配对免疫球蛋白样受体B在认知功能障碍发生机制中作用的研究进展

【综述】

认知功能障碍指的是各种原因的脑功能损伤导致的一系列认知功能改变的疾病状态。患病人群跨度广泛，由老年人高发的阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）到青年人致残、致死率高居不下的创伤性脑损伤。我国老年人群中至少有近百万例痴呆和近三百万的轻度认知损害患者，认知功能障碍的防治是一个不可小觑的社会热点问题[1‑3]。配对免疫球蛋白样受体B（paired immunoglobulin like receptor B, PirB）是Kubagawa等[4]在1997年首次从小鼠免疫细胞中发现的一种配体为主要组织相容性复合体 Ⅰ（class Ⅰ major histocompatibility complex, MCHⅠ）的先天免疫抑制性受体，同时在介导学习记忆功能障碍和增加神经回路稳定性的过程中发挥重要作用[5]。PirB参与中枢神经系统的突触调节和神经突生长等重要过程，近期更有研究表明，该受体的异常与认知功能障碍的发生密切相关[6]。本文就PirB的分子特性、基因表达及特定功能、认知功能相关信号通路与疾病进行综述。

1.1　PirB的分子特性

PirB基因位于小鼠7号染色体附近，白细胞免疫球蛋白样受体2（leukocyteimmunoglobulin‑like receptor B2, LilrB2）是PirB的人类同源基因白细胞免疫球蛋白样受体，对照PirB和LilrB2基因的序列分析发现，他们的整体序列同源性是52%[7]。PirB是一种Ⅰ型跨膜糖蛋白，包含细胞外的6个Ig样胞外结构域、1个疏水跨膜段以及细胞质的4个胞内免疫受体酪氨酸抑制基序[8]。依据胞外结构域的不同，PirB对神经突生长抑制剂（neurite outgrowth inhibitor, Nogo）、少突胶质细胞髓磷脂糖蛋白（oligodendrocyte myelin glycoprotein, OMgp）、髓磷脂相关糖蛋白（myelin associated glycoprotein, MAG）具有不同的结合位点和亲和力[9]。

1.2　PirB的基因表达及特定功能

PirB在免疫系统和中枢神经系统中广泛表达。在免疫系统内，PirB分布于多种细胞，包括B细胞、肥大细胞、巨噬细胞、粒细胞等。PirB的配体MHCⅠ分子，在人体中被称为人类白细胞抗原，MHCⅠ与PirB的激活亚型结合使免疫系统被激活[10]。在中枢神经系统内，PirB主要分布于大脑皮质、海马、小脑和嗅球，PirB的配体包括3种髓磷脂相关抑制因子（myelin‑associated inhibitory proteins, MAIs）：MAG、Nogo、OMgp[11]。PirB和配体的结合激活下游Rho激酶（rho‑associated kinase, ROCK）的活化导致生长锥萎缩和轴突收缩，在健康的中枢神经系统中，这些抑制信号有助于平衡大脑基本功能所需的神经元可塑性；而在损伤部位，则抑制了神经元的再生，导致永久性的神经回路损伤[12]。除了与自身配体结合，β淀粉样蛋白（amyloid β, Aβ）也能结合PirB，并诱发以AD为主要表现的神经元功能障碍[7]。

2.1　AD

AD是一种复杂的慢性进行性神经退化性疾病，以进行性失神、运动功能丧失、记忆力减退和痴呆为主要临床表现[13]。AD的发病机制非常复杂，目前尚未完全阐明，其中Aβ机制是AD的研究热点，Aβ和Aβ低聚物形成脑组织淀粉样斑块从而影响突触和神经回路的功能，高水平的Aβ诱导神经元兴奋减低、神经元网络活动异常和慢速振荡的功能障碍最终可导致学习和记忆障碍[14]。Kim等[7]在小鼠的脑片实验中发现，Aβ与PirB结合后激活了蛋白磷酸酶2（protein phosphatase 2, PP2A），促进丝切蛋白去磷酸化，导致肌动蛋白解聚、长时程增强作用与相关突触蛋白的缺失，最终造成突触可塑性的改变及认知缺陷，而在PirB基因敲除小鼠脑片中不出现突触蛋白及长时程增强消失的现象。近期Wang等[15]提出一个明确的假说，Aβ与PirB激活PP2A后去除磷酸基团，激活了糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β, GSK3β），触发神经纤维网络的中心部分微管-肌动蛋白交联因子1（microtubule‑actin crosslinking factor 1, MACF1）的磷酸化，细胞骨架随之改变，最终发生突触可塑性的改变及认知缺陷，这条通路被称为Aβ‑PirB‑PP2A‑GSK3β‑MACF1轴，选择性阻断PirB功能的治疗方法即使在AD的前驱期，也有可能成为AD治疗的希望。

