1负性调节

 

NSC分化的负性调节，即使NSC不分化，仅通过对成分裂的方式使数量增多。这种调节有Norch信号途径，以及碱性成纤维生长因子（basicfibroblast growth factor，bFGF）、表皮生长因子（epi-dermal growth factor，EGF）等细胞因子调节途径^[2]。

1.1 Norch信号途径

Notch分子为一组高度保守的跨膜蛋白质，由胞外区、跨膜区和胞内区三部分组成。其中胞内区Notch为胞内的效应器，起到调节基因表达的作用。在神经细胞发育中，Notch蛋白通过旁路抑制途径实现细胞分化。如果该信号消失则会导致其它的细胞也转化为神经细胞^[3]。Notch蛋白通过与其配体的胞内自发交联来抑制神经细胞的分化，这说明了在已经分化的神经细胞中Notch蛋白的表达是很低的。研究表明，跨膜蛋白Delta执行旁路抑制信号作

用，因此Delta的表达对于神经细胞的分化极其重 要^[4]。如果Delta在非神经细胞过度表达，那么它就可激活神经干细胞的Notch表达，从而抑制向神经细胞的分化。

Notch信号途径是一种抑制性信号传导通路，可抑制正在分化的NSC周围细胞不再向神经元分化，而发育成上皮细胞，从而使神经细胞从原来的单层细胞中分离出来。该信号由其跨膜受体和配体的结合而激活。Notch受体是整合型膜蛋白，其胞外区含数量不等的表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）样重复序列，该序列与果蝇Notch配体DSL或线虫Notch配体Lag2或脊椎动物Notch配体Jagged相结合，从而使Notch受体胞内部分脱落并移入胞核，结合并激活靶基因CSL，该基因也被称作CBF.1。无毛抑制子（hairless suppressor）或LAG-1，直接或间接剌激转录。进行Lardelli等使NSC中Notch过度激活，发现胎龄0.5～12.5d胚胎神经管消失，神经上皮脑室区扩大，巢蛋白表达的增殖细胞增多，说明Notch信号参与了NSC增殖。Okano等^[5]发现RNA结合蛋白Musashi在NSC高度表达，通过进行转录后基因调节激活Notch信号途径来诱导NSC自我更新。  

研究表明，在神经干细胞分化为神经元还是神经胶质细胞过程中，Notch蛋白似乎没有太大的作用。但Notch蛋白被激活后却可以抑制少突胶质前体细胞的分化，而促进星型胶质前体细胞的分化^[6]。Notch蛋白对于神经干细胞向神经元分化的抑制作用较弱甚至没有作用。

1.2 bFGF、EGF等细胞因子的作用

bFGF和EGF是两种广谱的神经营养因子，它们可促进新生鼠皮质、海马等区域神经元的分裂和生长。应用bFGF或者联合应用EGF和bFGF，来源于中枢神经系统不同部位的多潜能干细胞的分裂速度都能得到成倍的增加，但两种生长因子对神经干细胞促增殖作用的时间不同。bFGF在神经干细胞增殖的早期阶段发挥促有丝分裂的作用，使神经干细胞获得对另一作用更强的促有丝分裂因子EGF的反应性，而EGF在神经干细胞增殖后期发挥作用^[7]。

bFGF和EGF不只是起到有丝分裂原的作用也可促进细胞分化并决定细胞分化方向，且这两种生长因子作用的神经干细胞分化形成的神经元多为γ氨基丁酸（γ -aminobutyric acid，GABA）能神经   元^[8]。研究表明：bFGF能促进新生鼠海马神经干细胞向神经元分化，EGF能促进干细胞向星形胶质细胞方向分化。而bFGF培养的神经干细胞分化为神经元的比例较EGF高，可能与以下原因有关：（1）神经干细胞可能存在不同的丝裂原生长因子反应亚群，不同亚群的分化潜能并不完全相同，对bFGF反应的神经干细胞可能更多地分化为神经元；（2）bFGF能促进神经元前体细胞的存活或使神经干细胞向神经元前体细胞分化增多，从而导致神经干细胞分化为神经元的比例增多^[9]。

 

2 正性调节

 

正性调节即诱导NSC分化，包括参与细胞合成的gpl30/JAK/Stat3和骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）信号途径等。

