觸的形成又涉及許多配體和細胞表面分子的參與[6]。其中星形膠質細胞分泌的 TSPs 等多種分子參與調節突觸和樹突棘的形成以及保存[7]。
TSPs 是一類大的多聚體糖蛋白，家族包含 5 個成員（TSP1～5），基于寡聚化結構域又分為 2 個亞組：三聚體亞組 A（TSP1、TSP2）和五聚體亞組 B（TSP3、TSP4 和 TSP5），進化上的 TSPs 是保守的蛋白質，在鼠和人蛋白質之間具有 95% 以上的同源性[2, 8]。通過與多種細胞膜受體、細胞外基質成分和細胞因子結合，TSPs 控制和調節細胞附著、遷移和形態的改變，以及抑制血管生成和腫瘤生長[9-10]。同時 TSPs 的成員在不同組織的表達及功能不盡相同。TSP1 和 TSP2 的表達與組織損傷或重塑相關，TSP 可以促進神經元遷移和軸突過度生長；TSP3 和 TSP5 在血管壁和肌腱表達較高，TSP4 主要參與血管炎癥、肌細胞收縮性的調節、血管生成和細胞外基質重塑，同時與 TSP2 在調節突觸形成和可塑性方面至關重要[11]。見表 1。
表1
TSPs 在神經系統中的功能及作用機制
Table1.
Function and mechanism of TSPs in nervous system
2 TSPs 參與和調節突觸形成的機制
星形膠質細胞分泌的 TSPs 是一種參與突觸形成、結構和功能的關鍵調節因子，可以在體內和體外促進突觸發生，促進神經系統疾病的臨床治療[18]。目前普遍認為，TSPs 是通過受體 α2δ-1 和神經連接蛋白（neuroligin，NL）來調節突觸形成及促進神經祖細胞的增殖和分化，并且通過其他細胞外基質蛋白和細胞表面受體來參與損傷后的突觸重塑[5, 19]。見圖 1。
圖1
TSPs 依賴 TSP-α2δ-1 及 TSP-NL 通路主要參與突觸形成
Figure1.
TSPs rely on TSP-α2δ-1 and TSP-NL pathways to parti cipate in synaptogenesis
2.1 TSPs-α2δ-1 通路介導突觸的形成
2005 年 Christopherson 等[20]提出神經回路的建立需要在大腦發育的特定窗口期間產生大量突觸，并且實驗發現未成熟的星形膠質細胞表達的 TSP1 和 TSP2，在體外和體內促進 CNS 突觸形成。但關于 TSPs 誘導產生新的突觸的機制，仍未得到進一步解釋。直到 2009 年 Eroglu 等[21]實驗發現，TSPs（TSP1、TSP2 和 TSP4）與電壓門控鈣通道亞基 α2δ-1 之間存在相互作用。抗癲癇和鎮痛藥加巴噴丁的受體 α2δ-1 與神經元 TSPs 結合參與 CNS 突觸形成，并且 α2δ-1 過度表達可增加體外和體內的突觸形成，加巴噴丁在體外阻斷 TSP-α2δ-1 的結合，結果顯示 TSPs 誘導的突觸形成過程喪失。2018 年 Liu 等[22]為研究小鼠胚胎干細胞來源的螺旋神經節神經元樣細胞與小鼠耳蝸核神經元共培養條件下產生神經連接的機制，對 α2δ-1 受體的功能進行了觀察，發現加巴噴丁顯著降低螺旋神經節神經元樣細胞和小鼠耳蝸核神經元之間由 TSP1 誘導的突觸形成，是由于其結合 α2δ-1 受體從而拮抗 TSP1-α2δ-1 相互作用，進而影響 TSP1 誘導的效應。
