高爾基體病變與肌萎縮側(cè)索硬化癥

高爾基體病變與肌萎縮側(cè)索硬化癥

宋彬彬;李闊;劉新秀;唐甜甜;賀菲菲;胡月青;楊璇;于佳

【摘 要】高爾基體是廣泛存在于真核細胞中的膜性細胞器,在細胞中可加工、分選

并投遞特定物質(zhì)到相應(yīng)區(qū)域,參與調(diào)節(jié)神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能.肌萎縮側(cè)索硬化癥中高爾

基體發(fā)生病變可能與運動神經(jīng)元變性死亡相關(guān).本文總結(jié)了神經(jīng)元中高爾基體結(jié)構(gòu)、

功能及相關(guān)蛋白,并探討肌萎縮側(cè)索硬化癥中高爾基體碎裂可能的原因和結(jié)果,為深

入了解高爾基體病變與肌萎縮側(cè)索硬化癥的關(guān)系提供參考.

【期刊名稱】《神經(jīng)損傷與功能重建》

【年(卷),期】2018(013)012

【總頁數(shù)】5頁(P633-636,649)

【關(guān)鍵詞】高爾基體;微管;運動神經(jīng)元;肌萎縮側(cè)索硬化癥

【作 者】宋彬彬;李闊;劉新秀;唐甜甜;賀菲菲;胡月青;楊璇;于佳

【作者單位】北京中醫(yī)藥大學(xué)附屬北京老年醫(yī)院老年病臨床與康復(fù)研究所 北京

100095;北京中醫(yī)藥大學(xué)附屬北京老年醫(yī)院老年病臨床與康復(fù)研究所 北京100095;

北京中醫(yī)藥大學(xué)附屬北京老年醫(yī)院老年病臨床與康復(fù)研究所 北京100095;北京中

醫(yī)藥大學(xué)附屬北京老年醫(yī)院老年病臨床與康復(fù)研究所 北京100095;北京中醫(yī)藥大

學(xué)附屬北京老年醫(yī)院老年病臨床與康復(fù)研究所 北京100095;北京中醫(yī)藥大學(xué)附屬

北京老年醫(yī)院老年病臨床與康復(fù)研究所 北京100095;北京中醫(yī)藥大學(xué)附屬北京老

年醫(yī)院老年病臨床與康復(fù)研究所 北京100095;北京中醫(yī)藥大學(xué)附屬北京老年醫(yī)院

老年病臨床與康復(fù)研究所 北京100095

【正文語種】中 文

【中圖分類】R741;R741.02;R744.8

高爾基體是由多個扁平囊泡組成的具有極性的亞細胞器，負責將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的蛋白

質(zhì)進行加工、分選并投遞到細胞質(zhì)膜、內(nèi)體、溶酶體等部位，對于神經(jīng)元的發(fā)育和

正常結(jié)構(gòu)功能的維持至關(guān)重要。肌萎縮側(cè)索硬化癥（amyotrophic lateral

sclerosis，ALS）是累及大腦皮質(zhì)、腦干和脊髓運動神經(jīng)元的神經(jīng)退行性疾病。研

究發(fā)現(xiàn)在ALS早期即發(fā)生高爾基體病變，可能與運動神經(jīng)元的變性死亡有關(guān)。本

文將對神經(jīng)元中高爾基體形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能及其與ALS的關(guān)系進行綜述。

1 神經(jīng)元中的高爾基體

1.1 高爾基體形態(tài)結(jié)構(gòu)及相關(guān)蛋白

高爾基體是廣泛存在于真核生物中的呈扁擔或啞鈴型的單層膜狀亞細胞結(jié)構(gòu)，由

5～8個直徑約為1 μm的扁平囊泡/潴泡（cisterna）堆疊形成高爾基體堆

（Golgi stack），其是高爾基體的主體，高爾基體堆可通過側(cè)面的膜管狀結(jié)構(gòu)連

接形成高爾基體帶（Golgi ribbon）。神經(jīng)元細胞中有多個高爾基體堆，通常圍

繞核周和中心體附近聚集，在樹突中也有分布，是與胞體內(nèi)高爾基體離散的不連續(xù)

