神经球蛋白简介#精制知识

1、 脑红蛋白在脑缺血的研究进展 songxue2000年Burmester等 Burmester T et Nature，2000407（6803）：520-523.在Nature上发表了名为A vertebrate globin expressed in the brain的文章。其中写到脑红蛋白（neuroglobin，Ngb）是继血红蛋白这种携氧的球蛋白发现以来的第三种蛋白质，主要表达在人和小鼠脑内。自此关于脑红蛋白的研究便展开了，近十余年来，脑红蛋白成了很多神经科学学者研究的热门，诸多的学者将他们的方向定位在探讨脑红蛋白在大脑局灶性缺血缺氧的保护作用问题上 叶世武等. 医学综述，2009

2、.15（24）：3731-3733. 韩淑芬等. 生理科学进展，2008.39（2）：145-147.。本文旨在其分布结构及脑保护的作用进行综述。1脑红蛋白的分布1.1脑红蛋白mRNA在脑内定位 Burmester1初步检测了Ngb mRNA在脑中的分布：通过斑点杂交研究发现在大脑的前叶、下丘脑核和丘脑有较强的Ngb mRNA阳性信号的分布，形态学方面，原位杂交结果显示在海马的锥体细胞层有Ngb mRNA阳性物质存在。邓美玉等 邓美玉等. 中国组织化学与细胞化学杂志，2002，II（3）：271-274.用地高辛标记的cRNA探针原位杂交组织化学技术观察了Ngb mRNA在成年大鼠脑中的正常分

3、布：大脑皮质中Ngb mRNA阳性神经元分布广泛，尤以颞叶听区、扣带皮质、梨状皮质中的阳性细胞较为密集，在新皮质的第V层均有阳性神经元分布，细胞形态以中型居多，阳性产物多集中于胞质。海马的各区(CA14)均有NgbmRNA阳性神经元分布，阳性细胞主要是锥体细胞。在锥体细胞层外的其他海马区域内有稀疏的阳性细胞。前脑核团中，杏仁中央核、杏仁内侧核、杏仁皮质前核、杏仁皮质后核、梨状内核等均见Ngb mRNA阳性神经元的分布，数量中等，染色较强。丘脑、下丘脑中Ngb mRNA阳性神经元散在分布，数量不多。嗅球的僧帽细胞层染色阳性，胞体大，染色强度较弱。小脑中Ngb mRNA阳性产物染色强，主要分布于蒲

4、肯野细胞。在脑干，脑桥网状结构及脑桥核中也观察到了Ngb mRNA阳性细胞的分布，数量较少。1.2脑红蛋白在大鼠体内的分布 杜显刚等 杜显刚等. 中国法医学杂志，2005，20（5）：260-262.用免疫组织化学SP法观测Ngb在成年大鼠体内的分布和定位。脑内分布的实验结果与上述一致，在各段脊髓的灰质区，可见较多的Ngb蛋白免疫反应(Ngbimmunoreactive，NgbIR)阳性细胞的分布，单个或成群存在，其中脊髓前角躯体运动神经元胞体较大，呈多角形，阳性物质位于胞质和其突起，而后角、侧角和脊髓中央管周围的神经细胞形态较小，NgbIR呈强阳性。在周围神经系统中，视网膜节细胞层的节细胞N

5、gbIR呈强阳性，内核层神经细胞NgbIR呈阳性，视锥视杆层NgbIR呈弱阳性，但色素上皮层、外核层、外网层及内网层NgbIR呈阴性；心脏外膜组织的外周神经节中的神经细胞，NgbIR呈强阳性；消化道在内环外纵两层平滑肌之间，大多数肌间神经丛及粘膜下散在神经元NgbIR呈阳性；脊神经根、马尾及坐骨神经中的有髓神经纤维轴突呈NgbIR阳性；视神经NgbIR阳性细胞呈散在分布。神经系统外的器官组织分布中，睾丸间质细胞NgbIR呈阳性；肾上腺皮质的球状带多数细胞NgbIR呈阳性，而束状带、网状带散在NgbIR弱阳性细胞；在脑垂体、腺垂体的内分泌细胞，NgbIR呈较强阳性，而神经垂体的神经纤维及胶质样垂

6、体细胞未见NgbIR阳性反应。其他器官组织如心肌、肺脏、肝脏、皮肤、骨骼肌、膀胱、脾脏、胰腺、松果体等均未检测到NgbIR阳性细胞。2脑红蛋白的结构 2.1脑红蛋白的基因结构 Ngb的DNA结构是经典的“threeoverthree”螺旋三明治折叠结构。人Ngb基因位于14q24，cDNA全长为1909 bp，5，端非编码区为375 bp， 编码区为456 bp,可编码l51个氨基酸，3，端非编码区为1078 bp，其中含27 bp的poly(A)。Ngb基因组为8041 bp，包含4个外显子和3个内含子。Ngb基因在高等脊椎动物是一种高度保守的基因。序列同源性分析发现大鼠Ngb与小鼠Ngb基

7、因编码区的序列同源性为96，与人Ngb基因的同源性为88 任雪萍等. 生命的化学，2005，25（3）：224-226.。2.2脑红蛋白的蛋白质结构 。NGB主要以单体形式存在，有少量为多聚体。主要为二聚体。极少为四聚体。其二聚体以二硫键相连。单体形式的NGB由含有151个氨基酸的单链组成，分子量为17kD。光谱分析和动力学实验提示，生理条件下NGB以还原状态即脱氧形式存在。正常情况下, Ngb 具有F8-His-Fe2+-E7His 结构。Ngb与配体结合紧密, 利用光裂解分析证实, His-Fe2+离解速度慢(约1s) ,O2、CO 与Ngb 结合须从第6 位配体上替代E7-His。故Ng