α2δ-1 是最初被分離為骨骼肌 L-型鈣通道復合物的非必需亞單位，與其他蛋白質結合發揮作用，在許多組織中普遍表達，并且在包括視網膜神經節細胞的許多 CNS 神經元高度表達[23-24]。α2δ-1 在結構上是從單個基因產物翻譯而來，翻譯后切割成 α2 和 δ 部分，通過二硫鍵保持締合，蛋白質的 α2 部分（約 950 個氨基酸）完全是細胞外的，而 δ 部分具有與 α2 連接的小的胞外部分和具有非常短的細胞質尾部的跨膜結構域，將蛋白質系膜化并與其他蛋白質結合[25]。在突觸形成過程中，α2δ-1 是突觸后“突觸信號復合物”的細胞外配體結合部分，調節樹突和軸突之間初始突觸黏附的形成，TSPs 通過 α2δ-1 的血管性血友病因子結構域結合引起該分子的結構重排，誘導細胞內信號傳導級聯和觸發突觸黏附分子募集到新生突觸位點，最終導致突觸的形成[21]。此外，α2δ-1 與 TSP 相互作用位點 EGF 樣重復序列結合，通過增加 EGF 受體的磷酸化，活化磷脂酶和細胞遷移來參與突觸形成[26]。
近年來，TSPs-α2δ-1 傳導信號通路涉及的誘導突觸再生與增加突觸興奮連接性的研究得到了進一步拓展。Crawford 等[27]發現星形膠質細胞衍生的 TSPs 通過與 α2δ-1 結合，在突觸可塑性中發揮重要作用，并且指出 TSPs 和 α2δ-1 作用不是通過改變鈣通道功能而產生的，以及激酶 A 可能是 α2δ-1 重要的下游效應物。2017 年 Faria 等[28]在大腦皮質未受損的轉基因小鼠實驗中發現，α2δ-1 亞基的過度表達增加了皮質興奮性連接和興奮性突觸數目，表現出有頻繁的自發性癲癇樣活動，而在小鼠皮層損傷模型中，α2δ-1 受體上調，與 TSPs 結合有助于興奮性突觸形成和興奮性傳遞，無明顯的癲癇樣活動。表明 α2δ-1 受體的表達與皮質興奮性和興奮性突觸數目緊密相關。2015 年 Risher 等[12]通過觀察青少年間歇性酒精暴露（adolescent?intermittent?alcohol?exposure，AIE）引起的星形膠質細胞信號分子失調，而導致海馬結構和功能持續性異常，發現 AIE 早期減少了 α2δ-1 的表達和局部突觸的數量，在成年期 TSP2 保持升高并伴隨著 TSP4 和 α2δ-1 表達的增加，TSPs 上調以及突觸數目的增加嚴重影響 AIE 后的神經元回路。
2.2 通過 NL 介導突觸的形成
NL 是表達于人類、嚙齒動物和雞突觸后的跨膜黏附蛋白，由多個結構域組成，包括裂解的信號肽、膽堿酯酶樣結構域、碳水化合物結合區、單跨膜結構域和含有 Ⅰ 型盤狀同源區域結合基序的短 C-末端尾部[29]。人類基因組中有 5 種編碼 NL 的基因——NLGN1、NLGN2、NLGN3、NLGN4、NLGN4Y，已知的嚙齒動物表達的 NL-1～NL-4，盡管亞型之間的序列保守性很高，但亞細胞定位和表達模式在神經元中各不相同。NL-1 主要局限于興奮性突觸，而 NL-2 主要局限于抑制性突觸，NL-3 在兩種類型的突觸處表達，NL-4 表達于富含甘氨酸能的突觸，初步研究集中在視網膜上[30-31]。在突觸前面，NL 的主要黏附配體是軸突蛋白（Neurexin）家族，包括 3 種亞型（Neurexin-1、Neurexin-2、Neurexin-3），軸突蛋白分子多樣性表明 NL 作為細胞黏附分子，在組裝突觸成分及形成和促進功能性突觸成熟中起關鍵作用[32]。Wang 等[5]提出突觸形成和重塑涉及多種因素，星形膠質細胞分泌的 TSP 可以通過受體 α2δ-1 和 NL-1 調節突觸發生，促進神經祖細胞的增殖和分化，以及在神經系統損傷后突觸重塑中發揮作用。
2010 年 Xu 等[13]在培養的大鼠海馬神經元中發現， TSP1 增加了發育中的神經元中突觸形成的速度，并且 TSP1 的這種突觸發生效應是由 NL1 介導的，而敲低內源性 NL1 則表現出 TSP1 誘導的突觸發生效應的減弱。阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一種無法治愈的神經退行性疾病，淀粉樣蛋白 β 肽誘導的突觸功能障礙是早期 AD 的病理過程。2018 年 Kim 等[33]通過在 AD 模型中觀察人臍帶血衍生 MSCs（human?umbilical?cord?blood-derived MSCs，hUCB-MSCs）的旁分泌作用在體外和體內保護海馬免于突觸損失的效應，以 hUCB-MSCs 在體外和阿爾茨海默病 5xFAD 轉基因小鼠模型中分泌的 TSP1 進行研究，發現 hUCB-MSCs 通過調節 TSP1 的釋放來減弱 Aβ42 誘導的突觸功能障礙，且這種保護效應由 NL1 或 α2δ-1 受體介導。
