外周神经胶质细胞缝隙连接的表达与功能调控(2)
2.2缝隙连接在卫星胶质细胞中的作用
缝隙连接在神经痛和炎性痛中扮演重要角色,研究表明SGCs通过缝隙连接调控离子浓度和神经兴奋性。神经元与SCCs间的缝隙连接促进非突触化学递质扩散。Ohara等已证明SGCs间是通过缝隙连接偶联,调节神经细胞周围环境从而维持神经元的稳态。胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic prolein,GFAP)表达的增加和细胞增殖被用来指示SCCs神经损伤应答。因此,可以用GFAP及连接蛋白来标记伤害刺激下缝隙连接通道的表达变化,进而为阐明其参与疼痛调控机制提供证据。
外周损伤引起SGCs显著改变,Pannese等(2003)切断小鼠坐骨神经导致DRG上SCCs间偶联增加,且电镜证据表明这种增加与缝隙连接增加密切相关。神经损伤活化SGCs,使SGCs间通过缝隙连接偶联,胶质细胞偶联对胞外高K+起缓冲作用,产生异常神经活性和慢性痛。神经损伤使得动作电位增加,从而介导神经元释放ATP以及激活神经元周罔SGCs上P2受体,胞质Ca2+增加,产生疼痛。高K+使得SGCs间以及SGCs与神经元间去极化,从而使Ca2+流人,神经元释放化学信号,改变胞间偶联。SGCs中的缝隙连接蛋白缺陷致使细胞功能紊乱;采用RNAi技术沉默正常大鼠中Cx43表达致使胞外K+增加,K+平衡被打破,引致痛敏增加;进而,在神经损伤大鼠中沉默Cx43,使得谷氨酸循环途径中断,可起镇痛作用。神经损伤后,SGCs中的缝隙连接大量增加来应对ATP和谷氨酸的增加。此外,降低正常动物Cx43的表达导致白发痛和诱发痛行为。这些结果表明,SGCs的Cx43缝隙连接通道在疼痛调控中具有重要作用。
3连接蛋白磷酸化在外周神经胶质细胞中的功能调控
缝隙连接通道受膜电乐、pH、连接蛋白磷酸化等的调控。连接蛋白磷酸化有助于缝隙连接通道的选择性,驱动缝隙连接通道内化和降解,从而使通道激活或失活。不同连接蛋白磷酸化作用不同,大多连接蛋白磷酸化位点位于C-端,极少数位于胞质环,而N—端几乎没有。
3.1Cx43磷酸化
Cx43磷酸化是由多种蛋白激酶介导的动态过程。12-O-十四烷酰佛波醇-13-乙酸酯(12一O一tetradecanoylphorbol -13-acetate,TPA)重叠致使Cx43丝氨酸磷酸化从而介导缝隙连接下调和改变Cx43 SDS-PAGE迁移率。激活PKC增加Cx43磷酸化,降低缝隙连接通讯,不同蛋白激酶作用Cx43磷酸化位点不同,MAPK磷酸化Cx43 C一端丝氨酸255、279和282位,PKC磷酸化Cx43 C一端丝氨酸368和372位,p34cdc2磷酸化Cx43 C一端丝氨酸262位,CK1磷酸化Cx43 C一端丝氨酸325、328和330位,PKA磷酸化Cx43 C一端丝氨酸364、365、369和373位,v-Src磷酸化Cx43 C一端酪氨酸247和265位。且不同磷酸化位点扮演的角色不同,C-端酪氨酸247位或265位磷酸化降低缝隙连接通讯和Cx43的定位,丝氨酸325、328和330位磷酸化调控缝隙连接组装。研究表明,连接蛋白磷酸化调控细胞周期缝隙连接通讯,如PKC激活介导的Cx43磷酸化降低G0期到S期缝隙连接通讯,p34cdc2介导的Cx43磷酸化下调G2/M期缝隙连接通讯,S期和G2/M期磷酸化Cx43丝氨酸368位降低缝隙连接组装。胰腺癌细胞中Cx43丝氨酸279和282位的磷酸化能调节其内吞作用和缝隙连接组装。MAPK多重磷酸化Cx43,致使壁颗粒细胞之间的缝隙连接通道关闭和内化。
以上证据表明,Cx43具多重磷酸化位点,不同位点磷酸化在缝隙连接通道合成、组装、内化以及调控等生理过程中具重要作用,且涉及众多生理病理过程,但其参与调控机制仍不明了。因此,体内Cx磷酸化对胞间信号分子调控蕴含巨大研究空间。
3.2其他Cx磷酸化
Cx具多重磷酸化位点,由不同蛋白激酶激活,调控GJ通讯。不同蛋白激酶激活的Cx氨基酸磷酸化位点也各有不同,PKA/PKC激活Cx32丝氨酸233位,内皮生长因子受体激酶激活Cx32酪氨酸残基。增加胞内cAMP水平或胞内注射PKC激活剂均提高Cx32磷酸化水平,影响CJ特性,激活胞内PKA将瞬间增加Cx32通道电导,阻止其被钙蛋白酶水解,调控通道活性。
现已证明Cx46 C-端丝氨酸残基118位和493位可被磷酸化,激活胞内PKC可磷酸化Cx46丝氨酸118位,降低了PKCy依赖通讯。目前关于Cx46磷酸化的研究主要集中于视觉晶状体,Cx32缺失则致使X-连锁腓骨肌萎缩症,而在神经系统中调控作用研究的很少,有关Cx29磷酸化问题的报道几乎没有。尽管已明确缝隙连接参与疼痛信号通路,其机理却不明了。因此,进一步探明Cx磷酸化及其功能调控作用,仍将是缝隙连接通道研究的主要内容。
4结语
SCs和SGC是两种重要的外周神经胶质细胞,缝隙连接通道蛋白缺陷,将诱发疾病并影响疼痛反应。随着研究的不断深入,相信外周神经胶质缝隙连接与疼痛的关系将越来越清楚,将有可能成为疼痛治疗新靶点。目前研究Cx多以RT-PCR、Western-blot、免疫组化的方法,但仅有少量以磷酸化为靶点,探究Cx的表达特性及功能。而磷酸化在通道选择性、极性方面至关重要,大多数连接蛋白家族成员中都存在潜在的磷酸化调控作用,但截止目前也仅Cx43磷酸化相对较为清楚,Cx其他亚型磷酸化的研究则较为滞后。此外,除磷酸化外,其他的调控方式也有待深入研究。因此,DRG与其他功能脑区中Cx生理病理功能调控机制的研究仍有巨大的方法学和生物学拓展空间。
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