周邊神經再生之相關蛋白質

2.7.1 Synapsin Ι

Synapsin I 包括二個幾乎同性質同功能的蛋白質，synapsin Ia (MW：

86000)和 synapsin Ib (MW：80000)，是一個神經元特異性蛋白質，分佈 在CNS 及 PNS 的突觸，幾乎所有的突觸均有 synapsin I 的存在^[86]。

Synapsin I 是和突觸小泡（synaptic vesicle）作用相關的磷酸化蛋白

（phosphoprotein），是一個長條狀的蛋白質，有一個圓形的頭和富含 proline 的尾巴^[86]，由神經細胞本體合成，經由軸突運送（axonal transport）

至突觸末端，存在於神經末端的突觸前細胞膜（presynaptic membrane）；

synapsin I 受相關神經傳導物質調控，經 c-AMP 或 Ca/Calmodulin 路徑被 磷 酸 化 ， 作 用 為 引 導 突 觸 小 泡 至 突 觸 前 末 端 ， 與 相 關 細 胞 骨 架

（cytoskeletons）結合，負責調控突觸小泡的聚集（cluster）、融合（fusion）

與釋放神經傳導物質（neurotransmitter）[17, 87, 88]。

除了調節神經傳導物質的釋放，相關文獻指出 synapsin I 會在發育 及再生中的軸突尖端表現，推論和軸突的生成發育有關，包括軸突的延 長（axonal elongation）與突觸的形成（synapse formation）^{[87, 89]}。

Romano^[90]等提及 PC12 細胞受 NGF 刺激引起的分化過程，成熟神 經末端突觸小泡出現時，synapsin I 的表現約上升為 3 倍。相關實驗中，

Das^[17]等發現 PC12 細胞受 NGF 刺激引起的分化過程中，神經突起生長 在第6 天達到停滯期，而 synapsin I 表現量在第 5-7 天快速增加，作者 說明 synapsin I 與成熟神經末端突觸的形成和突觸小泡的產生有關，進 而推測 synapsin I 可用來當作神經末端成熟的指標。 Akagi^[87]等在大鼠 坐骨神經輾壓損傷（crush-injury）試驗中，說明 synapsin I 在神經再生 萌芽處以及生長錐有大量表現，尤其在這些位置含有囊狀胞器（vesicular organelle）處表現較多，作者推論 synapsin I 扮演著運送小泡（vesicles）

至再生神經萌芽處及生長錐基底膜（plasma membrane）位置的重要角色。

2.7.2 GAP-43（growth associated protein 43）

GAP-43（Growth associated protein-43）又稱作 B50、F1、PP46、

neuromodulin，是一個神經特異性的軸突膜蛋白，80 年代初由 Skene 等 人首先從兔再生的外周神經中獲得^[91]，它廣泛存在於神經組織中，尤其 是在生長、分化和再生的軸突末端以及突觸前膜含量極高^[92]，成熟未受 損傷的神經組織亦有GAP-43 表現，但表現量很低^[93]。

GAP-43 蛋白質的 N 端結合於細胞膜，而 C 端則和細胞骨架 (cytoskeletal components)相連^[94]，可透過調節細胞骨架的組織架構改變

細胞型態^{[95, 96]}。其作用機制包括其為protein kinase C（PKC）的受質，

也和G protein 活化、攜鈣蛋白（calmodulin）的釋放有關，提示 GAP43

在神經再生生長錐的訊息傳遞中扮演重要角色^[92]。

GAP-43 主要分佈在生長錐（growth cone）、生長中延長的軸突

（elongating axon）和軸突突觸前末端（presynaptic terminals）^{[97, 98]}，許 多研究指出 GAP-43 在神經分化、神經生長和軸突再生過程扮演重要角 色 ， Jap Tjoen San^[99] 等 證 實 ， 在 嗜 鉻 細 胞 瘤 細 胞 株 PC12