此外，NL 在突觸的成熟中也起著重要作用。Wittenmayer 等[34]在培養的 NL1 敲除（NL1?）小鼠的海馬神經元中發現，突觸前活性區的穩定性和突觸小泡的結構及功能表現出不成熟；相反，在 NL1+神經元中，接種過表達 NL1 表現出誘導形成了具有成熟特征的突觸前末端。表明 NL1 參與誘導突觸前末端組裝和成熟，是突觸前末端成熟所必需的。
2.3 結合其他細胞外基質蛋白和細胞表面受體參與調節突觸結構和功能
小膠質細胞和星形膠質細胞參與 CNS 發育和功能的各個主要方面，包括突觸發生、細胞凋亡和血管生成，由神經膠質細胞分泌的細胞因子如 TNF-α、IL-1β、IL-6 涉及突觸的形成、定形和長期增強[35]。TSPs 參與對 CNS 損傷后的炎性反應的調控，通過與 CD36 和 CD47 的相互作用來調節單核細胞/巨噬細胞的黏附和聚集，與 CD36 作用增強了炎性細胞因子 IL-6 和 IL-10 的釋放，并且 IL-6 在調節突觸可塑性方面又具有重要作用[36]。在 CNS 損傷后，TGF-β1 表達上調，TSP1 可通過與 TGF-β1 相互作用來抑制 IL-10 的釋放，同時可能促進神經肌肉接頭處的突觸形成[37-38]。另外，在腦皮質損傷的研究中發現 TSPs 介導突觸形成與基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）的表達相關，MMPs 可介導突觸網絡的建立和細胞外基質的重塑，腦皮質損傷后，TSP1/2 通過調節 MMPs 來調節這一過程[4]。在缺血性腦損傷的研究中發現，由于 TSP1/2 蛋白水平的下調，TSP1/2-/-小鼠表現出明顯的突觸恢復和軸突生長的缺陷，對照組小鼠則表現出腦缺血恢復的跡象[39]。
TSPs 控制肌動蛋白細胞骨架，肌動蛋白細胞骨架與興奮性連接、樹突棘突觸后特異性的形態發生相關，因此肌動蛋白細胞骨架的重排在突觸形成和重塑中起著關鍵作用。通常，Rho 家族的鳥苷三磷酸酶（Rho family of small GTPases，Rho GTPases）啟動的信號通路控制脊椎的數量和形態，活性 Rho GTPases 包括 Rac1 和 RhoA，可繼續誘導下游效應因子，觸發樹突中肌動蛋白細胞骨架的重組，促進突觸的初始接觸和穩定[40-41]。TSP1 通過它的 N 端結構域-末端結合到鈣網蛋白（calreticulin，CRT）/低密度脂蛋白受體相關蛋白 1（low density lipoprotein receptor-related protein 1，LRP-1），刺激局部黏附分子的分解，導致小 GTP 酶 RhoA 失活，RhoA 信號傳導與突觸可塑性有關，表明 CRT/LRP-1 信號傳導可能是 TSP1 調節突觸功能的潛在途徑[42]。
以慢性高血糖癥為特征的糖尿病可以誘導腦中的突觸變性，從而導致認知功能障礙。Zhao 等[43]發現高濃度葡萄糖（30 mmol/L）可以誘導 Toll 樣受體 9 的激活與星形膠質細胞中活性氧的生成，進一步損害星形膠質細胞的 TSP1 分泌，引起突觸蛋白的損失，導致突觸功能退變。血液和 CNS 氨水平的升高導致星形膠質細胞的病變是慢性肝性腦病的主要病理改變。Jayakumar 等[44]發現將培養的星形膠質細胞暴露于氨（NH4Cl，0.5～2.5 mmol/L）1～10 d，星形膠質細胞表現出細胞內和細胞外 TSP1 水平降低，體內突觸蛋白含量也降低。TSP-1 與整合素 α-V/β-1 或其他整聯蛋白受體的結合，可能是慢性肝性腦病中突觸蛋白減少的信號傳導機制。
