乳酸在中枢神经系统中的作用及其与相关疾病的关系

一直以来,乳酸在脑中被视作代谢废物,对其功能认识严重滞后。近年来,越来越多的证据表明,乳酸在多种生理与病理过程中扮演重要角色。在神经细胞中,星形胶质细胞是产生和释放乳酸的主要细胞源,该细胞通过有氧糖酵解过程生成乳酸,随后经跨膜通道释放至胞外进入神经元为其供能。在中枢神经系统中,乳酸对稳态调节发挥着十分重要的作用。乳酸主要通过两种途径,即代谢途径(作为能量底物)与信号途径(作为信号分子)调控神经元的功能活动,广泛参与神经元能量代谢、兴奋性、可塑性、学习记忆及神经系统发育等生理过程调节,亦参与抑郁行为、阿尔兹海默病(AD)和脑损伤等病理过程的调节。在脑组织中,存在着乳酸特异性受体(GPR81),乳酸与其结合后调控胞内的第二信使。此外,还发现乳酸可通过未知受体调节神经元的兴奋性以及作为信号分子的其他作用。本文就乳酸作为能量底物和信号分子及其参与相关神经疾病的研究进展进行阐述,旨在为相关中枢神经系统疾病防治提供新思路。     

乳酸——运动改善认知功能的明星分子

既往的研究中,乳酸一直被认为是细胞糖酵解产生的代谢废物。然而,近年的研究表明,乳酸可作为重要的能量代谢底物和信号分子影响多组织器官的生理进程,其运输载体单羧酸转运体及受体G蛋白偶联受体81可能在神经保护过程中发挥关键作用。在中枢神经系统内,乳酸可作用于多种细胞如神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞、少突胶质细胞和血管内皮细胞等,参与改善脑能量代谢,增强神经发生,提高突触可塑性,降低神经炎症,缓解神经毒性,促使髓鞘再生,进而影响个体认知功能。适宜的运动有利于脑健康,但运动能否通过调节乳酸及相关生物学机制改善认知功能未见详尽报道。该文通过分析运动如何调控乳酸及其运输载体和受体的生理水平,以及乳酸如何调节认知功能,探讨乳酸作为运动改善认知功能中介分子的可能性,为借助运动疗法缓解认知衰退的相关疾病提供理论支持。     

神经酰胺(ceramide)信使途径

生物体内神经酰胺有多种生成途径。作为重要的第二信使,神经酰胺在多种信号转导过程中发挥广泛作用,从而影响细胞生长、增殖、分化、凋亡及损伤等多种生理、病理过程。此机制的发现被认为是近年来信号转导研究的重要进展之一。     

神经酰胺信使途径

生物体内神经酰胺有多种生成途径。作为重要的第二信使,神经酰胺在多种信号转导过程中发挥广泛作用,从而影响细胞生长、增殖、分化、凋亡及损伤等多种生理、病理过程。此机制的发现被认为是近年来信号转导研究的重要进展之一。     

尿激酶／尿激酶受体结构研究进展

尿激酶是纤溶酶原的主要激活物之一。近年来的研究工作发现,尿激酶及其受体-尿激酶受体-在其他多种生理和病理过程中也发挥了重要作用,包括了创伤愈合、组织再生、细胞迁移、特别是癌症转移和血管生成等多种生理和病理过程。除了其配体尿激酶外,尿激酶受体还能结合其他多种蛋白质,包括了玻璃体结合蛋白、LDL受体蛋白,及多种整合素等蛋白质,这些蛋白质-蛋白质相互作用是尿激酶-尿激酶受体系统生物作用的结构基础,是目前的一个重要研究方向。结合作者的工作描述了该体系的结构研究现状。     

肌动蛋白结合蛋白2(Transgelin-2)生物学特性和功能研究进展

肌动蛋白结合蛋白是指能与肌动蛋白的单体、多聚体等结合的蛋白,肌动蛋白结合蛋白2(Transgelin-2)作为一种重要的肌动蛋白结合蛋白,可广泛分布在平滑肌细胞及非平滑肌细胞。Transgelin-2基因可广泛表达在全身各组织器官,其在亚细胞层面上有多种定位,且在不同病理生理状态下可能存在定位转移。Transgelin-2蛋白被认为参与了多种恶性肿瘤疾病,可能是特异性肿瘤标志物。本文对Transgelin-2蛋白的特性、亚细胞定位和相应生物学功能进行了综述,以期为相关机制研究提供可能的判断依据。     

TRPC6在肺部的生理与病理生理功能

经典瞬时受体电位(transient receptor potential canonical,TRPC)通道是一类非选择性钙离子通道,TRPC6是TRPC家族的成员之一,其基因编码的蛋白在人体脑、肾、肝和肺等多个器官均有表达。TRPC6不仅是肺中表达最丰富的TRPC通道,也是目前肺部疾病中研究最多的TRPC通道。TRPC6参与动物体内许多重要的生理和病理调节过程,TRPC6的基因突变或过表达可引起胞内钙离子信号通路异常,从而导致多种病理生理改变。肺部疾病的病理生理过程有多种细胞共同参与。TRPC6在不同的细胞中表达不同,表现的生理与病理生理功能则有差异。     