2.1 gpl30/JAK/Stat

gpl30信号途径既参与NSC的自我更新，还能诱导NSC向星形细胞分化，具体那一条途径发挥作用即NSC具体命运，则由其所处的发育阶段和在脑组织中的位置决定^[10]。Vallieres等将可激活gpl30的白细胞介素-6稳定表达于成年海马齿状回，发现胶质细胞分化完全取代了神经元分化。在成熟神经系统某些没有新的神经元生成的区域包括脊髓也有干细胞的存在已被实验证实，且脊髓干细胞在体外或移植到神经元生发区也可分化成神经元，而在原位即使是脊髓损伤后也无一例外的分化成胶质细胞，这可能是局部微环境作用的结果。

2.2 BMP信号途径

骨形成蛋白又称骨形态发生蛋白（bonemorphogenetic protein．BMP），是一种异位诱导软骨和骨形成的酸性多肽。是转化生长因子-B（transforming growth factor-B，TGF-B）超家族中最大的蛋白家族。BMP对靶细胞的刺激作用是由它的特异性膜结合受体所介导的。BMP信号途径通过瞬时复合体StaG/CBP/Smad的介导诱使NSC向星形细胞分化^[11]。NSC向神经元的分化是由神经元碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix，bHLH）转录因子包括Mashl，Neurogenins（Ngnl和Ngn2），NeuroD和Math家族来正性调控^[12]，该信号可被Hesl和Hes5抑制^[13]。Mashl突变鼠嗅球Notch信号途径不能被激活，不能产生感觉神经元前体细胞；Ngnl突变鼠可产生感觉神经元前体细胞，但该细胞缺乏必要调节分子的表达，因此分化受阻^[14]。此外Ngnl可使CBP-Smadl转录复合体与星形细胞分化基因隔离，并能抑制向胶质细胞分化所必须的STAT转录因子的活性，从而抑制NSC向胶质细胞分化^[15]。

BMP-2对神经发育的各个时期有重要作用，在脊椎动物的神经发育中，外胚层细胞可分化为神经细胞和上皮细胞两种细胞。当受到细胞间特异信号的刺激就形成上皮细胞，阻断此信号则分化为神经细胞。BMPs（骨形成蛋白家族）信号的抑制是外胚层特异性分化为神经外胚层所必不可少的。在胚胎早期的模式确立过程中，BMPs作为形态原（morphogen）以浓度梯度依赖方式决定细胞的特异性分化。低水平的BMPs信号引导向中枢神经系统的分化，而高水平的BMPs信号则引导向表皮的分化，所以BMPs是一潜在的表皮诱导因子和神经抑制因子。通过抑制细胞增殖和促进局部程序性细胞死亡。此外，BMPs还可以限制神经外胚层的生长。BMP一2本身不能刺激Swiss3 T3细胞产生神经生长因子（NGF），但却可显著提高TNF的这一作用．提示二者的协同在骨折损伤后的神经再生中起重要作用^[16]。由此可见BMP对脊髓NSCs的传代及分化有显著影响。

2.3 外源性一氧化氦

一氧化氮（nitric oxide，NO）在神经发育与再生过程中是一种重要的轴突诱导分子，对神经干细胞的增殖分化也有影响。NO是体内一种重要的信号分子，它能自由通过细胞膜，作用于细胞内受体而起信号传递作用在生物体内，NO是由NO合成酶（NOS）催化合成的，在神经发育和再生的过程中，发现NOS对NSCs的增殖与分化有调控作用，可促使其从对称分裂向非对称分裂转变在进行非对称分裂时，NSCs产生一个与自已相同的干细胞和一个向成熟神经细胞方向分化的前体细胞。因此认为，诱导型NOS（iNOS）的表达是干细胞从增殖向分化过渡的关键点。突触连接的可塑性过程中，NO作为逆行信使参与了突触前、后的相互通讯，最终建立正确的区域投射关系。在轴突发育与再生过程中，NO能诱导轴突生长，调节其生长方向并建立正确的突触联系，表明NO可能在神经创伤后的神经再生、可塑性和与靶细胞再联系的过程中起着十分重要的作用之假设^[17]。此外，用作为外源性NO的供体，研究NO对神经干细胞分化的影响，发现NO能促进神NSCs的分化，并能促进细胞分化后轴突的发育。

 

3 小结

 

具有多向分化潜能的神经干细胞存在于从胎脑到成年脑、脊髓的许多部位，已是不争的事实。成年期，这种细胞通常处于静息状态，在自然情况下，这些细胞都向星形胶质细胞方向分化，参与局部瘢痕的形成。如何使中枢神经系统内现存的神经干细胞在需要的时候活跃起来，并向神经元方向分化以发挥其治疗作用，仍需进一步研究。

 

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