突起是神经细胞重要成分。即便胞体未受到严重损伤，如果神经突起发生不可逆损伤，神经元无法避免死亡的下场，因此突起保护应该引起足够的重视，成为神经保护的目标之一。蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/Akt)是调节神经突起生长的重要蛋白激酶，影响着细胞骨架的稳定性。原代神经元的相关研究证实Akt促进神经生长，是神经突起生长的关键调节蛋白^[1]，还在突触生成^[2]和神经递质传递^[3]中发挥举足轻重作用。Akt活性的调控具有巨大的潜在治疗价值，尤其为神经变性疾病的治疗提供了思路，故很有必要研究Akt影响神经突起生长的具体机制。 1 Akt在突起生长中的作用 1.1 Akt对突起长度的影响

轴突和树突(统称为神经突起)伸长，形成连接其他神经元或细胞的突触，因而构建了神经元网络^[4]。蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/Akt)在突起伸长、直径增加和分支增多方面起到的作用已经得到了实验证实。

突起延长，末端的生长锥迁移使得突起延伸。Akt促进原代神经元突起伸长。但是，一些关于大鼠肾上腺髓质嗜铬瘤分化细胞(PC12细胞)的研究结果显示磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidyl inositol 3-kinase,PI3K)/Akt信号通路并没有促进突起生长。在Kamata等^[5]的研究中，Akt在辛酸诱导的PC12细胞突起生长中起到的作用微不足道。辛酸处理的PC12细胞明显表达βIII-微管蛋白，促分裂原活化蛋白激酶(p38-mitogen activated protein kinase,p38MAPK)、细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regula-ted kinase,ERK)和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun amino-terminal kinase,JNK)通路上调，但是Akt磷酸化未见增加。此外，PI3K阻滞剂对突起生长并无影响，p38MAPK和ERK阻滞剂却可以强烈阻滞突起生长。在Akt失活的PC12细胞中，神经生长因子(nerve growth factor,NGF)诱导的突起生长增加，但是在Akt高表达的野生型细胞中这一促进作用被抑制^[6]。PC12细胞因其培养便利而得到广泛运用，但它本质上是一种能够向神经元方向分化的肿瘤细胞，特性和正常的神经元不完全相同，而且由于类型复杂，分化程度不一，容易造成结果不统一，故众多研究者更注重原代神经元实验，以取得更为可靠的结论。Tornieri等^[7]的生长锥移动的研究结果证明，Akt会抑制神经突起生长诱导因子的促生长作用。有趣的是，强效Akt阻滞剂明显减少体外蜗牛神经元的生长，尽管伪足的伸展增多。因此，Akt促进突起延伸，但是阻止生长锥形成伪足。不同动物模型取得的实验数据联合起来有助于解释Akt复杂的作用和突起生长概念。

有些研究关注PI3K而不是Akt在神经突起生长方面的作用，然而，作为PI3K关键的下游效应因子，这些研究大多也涉及Akt的作用。PI3K的众多实验数据证实其具有促进神经突起生长的作用，为探索Akt的作用奠定了基础。 1.2 Akt对突起分支数目的影响

当生长锥分裂的时候，一个分支点产生，分支也就发生了。突起分支形成对于神经元相互联接成功具有举足轻重的意义。已有证据证明PI3K/Akt通路在分支形成中至关重要。仅Akt高表达就可以增加胚胎背根神经节远端分支的数目，达到对照组的2.6倍，不需要神经营养因子刺激^[8]。Jaworski等^[10]在研究PI3K信号通路对树突形态的影响时发现，海马神经元转染PI3K通路的3种效应因子：Akt、Rac或ADP核糖基化因子6(ADP-ribosylationfactor,Arf6)之后，只有Akt能够增加树突形态的复杂性和胞体体积。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)有多种激活途经，其中最主要的途经是由生长因子及其超家族诱导的PI3K/Akt/mTOR信号通路^[9]。在mTOR基因沉默后树突复杂性降低，因此，Akt/mTOR通路是PI3K参与调节树突分支的重要环节^[10]。最近的研究证明Akt高表达组和对照组相比，前者的海马神经元的分支明显增多^[11]。 1.3 Akt对突起生长的其他方面的影响

