郭瑞娟　王云　田鸣

，首都医科医院麻醉科（郭瑞娟、田鸣）；，首都医科医院麻醉科（王云）

国际麻醉学与复苏杂志,,38(04):-.

DOI：10./cma.j.issn.-..04.

基金项目：国家自然科学基金（）；

北京市自然科学基金（）

REVIEWARTICLES

突触细胞黏附分子（synapticcell-adhesionmolecules,SynCAM）属于免疫球蛋白超家族中的一员，主要分布在突触前后膜作为同嗜黏附分子跨越突触间隙，参与突触形成、成熟及可塑性改变。与突触后膜致密蛋白95（postsynapticdensityprotein95,PSD-95）直接作用的SynCAM包括Neuroligin、突触黏附样分子和去整合素金属蛋白酶22等，它们与PSD-95相互作用调节突触的功能。其中Neuroligin可以与Neurexin及PSD-95形成复合物，在突触信号传递中起非常重要的作用，并能反过来被突触活动所调节。

Neuroligin结构

由于编码基因的不同，Neurexin被分为α、β两种亚型，都主要在神经组织中表达。α-Neurexin包含6个在黏附分子中普遍存在的LNS（L，层黏连蛋白；N，连接素；S，性激素连接球蛋白）结构域，对于突触前膜电压门控Ca2+通道的定位和功能非常重要。

β-Neurexin实质上是截短的α-Neurexin，只包含一个LNS结构域。Neuroligin是作为β-Neurexin的一个配体被发现的。Neuroligin的结构包括一个大的与乙酰胆碱酯酶同源的胞外结构域、一个跨膜区和一个短的胞内尾巴。Neuroligin的胞外片段能与β-Neurexin相结合，形成跨突触间隙的复合物，而胞内尾巴则可以与突触后骨架蛋白PSD-95的第3个PDZ结构域相结合，继而通过跨突触间隙复合物将突触后信号传递到突触前。在哺乳动物中至少存在4种Neuroligin（Neuroligin1,2,3,4）。

Neuroligin1表达于大脑和脊髓神经元中，电镜检测到内源性Neuroligin1主要分布于兴奋性突触的突触后膜，而Neuroligin2主要分布在抑制性突触的突触后膜，Neuroligin3则在兴奋性和抑制性突触中都存在，Neuroligin4定位于视网膜系统的甘氨酸突触。

Neuroligin1与突触活动的相互作用

Neuroligin1是兴奋性突触的重要跨突

触调节信号

Neurexin和Neuroligin在突触形成、成熟和发挥功能上起着非常重要的作用，而Neuroligin1则会参与到多种突触活动中。Futai等发现在成熟海马谷氨酸能突触中，Neuroligin1可逆向调节突触前囊泡的胞吐过程，提示突触后信号可通过Neuroligin/Neurexin复合体逆向调控突触前电压依赖性Ca2+通道，从而影响突触前囊泡释放神经递质或调质。

这些研究进一步证实了Neuroligin/Neurexin复合体将突触前分子和突触后分子连接起来，构成了一个重要的跨突触信号调节系统，这一跨突触信号系统可以调控突触前囊泡释放神经递质，同时也可调控突触后各受体功能。

Neuroligin1通过使君子酸（α-amino-

3-hydroxy-5-methy-4-isoxazole

propionate,AMPA）受体参与突触活动

AMPA受体是中介中枢神经系统兴奋性突触传递的主要受体，在内质网中合成后被转运至细胞表面和突触部位参与疼痛、学习与记忆等生理病理过程。

有研究发现，跨突触信号Neurexin1β/Neuroligin1是AMPA受体转运调节的上游信号。使用个体化的量子点监测神经元胞膜上流动性的AMPA受体，证明了新生的Neuroligin/Neurexin可使AMPA受体通过横向扩散聚集。

Neuroligin1/Neurexin1β复合体可以与PSD-95的PDZ3结构域相互作用，同时PSD-95还通过另一个PDZ结构域PDZ1与负责AMPA受体亚基转运的跨膜AMPA受体调节蛋白相互作用。

