常用神经元标记物的医学研究

神经元是完成大脑功能的基本组件，因此要想了解大脑是如何工作的，又是如何出现功能异常的，都需从研究神经元的形态、功能入手。免疫组化技术已经成为神经科学工作者必不可少、也是最有价值的研究工具之一。利用各种细胞组分的抗体，研究者能够将神经元和其他类型脑细胞区分开来，同时可根据细胞形态特征和特定蛋白表达获取感兴趣的信息。而在研究神经发育、神经分化及神经再生领域，未成熟神经元标记物常可标记出那些不同发育阶段的新生神经元，也是该领域研究常用的标记工具。本文综述了常用的神经元标记物和未成熟神经元的标记物的研究进展。

1 骨细胞的力学调控概述

1.1 神经元核抗原

神经元核抗原(neuron specific nuclear protein，NeuN)是一种可溶性核蛋白，1992 年，Mullen 等报道了能够识别脊椎动物神经元特异的核蛋白单克隆抗体的产生，该蛋白被称为NeuN，分子量多为46~48 kD，在体外能与DNA 结合，已成为周围和中枢神经系统成熟神经元的常用标志物。在大鼠，NeuN 广泛表达，大部分神经元(大脑皮质、基底核、脊髓背角等)有明显表达;部分神经元为中等表达(三叉神经脊束核、下丘脑室旁核等);部分神经元为弱表达(孤束核、蓝斑等);而有些核团神经元缺乏NeuN 的表达(视上核、弓状核、迷走神经背核等)。在成年小鼠，NeuN 表达见于小鼠神经系统的大部分神经细胞，原代培养的小脑细胞中亦可检测到NeuN，但在小脑Purkinje 细胞、嗅球僧帽细胞以及视网膜光感受器细胞未见表达。尽管NeuN 的免疫组化检测已经被广泛使用，其功能最近才被了解清楚。研究人员现在已经能够将NeuN 鉴定为Fox-3，Fox-3 蛋白质参与调控的mRNA 剪接。由于Fox-3 由神经系统特异性表达，人们发现它在调节神经细胞分化和神经系统发育中发挥作用。

1.2 神经元特异性烯醇化酶

神经元特异性烯醇化酶(neuron- specificenolase，NSE)是一种γ型烯醇化酶，由Moore 等于1965 年研究神经系统特异蛋白时发现[5]，是由成熟神经元和神经元起源细胞持续表达的胞质蛋白，是参与糖酵解途径的烯醇化酶中的一种，在细胞内能量代谢中起着重要的作用。在发育过程中，NSE 的水平非常低，但在神经元形态和功能成熟过程中增加。虽然NSE 作为神经元标记物得到广泛应用，但需要注意的是，它已被证明在特定条件下在少突胶质细胞中也有表达，并且在少突胶质细胞分化过程中其表达增加，细胞成熟后受到抑制。在病理情况下，神经胶质肿瘤和反应性胶质细胞中也能检测到NSE。近年来，NSE 作为一种神经内分泌肿瘤标志物以及神经元损伤标志物，被国内外关注和研究。临床上NSE 还用于小细胞肺癌和神经母细胞瘤诊断及评价脑损伤程度及治疗效果。

1.3 微管相关蛋白

2微管相关蛋白2(microtubule associated protein-2，MAP-2)是一种热稳定的磷蛋白，属于结构性微管相关蛋白家族，主要在中枢神经系统神经元胞体和树突表达。MAP-2 与微管连接促进微管的稳定，可能参与神经元发育、结构稳定、突起形成和突触可塑性调节。

MAP-2 主要存在于神经元胞体和树突，是脑内最丰富的蛋白之一。MAP-2b 存在于神经系统发育的整个时期，而MAP-2a 是成年特异性蛋白，在大鼠出生后2 周才开始表达。MAP-2c 在神经系统发育早期表达，成年后消失，但在某些部位如视网膜和嗅球在成年后仍然表达，可能与这些部位成年后神经元生长和可塑性能力有关。MAP-2d 在大鼠生后5 d 才能检测到，主要在成年神经元胞体表达。而MAP-2e 短暂地表达在髓鞘化和多发性硬化症损害髓鞘再生时的少突胶质细胞。

1.4 Tau蛋白

Tau 蛋白(tau proteins)是含量最高的微管相关蛋白。正常脑中Tau 蛋白的细胞功能是与微管蛋白结合促进其聚合形成微管;与形成的微管结合，维持微管稳定性，降低微管蛋白分子的解离，并诱导微管成束。Tau 蛋白基因位于17 染色体长臂。正常人中由于Tau 蛋白mRNA 剪辑方式不同，可表达出6种同功异构体。Tau 蛋白的多种蛋白异构体是由单个基因，即人类基因组中为微管相关蛋白tau(microtubule-associated protein tau，MAPT)mRNA 的选择性剪接而形成的。1975 年，它们由MarcKirschner 在普林斯顿大学的实验室中发现。Tau蛋白通过异构和磷酸化控制微管的稳定性。Tau 蛋白在神经元中含量非常丰富，而少见于其它细胞，但在中枢神经系统的星形胶质细胞和少突胶质细胞中也有低表达。Tau 蛋白主要定位于轴突的远端部分，而在树突中不存在。