3 小結與展望
TSPs 作為一種寡聚細胞外基質蛋白，在突觸的形成、CNS 損傷后突觸的修復等方面發揮著重要作用，是癲癇、AD 等 CNS 疾病治療的新靶點。后續的研究可基于 RNA 的剪接作用及靶向調控機制，在體內外對 TSPs 的表達及空間構型進行調節，來精確分析 TSPs 結構和功能之間的關系，以及對新受體和各種功能結構域定位的鑒定，將有助于開發靶向 TSPs 的新藥。但目前，關于 TSPs 在 CNS 病理狀態下的功能及確切機制仍然不是非常明確，后期研究應集中在以下幾方面：第一，研究確定 CNS 病理或損傷狀態下，不同亞型 TSPs 如何調節突觸發生，以及調節星形膠質細胞分泌 TSPs 的上游信號分子。第二，進一步研究 TSPs 下游信號傳導組分以及相關受體和結合配體。TSP-α2δ-1 及 TSP-NL 調節 CNS 突觸發生的細胞內分子信號和機制需要進一步研究；除 CNS 外，α2δ-1 在骨骼肌、心肌和骨骼中高表達，因此有必要探討 TSP-α2δ-1 在這些組織中的功能。第三，確定外源性 TSPs 能否恢復成熟神經系統的突觸發生能力或增強神經損傷后的突觸發生。此外，未來的研究應集中在 TSPs 的體內作用，關注 TSPs 缺乏和過度表達對神經系統功能的影響，以確認它們在突觸發生、重塑和功能中的作用，為治療有關神經系統疾病帶來依據。
血小板反應蛋白（thrombospondins，TSPs）是分布在整個脊椎動物體內，與細胞表面、細胞外基質的多種組分、生長因子和蛋白酶相互作用的寡聚糖蛋白家族[1]。通過與許多結合伴侶的聯系，TSPs 在血管生成、炎癥、成骨、細胞增殖和細胞凋亡等過程中介導著復雜的細胞-細胞和細胞-基質的相互作用[2]。近年來，在發育的中樞神經系統（central nervous system，CNS）中，發現 TSPs 可以促進新突觸的形成及調節突觸功能，主要是 TSPs 和相關的神經元受體之間的相互作用介導的[3-4]。本文就 TSPs 在突觸形成中的作用及相關機制的研究進展綜述如下。
1 TSPs 的結構特征
突觸是 CNS 通信的基本單位，是神經元之間信號通信的關鍵結構，大量的突觸通過傳遞電信號和形態變化，介導復雜的思想和活動，是學習和記憶的基礎[5]。在 CNS 中，星形膠質細胞與突觸密切關聯，包括控制突觸形成，監測和改變突觸功能，主動控制突觸傳遞等多個過程，而突觸的形成又涉及許多配體和細胞表面分子的參與[6]。其中星形膠質細胞分泌的 TSPs 等多種分子參與調節突觸和樹突棘的形成以及保存[7]。
TSPs 是一類大的多聚體糖蛋白，家族包含 5 個成員（TSP1～5），基于寡聚化結構域又分為 2 個亞組：三聚體亞組 A（TSP1、TSP2）和五聚體亞組 B（TSP3、TSP4 和 TSP5），進化上的 TSPs 是保守的蛋白質，在鼠和人蛋白質之間具有 95% 以上的同源性[2, 8]。通過與多種細胞膜受體、細胞外基質成分和細胞因子結合，TSPs 控制和調節細胞附著、遷移和形態的改變，以及抑制血管生成和腫瘤生長[9-10]。同時 TSPs 的成員在不同組織的表達及功能不盡相同。TSP1 和 TSP2 的表達與組織損傷或重塑相關，TSP 可以促進神經元遷移和軸突過度生長；TSP3 和 TSP5 在血管壁和肌腱表達較高，TSP4 主要參與血管炎癥、肌細胞收縮性的調節、血管生成和細胞外基質重塑，同時與 TSP2 在調節突觸形成和可塑性方面至關重要[11]。見表 1。
表1
TSPs 在神經系統中的功能及作用機制
Table1.
