摘要 本文總結(jié)了各個成熟神經(jīng)元亞型的標(biāo)記物,包括了中間神經(jīng)元、運動神經(jīng)元及神經(jīng)遞質(zhì)能神經(jīng)元(谷氨酸能神經(jīng)元、GABA (γ-氨基丁酸 )、多巴胺能神經(jīng)元等)。同時對能應(yīng)用于免疫熒光的產(chǎn)品做了標(biāo)注。 神經(jīng)元,可以說是細(xì)胞界中獨特的存在!當(dāng)我們認(rèn)真審視各種神經(jīng)元時,會發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元背后洋溢著生命的智慧,同時也散發(fā)出一種與眾不同的藝術(shù)美感。通過對神經(jīng)元的染色處理,竟然可以得到好似用簡潔優(yōu)雅的線條勾勒出的“水墨視網(wǎng)膜”(圖1),瞬間讓人感受到東方藝術(shù)般的禪意美感。 圖1. 水墨視網(wǎng)膜 (圖片來自格雷格. 鄧恩博士) 這種藝術(shù)美感是源于精準(zhǔn)的科研而又超越了科研。相信不少做過神經(jīng)染色的學(xué)生也有過猛然發(fā)現(xiàn)自己染片蒙上藝術(shù)的光芒。 不僅如此,神經(jīng)元的染色復(fù)雜細(xì)致,之前小編介紹了未成熟神經(jīng)元和成熟神經(jīng)元的染色攻略(《各神經(jīng)元marker的染色攻略,請收下》),但其實,成熟神經(jīng)元還有很多亞型,他們也有各自的標(biāo)志物,接下來將作進(jìn)一步的介紹。研究各個亞型的神經(jīng)元,可以了解各神經(jīng)祖細(xì)胞的分化狀態(tài)并預(yù)測相關(guān)神經(jīng)疾病,為治療各神經(jīng)相關(guān)的疾病提供靶標(biāo)基礎(chǔ)。 圖2. 成熟神經(jīng)元亞型的標(biāo)志物 (來自CST官網(wǎng)) 如圖2所示,中間神經(jīng)元(Interneurons)表達(dá)多種鈣結(jié)合蛋白(calbindin 和 calretinin),而運動神經(jīng)元(Motor Neurons)則表達(dá)同源框基因 HB9。分泌神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)元(Neurotransmitters)可通過化學(xué)合成和分泌所需的以下酶/轉(zhuǎn)運蛋白來區(qū)分:囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運體 1/2 (VGLUT1/2)(谷氨酸能神經(jīng)元)、谷氨酸脫羧酶 1/2 (GAD1/2)(γ-氨基丁酸能神經(jīng)元)、醛脫氫酶 1 家族成員 A1 (ALDH1A1) 和酪氨酸羥化酶 (TH)(多巴胺能神經(jīng)元)、色氨酸羥化酶(羥色胺能神經(jīng)元)以及膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶 (ChAT)(膽堿能神經(jīng)元)。 下表總結(jié)了各成熟神經(jīng)元亞型的Marker名稱。 以下將介紹各中間神經(jīng)元、運動神經(jīng)元及神經(jīng)遞質(zhì)的標(biāo)志物的具體特點。 中間神經(jīng)元 鈣結(jié)合蛋白-小清蛋白受體(Calbindin-Parvalbumin receptors) 不同亞家族的鈣結(jié)合蛋白均可調(diào)節(jié)第二信使鈣。鈣結(jié)合蛋白、鈣調(diào)蛋白、S-100、小白蛋白和肌鈣蛋白 C 都是低分子量鈣結(jié)合蛋白家族的成員。鈣結(jié)合蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的離散神經(jīng)元集群中表達(dá),被認(rèn)為是一種胞內(nèi)鈣離子緩沖蛋白。大多數(shù)浦肯野細(xì)胞在神經(jīng)元開始遷移和分化時表達(dá)鈣結(jié)合蛋白。相比之下,其他鈣離子緩沖蛋白(如小白蛋白)在發(fā)育期間后表達(dá),并且隨著神經(jīng)元活性的增加而增加。 促泌素(Secretagogin ) 促泌素 (SCGN) 是一種胞質(zhì)鈣結(jié)合蛋白,與鈣結(jié)合蛋白-D28k (CALB1) 和鈣網(wǎng)膜蛋白 (CALB2) 具有同源性。