神经退行性疾病逆生长的关键——神经细胞的分化

神经退行性疾病跟神经元和(或)其髓鞘的丧失有关,随着时间的推移,疾病恶化,导致出现功能障碍。常见的神经退行性疾病包括帕金森病(PD)、阿尔茨海默病(AD)、亨廷顿病(HD)、肌萎缩性侧索硬化(ALS)、不同类型脊髓小脑共济失调(SCA)等。

长期以来,人们都以为成年哺乳动物脑内的神经细胞一旦受损,不能再生,导致神经退行性疾病的治疗受到了很大限制。当前治疗的原则是改善症状和减缓疾病进一步发展。近年来,神经生物学领域取得重大进展,特别是对成年脑内神经干细胞(neural stem cell,NSC)再生机制的研究具有重大意义。神经干细胞的分化研究为治疗神经退行性疾病带来了希望。

虽然神经干细胞能分化成脑内的各种神经细胞,但其如何转化为我们所需要的神经细胞呢?例如:帕金森病的治疗中,如何控制神经干细胞分化成多巴胺神经元?这都是需要解决的难题。目前,对神经干细胞分化的影响研究最多的是Notch信号通路、bHLH基因和细胞因子等。当神经干细胞被诱导分化成各种神经细胞后,还需对其进行鉴定,而细胞中重要功能蛋白的表达则是鉴定的关键。

一、神经干细胞标志物(包括Nestin、CD133、PSA-NCAM、p75 Neurotrophin R、Aggrecan、Notch1、SSEA1、Bmp2、CNTF、EMX2、Vimentin、Musashi、Sox-1、Sox-2等,以下列举出部分标志物的属性和功能)

(1) Nestin:Nestin主要表达在中枢神经系统的干细胞上,它几乎不在成熟的中枢神经细胞上表达。

(2) CD133:120kDa糖基化蛋白,包括5个跨膜结构域,最初是通过AC133单抗鉴定的。人的神经干细胞用抗CD133抗体可被直接分离。

(3) PSA-NCAM(Polysialic acid-neural cell adhesion molecule):胚胎时期的NCAM和PSA-NCAM常高唾液酸化,在神经元发育中起重要作用。74 PSA-NCAM可能和突触的重排和可塑性有关。77 PSA-NCAM阳性的新生儿脑前体细胞将发育为胶质细胞,甲状腺素可调控它们变为少突细胞。

(4) p75 Neurotrophin R(NTR):p75 NTR,被称为低亲和神经生长因子受体,属1型跨膜TNF受体超家族。它可和NGF,BDNF,NT-3和 NT-4 结合,但亲和力低。TrkC受体和 p75 NTR 协同作用,参与神经系统发育。神经冠干细胞(NCSCs)因为表面表达p75NTR而被分离。从外周神经组织新鲜分离的p75NTR+ NCSCs可体内和体外自我更新并产生神经元和神经胶质细胞。神经上皮来源的p75NTR+ 细胞在培养中有能力分化为神经元、平滑肌和雪旺细胞。

二、神经元早期标志物(包括tubulin β-4、Noggin、Neurosphere Embryoid body等,以下以tubulin β-4为例)

Tubulin β-4,是原始神经上皮中所表达的最早的神经元标志物之一。其作为神经元特有标志物,被广泛应用于神经生物学研究。

三、神经元标志物

1.神经元细胞体标志物(包括Neurofilament、NeuN、Neuronal specific enolase、Ataxin7、CNS gp130、Choline Acetyltransferase、Coilin、Doublecortin、ELAVL、PG P9-5、Tyrosine Hydroxylase、truncated Garp、p75等,以下列举出部分标志物的属性和功能)

(1) Neurofilament(NF):神经元所特有的中间丝蛋白(10-12nm),分为NF-L(68 kDa)、NF-M(160 kDa)和NF-H(200 kDa)。它们与其他中间丝蛋白相互聚合形成网络,是构成神经元骨架的主要成分。

(2) NeuN:识别神经元的免疫细胞化学标志物。

2.神经元轴突标志物(包括Tau、TUC-4等) 

(1) Tau:含量最高的微管相关蛋白。微管系统是神经细胞骨架成分,微管由微管蛋白及微管相关蛋白组成。Tau蛋白可帮助维持轴突的结构。阿尔茨海默病患者脑的Tau蛋白异常过度磷酸化。

(2) TUC-4:参与轴突导向与生长。

3.神经元树突标志物(包括Drebrin、MAP、SAP102等,以下以MAP为例)

Microtubule-associated protein(MAP):微管相关蛋白,组成神经元细胞骨架的重要组成成分。在神经系统发育和再生过程的不同时期扮演着重要的角色。其中MAP5为早期微管相关蛋白,在胚胎期和新生动物大脑中有较高表达,并随大脑的逐渐成熟而退化,对神经元突起的生长具有重要的引导作用。随着年龄的增长,MAP2被组织蛋白酶D所降解,在不同类型的神经元中表达量存在差异。

四、星型胶质细胞标志物(包括Glial fibrillary acidic protein、S-100等,以下以Glial fibrillary acidic protein为例)

