神经细胞粘附分子在眼科学中的研究进展

    摘要
    神经细胞粘附分子(NCAM)在神经系统的发育中起重要作用，目前国内外对NCAM在眼科学领域中的作用也进行了初步的研究。本文就NCAM的生物学特性，NCAM与视乳头区星形细胞、雪旺细胞、视网膜神经节细胞之间的关系，及其在临床眼科疾病中的研究进展作一综述。
关键词:神经细胞粘附分子;生物学特性;星形细胞;雪旺细胞;视网膜神经节细胞

    0引言
    神经细胞粘附分子 (neural cell adhesion molecule，NCAM)是一种细胞表面的糖蛋白，属于细胞粘附分子免疫球蛋白超家族，主要存在于神经系统，它能介导细胞粘附和识别，在正常神经元轴突的生长、神经纤维的成束、突触的塑型等过程中起重要作用。NCAM最初是在1976年由Rutishanser等在鸡的视网膜及脑中发现的，是最早被鉴定和研究的细胞粘附分子。几十年来虽然对NCAM的结构、功能和作用机制等方面进行了大量研究，但仍存在不少的争议。
    1 NCAM的生物学特性
    1.1 NCAM的分子结构  人类NCAM是由5个免疫球蛋白(Ig)样区域(IgⅠ，IgⅡ，IgⅢ，IgⅣ和IgⅤ)和2个纤维结合素Ⅲ(FNⅢ)样区域(F3Ⅰ，F3Ⅱ)组成。其中5个Ig样区域上带有6个N-糖基化位点，2个FNⅢ样区域则作为胞外细胞间及细胞与基质间相互作用区。每个典型的结构域(Ig同源结构域和FNⅢ结构域)均有100个氨基酸残基组成，这些残基通过反向平行的β-片层形成三明治样结构。在Ig同源结构域内部两个β-片层由二硫键连接，而FNⅢ结构域则无此种典型的连接。根据组成β-片层结构的β-链的长度和数量的不同，Ig同源结构域又可进一步分为可变区(variable)、恒定区(C1、C2)及过渡区。另外，与FNⅢ结构域连接的IgⅤ结构域上有多聚唾液酸(polysialieacid，PSA)以α-2,8连接的线性同源多聚唾液酸的主要结合位点。KiselyoV等[1]发现利用核磁共振可以确定NCAM的F3Ⅱ结构发现它能和纤维母细胞生长因子受体(FGFR)结构中的Ig相互作用，从而促进神经的生长。
    1.1.1 NCAM的亚型  各种NCAM皆由同一个基因(NCAM1)编码，人类的NCAM1位于11号染色体，而小鼠的NCAM1则位于第8或第9号染色体。在NCAM1序列中，有多个部位是转录终止区，对不同区域的表达会形成不同的NCAM。依照基因表型的不同，NCAM可分为可溶性NCAM、附膜NCAM和跨膜NCAM 3种亚型。当基因表达终止于外显子13时，形成可溶性NCAM;当外显子15表达时，NCAM则以糖基磷脂酞肌醇(GPI)瞄定于细胞膜上，形成附膜NCAM;当外显子16一19表达时，则形成跨膜NCAM。
    在成人脑内，根据前NCAMmRNA碎片翻译产生分子量的不同，又可将NCAM分为3种亚型:NCAM-180、NCAM-140和NCAM-120。这3种NCAM亚型的主要区别在于胞内区的大小及与膜的整合方式的不同。NCAM-180和NCAM-140属跨膜糖蛋白，包含一跨膜区和胞质区，但NCAM-180的胞质区比NCAM-140的胞质区含氨基酸残基多;而NCAM-120无跨膜区和胞质区，是通过GPI直接与膜相连。
1.1.2  翻译与修饰  NCAM结构的多样性除源于NCAM1转录产物的不同剪接方式外，还有糖基化、磷酸化、硫酸化等翻译后修饰的差异。
    对NCAM糖基化研究较多的是多唾液酸化，此过程是由聚涎酸基转移酶(PST)和/或涎酸基转移酶X(STX)[2]催化完成的，合成多唾液酸化NCAM(PSA-NCAM)。多聚唾液酸(PSA)是一类线性的、均一多聚的、以α-2，8键相连的唾液酸残基构成的碳水化合物，附着于IgⅤ上。核磁共振谱证明PSA为线性螺旋结构。因其结构特性，PSA可减弱同种细胞或不同种细胞膜上 NCAM之间或NCAM与其它分子之间的相互作用[3，4]。PSA-NCAM主要存在于胚胎期及早期新生动物脑内，许多胚胎组织中PSA的含量很丰富。正常的胚胎期大脑发育中，NCAM翻译后需进行唾液酸化修饰，在其细胞外区增加一些多聚唾液酸;而成人组织中大多数的NCAM缺乏PSA，只有在脑内具有结构重塑能力的局部区域，如视丘下部、海马、嗅球等，NCAM始终存在多聚唾液酸化。

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