Function and mechanism of TSPs in nervous system
2 TSPs 參與和調節突觸形成的機制
星形膠質細胞分泌的 TSPs 是一種參與突觸形成、結構和功能的關鍵調節因子，可以在體內和體外促進突觸發生，促進神經系統疾病的臨床治療[18]。目前普遍認為，TSPs 是通過受體 α2δ-1 和神經連接蛋白（neuroligin，NL）來調節突觸形成及促進神經祖細胞的增殖和分化，并且通過其他細胞外基質蛋白和細胞表面受體來參與損傷后的突觸重塑[5, 19]。見圖 1。
圖1
TSPs 依賴 TSP-α2δ-1 及 TSP-NL 通路主要參與突觸形成
Figure1.
TSPs rely on TSP-α2δ-1 and TSP-NL pathways to parti cipate in synaptogenesis
2.1 TSPs-α2δ-1 通路介導突觸的形成
2005 年 Christopherson 等[20]提出神經回路的建立需要在大腦發育的特定窗口期間產生大量突觸，并且實驗發現未成熟的星形膠質細胞表達的 TSP1 和 TSP2，在體外和體內促進 CNS 突觸形成。但關于 TSPs 誘導產生新的突觸的機制，仍未得到進一步解釋。直到 2009 年 Eroglu 等[21]實驗發現，TSPs（TSP1、TSP2 和 TSP4）與電壓門控鈣通道亞基 α2δ-1 之間存在相互作用。抗癲癇和鎮痛藥加巴噴丁的受體 α2δ-1 與神經元 TSPs 結合參與 CNS 突觸形成，并且 α2δ-1 過度表達可增加體外和體內的突觸形成，加巴噴丁在體外阻斷 TSP-α2δ-1 的結合，結果顯示 TSPs 誘導的突觸形成過程喪失。2018 年 Liu 等[22]為研究小鼠胚胎干細胞來源的螺旋神經節神經元樣細胞與小鼠耳蝸核神經元共培養條件下產生神經連接的機制，對 α2δ-1 受體的功能進行了觀察，發現加巴噴丁顯著降低螺旋神經節神經元樣細胞和小鼠耳蝸核神經元之間由 TSP1 誘導的突觸形成，是由于其結合 α2δ-1 受體從而拮抗 TSP1-α2δ-1 相互作用，進而影響 TSP1 誘導的效應。
α2δ-1 是最初被分離為骨骼肌 L-型鈣通道復合物的非必需亞單位，與其他蛋白質結合發揮作用，在許多組織中普遍表達，并且在包括視網膜神經節細胞的許多 CNS 神經元高度表達[23-24]。α2δ-1 在結構上是從單個基因產物翻譯而來，翻譯后切割成 α2 和 δ 部分，通過二硫鍵保持締合，蛋白質的 α2 部分（約 950 個氨基酸）完全是細胞外的，而 δ 部分具有與 α2 連接的小的胞外部分和具有非常短的細胞質尾部的跨膜結構域，將蛋白質系膜化并與其他蛋白質結合[25]。在突觸形成過程中，α2δ-1 是突觸后“突觸信號復合物”的細胞外配體結合部分，調節樹突和軸突之間初始突觸黏附的形成，TSPs 通過 α2δ-1 的血管性血友病因子結構域結合引起該分子的結構重排，誘導細胞內信號傳導級聯和觸發突觸黏附分子募集到新生突觸位點，最終導致突觸的形成[21]。此外，α2δ-1 與 TSP 相互作用位點 EGF 樣重復序列結合，通過增加 EGF 受體的磷酸化，活化磷脂酶和細胞遷移來參與突觸形成[26]。
近年來，TSPs-α2δ-1 傳導信號通路涉及的誘導突觸再生與增加突觸興奮連接性的研究得到了進一步拓展。Crawford 等[27]發現星形膠質細胞衍生的 TSPs 通過與 α2δ-1 結合，在突觸可塑性中發揮重要作用，并且指出 TSPs 和 α2δ-1 作用不是通過改變鈣通道功能而產生的，以及激酶 A 可能是 α2δ-1 重要的下游效應物。2017 年 Faria 等[28]在大腦皮質未受損的轉基因小鼠實驗中發現，α2δ-1 亞基的過度表達增加了皮質興奮性連接和興奮性突觸數目，表現出有頻繁的自發性癲癇樣活動，而在小鼠皮層損傷模型中，α2δ-1 受體上調，與 TSPs 結合有助于興奮性突觸形成和興奮性傳遞，無明顯的癲癇樣活動。表明 α2δ-1 受體的表達與皮質興奮性和興奮性突觸數目緊密相關。2015 年 Risher 等[12]通過觀察青少年間歇性酒精暴露（adolescent?intermittent?alcohol?exposure，AIE）引起的星形膠質細胞信號分子失調，而導致海馬結構和功能持續性異常，發現 AIE 早期減少了 α2δ-1 的表達和局部突觸的數量，在成年期 TSP2 保持升高并伴隨著 TSP4 和 α2δ-1 表達的增加，TSPs 上調以及突觸數目的增加嚴重影響 AIE 后的神經元回路。