Glial fibrillary acidic protein(GFAP):属于三型中间丝蛋白家族成员,在星型胶质细胞中大量表达。在外周神经系统中的卫星细胞和部分雪旺氏细胞中也有少量表达。GFAP抗体经常被作为星型胶质细胞的标志物用于神经生物学研究。另外,对于一些来源于星型胶质细胞的脑源性肿瘤,GFAP的表达量也较高。

五、少突胶质细胞标志物(包括Myelin basic protein、O4、O1等,以下以Myelin basic protein为例)

Myelin basic protein(MBP):髓磷脂碱性蛋白,位于致密的髓鞘与髓核中, MBP能用作少突细胞、施万细胞和施万细胞瘤的标记物,同时也是神经细胞损伤的标志物。多重硬化症和脑白质营养不良等,都与神经系统的去髓鞘化相关。

   

为了帮助更多的科研工作者进行神经系统相关疾病研究,云克隆研发了神经干细胞分化标志物系列产品,包括相关蛋白、抗体和ELISA试剂盒产品。以下为部分标志物的产品list,供参考。

神经干细胞标志物

货号

靶标

别名

A500

Nestin 

NES

B516

Prominin 1

PROM1; CD133; PROML1; Macular Dystrophy, Retinal 2; Stargardt Disease 4 (Autosomal Dominant); Prominin-like protein 1; Antigen AC133

B469

Low Affinity Nerve Growth Factor Receptor

LNGFR; CD271; NGFR; TNFRSF16; P75(NTR); Tumor necrosis factor receptor superfamily member 16; P75 Neurotrophin Receptor; Gp80-LNGFR; Low affinity neurotrophin receptor p75NTR

B908

Aggrecan 

AGC; ACAN; AGC1; AGCAN; CSPG1; CSPCP; CSPGCP; MSK16; SEDK; Cartilage-specific proteoglycan core protein; Large Aggregating Proteoglycan; Chondroitin Sulfate Proteoglycan 1

G797

Translocation Associated Notch Homolog 1

TAN1; NOTCH1; hN1; NEXT; NICD; Translocation-associated notch protein TAN-1

A013

Bone Morphogenetic Protein 2 

BMP2; BMP2A; BMP-2A; Hemochromatosis Modifier

A021

Ciliary Neurotrophic Factor

CNTF; HCNTF

B040

Vimentin 

VIM

A405

Sex Determining Region Y Box Protein 1 

SOX1; SRY-Box 1; Transcription factor SOX-1

A406

Sex Determining Region Y Box Protein 2

SOX2; ANOP3; MCOPS3; SRY-Box 2; Transcription factor SOX-2

神经元早期标志物

货号

靶标

别名

C130

Noggin 

NOG; SYM1; SYNS1; Synostoses(Multiple)Syndrome 1; Symphalangism 1(Proximal)

神经元细胞体标志物

货号

靶标

别名

B326

Neurofilament 3 

NEF3; NEFM; NF-M; NFM; Neurofilament,Medium Polypeptide; 160 kDa neurofilament protein; Neurofilament triplet M protein

E038

Neurofilament, Light Polypeptide 

NEFL; CMT1F; CMT2E; NF-L; NF68; NFL; 68 kDa neurofilament protein; Neurofilament triplet L protein

A537

Enolase, Neuron Specific

NSE; ENO2; Enolase 2; Gamma Enolase; 2-phospho-D-glycerate hydro-lyase; Neural enolase

B929

Choline Acetyltransferase 

ChAT; CMS1A; CMS1A2; CHOACTase; Choline acetylase

A513

Coilin 

COIL; CLN80; P80-Coilin

C442

Doublecortin 

DCX; DBCN; DC; LISX; SCLH; XLIS; Doublin; Doublecortex; Lissencephalin-X; Lissencephaly,X-Linked; Neuronal migration protein doublecortin

J780

ELAV Like Protein 1 

ELAVL1; ELAV1; HUR; Hua; MelG; Hu Antigen R; Embryonic Lethal,Abnormal Vision Like 1

B438

Tyrosine Hydroxylase 

TH; TYH; DYT5b; Tyrosine 3-Monooxygenase; Dystonia 14

神经元轴突标志物

货号

靶标

别名

V538

Taurine

Tau; 2-Aminoethanesulfonic Acid; Tauric Acid

神经元树突标志物

货号

靶标

别名

C431

Drebrin 1 

DBN1; Developmentally-regulated brain protein

C975

Microtubule Associated Protein 1B 

MAP1B; FUTSCH; MAP5

G764

Discs, Large Homolog 3

DLG3; MRX; XLMR; MRX90; NE-Dlg; NEDLG; SAP102; Neuroendocrine-Dlg; Synapse-associated protein 102

星型胶质细胞标志物

货号

靶标

别名

A068

Glial Fibrillary Acidic Protein

GFAP; Intermediate Filament Protein

A012

S100 Calcium Binding Protein

S100; S-100 Protein

少突胶质细胞标志物

货号

靶标

别名

A539

Myelin Basic Protein 

MBP; Myelin A1 protein; Myelin membrane encephalitogenic protein


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