促泌素蛋白從朗格漢斯島和胰島素瘤細(xì)胞上分離,并在胰腺中高表達(dá),但在甲狀腺、腎上腺髓質(zhì)、胃、小腸和結(jié)腸中表達(dá)下降 。對促泌素 cDNA 的克隆和序列分析表明,相應(yīng)蛋白包括 六 個 EF 手形鈣結(jié)合域串聯(lián)重復(fù)序列。促泌素和囊泡運輸?shù)鞍祝ò?SNAP25、SNAP23、ARFGAP2 和 DOC2A)之間的相互作用表明 SCGN 可能在神經(jīng)遞質(zhì)和激素釋放中發(fā)揮作用。檢測胎腦和發(fā)育腦中促泌素表達(dá)的研究表明,這種鈣結(jié)合蛋白在分化、腦布線和神經(jīng)元發(fā)育中發(fā)揮作用。 鈣網(wǎng)膜蛋白(Calretinin) 鈣網(wǎng)膜蛋白(29 kDa 鈣結(jié)合蛋白、鈣結(jié)合蛋白 2)是 CALB2 基因編碼的 EF 手形家族的一種鈣結(jié)合蛋白。它在視網(wǎng)膜、聽覺系統(tǒng)和小腦顆粒細(xì)胞的不同神經(jīng)元細(xì)胞群中的表達(dá)不同于同源家族成員鈣結(jié)合蛋白-d28kd,并且是丘腦下核及黑質(zhì)特異性神經(jīng)元細(xì)胞亞群的一個標(biāo)記物。鈣網(wǎng)膜蛋白已表明在調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮性和誘導(dǎo)長期增強(qiáng)作用方面起著重要作用。研究表明,從病理上來說,鈣網(wǎng)膜蛋白是上皮間皮瘤的一種選擇性標(biāo)記物,這使它成為與腺癌區(qū)別開來的一個診斷工具。 血管活性腸多肽(VIP) 血管活性腸多肽 (VIP) 是一種作為前體而合成的神經(jīng)肽,可加工成為有 28 個殘基的活性成熟肽。VIP 由神經(jīng)元、內(nèi)分泌和免疫細(xì)胞產(chǎn)生,在多個組織中表達(dá),與其多種生物功能一致。VIP 通過激活兩個屬于 G 蛋白偶聯(lián)受體家族的受體 VPAC1 和 VPAC2 起作用,并且具有多種作用,如血管舒張、調(diào)節(jié)平滑肌細(xì)胞收縮以及胃腸道血流。此外,VIP 還參與調(diào)節(jié) T 細(xì)胞分化 和免疫抑制。 運動神經(jīng)元 神經(jīng)元素2(Neurogenin 2) 神經(jīng)元素 2 (Ngn2, NeuroG2) 是一種前神經(jīng)元堿性螺旋-環(huán)-螺旋 (bHLH) 轉(zhuǎn)錄因子,也是神經(jīng)元素家族的一員,該家族包含神經(jīng)元素 1 和神經(jīng)元素 3。神經(jīng)元素 2 在神經(jīng)元祖細(xì)胞中表達(dá),并且是谷氨酸能神經(jīng)元產(chǎn)生所必需的,通常用作神經(jīng)元分化的一個標(biāo)準(zhǔn)品。神經(jīng)元素 2 可上調(diào)許多靶標(biāo),包括 bHLH 轉(zhuǎn)錄因子 NeuroD。Ngn2 在 Tyr241 位點的磷酸化可調(diào)控皮質(zhì)神經(jīng)元的遷移和樹突形態(tài)。 分泌神經(jīng)遞質(zhì)的神經(jīng)元 谷氨酸能神經(jīng)元 VGLUT1/2 谷氨酸能神經(jīng)元可釋放谷氨酸,這是最常見的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)。它們的突觸囊泡充滿由囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運蛋白 (VGLUT) 轉(zhuǎn)運來的谷氨酸。VGLUT1(也稱溶質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白家族 17 成員 7 (SLC17A7))最初被發(fā)現(xiàn)為一種無機(jī)磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白。盡管與神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白沒有同源性,VGLUT1 后來被證明是一種對谷氨酸能神經(jīng)元具有特異性的谷氨酸轉(zhuǎn)運蛋白。VGLUT2 和 VGLUT3 與 VGLUT1 緊密相關(guān),并且還與突觸囊泡的谷氨酸攝入有關(guān),但能界定不同神經(jīng)元亞群。