2.2 通過 NL 介導突觸的形成
NL 是表達于人類、嚙齒動物和雞突觸后的跨膜黏附蛋白，由多個結構域組成，包括裂解的信號肽、膽堿酯酶樣結構域、碳水化合物結合區、單跨膜結構域和含有 Ⅰ 型盤狀同源區域結合基序的短 C-末端尾部[29]。人類基因組中有 5 種編碼 NL 的基因——NLGN1、NLGN2、NLGN3、NLGN4、NLGN4Y，已知的嚙齒動物表達的 NL-1～NL-4，盡管亞型之間的序列保守性很高，但亞細胞定位和表達模式在神經元中各不相同。NL-1 主要局限于興奮性突觸，而 NL-2 主要局限于抑制性突觸，NL-3 在兩種類型的突觸處表達，NL-4 表達于富含甘氨酸能的突觸，初步研究集中在視網膜上[30-31]。在突觸前面，NL 的主要黏附配體是軸突蛋白（Neurexin）家族，包括 3 種亞型（Neurexin-1、Neurexin-2、Neurexin-3），軸突蛋白分子多樣性表明 NL 作為細胞黏附分子，在組裝突觸成分及形成和促進功能性突觸成熟中起關鍵作用[32]。Wang 等[5]提出突觸形成和重塑涉及多種因素，星形膠質細胞分泌的 TSP 可以通過受體 α2δ-1 和 NL-1 調節突觸發生，促進神經祖細胞的增殖和分化，以及在神經系統損傷后突觸重塑中發揮作用。
2010 年 Xu 等[13]在培養的大鼠海馬神經元中發現， TSP1 增加了發育中的神經元中突觸形成的速度，并且 TSP1 的這種突觸發生效應是由 NL1 介導的，而敲低內源性 NL1 則表現出 TSP1 誘導的突觸發生效應的減弱。阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一種無法治愈的神經退行性疾病，淀粉樣蛋白 β 肽誘導的突觸功能障礙是早期 AD 的病理過程。2018 年 Kim 等[33]通過在 AD 模型中觀察人臍帶血衍生 MSCs（human?umbilical?cord?blood-derived MSCs，hUCB-MSCs）的旁分泌作用在體外和體內保護海馬免于突觸損失的效應，以 hUCB-MSCs 在體外和阿爾茨海默病 5xFAD 轉基因小鼠模型中分泌的 TSP1 進行研究，發現 hUCB-MSCs 通過調節 TSP1 的釋放來減弱 Aβ42 誘導的突觸功能障礙，且這種保護效應由 NL1 或 α2δ-1 受體介導。
此外，NL 在突觸的成熟中也起著重要作用。Wittenmayer 等[34]在培養的 NL1 敲除（NL1?）小鼠的海馬神經元中發現，突觸前活性區的穩定性和突觸小泡的結構及功能表現出不成熟；相反，在 NL1+神經元中，接種過表達 NL1 表現出誘導形成了具有成熟特征的突觸前末端。表明 NL1 參與誘導突觸前末端組裝和成熟，是突觸前末端成熟所必需的。
2.3 結合其他細胞外基質蛋白和細胞表面受體參與調節突觸結構和功能