1.5 微管蛋白

微管蛋白(tubulin)是细胞内微管的基本结构单位。微管蛋白是一类含有多个成员的蛋白质家族，微管由α-微管蛋白和β-微管蛋白所形成的二聚体为单位聚集而成，两者可以组成一种稳定的存在形式，在细胞的运动和分裂中都发挥着重要作用。此外，还有γ、δ和ε微管蛋白。ε-微管蛋白位于中心粒周围，其定位是通过细胞周期调控的。在细胞周期的早期阶段，蛋白质主要与旧中心体相关，仅在晚期它才与旧的和新的中心体均相关。γ-微管蛋白(48 kDa)在真核细胞中微管组织中心(MTOCs)中，是一种广泛存在且高度保守的蛋白质。γ-微管蛋白与微管负端结合，负责介导微管和中心体之间的联系。γ-微管蛋白丰度小于1%的α-或β-微管蛋白的水平。

1.6 神经丝

神经丝(neurofilament，NF)是神经元细胞骨架蛋白，定位于轴突，为轴突提供结构支持并调节轴突的直径。通常是指在成熟的神经细胞内组成10nm 纤维的NF-L，NF-M 和NF-H 三种蛋白亚基，称为NF 蛋白三组分。在神经突起中，NF 沿其纵向平行排列成束，并且在NF 之间还有一些长短不一的横桥相连。

2 未成熟神经元标记物

2.1 双皮质醇

双皮质醇(Doublecortion，DCX)是一种编码微管相关蛋白，可直接使纯化后的微管蛋白Tubulin 聚合成微管。在神经元迁移中，DCX 控制起始过程的聚合作用，稳定细胞骨架，在新神经元最终定位中起重要作用。孕鼠、新生鼠和成年鼠脑中均表明DCX在成熟神经元中无表达，DCX 在干细胞中有表达，但在神经元前体细胞阶段的表达是较高的。因此，可以根据DCX 表达水平来分离出神经元前体细胞。DCX 作为研究神经元迁移，分化，再生的标记物，通过对其表达的研究可使我们了解神经元的分化和再生，以及在发育中的意义。

2.2 ßIII微管蛋白

ßIII 微管蛋白(beta III Tubulin，TuJ1)是一种参与神经元细胞类型特异性分化的微管蛋白。微管蛋白是微管的主要结构，是细胞骨架的组成成分，在细胞结构的维护，有丝分裂，减数分裂，细胞内的运输等等方面发挥作用。因此，免疫组化染色发现TuJ1 存在于未成熟的神经元胞体，树突，轴突和轴突末端。使用免疫组化检测TuJ1 的显着优点之一是其展现轴突和末端细节的能力。事实上，已经发现它在检测细胞骨架元件受损后的变化中是有用的。虽然某种β-微管蛋白的结构在胶质细胞中也有发现，但它却并不能被TuJ1抗体识别。

2.3 神经分化因子1

神经分化因子1(neuronal differentiation 1，NeuroD-1)又名B 细胞E 盒转录激活因子2(Beta-2)，是一种bHLH 蛋白。作为转录因子，NeuroD-1通过与靶基因的特异序列结合参与生物发育过程，调节与机体各部分正常发育或细胞正常分化的有关基因的表达。近来发现NeuroD-1 基因突变与糖尿病有关。NeuroD-1 定位于细胞质和细胞核，表达于不成熟的神经元中，参与神经系统分化;是后生微神经正确分化所必需的，其缺失会导致细胞死亡。NeuroD 正是作为神经分化因子，高表达于周围和中枢神经系统中发育中的神经元。在大脑皮质和脊髓中，在细胞处于分化期Neuro D mRNA 高表达，而当神经元成熟后表达减少。而人类和小鼠小脑和海马，NeuroD mRNA 表达在整个成年期都维持在高水平，这表明NeuroD 在这些组织中持续发挥作用。

3 结语

恰当的神经元标记物的选择取决于研究者某一特定的研究目标。如果首要目标是确定是否为神经细胞，则可用到如NeuN 和MAP-2 标记。这两种神经元标记的抗体已被广泛使用，而且其标记特性和分布特征已经有了较明确的研究结果。虽然这两个标记物均可用于评估神经元总数或神经元密度的研究中，但NeuN 属于紧凑的核染色模式，而MAP-2 为分散的树突标记，因此NeuN 更适合于计数研究，更有利于足够量的数据收集。此外，由于细胞计数的应用，由紧凑模式带来的高对比度(即信噪比)也是有对结果分析有利的。

在神经再生研究中，通常涉及联合标记细胞，检测细胞增殖，如溴脱氧尿苷或氚标记胸苷，联合神经元表型标记。此外，根据细胞分裂的不同阶段，这些研究一般需要那种在细胞周期中某一特定时间段表达的标记物。因为蛋白的表达在不同的细胞分化的阶段而有所差别，标记物的选择将显著影响对于新生神经元的计数。有时，一项研究可能涉及对某一特定类型的神经元进行细分。例如，根据某一特定的神经递质对神经元作进一步区分时，神经递质受体或神经递质产生的相关酶的抗体就可能被使用到。其中包括一些标记谷氨酸能的，GABA 能的，胆碱能的或者单胺能的神经元，这也是极为重要的一类神经元标记物，这部分在本综述中没有涉及。