結(jié)構(gòu)體，稱為“外駐”高爾基體（Golgi outposts），軸突中雖觀察不到高爾基

體超微結(jié)構(gòu)，但仍可檢測到高爾基體相關(guān)蛋白和高爾基體樣功能[1]。高爾基體具

有高度極性，是精細的穩(wěn)態(tài)膜結(jié)構(gòu)，可分為順面高爾基體網(wǎng)（cis-Golgi network，

CGN）、高爾基體中間囊膜（medial Golgi stack）及反面高爾基體網(wǎng)（trans-

Golgi network，TGN），其形態(tài)結(jié)構(gòu)的維護主要依賴3類蛋白：高爾基體結(jié)構(gòu)蛋

白、微管及微絲相關(guān)蛋白和高爾基體運輸相關(guān)蛋白。

1.1.1 高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白 高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白包括Golgin家族蛋白和GRASP

（Golgi reambly and stacking proteins）家族蛋白。Golgin家族蛋白如

Golgin-45、 Golgin-97、 Golgin-160、 GM130 和Golgin-67、Golgin-84、

giantin等具有卷曲螺旋結(jié)構(gòu)，構(gòu)成高爾基體骨架[2]，其中GM130是常用于檢測

高爾基體形態(tài)的標志性蛋白，小鼠神經(jīng)元中特異性敲減GM130的表達會引起高爾

基體碎裂和錯位[3]。GRASP蛋白是由N端的GRASP結(jié)構(gòu)域和C末端尾巴組成，

其中GRASP結(jié)構(gòu)域包含2個PDZ結(jié)構(gòu)域，其對于高爾基體堆的拴連是必須的，

如Grasp65的PDZ結(jié)構(gòu)域可與GM130結(jié)合，Grasp55 PDZ結(jié)構(gòu)域可與

Golgin-45結(jié)合，從而正調(diào)控囊泡的堆疊和膜聯(lián)通，維持高爾基體形態(tài)結(jié)構(gòu)[4,5]。

1.1.2 微管及微絲相關(guān)蛋白 在多種類型細胞包括運動神經(jīng)元和海馬神經(jīng)元中的高爾

基體都處于胞質(zhì)微管網(wǎng)絡(luò)中，是非中心體微管形成部位，也稱微 管 組織中心

（microtubule organizing center，MTOC）[6]。Ori-McKenney等[7]證實在

果蠅IV型樹突分支神經(jīng)元中，樹突中外駐高爾基體是非中心體微管成核

（Nucleation）的主要位點，并可調(diào)控樹突的形態(tài)；Bellouze等[8]發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元中

高爾基體部位的微管聚合受損會導(dǎo)致高爾基體碎裂，因此微管及微管相關(guān)蛋白對于

高爾基體結(jié)構(gòu)和功能維護具有重要作用[9]。而且運動神經(jīng)元中高表達微管蛋白結(jié)

合輔助因子（tubulin binding cofactor E，TBCE），TBCE與順面高爾基體

（cis-Golgi）相連，可調(diào)控微管聚合及高爾基體結(jié)構(gòu)[10]。此外，微管和微絲是

構(gòu)成細胞骨架的兩大主要組分，微絲的主要成分是肌動蛋白，肌動蛋白調(diào)節(jié)蛋白

Mena可與Grasp65相互作用，使Mena被招募到高爾基體膜上，促進肌動蛋白

聚合，使高爾基體帶間緊密連接，敲減Mena或干擾肌動蛋白聚集會引起高爾基

體結(jié)構(gòu)碎裂[11]。

1.1.3 高爾基體運輸相關(guān)蛋白 高爾基體周圍具有大（0.1～0.5 μm）?。?/span>40～80

nm）不等的囊泡，與胞內(nèi)物質(zhì)運輸有關(guān)。有被蛋白復(fù)合體COPI和COPII主要調(diào)

控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體間囊泡運輸。COPII形成于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點，參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高

爾基體的運輸過程，也稱早期分泌途徑；COPI在高爾基體膜的ERGIC交界處形

成，負責回收、轉(zhuǎn)運內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，且可介導(dǎo)ERGIC到順面高爾基

體間運輸及高爾基體不同區(qū)域間蛋白質(zhì)運輸。COP有被蛋白可包裹待分泌物形成

囊泡，在銜羈蛋白（P115/GM130）、錨定蛋白（Rab）和融合蛋白（SNAREs）

輔助下完成囊泡與目標膜的融合釋放。而高爾基體囊泡出芽和融合的失衡會引起高

爾基體構(gòu)架損傷或形成空泡，如當COPI和COPII形成受到抑制時會使高爾基體

形成空泡，Rab和SNARE功能受損會引起強烈的高爾基體碎裂[12]。這提示胞內(nèi)