（pheochromocytoma）受 NGF（nerve growth factor）的刺激進行分化時，

GAP-43 的 mRNA 和蛋白質表現量均會升高，Das^[17]等在相關實驗中提 出GAP-43 的表現量至第 6 天達至平穩期（plateau），第 7 天則 PC12 細 胞分化大致完成，說明 GAP-43 的表現和軸突的生長（axonal outgrowth）

有一致相關性。有研究發現，在 transgenic mice 體內，過度的表現 GAP-43 會導致突觸新生，且在神經受損後，能促進軸突萌發^[97]。亦有文獻指出，

在 GAP-43 基因突變的小鼠，雖然有初步發育正常神經系統，但缺乏軸 突的先導（pathfinding），大部分在出生後就死亡^[97]，顯示抑制 GAP-43 的表現，不利於軸突生長。Kaneda^[100]等在 zebrafish 視神經斷傷實驗中，

證實GAP-43 對 zebrafish 視神經再生之早期及晚期皆有助益，作者推論 GAP-43 的作用和軸突生長及突觸形成均有相關。Van der Zee^[101]等則在 大鼠坐骨神經損傷實驗中，指出周邊神經損傷時 GAP-43 表現量會升 高，推論 GAP-43 的表現量可反應出再生神經萌芽的數目（number of sprouts）。

2.7.3 TGF-β

(Transforming growth factor-β

)

TGF-β(Transforming growth factor-β)是個具多重用途的細胞激素 (cytokine)，單就神經受損後再生的過程而論，TGF-β 就扮演著極微妙的 角色。

TGF-β 在哺乳動物中存有三種同質體(isoforms)：TGF-β₁、TGF-β₂ 及TGF-β₃^[102]。其中，在中樞及周邊神經受損時，以TGF-β₁為主要表現

[103]。

文獻報告指出，周邊神經受損後，TGF-β₁ 表現量大幅增加^[104-106]， 直至再生神經纖維長至受損處的遠部斷端，TGF-β₁的表現量隨即下降^[105,

106]。Ridley^[107]等在大鼠 Schwann 細胞株中加入 TGF-β₁，證實 TGF-β₁ 具有活化Schwann 細胞的功能，可以促使 Schwann 細胞增生，且 Schwann 細胞本身會分泌 TGF-β₁，藉由自泌作用(autocrine)的方式促進自身的增 生。Einheber^[108]等亦以體外細胞實驗證實TGF-β 會促使 Schwann 細胞型 態改變成增生力強、低度髓鞘化的形態，作者認為這樣的變化能誘導神 經軸突萌發(axon spourt)及避免再生神經在往遠端生長時過早髓鞘化。

Matsuoka^[109]等將TGF-β₁加入培養之Schwann 細胞株，證實 Schwann 細 胞受TGF-β₁刺激後會產生LIF(Leukemia inhibitory factor)，具支持神經 元 存 活 及 再 生 之 能 力 。 再 者 ，TGF-β₁ 有 神 經 滋 養 功 能(neurotrophic activity)，能促進運動及感覺神經元的存活^{[110, 111]}。此外，TGF-β₁也是單 核球(monocyte)、巨噬細胞(macrophage)等免疫細胞的化學趨性物質

(chemotactic factor)，在 Walerian 退化過程中，能驅使巨噬細胞聚集至遠 部斷端；TGF-β₁濃度≧1μg/ml 時能促使單核球分泌 IL-1 等細胞激素，

促使纖維母細胞(fibroblast)增生^[112]，進而使collagen^{[113, 114]}、tenascin-C^[115,

116]等細胞外基質(extracellular matrix)表現增加，調控神經纖維生長。

然而，就因為TGF-β₁有促細胞外基質產生的作用^{[117, 118]}，在神經損 傷修復的過程，可能會形成纖維疤痕組織(scar tissue)，纖維組織會阻礙 再生軸突往遠端生長^[119-121]，且在神經幹(nerve trunk)產生的纖維疤痕組 織會壓迫再生神經，造成再生軸突直徑減少^[122]。所以，有許多學者，朝