关于突触素与癫

【关键词】 突触素;癫;突触可塑性

癫(epilepsy)是最常见的神经系统疾病之一，其发病机制复杂，目前认为癫发病是由于中枢神经系统兴奋与抑制性不平衡导致大脑神经元异常放电所致。近年研究表明，这种兴奋与抑制间的不平衡主要与离子通道、突触传递及神经胶质细胞的改变有关。癫发生时大脑海马部位出现的苔藓纤维异常出芽及伴随的突触重建被认为是其细胞机制之一。近年来研究的热点之一是海马结构的可塑性重建，这种可塑性主要表现在突触上。

　　突触素(synaptophysin，SYN)是一种与突触结构和功能密切相关的囊泡吸附蛋白。它广泛存在于机体所有神经终末，特异性地分布于突触前囊泡膜上，参与Ca2+依赖的神经递质的释放和突触囊泡的循环，被公认为是突触发生和突触重塑的重要标志，它的定位和定量可准确的反映突触的分布及功能状态，从而反映其可塑性。本文就突触素的生物学特性、表达、理功能及其在癫中的变化规律和作用机制等方面的研究进展做一综述。

　　1 突触素的分子生物学特征

　　突触素是一种酸性糖蛋白，等电点为4.8。对突触素cDNA序列分析的结果表明：大鼠的突触素由307个氨基酸组成，人的突触素由296个氨基酸组成。编码Synaptophysin的基因是SYN基因，人类的SYN基因包括七个外显子，大约20 kb，位于X染色体Xp11.22p11.23，而小鼠的SYN基因则定位于X染色体的AD区[1]，人类和小鼠SYN的转录mRNA长度分别为2117bp和2362bp[1]。

　　2 突触素在神经系统发育中的表达

　　原位杂交和免疫组织化学研究显示，处于胚胎发育期间的神经元，在神经突起尚未形成前，其胞体中已有突触素的表达，并随着突触的发生而迅速增加。Brewer等[2]通过对连续培养3周以上的大鼠海马神经元进行研究，发现随着神经网络的发育，突触素标记的突触密度呈线性增长，而树突棘的等级则呈指数型增长，表明大脑信息处理能力的增强更多的依赖于突触传递速度的增加，而不是单靠突触数量的增加。

　　3 突触素的生理功能

　　突触素的生理功能尚未彻底阐明，多方面的研究推测主要有以下几个方面：(1)参与突触囊泡胞吐及Ca2+依赖的神经递质的释放：突触素在神经元胞体合成后，主要转运到轴突终末，特异性地分布于突触前囊泡膜上，担负着神经递质的包装、储存、调节及释放。尤其在Ca2+依赖性神经递质的释放中起重要作用。(2)参与突触囊泡再循环：囊泡膜再循环可以维持突触前膜表面积稳定及递质的释放。Calakos等[3]研究发现突触素与Dynamin形成复合物对囊泡再循环起重要作用，阻断Dynamin和突触素的相互作用后，在高频刺激下轴突末梢的递质释放量减少，电镜显示这些突触内的囊泡已耗竭，提示了囊泡与质膜融合后囊泡再循环被阻断。(3)参与突触的发生和形成：在培养的海马神经元突触发育过程中，突触素呈高水平表达，并且是最早聚集在发育中的突触内的突触蛋白之一[4]，这些结果说明突触素在反应性的突触发生过程中起重要作用并参与发育神经元的突触形成。(4)参与突触重塑：突触素影响突触可塑性的观点已被众多学者所接受。突触素影响突触可塑的机制可能是通过酪氨酸激酶使突触素磷酸化，从而调节内源性谷氨酸的释放来影响突触的可塑性。体育训练可以增强突触可塑性，并可改善由于年龄增长造成的突触素水平的降低。这种改善与神经发芽和新突触形成有关。

　　4 点燃动物模型及癫患者脑组织中突触素的改变

　　在电点燃的癫动物模型中，Li等[5]发现，点燃动物的CA1辐射层、CA3透明层、门区、齿状回分子层内带和梨状皮质Ⅱ/Ⅲ层的突触素免疫反应的OD值(平均光密度值)都有显著增加，而在内嗅皮质Ⅱ/Ⅲ层则无显著改变。他们认为这种点燃动物发作后苔藓纤维的突触重塑与点燃诱导发作的发展、持续和加重有关。

　　王建平等[6]利用戊四氮(PTZ)点燃癫幼鼠，观察到随着点燃过程的推移及发作级别增高，突触素在幼鼠海马及颞叶区的表达显著增加，可推测幼鼠海马区及颞叶皮质区突触重建的形成增多，加重大脑神经元异常放电，从而促进癫发作。

　　通过对匹罗卡品点燃癫大鼠边缘系统的内嗅皮质神经元自发性突触后电位变化和突触素免疫反应性的时空表达规律的相关性进行研究，Guzman等[7]发现除了神经网络兴奋性增高导致性发作和维持外，抑制性突触作用减弱也是性发作的潜在机制之一。

　　Proper等[8]同时对伴有严重的海马硬化和无海马硬化的颞叶癫患者的海马手术标本进行研究，发现所有颞叶癫患者在海马不同区域均有明显的细胞脱失同时伴有突触终末的减少;海马硬化患者海马各区主要类型细胞数量的减少比无海马硬化患者更为严重;他们认为出芽的苔藓纤维不仅仅是解剖上的存在，同时也是功能性的，这些功能性的谷氨酸能苔藓纤维与颗粒细胞的树突形成突触，可能参与了性发作的起始。