囊泡運輸需要高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，高爾基體運輸相關(guān)蛋白對于高爾基體

形態(tài)維護有重要作用。

1.2 高爾基體的生理功能及相關(guān)蛋白

1.2.1 蛋白質(zhì)加工 高爾基體是完成蛋白質(zhì)加工和包裝的最后場所。高爾基體中富含

糖基轉(zhuǎn)移酶，是蛋白質(zhì)進行糖基化的主要部位。GM130可以正調(diào)控糖基轉(zhuǎn)移酶

C1GALT1和ST3GAL1的表達水平來調(diào)控糖基化作用。蛋白質(zhì)糖基化后產(chǎn)生標記，

有利于高爾基體進一步分選和包裝[13]。此外，高爾基體中還可進行蛋白質(zhì)水解剪

切，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的某些蛋白質(zhì)必需在高爾基體中經(jīng)蛋白酶特異性水解才能成熟或轉(zhuǎn)

變?yōu)榛钚孕问?/span>[14]，如神經(jīng)肽前體在神經(jīng)元內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體中合成，需經(jīng)高爾基體

中蛋白酶、肽酶等剪切并加工才能形成有活性肽段。

1.2.2 蛋白質(zhì)分選和運輸 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成的分泌蛋白以出芽方式形成囊泡進入順面高

爾基體，在高爾基體中間囊膜加工修飾后具有可被識別的分選信號，經(jīng)反面高爾基

體選擇分類，再形成不同去向的分泌和運輸囊泡到其最終作用部位，如質(zhì)膜、內(nèi)體

/溶酶體或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等，故高爾基體是胞內(nèi)物質(zhì)運輸?shù)慕煌屑~。而高爾基體對于蛋

白質(zhì)的分選和定向運輸是一個精密的過程。

貨物蛋白經(jīng)過修飾、加工后具有可被高爾基體專一識別的分選信號[15]，反面高爾

基體根據(jù)蛋白質(zhì)上的信號肽或信號斑對蛋白質(zhì)分類識別，進而形成不同去向的分泌

小泡，如反面高爾基體膜上有M6P受體蛋白，可以識別溶酶體酶上的M6P信號，

并與M6P結(jié)合起到局部濃縮溶酶體酶的作用，實現(xiàn)溶酶體酶的分選，再以有被小

泡的形式轉(zhuǎn)運到溶酶體。神經(jīng)元中各類受體、通道等膜蛋白通過胞體和外駐高爾基

體的分選和運輸而投送到神經(jīng)元的胞體、軸突和樹突的表面，對于神經(jīng)元軸突和樹

突形成以及突觸囊泡前體的組裝和運輸是必須的[16]。

2 ALS中運動神經(jīng)元發(fā)生高爾基體碎裂

高爾基體發(fā)生不可逆的結(jié)構(gòu)碎裂是神經(jīng)退行性疾病中出現(xiàn)較早且持續(xù)性的病理特征

之一[8]。大量研究證明，高爾基體碎裂是ALS運動神經(jīng)元的典型病理改變之一：

在家族性和散發(fā)性ALS患者中可檢測到高爾基體形態(tài)或相關(guān)蛋白表達水平的改變，

且發(fā)生在臨床癥狀出現(xiàn)之前。早在1990年，Mourelatos等[17]證明ALS患者實

驗組與健康對照組相比，運動神經(jīng)元中高爾基體形態(tài)發(fā)生改變。對照組中高爾基體

形成連續(xù)的圓形、橢圓形或不規(guī)則形狀的帶狀結(jié)構(gòu)，而ALS實驗組中高爾基體碎

裂成大量較小的圓形或橢圓形結(jié)構(gòu)，且這種形態(tài)差異僅限于運動神經(jīng)元中。定量分

析表明，單個細胞中高爾基體結(jié)構(gòu)數(shù)量增加，但總表面積減小，并且單個高爾基體

表面積也減小，這都說明ALS運動神經(jīng)元中高爾基體發(fā)生碎裂。Gonatas等[18]

