從分子水平闡明催產(chǎn)素的作用機制

催產(chǎn)素* 1)是由9個氨基酸殘基組成的環(huán)肽。催產(chǎn)素主要由下丘腦室旁核和視上核的神經(jīng)分泌細(xì)胞產(chǎn)生，從垂體后葉的神經(jīng)末梢釋放到循環(huán)中。其外周效應(yīng)包括在哺乳開始時誘發(fā)陣痛和子宮收縮。最近，人們知道催產(chǎn)素參與了“社會大腦”區(qū)域的中心作用，如杏仁核和下丘腦，這對信任和愛的形成很重要。需要信任和愛的最基本單位是親子關(guān)系，尤其是母親關(guān)系行為。育兒是一種不僅限于人類的社會行為，在老鼠身上也能看到。

催產(chǎn)素要在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用觸發(fā)社會行為，必須從外周循環(huán)進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并跨越血腦屏障(BBB)* 2。然而，這種易位的存在及其潛在的分子機制仍不清楚。

金澤大學(xué)多學(xué)科研究團隊由國內(nèi)兩所大學(xué)金澤醫(yī)科大學(xué)、東北大學(xué)、俄羅斯克拉斯諾亞爾斯克國立大學(xué)和哈佛醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家領(lǐng)銜，這項研究是國際研究團隊的核心。美國一直致力于研究蛋白質(zhì)分子RAGE(晚期糖基化終產(chǎn)物的受體)* 3，并通過產(chǎn)生和分析過度表達(dá)RAGE的轉(zhuǎn)基因小鼠(RAGE-Tg)，特別是RAGE敲除小鼠(RAGE-KO)。RAGE最初是作為糖基化反應(yīng)產(chǎn)生的晚期糖基化終產(chǎn)物AGE的細(xì)胞膜受體而被發(fā)現(xiàn)的。然而，RAGE現(xiàn)在被認(rèn)為是參與先天免疫的模式識別受體的成員，如Toll樣受體。

當(dāng)純合RAGE-KO小鼠群體中的雌性經(jīng)歷環(huán)境壓力時，例如，當(dāng)轉(zhuǎn)移到新的小鼠籠子中時，我們觀察到它們后代的存活率顯著降低。為了證實這一觀察，用野生型小鼠代替RAGE-KO小鼠。我們發(fā)現(xiàn)純合RAGE-KO雌性小鼠繁殖的野生型小鼠存活率明顯低于野生型小鼠。用縮宮素KO小鼠、縮宮素受體KO小鼠和CD38-KO小鼠觀察雌性小鼠這種異常的母體培養(yǎng)行為，表明縮宮素分泌減少(Takayanagi y . et al . 2005，Jin D. et al .Nature 2007)。)。

研究團隊通過使用表面等離子共振和平板分析直接研究了合成催產(chǎn)素和純化的重組人和小鼠RAGE蛋白的組合。證實催產(chǎn)素與RAGE蛋白胞外部分的三個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域(來自N端、V端、C1和C2)中的兩個(V結(jié)構(gòu)域和C1結(jié)構(gòu)域)結(jié)合。接下來，使用BBB轉(zhuǎn)運檢測試劑盒(MBT-24H，pharma-Cell)評估催產(chǎn)素通過BBB的體外轉(zhuǎn)運，該試劑盒由猴腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞與大鼠周細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的原代培養(yǎng)物構(gòu)建的毛細(xì)血管單元組成。本實驗使用的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞中RAGE的表達(dá)得到證實，并且通過使用RAGE shRNA載體(pSilencer 3的敲除實驗)評估RAGE依賴性。0-H1載體(Ambion))抑制RAGE表達(dá)及其控制載體。通過使用反映鈉離子流過細(xì)胞層的跨內(nèi)皮電阻(TEER)作為指標(biāo)，在整個實驗中證實了BBB的緊密性。實驗表明，只有在血液側(cè)室中加入催產(chǎn)素時，才能檢測到催產(chǎn)素被轉(zhuǎn)運到大腦側(cè)室，但根本檢測不到腦-血催產(chǎn)素轉(zhuǎn)運。催產(chǎn)素的表觀通透性依賴于RAGE，約為3.010-6cm/s，與幾乎不能進(jìn)入大腦的藥物處于同一數(shù)量級。認(rèn)為不需要激活細(xì)胞內(nèi)RAGE信號系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)運。通過使用反映鈉離子流過細(xì)胞層的跨內(nèi)皮電阻(TEER)作為指標(biāo)，在整個實驗中證實了BBB的緊密性。實驗表明，只有在血液側(cè)室中加入催產(chǎn)素時，才能檢測到催產(chǎn)素被轉(zhuǎn)運到大腦側(cè)室，但根本檢測不到腦-血催產(chǎn)素轉(zhuǎn)運。催產(chǎn)素的表觀通透性依賴于RAGE，約為3.010-6cm/s，與幾乎不能進(jìn)入大腦的藥物處于同一數(shù)量級。認(rèn)為不需要激活細(xì)胞內(nèi)RAGE信號系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)運。通過使用反映鈉離子流過細(xì)胞層的跨內(nèi)皮電阻(TEER)作為指標(biāo)，在整個實驗中證實了BBB的緊密性。實驗表明，只有在血液側(cè)室中加入催產(chǎn)素時，才能檢測到催產(chǎn)素被轉(zhuǎn)運到大腦側(cè)室，但根本檢測不到腦-血催產(chǎn)素轉(zhuǎn)運。催產(chǎn)素的表觀通透性依賴于RAGE，約為3.010-6cm/s，與幾乎不能進(jìn)入大腦的藥物處于同一數(shù)量級。認(rèn)為不需要激活細(xì)胞內(nèi)RAGE信號系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)運。實驗表明，只有在血液側(cè)室中加入催產(chǎn)素時，才能檢測到催產(chǎn)素被轉(zhuǎn)運到大腦側(cè)室，但根本檢測不到腦-血催產(chǎn)素轉(zhuǎn)運。催產(chǎn)素的表觀通透性依賴于RAGE，約為3.010-6cm/s，與幾乎不能進(jìn)入大腦的藥物處于同一數(shù)量級。認(rèn)為不需要激活細(xì)胞內(nèi)RAGE信號系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)運。實驗表明，只有在血液側(cè)室中加入催產(chǎn)素時，才能檢測到催產(chǎn)素被轉(zhuǎn)運到大腦側(cè)室，但根本檢測不到腦-血催產(chǎn)素轉(zhuǎn)運。催產(chǎn)素的表觀通透性依賴于RAGE，約為3.010-6cm/s，與幾乎不能進(jìn)入大腦的藥物處于同一數(shù)量級。認(rèn)為不需要激活細(xì)胞內(nèi)RAGE信號系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)運。