VGLUT1 和 VGLUT2 是最豐富的同工型。VGLUT1 在皮質(zhì)、海馬和小腦皮質(zhì)中表達(dá),而 VGLUT2 則主要在丘腦中被發(fā)現(xiàn)。VGLUT3 在聽覺系統(tǒng)的毛細(xì)胞中表達(dá)。 GABA (γ-氨基丁酸 )能神經(jīng)元 DARPP-32 DARPP-32(多巴胺和環(huán)腺苷酸調(diào)節(jié)的磷蛋白,相對分子質(zhì)量 32,000)是一種在新紋狀體中型棘神經(jīng)元中高度富集的胞質(zhì)蛋白,還是一種調(diào)控絲氨酸/蘇氨酸激酶和絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶活性的雙功能信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子。多巴胺能通過 D1 受體刺激 DARPP-32 的磷酸化以及 PKA 的激活。PKA 在 Thr34 位點磷酸化 DARPP-32 會轉(zhuǎn)化成蛋白磷酸酶 1 的抑制劑。DARPP-32 在 Thr75 位點被周期素依賴性激酶 5 (CDK5) 磷酸化后會轉(zhuǎn)化成 PKA 抑制劑。DARPP-32 基因靶向缺失的小鼠的生化、電生理和行為表型會發(fā)生改變 。 GAD1/2 谷氨酸脫羧酶 (GAD) 負(fù)責(zé)從 L-谷氨酸合成必要的神經(jīng)遞質(zhì) γ-氨基丁酸 (GABA)。GAD1 (GAD67) 和 GAD2 (GAD65) 在神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)中表達(dá) ,并認(rèn)為二者分別涉及突觸傳遞 和胰島素分泌。針對 GAD2 的自身抗體可以充當(dāng) I 型糖尿病的標(biāo)記物。罹患成人發(fā)作型疾?。ǚQ作 Stiff Person 綜合征 (SPS))的眾多個體,也表達(dá)針對 GAD2 的自身抗體。 Neuropeptide Y 神經(jīng)肽 Y (NPY) 是一種 36 氨基酸肽,屬于胰多肽 (PP) 家族,該家族還包含肽 YY (PYY)。成熟 36-殘基 NPY 是由一個較大的初前 97-殘基 NPY 前體通過肽產(chǎn)物的一系列二堿基位點剪切反應(yīng)和羧基末端酰胺化而產(chǎn)生。NPY 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達(dá),并通過 G 蛋白偶聯(lián)受體家族的 5 個不同受體 (Y1-Y5) 的刺激發(fā)揮作用。下丘腦中的 NPY 通過激活 Y1 和 Y5 受體發(fā)揮促食欲活性。NPY 通過 Y1 和 Y2 受體對成骨細(xì)胞活性的調(diào)節(jié)以及睪丸血管中活化 Y1 受體對睪酮分泌的調(diào)節(jié)參與骨平衡的控制。研究表明,NPY 活性和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)節(jié)是研發(fā)食欲控制和減肥藥的一種潛在策略。 多巴胺能神經(jīng)元 ALDH1A1 醛脫氫酶家族是一個大型酶家族,可將代謝過程中形成的乙醛氧化成羧酸。ALDH1A1 是乙醛脫氫酶在肝細(xì)胞質(zhì)中的同工型,與乙醇脫氫酶共同在乙醇代謝的主要通路中發(fā)揮作用。ALDH1A1 也稱視黃醛脫氫酶 1,參與視黃醇代謝,將視黃醇轉(zhuǎn)化為視黃酸。近期研究表明,通過 ALDH1A1 控制視黃醇信號轉(zhuǎn)導(dǎo),可能會影響造血干細(xì)胞的分化。目前,ALDH1 同工型作為預(yù)測疾病的生物標(biāo)記物引起了廣泛關(guān)注。許多研究表明,ALDH1A1 是一種潛在的癌癥干細(xì)胞標(biāo)志物,對多種腫瘤類型具有藥物抗性,如黑色素瘤、肺癌和惡性膠質(zhì)瘤。 FoxA2 叉頭框 (Forkhead box) 蛋白 A2(FoxA2,也稱作肝細(xì)胞核因子 3β 或 HNF3β)是一個轉(zhuǎn)錄因子,在肝細(xì)胞功能中發(fā)揮重要作用。FoxA2/HNF3β 對空腹時肝臟糖異生基因表達(dá)的激活必不可少。FoxA2/HNF3β 與協(xié)同因子 PGC-1β 一起,可以刺激脂肪酸 β 氧化基因表達(dá),增強(qiáng)脂肪酸代謝。