也發(fā)現(xiàn)ALS患者中高爾基體碎裂的運動神經(jīng)元（約30%）數(shù)量較對照組（1%）

顯著增加。此外，OPTN E478G突變的ALS患者中可發(fā)現(xiàn)70%前角細胞中高爾

基體碎裂。ALS患者脊髓運動神經(jīng)元中出現(xiàn)TAR DNA結(jié)合蛋白43

（transactivating respon DNA binding protein 43，TDP-43）核質(zhì)錯位和

泛素陽性不溶性積聚，并且伴隨高爾基體碎裂[19,20]。

在ALS動物和細胞模型中也可發(fā)現(xiàn)高爾基體碎裂。Mourelatos等[21]研究SOD1

突變的ALS轉(zhuǎn)基因小鼠模型發(fā)現(xiàn)，ALS小鼠脊髓中神經(jīng)元高爾基體碎裂開始于出

生后31 d，約早于臨床癥狀60 d出現(xiàn)，出生后104 d高爾基體嚴重碎裂并伴隨

空泡產(chǎn)生，而SOD1 WT轉(zhuǎn)基因小鼠出生后289 d仍未發(fā)生高爾基體碎裂。與

SOD1 WT轉(zhuǎn)基因小鼠相比，SOD1突變小鼠模型脊髓運動神經(jīng)元的平均表面積、

細胞核表面積、高爾基表面積都顯著減小，而單個神經(jīng)元中高爾基體結(jié)構(gòu)數(shù)量顯著

增加。Van Dis等[22]發(fā)現(xiàn)SOD1G93AALS模型小鼠出生后20周前角運動神經(jīng)

元中發(fā)生高爾基體碎裂的數(shù)目高達30%左右，其中胞體和樹突近端都可發(fā)現(xiàn)碎裂

的高爾基體。Bellouze等[8]發(fā)現(xiàn)SOD1G85R和SOD1G93AALS轉(zhuǎn)基因小鼠與

非轉(zhuǎn)基因和SOD1 WT轉(zhuǎn)基因小鼠模型相比，出生240 d后脊髓運動神經(jīng)元中高

爾基體出現(xiàn)顯著的碎裂和萎縮，高爾基體結(jié)構(gòu)數(shù)量增加4倍，而表面積減小約

35%。高爾基體相關(guān)蛋白β-COP表達水平下降，GM130從高爾基體膜錯位到囊

泡和胞質(zhì)。過表達SOD1G85R和SOD1G93A的NSC34細胞模型中也出現(xiàn)高爾

基體帶碎裂。另外，NSC34細胞中過表達OPTN致病突變型（p.Q398X、

p.E478G、p.V295F）也可引起高爾基體碎裂和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等ALS運動神經(jīng)元病

理性反應(yīng)[23,24]。

3 ALS中運動神經(jīng)元發(fā)生高爾基體碎裂的機制

神經(jīng)元中高爾基體正常結(jié)構(gòu)維護需要結(jié)構(gòu)蛋白、微管相關(guān)蛋白和運輸?shù)鞍椎榷喾N因

子的協(xié)調(diào)配合，故ALS患者、動物和細胞模型中觀察到的不可逆高爾基體結(jié)構(gòu)碎

裂可能是由于維護高爾基體結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)的相關(guān)蛋白缺陷和異常胞內(nèi)環(huán)境所觸發(fā)[9]。

3.1 高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白缺陷

高爾基體碎裂與高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白缺陷有關(guān)。ALS運動神經(jīng)元中caspa家族蛋

白可被激活，定位于高爾基體的活化caspa2可剪切Grasp65、GM130、

golgin-160和giantin等高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白，此外caspa3、7對golgin-160

也有剪切作用，但caspa2可快速被激活，剪切作用發(fā)生較早，說明高爾基體中

caspa2激活是早期事件，其具體機制仍未明確[25,26]，而ALS中高爾基體結(jié)

構(gòu)組分破壞會引起不可逆的高爾基體碎裂。

3.2 微管缺陷

高爾基體碎裂可能是由于神經(jīng)元發(fā)生微管缺陷（解聚）或微管依賴的運輸受損所引

起的[22]。早期研究提出，過表達SOD1G93A小鼠與SOD1 WT小鼠模型相比，

運動神經(jīng)元中高爾基體平均直徑變小，與微管干擾藥物colchicine效果相似，故

提出SOD1突變細胞中高爾基體碎裂可能起源于微管的改變[17]。Bellouze等[8]