這些結(jié)果表明RAGE結(jié)合的催產(chǎn)素和介導(dǎo)的催產(chǎn)素通過BBB轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)運到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。證實了小鼠腦內(nèi)毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞RAGE的表達(dá)。然后，通過對小鼠皮下注射、靜脈注射和鼻內(nèi)施用合成催產(chǎn)素(具有天然同位素或具有13C和15N)來證實催產(chǎn)素向大腦的轉(zhuǎn)移。

運。時間過程表明，在RAGE-KO小鼠中，與野生型小鼠的結(jié)果相反，既不檢測腦脊液也不檢測腦轉(zhuǎn)運。當(dāng)通過將RAGE添加回顯示出異常營養(yǎng)行為的RAGE-KO母鼠的毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞中進(jìn)行培育行為的拯救實驗時，小鼠的存活率顯著增加。確認(rèn)，

我們的研究表明，在大腦中合成并分泌到循環(huán)中的催產(chǎn)素與毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞(BBB的一個組成部分)上的RAGE分子結(jié)合，并被轉(zhuǎn)運到大腦中。通過被輸送到大腦，催產(chǎn)素發(fā)揮中樞神經(jīng)功能。

該研究表明，RAGE是BBB中存在的必需分子，用于將催產(chǎn)素轉(zhuǎn)運到大腦中，并作為母體結(jié)合和培育中催產(chǎn)素功能的基礎(chǔ)。結(jié)果應(yīng)該導(dǎo)致精神分裂癥和反應(yīng)性依戀障礙等精神障礙的新治療方法的發(fā)展，包括自閉癥譜系障礙。目前的團隊深入研究可能有助于解決生育率下降的日益嚴(yán)重的社會問題，如忽視和虐待兒童。

筆記：

* 1)催產(chǎn)素催產(chǎn)素是由垂體后葉釋放的肽激素。催產(chǎn)素被認(rèn)為在孕產(chǎn)婦行為，社會聯(lián)系，如建立人際關(guān)系，緩解焦慮等方面發(fā)揮著重要作用。

* 2)血腦屏障血腦屏障(BBB)主要由內(nèi)皮細(xì)胞形成，并在調(diào)節(jié)循環(huán)血液和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間的物質(zhì)通過中起作用。大腦中的營養(yǎng)物質(zhì)如葡萄糖和氨基酸被積極地吸收到中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，而BBB則起到抵抗藥物和外來物質(zhì)的有效屏障的作用。

* 3)RAGE RAGE是一種受體蛋白，可以結(jié)合晚期糖基化終產(chǎn)物AGE，它是由與衰老有關(guān)的糖化產(chǎn)生的。RAGE與炎癥以及衰老相關(guān)疾病(糖尿病，動脈硬化，癌癥轉(zhuǎn)移，肺纖維化等)的發(fā)病機制和進(jìn)展有關(guān)。由于它涉及各種自然疾病，因此被歸類為模式識別受體類的成員。