Neurexin1β和Neuroligin1相结合可使突触后PSD-95聚集，在初级海马神经元，使用谷氨酸离子导入和膜片钳技术可以看出，Neuroligin1/Neurexin1β可以诱导有功能的AMPA受体和N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-asparticacid,NMDA）受体向PSD-95聚集，并且这一聚集不能被钠离子通道阻断剂河豚毒素或NMDA受体阻断剂2-氨基-5-磷酸基戊酸所阻断。

Neuroligin1基因敲除会引起一系列突触活动的改变。研究发现，Neuroligin1的缺失与PSD-95、含GluR2亚基的AMPA受体以及突触囊泡蛋白在突触表达的波动有关，并且Neuroligin1缺失时，这些分子在突触部位存在的持续性较差。进一步研究发现，由于AMPA受体在突触与突触外区域的横向扩散，Neuroligin1的缺失可能会影响到突触AMPA受体的稳定性。

Neuroligin1基因敲除不但可以使兴奋性突触的强度降低，也可以使NMDA受体与AMPA受体介导的兴奋性突触后电流（excitatorypostsynapticcurrent,EPSC）的比例降低，并且这一现象与年龄相关。在新生Neuroligin1基因敲除的小鼠中也发现，突触AMPA受体的水平较低，并且依赖AMPA受体的突触转运也相应减少。可见，Neuroligin1基因敲除可以明显抑制海马神经突触AMPA受体中介的神经传递。

有研究表明，在成年新生神经元，Neuroligin1过量表达并不能诱导早熟的突触形成。Neuroligin1的过表达可选择性地增加成年新生神经元兴奋性突触形成的程度，而并不影响突触形成的开始。过表达Neuroligin1可选择性增加有功能的兴奋性突触，也可以增加突触AMPA/NMDA受体的比例，认为Neuroligin1对于突触后AMPA受体的功能有重要决定作用。

Neuroligin1通过NMDA受体参与突触

活动

NMDA受体是离子型谷氨酸受体的一个亚型，主要分布在中枢神经系统中。NMDA受体可调节神经元的活性，树突、轴突结构的发育及突触可塑性，可参与到神经元回路的形成，进而影响学习及记忆，并参与到痛觉信号的转导。

在啮齿动物的中枢神经系统中，Neuroligin1可以调节谷氨酸能突触的功能。Neuroligin1信号一旦发出，NMDA受体便迅速移至终端，在突触前形成过程中发挥作用。此外，在体内爪蟾脑神经元的延时成像显示，Neuroligin1介导的丝状伪足的稳定也需要NMDA受体的活性。

最近研究发现，Neuroligin1与NMDA受体相互作用在认知中起着重要作用，在海马神经元的突触后区域，在阿尔茨海默病中起重要作用的β淀粉样低聚物可以与Neuroligin1细胞外的可溶性N端相互作用，这一复合体还可以与含GluN2B亚基的NMDA受体相互作用，并且Neuroligin1的可溶性片段能清除β淀粉样低聚物，防止其神经毒性的作用。这为阿尔茨海默病的治疗提供了一个新的靶点。

有研究发现，在Neuroligin1敲除小鼠的背侧纹状体的中型多棘神经元中，NMDA受体介导的突触电流与AMPA受体介导的突触电流之比（NMDA/AMPA）降低。在中型多棘神经元的直接通路中，NMDA受体介导电流的降低是有限的，并且主要是由含GluN2A亚基的NMDA受体功能的降低导致的。

另有研究表明，在Neuroligin1敲除的小鼠，谷氨酸穿透路径颗粒细胞的激活会导致突触应答的减少，AMPA受体GluR2亚基与NMDA受体GluN1、GluN2A和GluN2B亚基在海马突触的表达也显著减少。由此认为在完整动物的海马神经中，Neuroligin1对于正常的兴奋传导和长期突触可塑性是必不可少的。这是我们深入了解神经精神异常（如学习障碍和自闭症）的突触和通路机制的基础。

在海马神经元，Neuroligin1会使NMDA受体或AMPA受体介导的EPSC、NMDA/AMPA比例以及脊柱和突触密度增加，而长期使用NMDA受体拮抗剂D-2-氨基-5-磷酸基戊酸或钙调蛋白激酶Ⅱ抑制剂KN93后，这一反应则会被抑制。在培养神经元，长期使用D-2-氨基-5-磷酸基戊酸还可以抑制Neuroligin1过表达所诱导的突触前小结的成熟，这表明Neuroligin1可以影响NMDA受体活性依赖性的突触前成熟。