FoxA2/HNF3β 與 PGC-1β 一起,還可以激活微粒體甘油三酯轉(zhuǎn)運蛋白 (MTP) 的表達(dá),促進(jìn) VLDL 分泌。FoxA2/HNF3β 除了在代謝綜合癥中發(fā)揮的作用外,對小鼠胚胎內(nèi)胚層和中線結(jié)構(gòu)的發(fā)育至關(guān)重要。 GIRK2 GIRK2 是 G 蛋白內(nèi)部偶聯(lián)調(diào)整鈣通道家族蛋白成員 (GIRK)。GIRK 家族蛋白可使鈣流入細(xì)胞中,因此可控制中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心臟和胰腺的細(xì)胞應(yīng)激性。大多數(shù) GIRK 通道活性都需要異源亞基和 ATP的存在。GIRK2 在腦中廣泛表達(dá),參與疼痛知覺。它也是末梢區(qū)域阿片類介導(dǎo)的痛覺缺失所必需的。此外,GIRK2 定位在胰腺 β 細(xì)胞中,可調(diào)控胰島素分泌。GIRK2 編碼KCNJ6基因突變與 Keppen-Lubinsky 綜合征有關(guān),這是一種罕見疾病,病癥為發(fā)育嚴(yán)重遲緩、面部畸形以及智力殘疾。 LMXB1 LIM 同源盒轉(zhuǎn)錄因子 1 β (Lmx1B) 是進(jìn)化上較保守的轉(zhuǎn)錄因子家族的一員,可調(diào)節(jié)脊椎動物和無脊椎動物的發(fā)育模式形成。多個發(fā)育研究表明,Lmx1B 是脊椎動物背腹側(cè)肢的形成、正常腎小球基膜發(fā)育以及中央血清素激活神經(jīng)元的常規(guī)分化所必需的。 相應(yīng) Lmx1B 基因的突變與甲髕綜合癥 (NPS) 有關(guān),NPS 是一種常染色體顯性疾病,表現(xiàn)為指甲發(fā)育不良、骨骼異常和頻繁的腎疾病。發(fā)育性青光眼和特發(fā)性帕金森病等異常發(fā)育障礙也與 Lmx1B 功能有關(guān)。 Tyrosine Hydroxylase 酪氨酸羥化酶 (TH) 能催化神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺和其他兒茶酚胺合成的限速步驟。TH 是一個四聚體,它的每個亞基都有一個調(diào)節(jié)和催化結(jié)構(gòu)域,并且存在許多不同同工型。胚胎發(fā)育需要這種酶,因為 TH 敲除的小鼠會在出生時或之前死亡。轉(zhuǎn)錄、翻譯和翻譯后修飾水平均能調(diào)節(jié) TH 活性。氨基末端調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域包含三個絲氨酸殘基:Ser9、Ser31 和 Ser40。PKA 磷酸化 Ser40 會正調(diào)控 TH 的催化活性。CDK5 磷酸化 Ser31 還會通過穩(wěn)定 TH 蛋白水平增強(qiáng) TH 的催化活性。 羥色胺能神經(jīng)元 Tryptophan Hydroxylase 色氨酸羥化酶 (TPH) 是5羥色胺生物合成中的限速酶,該過程通過轉(zhuǎn)換色氨酸至 5-羥基-L-色氨酸實現(xiàn)。TPH 存在兩種同工型:TPH-1 主要在外周表達(dá),而 TPH-2 的表達(dá)被限制于神經(jīng)元細(xì)胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)。人體大部分 5-羥色胺均由 TPH-1 在胃腸道的腸嗜鉻細(xì)胞中合成。靶向干擾tph1基因可導(dǎo)致組織和循環(huán)系統(tǒng)中 5-羥色胺水平低,tph2 基因的多態(tài)性和調(diào)節(jié)與認(rèn)知、情感和精神疾病有關(guān)。 CST提供的成熟神經(jīng)元亞型的 marker 相關(guān)產(chǎn)品見如下表1,其中IF-F 表示可以做冰凍切片的免疫熒光,IF-IC表示可以做細(xì)胞的免疫熒光。CST 神經(jīng)元的標(biāo)記物基本可以做免疫熒光,只是樣本的類型有差異,請選擇時注意應(yīng)用是IF-F還是IF-IC。 中間神經(jīng)元
運動神經(jīng)元
谷氨酸能神經(jīng)元
GABA (γ-氨基丁酸 )能神經(jīng)元
多巴胺能神經(jīng)元
羥色胺能神經(jīng)元
最后,愿探索神經(jīng)科學(xué)的你,發(fā)現(xiàn)更多全新的藝術(shù)美! |
|