8、b结合氧速度较慢, 这似乎更有利于线粒体对氧的利用，并且Ngb 与氧有很高的亲和力 刘娟等. 国外医学脑血管疾病分册,2004 ,12(6):470-472.。 3脑红蛋白在脑缺血的保护作用3.1脑红蛋白在缺血再灌损伤中的保护作用 叶世武等 叶世武等. 国际神经病学神经外科学杂志，2009,36（5）：391-394.探讨促红细胞生成素（EPO）在脑缺血再灌注损伤中的保护作用，EPO干预组分别于缺血前2h、缺血后6h、缺血后24 h予以EPO3000IU/kg腹腔注射。再灌注72h后进行神经功能缺损评分,检测Nissl小体、脑红蛋白(NGB)和单核细胞趋化蛋白21(MCP21)的表达。结果，与

9、缺血再灌注组比较, EPO 干预组的神经功能明显改善：EPO干预组Nissl小体减少的程度较轻。EPO干预组的NGB 表达明显高于缺血再灌注组;而EPO干预组的MCP21表达明显低于缺血再灌注组,均以缺血前2h EPO干预亚组明显。EPO可能通过上调NGB和下调MCP21表达而减轻脑缺血再灌注损伤。随后的实验中 李赟等. 中国热带医学，2010,10（1）：75-76.，EPO治疗组在缺血再灌注损伤2h后分别注射EPO1 000u/Kg，3000u/Kg 以及5000u/Kg，24h后所有受试对象均处死取脑。应用免疫组织化学技术检测脑缺血再灌注后Ngb的表达情况。结果EPO治疗组Ngb表达明显

10、高于非治疗组；EPO 治疗组不同亚组之间随着EPO 剂量的增大，Ngb的表达呈递增趋势，三组间两两比较差异均有统计学意义，且与EPO治疗剂量呈正相关。脑发生缺血/再灌注损伤时,脑红蛋白在神经元中高度表达,并可能作为一种内源性神经保护因子保护神经元免受缺血/再灌注性损害 叶世武等. 医学综述，2009，15（24）：3731-3733 。大鼠全脑缺血/再灌注后, Ngb表达上调参与了脑神经元的保护 张兴毅等. 实用心脑肺血管病杂志，2010，18（2）：103-105. 。3.2脑红蛋白在局灶性缺血缺氧中的保护作用 尚爱加等 尚爱加等. 中华医学杂志，2004，84（16）：1390-1392.

11、在研究沙鼠前脑缺血后Ngb的表达变化中指出脑缺血后1-10min，Ngb的转录和蛋白表达水平显著上调，提示Ngb对缺血缺氧非常敏感，可能是由于脑对缺血缺氧的损伤的保护性反应。刘云东等 刘云东等. 中国临床康复，2006,10（38）：82-84.在接下来对脑缺血缺氧性模型大鼠脑红蛋白表达变化及氯化血红素的刺激效应进行了研究得到：脑缺血缺氧性模型大鼠脑红蛋白呈规律性变化；氯化血红素可以刺激脑缺血缺氧性模型大鼠脑红蛋白表达增多。在刘娟等 刘娟等. 第三军医大学学报，2008，30（23）：2180-2182.在脑红蛋白对大鼠局灶性脑缺血的研究中大鼠急性局灶性脑缺血后增加脑红蛋白表达可以减轻缺血脑组

12、织损伤：在急性脑缺血状态下,Ngb表达越多,脑梗死体积越小,其脑保护作用越显著,进一步证实了Ngb的缺血脑保护作用。Sun等(2001)在观察NGB与皮质细胞缺氧之间的关系时发现，用反义寡脱氧核苷酸抑制NGB表达，可降低神经元在低氧环境中的生存能力。Greenberg等(2003)将NGBmRNA的反义寡脱氧核糖核苷酸注人大脑侧脑室，可导致脑梗死面积增加；反之，脑室内给予整合有NGB的腺相关病毒载体(AAV)，则可减少梗死面积。王航雁等(2003)发现新生大鼠缺氧缺血性脑损伤后NGB mRNA表达增强，提示NGB可能在脑缺氧的适应性调节过程中起了重要作用。Mammen等(2002)研究表明，在

13、慢性缺血缺氧条件下，小鼠脑内NGB的表达无增加，提示NGB可能只在急性缺血缺氧时发挥作用 韩淑芬等. 生理科学进展，2008，39（2）：145-147.。4问题与展望 NGB作为一种神经内源性保护因子，给缺血缺氧性脑损伤研究指出了新的方向。已有大量研究表明，缺氧所诱导的Ngb表达升高具有显著的神经保护作用，在各种原因所引起的神经组织缺氧状态下，由于氧供应不足，必然导致神经元的死亡和部分神经功能的丧失。推测Ngb对缺血缺氧性脑损伤，具有提高脑组织对缺血缺氧的耐受，减少脑组织损伤程度，但是其具体的机制还是没有搞清楚，通过对脑缺血Ngb的表达变化及其钠钾ATP酶的活性测定推测在脑缺血早期，Ngb表达升高，通过与Na+-K+-ATP酶2亚基作用，调节了部分Na+-K+-ATP酶的活性，在保持神经元跨膜离子浓度梯度的基础上，保存能量，降低脑组织对氧的需求，相对延长了维持细胞自身相对低水平的功能活动，调