Neuroligin1参与其他的突触活动

在Neuroligin1转基因小鼠，Neuroligin1过表达会导致脊椎和突触数量，兴奋和抑制的比例，海马突触传递等的有序增加。然而，Neuroligin1蛋白质的过表达和下调都会损害长时程增强和记忆。在Neuroligin1过表达小鼠和基因敲除小鼠，我们分别观察到基础兴奋性的增加和离子通道导电性的降低，这些均可以导致长时程增强表达的异常，进而影响到学习和记忆。

有研究发现在小鼠模型中，Neuroligin1促进谷氨酸能突触的形成，并介导长时程增强。在海马神经元中，Neuroligin1的p.Thrfs位点的突变导致Neuroligin1促进谷氨酸突触形成的能力丧失。在阿尔茨海默病患者，Neuroligin1会突变失活，改变Neuroligin1功能可以调解阿尔茨海默病相关的突触和记忆障碍。因此，改变的Neuroligin1功能是老年人的大脑疾病相关的分子机制。

突触活动对Neuroligin1的影响

Neuroligin1可以通过调节突触后的各种蛋白来影响突触活动，然而突触活动也可以通过调节Neuroligin1的裂解和磷酸化使Neuroligin1失活，以此来维持突触活动的平衡。

突触活性调节Neuroligin脱落

突触活动可以诱导Neuroligin1的急性裂解。Neuroligin1的裂解是由NMDA受体激活触发，基质金属蛋白酶9的蛋白水解活性介导，并需要Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶的存在。Neuroligin1裂解会导致突触前结合的分子Neurexin1β快速不稳定，这一裂解可以被体内的神经活动调节。

电生理研究表明，Neuroligin1裂解可通过降低神经递质的释放来降低神经传递的兴奋性，使EPSC的频率和诱发兴奋性突触后电流的幅度降低，诱发EPSC幅度降低的双脉冲比增加。相反，抑制Neuroligin1裂解则会使突触前释放概率增加。可见，通过对Neuroligin1局部蛋白水解的控制可以调节大脑发育和可塑性中的突触传递。

突触活性调节Neuroligin1磷酸化

在皮质神经元，突触活动可以调节Neuroligin1在T位点的磷酸化。在海马神经元中，Neuroligin1的TA突变体（磷酸化缺陷的突变）的表面表达显著减少，说明通过磷酸化可以调节Neuroligin1在质膜的转运和稳定，并且Neuroligin1的TA突变体的表达并不增加微小EPSC的频率。

这些结果表明，活性依赖性Neuroligin1的T位点磷酸化对于Neuroligin1的表面表达和Neuroligin1介导的突触功能起关键作用。进一步研究表明，γ-氨基丁酸A型受体拮抗剂荷包牡丹碱的治疗会增加Neuroligin1的磷酸化，但经过NMDA受体拮抗剂D-2-氨基-5-磷酸基戊酸和AMPA受体拮抗剂2,3-二羟基-6-硝基-7-氨磺酰基苯喹喔啉预处理过的神经元则会有效的抑制这一反应，这表明突触活动可以动态调节Neuroligin1的磷酸化。

Neuroligin1的研究前景

脊髓背角兴奋性突触Neuroligin1与Neurexin1β结合形成跨突触复合物，这一跨突触信号可以中介AMPA受体亚基的突触靶向和突触前囊泡的释放，而AMPA受体在学习、记忆和疼痛中均扮演重要作用。

因此，不同类型疼痛中Neuroligin1如何影响AMPA受体的功能调节机制，以及跨突触信号Neurexin1β/Neuroligin1是否可以逆向调控突触前膜的Ca2+通道，影响突触前囊泡释放，从而参与疼痛的发生、发展，未来阐明这些问题对于发现疼痛治疗新的靶点十分重要。

国际麻醉学与复苏杂志

主管：中华人民共和国

国家卫生和计划生育委员会

主办：中华医学会徐州医学院

ISSN：-CN:32-/R

（）

传真：（）

Email：gjmzyfs