進一步研究證實SOD1突變的小鼠運動神經(jīng)元中可發(fā)現(xiàn)微管解聚蛋白Stathmin-

1/2蛋白水平增加，使微管解聚，變稀薄，引起高爾基體碎裂。過表達SOD1突

變的NSC34細胞中加入微管穩(wěn)定藥物Taxol可以減少高爾基體碎裂；敲減

Stathmin-1/2可緩解SOD1突變引起的微管不穩(wěn)定和高爾基體碎裂，NSC34細

胞中過表達Stathmin-1/2也可引起高爾基體碎裂。Neuro2a細胞中過表達突變

的SOD1可使調(diào)控微管穩(wěn)定性的乙?；⒐艿鞍姿较陆?，高爾基體碎裂。另外，

ALS相關(guān)蛋白VAPB MSP區(qū)域可與微管蛋白tubulin相互作用，致病突變VAPB

P56S會減弱tubulin的表達，影響微管生成和穩(wěn)定性[27]，Hela細胞中敲減

VAPB表達會引起強烈的高爾基體碎裂，這可能是由于VAPB與微管相關(guān)蛋白相互

作用的結(jié)果。

3.3 早期分泌途徑受損

高爾基體碎裂與高爾基體運輸相關(guān)蛋白及功能受損有關(guān)。正常情況下，分泌蛋白

VSVG需從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運輸?shù)礁郀柣w，可作為檢測早期分泌通路功能的標志性蛋白。

Soo等[28]在sALS患者脊髓運動神經(jīng)元、SOD1G93A轉(zhuǎn)基因小鼠的皮質(zhì)和脊髓

運動神經(jīng)元以及過表達ALS致病突變TDP43、FUS和SOD1的Neuro2a細胞模

型中都發(fā)現(xiàn)VSVG主要定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，囊泡運輸過程受阻使其在高爾基體定位減

少。且突變的TDP43和FUS主要位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，影響運輸通路前期分泌蛋白及

COPII有被囊泡的出芽形成過程，而突變的SOD1主要游離于胞漿中，影響囊泡

沿微管的運輸及與高爾基體膜融合過程。NSC-34細胞中分別過表達SOD1A4和

SOD1VG85R可觀察到轉(zhuǎn)染16 h后早期分泌途徑受損，而高爾基體碎裂出現(xiàn)在轉(zhuǎn)

染后18 h，轉(zhuǎn)染后20～24 h細胞凋亡[29]，這提示ALS中早期分泌途徑受損早

于高爾基體碎裂，可能是引起高爾基體形態(tài)改變的原因之一。

3.4 TDP-43蛋白不溶性積聚

近年研究發(fā)現(xiàn)，TDP-43是約97%ALS患者的神經(jīng)元內(nèi)包涵體的特征性成分[30]，

ALS患者運動神經(jīng)元中形成TDP-43胞質(zhì)不溶性蛋白積聚，造成TDP-43在細胞

核中正常功能缺失，抑制其對多種RNA代謝調(diào)控作用，可損傷神經(jīng)元發(fā)育和突觸

形成等。Fujita等[19]研究發(fā)現(xiàn)，高爾基體形態(tài)結(jié)構(gòu)與TDP-43定位緊密相關(guān)。

ALS患者中具有TDP-43陽性的胞質(zhì)不溶物的脊髓運動神經(jīng)元發(fā)生高爾基體碎裂，

而TDP-43仍位于細胞核的神經(jīng)元中高爾基體結(jié)構(gòu)形態(tài)正常，提出ALS運動神經(jīng)

元中TDP-43不溶性積聚與高爾基體碎裂關(guān)系密切。Tong等[31]在TDP-

43M337V轉(zhuǎn)基因大鼠海馬和皮質(zhì)神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)泛素化陽性積聚，且高爾基體對于

TDP-43突變較敏感，發(fā)生碎裂。這提示TDP-43突變或形成胞質(zhì)不溶性積聚可能

由于功能缺失或毒性獲得引起高爾基體碎裂，但其具體機制有待深入研究。

4 ALS中高爾基體碎裂與運動神經(jīng)元變性死亡

ALS早期運動神經(jīng)元中發(fā)生高爾基體分解和碎裂，這可能與ALS發(fā)病過程中運動

神經(jīng)元變性死亡緊密相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元中過表達蛋白激酶抑制劑

H89和PKI以及高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白Grasp65可抑制高爾基體碎裂，從而減少和延

緩神經(jīng)元死亡，且抑制線粒體或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)細胞死亡通路會減弱高爾基體碎裂，這

