多能干细胞至纹状体投射神经元：还差“激活素A”的距离

doi:10.4103/1673-5374.169627

摘要/Abstract

摘要：

糖原合酶激酶3（GSK-3）是一种高度保守的丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶，是胰岛素依赖性糖原合成的重要调节因子，广泛表达于真核生物。研究发现，GSK-3除参与糖代谢外，还参与细胞生长、增殖和凋亡等重要生理过程。GSK-3在神经系统中具有高表达，参与神经极性、突触可塑性、神经炎症和神经稳态调控等特性。GSK-3为活跃在新生轴突尖端的分子，其极性分布和活性调控神经元的极性建立和轴突分化。体外培养的神经元发育成熟分为5个阶段：（1）伪足形成；（2）未成熟神经突形成；（3）选择性轴突形成；（4）树突形成；（5）突触形成。GSK-3β存在于2，3期的所有突起中，磷酸化后非活性的GSK-3β聚集于３期极化的轴突末梢。在已建立极性的神经细胞中，采用多种化学抑制剂以及RNA沉默抑制GSK-3β的活性后，神经细胞分化出多个轴突，且轴突数目的增加伴随树突数目的减少。相反，持续激活GSK-3β时，神经细胞仅能分化出树突，没有轴突形成。进一步研究发现Akt激酶和PTEN磷酸酶是GSK-3β控制神经细胞极性的上游分子。该研究揭示了GSK-3β极性分布和活性改变是神经极性和轴突分化的调控基础。同时，上调的GSK-3活性与神经元死亡相关。例如，GSK-3β的过表达显著提高了神经元细胞的死亡，因而药理抑制GSK-3可以促进几种类型的神经细胞存活。因此，GSK-3在神经细胞调节的许多方面都是主要因素之一，如神经发生，神经干细胞增殖，神经细胞死亡，神经元分化等。

Abstract:

Glycogen synthase kinase-3 (GSK-3) is a serine/threonine kinase that has two isoforms encoded by two different genes, GSK-3α and GSK-3β, in mammals. GSK-3 has several sites of serine and tyrosine phosphorylation. Its activity is negatively regulated by phosphorylation of serine 21 for GSK-3α and serine 9 for GSK-3β, while it is positively regulated by phosphorylation of tyrosine 279 for GSK-3α and tyrosine 216 for GSK-3β. GSK-3 was initially found to be an important component of glycogen metabolism. However, recent studies have revealed that GSK-3 is a multifunctional kinase in various cell types, including neural cells. GSK-3α and GSK-3β are highly expressed in neural tissues such as the cerebral cortex, the hippocampus, the cerebellum, and the spinal cord. In particular, GSK-3β is elevated in the aged hippocampus, and more abundant than GSK-3α in rodents. Also, GSK-3β is highly expressed in neurons and astrocytes in the developing brain and spinal cord. Localized inhibitionof GSK-3 activity at the axon terminal is required for axon growth during development and regeneration after injury. Meanwhile, phosphorylation by GSK-3 activates some unprimed-substrates such as MAP1B, which stabilizes microtubules for axon extension. This is why global inhibition of GSK-3 at a high degree using pharmacological inhibitors or genetic elimination of both isoforms suppresses axon growth also a master regulator of neural stem cell proliferation and differentiation. Elevated GSK-3 activity is correlated with neuronal death. For example, overexpression of GSK-3β significantly increases neuronal cell death, and pharmacological inhibition of GSK-3 promotes the survival of several types of neural cells. Therefore, GSK-3 is a major factor in many facets of neural cell regulation, such as neurogenesis, neural stem cell proliferation, neural cell death, neuronal differentiation, and gliogenesis.

. 多能干细胞至纹状体投射神经元：还差“激活素A”的距离[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2015, 10(12): 1912-1913.

Eui-Man Jung, Jeffrey J. Moffat, Woo-Yang Kim. Regenerative potential of targeting glycogen synthase kinase-3 signaling in neural tissues[J]. Neural Regeneration Research, 2015, 10(12): 1912-1913.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

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延伸阅读

糖原合酶激酶3（GSK-3）是一种高度保守的丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶，是胰岛素依赖性糖原合成的重要调节因子，广泛表达于真核生物。研究发现，GSK-3除参与糖代谢外，还参与细胞生长、增殖和凋亡等重要生理过程。GSK-3在神经系统中具有高表达，参与神经极性、突触可塑性、神经炎症和神经稳态调控等特性。美国内布拉斯加大学医学中心Woo-Yang Kim教授团队集中研究了GSK-3，提出其为活跃在新生轴突尖端的分子，其极性分布和活性调控神经元的极性建立和轴突分化。体外培养的神经元发育成熟分为5个阶段：（1）伪足形成；（2）未成熟神经突形成；（3）选择性轴突形成；（4）树突形成；（5）突触形成。GSK-3β存在于2，3期的所有突起中，磷酸化后非活性的GSK-3β聚集于３期极化的轴突末梢。在已建立极性的神经细胞中，采用多种化学抑制剂以及RNA沉默抑制GSK-3β的活性后，神经细胞分化出多个轴突，且轴突数目的增加伴随树突数目的减少。相反，持续激活GSK-3β时，神经细胞仅能分化出树突，没有轴突形成。进一步研究发现Akt激酶和PTEN磷酸酶是GSK-3β控制神经细胞极性的上游分子。该研究揭示了GSK-3β极性分布和活性改变是神经极性和轴突分化的调控基础。同时，上调的GSK-3活性与神经元死亡相关。例如，GSK-3β的过表达显著提高了神经元细胞的死亡，因而药理抑制GSK-3可以促进几种类型的神经细胞存活。因此，GSK-3在神经细胞调节的许多方面都是主要因素之一，如神经发生，神经干细胞增殖，神经细胞死亡，神经元分化等。相关内容发表在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2015年12月12期。Article: "Regenerative potential of targeting glycogen synthase kinase-3 signaling in neural tissues" by Eui-Man Jung, Jeffrey J. Moffat, Woo-Yang Kim (Department of Developmental Neuroscience, Munroe-Meyer Institute, University of Nebraska Medical Center, Omaha, NE, USA) Jung EM, Moffat JJ, Kim WY (2015) Regenerative potential of targeting glycogen synthase kinase-3 signaling in neural tissues. Neural Regen Res 10(12):1912-1913. 欲获更多资讯：请与《中国神经再生研究（英文版）》杂志国际发展部联络；联络电话：+8613804998773，或用电子邮件联络：eic@nrren.org。文章全文请见：http://www.nrronline.org/