2.2　创伤性脑损伤

创伤性脑损伤是脑组织结构破坏最终导致神经细胞死亡的一类认知功能障碍性疾病，若能逆转神经细胞死亡这一关键进程，对脑外伤患者术后的功能恢复有很大帮助[16]。Israelsson等[17]建立小鼠的撞击损伤模型并使用PCR对相关髓鞘相关因子进行分析，发现PirB mRNA的表达在损伤第1天即增加，这表明它可能是一个重要的损伤后抑制靶点。神经突生长抑制因子Nogo分为3个不同的亚型，分别是Nogo‑A、Nogo‑B和Nogo‑C。Nogo‑A在中枢神经系统中广泛表达，早有进化证据显示，Nogo‑A蛋白参与了脊髓的再生，具有惊人的再生特性的蝾螈和鱼中不存在Nogo‑A蛋白，这提示Nogo‑A可能有控制病变后突触形成和稳定的作用[18]。Liu等[19]发现，Nogo‑A/PirB/原肌球蛋白受体激酶B（tropomyosin receptor kinase B, TrkB）信号通路抑制神经突的生长，从而加剧了继发性脑损伤后脑血肿带来的神经认知功能的变化，阻断该通路能有效减少脑出血后坏死的细胞和神经元数量。Nogo‑A/PirB/TrkB通路能控制突触稳定性，实际上是通过下游的脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor, BDNF）对神经元的保护作用达到的，BDNF的激活需要磷酸化的TrkB与下游因子p75神经营养蛋白受体特异性的结合[20]。

2.3　缺血性脑卒中

缺血性脑卒中是老年患者最常见的脑血管疾病，每年对社会造成的经济负担高达百亿元，此外，由于脑卒中复杂的病理生理过程和治疗的局限性，数百万脑卒中幸存者都遗留有残疾（如偏瘫和失语）[21]。脑卒中后，脑损伤程度和行为恢复受神经回路可塑性的影响，大量证据表明，髓鞘轴突再生的抑制剂被认为是造成缺血性脑损伤后中枢神经系统再生障碍的主要原因[22]。在Wang等[23]的研究中，通过脑缺血模型大鼠皮质神经元中PirB蛋白和mRNA的表达，发现PirB的mRNA和蛋白水平升高，此外，对PirB抗体处理后的模型大鼠皮质神经元的ROCKⅡ活性检测，发现ROCKⅡ活性增加了，PirB的抑制是由Rho/ROCK信号通路介导的，进一步证实了PirB是髓鞘抑制剂的功能受体。Rho/ROCK信号转导途径是PirB相关的下游信号通路，控制和调节细胞骨架动力，Ras亚家族成员A（ras homolog gene family, member A, RhoA）是一种三磷酸鸟苷（guanosine triphosphate, GTP）结合蛋白，具有GTP酶活性，RhoA/Rho激酶调节基本细胞功能，包括细胞收缩、运动、增殖、基因表达和凋亡[24]。Rho/ROCK信号转导途径被PirB上游通路激活，这导致肌动蛋白细胞骨架发生改变，生长锥塌陷，并抑制神经突的生长[25]。抑制Rho/ROCK级联通路可以促进轴突和髓鞘重塑标志物、轴突生长相关蛋白（growth‑associated protein 43, GAP43）等相关蛋白的表达，有利于脑梗死后的神经恢复[26]。

PirB促进神经认知障碍还可能与蛋白磷酸化有关，Zhao等[27]研究证实，过表达的PirB通过增加神经元的凋亡来抑制神经元的存活，抑制PirB表达后显著上调了脑缺血后神经元中磷酸化的TrkB和雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin, mTOR）水平，而磷脂酰肌醇3‑激酶（phosphoinositide, PI3K）诱导的丝氨酸/苏氨酸激酶（serine/threonine kinase, Akt）磷酸化可增加mTOR激酶复合物的积累和激活，进而介导六磷酸激酶的磷酸化以增强蛋白合成。PirB能通过PI3K/Akt/mTOR信号通路发挥轴突生长抑制的作用，运用PI3K和mTOR的特异性抑制剂能阻断其轴突生长抑制作用并证实PirB参与该机制，这也提示阻断PirB能减轻缺血性损伤，提高细胞存活率并减少细胞凋亡。然而PirB抑制蛋白的分子量过大，很难透过血脑屏障，在临床上难以达到治疗效果，于是产生了PirB的新型可溶性融合蛋白，由转录反式激活因子与 PirB 受体胞外段重组制备而成，能够透过血脑屏障阻止PirB与配体结合，减少对下游RhA的表达，最终达到减少小鼠脑梗死面积，促进缺血性脑梗死后模型动物神经功能恢复的效果[28]。除此之外，Deng等[29]发现一种电针治疗的新机制——miR‑181b/PirB/RhoA/GAP43轴，通过调节表观遗传变化直接把电针作用于其靶点，从而增强对卒中的康复作用。Wang等[30]通过动物实验也成功制备了体外特异性结合的抗PirB免疫脂质体纳米探针，抗PirB免疫脂质体纳米探针在缺血半球内积累，说明脂质体给药系统在操作上的可行性。

随着神经科学的发展和对PirB多种功能的探索，使PirB受体的机制研究也日益清晰，尽管PirB的分子通路还有多样化的解释，但是有一点我们可以确信，PirB相关通路的干预对认知功能相关疾病的治疗有积极的影响。相信在不远的未来，进一步完善研究工作和临床试验后，PirB必将能从幕后站到台前，成为新一代治疗认知功能障碍疾病的药物作用靶点。