提示細胞器間具有相互作用，高爾基體可能是神經(jīng)元死亡的效應(yīng)因子之一[32]。

ALS中運動神經(jīng)元高爾基體碎裂可能伴隨功能缺失，抑制高爾基體對蛋白質(zhì)和脂

質(zhì)的分類、加工和運輸，使軸突和樹突形態(tài)結(jié)構(gòu)受損，并可能在一定程度或某種情

況下引起軸突內(nèi)紊亂、自噬功能障礙或凋亡等使神經(jīng)元變性死亡。

4.1 軸突內(nèi)紊亂

軸突內(nèi)穩(wěn)態(tài)對于維持神經(jīng)細胞正常形態(tài)和功能至關(guān)重要，而ALS神經(jīng)元中軸突運

輸缺陷[33]，軸突從遠端向近端的逆行死亡或逐漸變性與運動神經(jīng)元受損緊密相關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn)，SOD1突變的ALS小鼠模型中，快速易疲勞神經(jīng)元具有更長的軸突和

更高的代謝需求，最易發(fā)生軸突變性，且遠端軸突病變和神經(jīng)肌肉接頭去神經(jīng)支配

發(fā)生在臨床癥狀之前[34]。而神經(jīng)元中胞體和外駐高爾基體可分泌運輸軸突膜蛋白，

調(diào)控軸突的形成。海馬神經(jīng)元中加入BrefeldinA促使高爾基體碎裂后會減弱突觸

電活動（synaptic potentiation）和突觸后膜上AMPA受體的表達以及軸突生長

[35]，故高爾基體可調(diào)控軸突內(nèi)穩(wěn)態(tài)，高爾基體碎裂可能使蛋白和脂質(zhì)向遠端軸突

運輸受損而使軸突變性損傷。van Dis等[22]證明ALS小鼠模型運動神經(jīng)元的胞體

和樹突中高爾基體碎裂伴隨胞內(nèi)運輸缺陷，且早于軸突回縮和肌肉去神經(jīng)支配現(xiàn)象。

此外，高爾基體膜富含的磷脂PtdIns4P對軸突運輸過程中Retromer復(fù)合物亞基

SNX6和動力蛋白激活蛋白（dynactin）最大亞基p150Glued的結(jié)合具有負調(diào)控

作用，能夠促進Retromer和dynein/dynactin這2個蛋白質(zhì)復(fù)合體的解離，在

貨物卸載環(huán)節(jié)具有重要的調(diào)控作用[36]。所以ALS早期運動神經(jīng)元中高爾基體結(jié)

構(gòu)碎裂引起蛋白分泌及高爾基體相關(guān)蛋白功能障礙可能是觸發(fā)軸突內(nèi)紊亂，引起運

動神經(jīng)元變性的重要原因。

4.2 自噬功能障礙

自噬是細胞中降解錯誤折疊蛋白質(zhì)和受損細胞器等的重要方式，以維持細胞正常生

命活動。自噬發(fā)生時首先形成雙層膜泡，膜泡擴張形成自噬小體后可吞噬受損的蛋

白、細胞器或病原體，并與溶酶體結(jié)合后將物質(zhì)降解。自噬過程中自噬體膜成分主

要來源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，而高爾基體可運輸自噬體膜成分，主要促進膜的延伸擴張。自噬

早期階段，自噬相關(guān)蛋白LC3結(jié)合到反面高爾基體膜網(wǎng)絡(luò)，隨后脫離形成LC3陽

性囊泡參與自噬過程。銜接蛋白AP1（adapter protein）介導(dǎo)反面高爾基體網(wǎng)格

蛋白小泡形成，可通過調(diào)控LC3陽性囊泡形成為自噬小體提供膜來源[37]，且反

面高爾基體上的Beclin1也可進一步招募自噬小體合成所需的其他自噬相關(guān)