　　5 突触素在癫中的作用机制探讨

　　5.1 突触素与海马可塑性 目前关于癫和突触素表达增多导致的苔藓纤维发芽及突触重塑之间的确切机制尚不清楚。其生化机制可能与细胞内Ca2+升高和细胞外Ca2+降低有关。Hanaya等[9]利用氯化锂匹罗卡品致大鼠模型比较大鼠癫持续状态后潜伏期(latent period)内海马齿状回内分子层和外分子层突触素和生长相关蛋白43(GAP43)的免疫反应性，推测癫后神经元死亡的范围和程度与突触素和GAP43的表达具有时间相关性，而突触素作为海马可塑性的标记物较GAP43更为敏感。

　　5.2 突触素与苔藓纤维发芽 癫发作中常伴有海马结构内选择性神经元脱失，苔藓纤维出芽(mossy fiber sprouting，MFS)以及特异性突触重建等形态学改变。MFS被认为是癫慢性期海马可塑性改变的最重要特征之一，其可能的机制是：在癫慢性期自发发作过程形成苔藓纤维出芽，当出芽侧支回返时可形成突触联系，MFS及突触重塑改变了门区及内分子层局部环路，在颗粒细胞之间形成异常的兴奋性联系，增加了兴奋敏感性从而促进癫形成[10]。

　　Elmer等[11]研究发现，在癫持续状态急性期，海马内突触素免疫反应在CA3区苔藓纤维层明显增强，并且与Timm颗粒分布相吻合，提示突触前终末囊泡数目增加，与性发作使离子通道开放导致突触前膜去极化有关;急性期SE后的慢性期癫自发发作过程中海马内突触素的表达再一次增强，且与苔藓纤维的分布一致，表明在慢性期出现了轴突增生和突触重塑。

　　5.3 突触素与癫持续状态 癫持续状态下海马CA3区苔藓纤维层突触素表达增高，可能易化了兴奋性神经递质的装载和释放，提示突触素表达上调可能与癫持续状态的维持和加重相关，一方面可能是急性癫发生的结果，另一方面也可能是慢性癫维持的分子学基础。Karson等[12]利用免疫荧光共聚焦显微镜技术发现大部分神经元的轴体连接，轴树连接，轴轴连接出现突触素表达，从而推测海马的门区中间神经元主要通过突触联系传递信息，这种联系将会影响到神经元网络的兴奋性。癫持续状态可能与这种神经网络的异常兴奋从局部异常皮质扩布到其他正常区域有关。

　　5.4 突触素基因突变与癫 研究发现各类突触素定位于不同的染色体上，与不同的疾病相关。其中突触素的基因定位于X染色体上，有学者认为突触素基因的突变与家族性X连锁局灶性癫的发生密切相关，癫发生后，海马、纹状体等脑区内突触素及其mRNA水平和磷酸化程度升高[13]。

　　6 探索新的治疗方向

　　在临床上，一些癫的致病因素如缺血、中毒、外伤等均可引起海马内苔藓纤维出芽及整个海马的突触重塑。突触素参与神经纤维出芽和突触重塑与癫的发生有密切关系。因此，在临床上对癫患者如何采取有效的药物干预来减少大脑突触素的表达，降低神经纤维出芽和突触重塑，切断兴奋性突触环路，从而抑制癫发作，将成为新的研究方向。

　　Shetty等[14]早期将胚胎海马CA3区或CAl区细胞移植入海仁酸致大鼠海马CA3区内，发现接受CA3区细胞移植的大鼠其异常苔藓纤维出芽的程度降到最小化，推测这与齿状回颗粒细胞和移植的CA3锥体神经元之间形成了交互环路有关。他们认为在受损海马内移植入具有分化为CA3锥体神经元能力的细胞对于长时间抑制异常苔藓纤维环路是非常有效的。

　　Sloviter等[15]通过对海仁酸大鼠模型的研究，发现慢性期癫发作过程中表现出颗粒细胞过度抑制的特点，认为海仁酸诱导的损伤后突触重塑与GABA(A)受体依赖颗粒细胞的过度抑制相关。基于上述关于异常苔藓纤维出芽在癫的发生和维持以及突触重塑中重要作用的研究，有学者提出阻止苔藓纤维异常出芽，切断兴奋性突触环路可能是颞叶癫治疗方而的一个新途径。

　　综上所述， 癫是严重危害人类健康的神经系统疾病之一，对其发病机制和治疗的深入研究一直是神经病学领域的热点。突触素是一种与突触结构和功能密切相关的膜蛋白，其影响突触可塑性的观点逐渐被众多学者所接受。但突触素在癫发作中与突触重塑之间的关系尚不完全清楚，阐明其确切机制，如何有效的控制苔藓纤维异常出芽及伴随的突触重塑，调控癫发作后突触素的表达将是研究癫后突触可塑性的方向。随着分子生物学技术的广泛应用， 突触素与癫的研究将会更加深入，对于揭示突触重塑在癫发生和维持中的作用，进一步明确癫的发病机制并采取有效的治疗将具有积极的意义。

参考文献

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