轴突起始段与神经系统疾病研究

宋彬彬 杨 璇 甄 然 于 佳

神经元是神经系统最基本的结构和单位，高度极化，由胞体和较长的突起(轴突和树突)构成。哺乳动物中枢神经系统神经元中在胞体-树突区(somatodendritic domain)和轴突之间存在神经元动作电位启始的特定部位，称为轴突起始段(AIS)。AIS对于维持神经元极性和功能，建立完整的神经元回路非常重要[1]。本文主要对轴突起始段的结构、功能、可塑性及其相关神经系统疾病进行综述。

一、轴突起始段的结构

AIS是起始于近胞体的轴丘(axon hillock)至髓鞘开始包绕为止的无髓鞘结构，长度为20～60μm，直径为0.5～2.0μm。电镜观察到大鼠海马CA3神经元AIS纵切面具有膜下致密层和微管束，且核糖体数量急剧下降。膜下致密层可分为3层，即7.5nm厚连接质膜的颗粒层、7.5nm厚中间层和35nm厚下层。微管束由5～8根微管形成，3～10根微管束易聚集，聚集的微管束间距约为40nm，且被蛋白质连接。横切面观察AIS可分为质膜、亚质膜和内部3部分，由支架蛋白(scaffolding protein)——ankyrin G(Ank G)连接。AIS质膜特异性富集多种离子通道和细胞黏附因子(cellular adhesion molecules，CAMs)等跨膜蛋白；亚膜区具有肌动蛋白(actin)和βⅣ血影蛋白(βⅣ spectrin)等重要的细胞骨架蛋白；内部主要分布神经纤维、微管束和肌动蛋白丝(actin filaments)[2]。肌动蛋白丝可形成环状结构，沿轴突中心均匀分布，间隔为180～190nm，支撑细胞骨架。AIS特殊组成和结构对于其维持神经元结构和起始动作电位具有重要作用[3]。

Ank G是AIS中富集的早期定位蛋白，对于招募AIS相关蛋白和微管成束有重要作用。ankyrins N端具有Ank重复序列的膜结合域(membrane binding domain，MBD)，中间具有ZU5结构域、UPA结构域、神经元外显子区域和“死亡域”(death domain，DD domain)，C端具有调节结构域。……