（autophagy-related，Atg）蛋白[38]。反面高爾基體還可識別并分類溶酶體酶，

調(diào)控溶酶體形成，進一步證明高爾基體可調(diào)控自噬[14]，故高爾基體可調(diào)控自噬小

體形成，ALS中運動神經(jīng)元自噬缺陷可能是由于高爾基體結(jié)構(gòu)和功能異常引起。

而另有研究者發(fā)現(xiàn)高爾基體碎裂可能會增強自噬。Takahashi等[39]發(fā)現(xiàn)Hela細

胞在饑餓誘導(dǎo)的自噬條件下，高爾基體碎片會增加自噬體生物合成；Naydenov

等[40]證實Hela細胞中用Brefeldin A或Golgicide藥物誘導(dǎo)高爾基體碎裂會增

加自噬體合成和積累。這提示運動神經(jīng)元中高爾基體碎裂可能引起自噬功能障礙

（過高或過低）有關(guān)，二者具體相關(guān)性需要深入研究。

4.3 凋亡

有研究發(fā)現(xiàn)ALS中高爾基體碎裂通常早于細胞凋亡[22,29]，所以高爾基體碎裂可

能是觸發(fā)運動神經(jīng)元凋亡因素之一[14]。運動神經(jīng)元中高爾基體可感受和傳導(dǎo)壓力

信號，產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，當壓力持續(xù)存在時，高爾基體結(jié)構(gòu)和定位異常改變，使其功

能障礙，可減弱神經(jīng)酰胺運輸和鞘磷脂等的合成，改變膜性質(zhì)，還可促進內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合

成的脂質(zhì)神經(jīng)節(jié)苷脂GD3等轉(zhuǎn)運到高爾基體后再到線粒體，改變線粒體膜通透性

而誘導(dǎo)細胞凋亡。此外，高爾基體具有多種凋亡相關(guān)蛋白[2]：caspa蛋白家族

中主要凋亡起始者caspa2位于高爾基體，其對高爾基體碎裂和細胞凋亡信號有

關(guān)鍵作用；凋亡抑制蛋白Apollon/BRUCE（BIR repeat containing ubiquitin-

conjugating enzyme）位于高爾基體，可負調(diào)控caspa2的激活；細胞死亡受

體如腫瘤壞死因子受體1（tumor necrosis factor receptor-1，TNFR1）和Fas

定位于穩(wěn)定狀態(tài)的高爾基體，還有部分Hippi（Hip-1 protein interactor）位于

高爾基體，Hippi與游離的Hip相互作用可激活caspa8而引起神經(jīng)元凋亡，這

提示高爾基體可感知凋亡信號，但凋亡信號是否來自高爾基體的裂解仍未有確切定

論。研究發(fā)現(xiàn)，Hela細胞中過表達caspa抵抗的未剪切的突變golgin-160會

延緩內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激或死亡受體通路引起的凋亡，但突變的golgin-160抗凋亡作用并

不是主要依賴于對高爾基體分裂的抑制，而是因其在凋亡通路早期對caspa活

化有抑制作用[41]。Jeremiah等在海馬魚胚胎中過表達ALS致病突變

Optineurin（OPTN）25 hpf（受精后）發(fā)現(xiàn)胚胎形態(tài)發(fā)生細微改變，細胞凋亡

數(shù)量顯著增加，但高爾基體形態(tài)未發(fā)生改變[42]。此外，活化的caspa3可以剪

切p115蛋白引起高爾基體碎裂，而且產(chǎn)生p115 C末端片段可在細胞核中積累，

進一步誘導(dǎo)凋亡，可能形成惡性循環(huán)[43]。因此，ALS中運動神經(jīng)元高爾基體碎裂

與細胞凋亡的因果關(guān)系復(fù)雜，需要進一步深入研究。

5 結(jié)論與展望

高爾基體是細胞中復(fù)雜膜結(jié)構(gòu)，是胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成加工的最終場所和物質(zhì)運輸?shù)闹?/span>

要交通樞紐，對于神經(jīng)元結(jié)構(gòu)、功能的形成和維護有重要作用。ALS運動神經(jīng)元

中發(fā)生高爾基體結(jié)構(gòu)蛋白缺陷、微管解聚、早期分泌途徑受阻及TDP-43胞質(zhì)不

溶性積聚等可能引起高爾基體結(jié)構(gòu)分解碎裂，是ALS顯著病理特征之一。而且高

爾基體碎裂可使運動神經(jīng)元軸突紊亂、自噬障礙等，但高爾基體碎裂與運動神經(jīng)元

變性死亡的因果關(guān)系仍未有確切結(jié)論，研究者可以在ALS體內(nèi)或體外模型中抑制

或促進高爾基體碎裂后分析運動神經(jīng)元變性和死亡程度，為二者間相互作用的研究

提供參考，以期深入了解ALS中高爾基體碎裂與運動神經(jīng)元變性死亡的關(guān)系。

參考文獻

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