G蛋白偶联受体二聚化研究进展

G蛋白偶联受体是细胞膜受体最大的家族,参与调节多种生理过程,在信号识别及转导中具有重要作用,传统观点认为G蛋白偶联受体作为单体起作用,近年来,越来越多的证据表明,G蛋白偶联受体不仅能以二聚体形式存在,而且在细胞信号转导中起重要作用,尤其是对阿片受体异源二聚体的研究,推动了这一领域的研究。本文综述了G蛋白偶联受体二聚化研究进展,以及同源和异源二聚体的结构与功能。     

整联蛋白与口蹄疫病毒感染

整联蛋白是一类分布广泛的细胞表面受体家族,它不仅在细胞的生长、移行、增殖和分化等许多方面发挥重要生物学功能,而且在多种病理过程中发挥重要作用。许多病毒都能利用整联蛋白分子作为病毒受体或共受体进入宿主细胞。本文主要就整联蛋白的特征及其在口蹄疫病毒感染宿主细胞过程中的作用机制进行综述。     

组织转谷氨酰胺酶与神经退行性疾病

组织转谷氨酰胺酶(tissue transglutaminase,tTG)广泛分布于各种组织及细胞中,是一个多功能蛋白质。tTG能催化Ca^2 依赖的蛋白质交联反应,并在多种生物学过程中起到了重要作用,如细胞生长与分化、受体介导的胞吞作用、细胞黏附、细胞形态的维持以及细胞凋亡等。已有研究表明,tTG可能在多种神经退行性疾病的病理生理过程中起到了重要作用。现就近年来有关tTG与神经退行性疾病研究的一些进展做一介绍。     

Wnt信号通路与皮肤创面愈合的关系

创面愈合是由炎性细胞、细胞因子等多种因素共同参与,涉及组织修复、再生、重建的一个复杂有序的病理生理过程。皮肤慢性创面的愈合仍然是临床研究的重点与热点,随着分子生物学的发展,对皮肤创面愈合机制的认识也逐渐深入。Wnt信号通路是一条由Wnt蛋白及其受体、调节蛋白等组成的高度保守的信号通路,参与细胞增殖、凋亡、分化等多种生物学过程。Wnt信号通路作为参与皮肤愈合的信号通路之一,被认为具有调控皮肤及其附属器的发育、诱导皮肤附件的形态发生、调节毛囊的周期生长、促进创面血管新生及上皮重塑等多方面的功能。因此本文试从炎性细胞、成纤维细胞、干细胞、血管新生、表皮新生与毛囊新生等方面对Wnt信号通路与皮肤创面愈合的关系作一综述。     

GPR50在肥胖及相关疾病中的作用研究进展

G蛋白偶联受体家族(GPCRs)是真核细胞膜表面最大的一类膜蛋白受体,能够被细胞外的多肽、糖类、脂类、离子、生物胺等激活,被认为参与了80％以上的细胞信号转导过程,是细胞信号转导中重要的蛋白质.GPCRs广泛参与生殖、发育、内分泌以及代谢等多种生理过程,同时与免疫性疾病、中枢神经系统疾病、糖尿病、心脏病、癌症等疾病的发...     

细胞膜表面钙受体

细胞膜表面受体一直是一个针对有机大分子的概念，近年许多研究表明在多种细胞表面存在钙受体，并发现此类受本不但在细胞外游离钙离子浓度的调节中起重要作用，而且与许多生理病理现象密切相关。本简要介绍其概念，分布，结构功能以及生理病理。     

外泌体介导的靶向基因运送及在心血管疾病中的应用

外泌体是体内几乎所有细胞分泌的具有双层脂质膜结构的纳米级小囊泡。外泌体大小均匀,平均直径为40～120 nm,存在于所有体液中。外泌体曾一度被认为是细胞成熟过程中清除废弃细胞器的‘垃圾袋’。但近年研究显示：外泌体含有丰富的来源于‘供体细胞’的信号分子,如蛋白质、DNA、mRNA、miRNA以及lncRNA等。当外泌体与‘受体细胞’融合时,这些信号分子便被运送到‘受体细胞’,从而实现细胞 细胞之间的通讯,影响‘受体细胞’的生理病理过程。虽然外泌体的研究目前主要集中在癌症等疾病的预防、诊断与治疗中,但是越来越多的研究显示,外泌体在心血管系统的生理及病理过程中同样发挥着重要作用。本文将对外泌体的起源、分离与纯化方法及外泌体介导的‘细胞 细胞’之间的通讯机制进行综述,并重点论述利用基因工程技术对外泌体进行靶向运输的方法及靶向外泌体运送在心血管疾病治疗中的应用。     