小膠質細胞和星形膠質細胞參與 CNS 發育和功能的各個主要方面，包括突觸發生、細胞凋亡和血管生成，由神經膠質細胞分泌的細胞因子如 TNF-α、IL-1β、IL-6 涉及突觸的形成、定形和長期增強[35]。TSPs 參與對 CNS 損傷后的炎性反應的調控，通過與 CD36 和 CD47 的相互作用來調節單核細胞/巨噬細胞的黏附和聚集，與 CD36 作用增強了炎性細胞因子 IL-6 和 IL-10 的釋放，并且 IL-6 在調節突觸可塑性方面又具有重要作用[36]。在 CNS 損傷后，TGF-β1 表達上調，TSP1 可通過與 TGF-β1 相互作用來抑制 IL-10 的釋放，同時可能促進神經肌肉接頭處的突觸形成[37-38]。另外，在腦皮質損傷的研究中發現 TSPs 介導突觸形成與基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）的表達相關，MMPs 可介導突觸網絡的建立和細胞外基質的重塑，腦皮質損傷后，TSP1/2 通過調節 MMPs 來調節這一過程[4]。在缺血性腦損傷的研究中發現，由于 TSP1/2 蛋白水平的下調，TSP1/2-/-小鼠表現出明顯的突觸恢復和軸突生長的缺陷，對照組小鼠則表現出腦缺血恢復的跡象[39]。
TSPs 控制肌動蛋白細胞骨架，肌動蛋白細胞骨架與興奮性連接、樹突棘突觸后特異性的形態發生相關，因此肌動蛋白細胞骨架的重排在突觸形成和重塑中起著關鍵作用。通常，Rho 家族的鳥苷三磷酸酶（Rho family of small GTPases，Rho GTPases）啟動的信號通路控制脊椎的數量和形態，活性 Rho GTPases 包括 Rac1 和 RhoA，可繼續誘導下游效應因子，觸發樹突中肌動蛋白細胞骨架的重組，促進突觸的初始接觸和穩定[40-41]。TSP1 通過它的 N 端結構域-末端結合到鈣網蛋白（calreticulin，CRT）/低密度脂蛋白受體相關蛋白 1（low density lipoprotein receptor-related protein 1，LRP-1），刺激局部黏附分子的分解，導致小 GTP 酶 RhoA 失活，RhoA 信號傳導與突觸可塑性有關，表明 CRT/LRP-1 信號傳導可能是 TSP1 調節突觸功能的潛在途徑[42]。
以慢性高血糖癥為特征的糖尿病可以誘導腦中的突觸變性，從而導致認知功能障礙。Zhao 等[43]發現高濃度葡萄糖（30 mmol/L）可以誘導 Toll 樣受體 9 的激活與星形膠質細胞中活性氧的生成，進一步損害星形膠質細胞的 TSP1 分泌，引起突觸蛋白的損失，導致突觸功能退變。血液和 CNS 氨水平的升高導致星形膠質細胞的病變是慢性肝性腦病的主要病理改變。Jayakumar 等[44]發現將培養的星形膠質細胞暴露于氨（NH4Cl，0.5～2.5 mmol/L）1～10 d，星形膠質細胞表現出細胞內和細胞外 TSP1 水平降低，體內突觸蛋白含量也降低。TSP-1 與整合素 α-V/β-1 或其他整聯蛋白受體的結合，可能是慢性肝性腦病中突觸蛋白減少的信號傳導機制。
3 小結與展望
TSPs 作為一種寡聚細胞外基質蛋白，在突觸的形成、CNS 損傷后突觸的修復等方面發揮著重要作用，是癲癇、AD 等 CNS 疾病治療的新靶點。后續的研究可基于 RNA 的剪接作用及靶向調控機制，在體內外對 TSPs 的表達及空間構型進行調節，來精確分析 TSPs 結構和功能之間的關系，以及對新受體和各種功能結構域定位的鑒定，將有助于開發靶向 TSPs 的新藥。但目前，關于 TSPs 在 CNS 病理狀態下的功能及確切機制仍然不是非常明確，后期研究應集中在以下幾方面：第一，研究確定 CNS 病理或損傷狀態下，不同亞型 TSPs 如何調節突觸發生，以及調節星形膠質細胞分泌 TSPs 的上游信號分子。第二，進一步研究 TSPs 下游信號傳導組分以及相關受體和結合配體。TSP-α2δ-1 及 TSP-NL 調節 CNS 突觸發生的細胞內分子信號和機制需要進一步研究；除 CNS 外，α2δ-1 在骨骼肌、心肌和骨骼中高表達，因此有必要探討 TSP-α2δ-1 在這些組織中的功能。第三，確定外源性 TSPs 能否恢復成熟神經系統的突觸發生能力或增強神經損傷后的突觸發生。此外，未來的研究應集中在 TSPs 的體內作用，關注 TSPs 缺乏和過度表達對神經系統功能的影響，以確認它們在突觸發生、重塑和功能中的作用，為治療有關神經系統疾病帶來依據。