性激素对生殖系统Cx43表达调控机制的研究进展

由连接蛋白43(connexin 43,Cx43)构成的细胞间间隙连接(gap junction,GJ)是介导细胞间直接的物质、能量交换及电、化学信号耦合的重要通路,其可保证细胞间功能活动的协调一致,在生殖系统细胞发育、分化及成熟等生理过程及功能活动中发挥非常重要的调控作用。性激素可在转录及翻译等层面调节生殖系统细胞Cx43的结构及表达,一方面通过核受体基因组机制调节Cx43基因的转录,另一方面通过非基因组快速信号传导通路机制调节Cx43的磷酸化水平,共同影响细胞间隙连接通讯(gap junction intracellular communication,GJIC),进一步干预生殖系统细胞的病理、生理过程及功能活动。近年来,性激素在心血管系统病生理状态下对连接蛋白调节的变化及机制研究较为成熟,而在子宫、卵巢等生殖器官中,对性激素通过调节连接蛋白及间隙连接进而影响细胞间信息流通的研究较少,其作用机制并不清晰。故本文结合近年来文献,综述性激素对生殖系统细胞Cx43表达及GJIC的调控机制的研究进展,旨在为今后深入地研究提供可行的思路。     

卵泡抑素相关蛋白的病理生理功能

卵泡抑素相关蛋白(follistatin related protein,FRP)是一种细胞外基质糖蛋白,该蛋白参与细胞增殖、迁移、组织重塑、胚胎发育、细胞间相互作用及多种病理生理过程.近年研究显示,该蛋白同时具有抑制细胞凋亡和抑制细胞增殖的双重功能:在心肌缺血的动物模型中,FRP被证实有保护心肌细胞、抗凋亡、促进内皮细胞增殖等功能;FRP也可由血管平滑肌细胞合成分泌,并具有反馈调节平滑肌细胞功能的作用,该蛋白还可抑制多种肿瘤细胞增殖.     

接头蛋白CIN85的结构与功能

CIN85与CD2AP构成了一个接头蛋白家族,在个体发育中担当重要角色并和多种疾病的病理机制相关。它们在功能结构域的序列上有很高的相似性,并具有细胞骨架蛋白的特点。近来研究表明CIN85在受体酪氨酸激酶(RTK)的内吞与降解、细胞凋亡、细胞局部黏附等许多生物学过程中发挥重要作用。     

乳酸影响记忆的神经机制

乳酸在以往的研究中一直被认为是糖酵解的产物,是不受欢迎的代谢副产品。近30年的研究证明乳酸可以作为能量底物,也可以通过影响信号通路影响神经活动。乳酸对空间记忆、恐惧记忆,成瘾记忆均能够发挥作用。星形胶质细胞和少突胶质细胞中产生的乳酸,转运到神经元中为神经元提供能量进而影响记忆。乳酸可以直接作用于乳酸受体,也可以间接通过促进神经发生、增强N-甲基-D-天冬氨酸受体（N-methyl-D-aspartic acid receptor,NMDAR）的活性促进突触可塑性和即刻早期基因的表达、诱导脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor,BDNF）的表达进而影响记忆。乳酸还是与记忆有关的神经系统性疾病的潜在治疗靶点,例如阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）。本文综述了乳酸产生对不同记忆的影响、不同神经递质调控乳酸的产生对记忆的影响、乳酸影响记忆的神经机制、乳酸在与记忆有关神经性退行疾病中的作用。通过上述方面的梳理,希望进一步为乳酸在记忆中作用和乳酸在神经系统中作用的研究提供新的思路。     

趋化因子SDF-1及受体CXCR4研究进展

趋化因子(chemokine)是一类一级结构相似,以对白细胞等多种细胞具有趋化定向运动作用为特征的小分子蛋白。功能研究表明,趋化因子在胚胎发育、血管生成、炎症、肿瘤、艾滋病等机体多种生理和病理过程中发挥重要作用,部分趋化因子的衍生物或抑制物具有潜在的临床应用前景。不久的将来,趋化因子及其受体可能成为疾病治疗的分子靶点。     

Kremen2生物学功能研究进展

Kremen2 (kringle-containing transmembrane protein 2)是经典Wnt信号通路中的重要调控因子。起初Kremen2蛋白仅被认为是Wnt信号通路的抑制因子,但后期研究发现Kremen2蛋白在某些特定的生物环境中却发挥促进Wnt信号通路活化的作用。在对Wnt信号通路的调控过程中, Kremen2蛋白需要与多种蛋白质调控因子相互作用,以参与胚胎发育、骨形成、肿瘤发生等多种生理病理过程。通过对Kremen2相关研究文献的整理,本文综述了Kremen2蛋白的发现与分子结构,以及其主要的相互作用因子和蛋白质功能,并提出了相关研究展望。