在神经元发育过程中，诸多突起从胞体伸展。其中一个突起会分化形成一个轴突，其余的突起将形成树突。PI3K/Akt通路已证明在神经元的轴突生长中起到关键作用。神经元中Akt的高表达增加了轴突的直径，但是不会影响轴突长度^[12]。故Akt和轴突直径有关，轴突直径和神经递质传递有关，直径的增大增加了蛋白运输量。不过无论是PI3K还是Akt的高表达都无法促进轴突长度明显增加。在树突方面，PI3K/Akt/mTOR通路控制胞体和树突直径^[13]，PI3K或Akt高表达的神经元树突直径持续增大，主要树突和分支末端的总数也增加了^[14,15]。PI3K/Akt和Raf(rapidly accelerated fibrosarcoma)/ERK控制树突生长和产生树枝状分支，PI3K/Akt主要负责提高树突复杂性，PI3K/Akt和Raf/ERK共同调控树突长度增加^[16]。

在神经元损伤方面的相关研究也取得了进展。外科手段损伤的舌下神经元通过高表达Akt，轴突再生增加。Akt或PI3K高表达促使海马神经元多重轴突形成^[17]。

目前原代神经元的研究证明，Akt对神经突起生长起到促进作用，是成熟神经元再生的重要靶蛋白。Akt很可能在(长度增加外)其它神经突起生长方面起到重要作用，例如导致分支数目增多和直径增加。目前众多资料仅仅局限于观测突起增长，未来的实验应该从不同角度观测突起形态，搜集更为丰富的信息以综合评估，建立更为客观、全面的标准来判定神经突起生长的状态。 2 Akt下游信号通路

Akt通过磷酸化或和多种蛋白相互作用促进神经元形态发育。Akt有众多的底物。糖原合成酶激酶-3β(glycogen synthase kinase-3 beta,GSK3β)是Akt关键底物之一。激活后的Akt磷酸化GSK3β，从而抑制了GSK3β激活。因此GSK3β的激活受到PI3K/Akt通路的抑制^[18]。肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)处理的海马神经元中Akt激活后磷酸化GSK3β，使之失活，结果降低了微管相关蛋白2(microtubule associated protein-2,MAP2)的磷酸化，因MAP2去磷酸化有利于微管多聚和树突延长，所以降低MAP2磷酸化的Akt能够促进树突伸长^[19]。

轴突和树突的极性确定对神经元分化很关键。GSK3β传递了关于Akt的重要信号，在神经元极性的确立和保持中起重要作用^[20]。GSK3β在决定轴突/树突方向分化上很关键，通过调节坍塌反应调节蛋白-2(collapsin response med iatorprotein-2,CRMP-2)起效^[21]。激活后的GSK3β高表达阻滞了轴突形成，在使用基因沉默或特异性阻滞剂后多重轴突形成恢复^[20]。因此，GSK3β是Akt在神经元发育作用中一个重要的底物。

Akt也直接磷酸化多种和细胞骨架相互作用的蛋白。微管相关蛋白tau能够稳定神经元微管，在体外被Akt磷酸化^[4]。Akt通过Girdin蛋白调节肌动蛋白集合和细胞运动^[22]。另一种Akt的底物——Ezrin促进肌动蛋白连接和细胞骨架形成^[23]，这是神经元发育必不可少的环节。胚胎的感觉神经元高表达Akt，促进分支生成，相关机制是Akt和小G蛋白Rac1相互作用调控肌动蛋白细胞骨架^[4]。神经元中间丝蛋白外周蛋白也是Akt的底物之一^[24]。

PI3K/Akt/mTOR通路促进海马神经元的生长和分支，RNA干扰后mTOR降低了分支数量和复杂性^[9]。一项关于生长锥再生的研究显示中枢神经系统高表达的mTOR引发手术后胚胎、新生儿和成熟阶段中枢神经系统和周围神经系统神经元轴突再生减少^[25]。犰狳/β-连环蛋白的p120(p120-catenin,p120ctn)亚家族的δ-连环蛋白特异分布于大脑，在神经元发育中发挥重要作用，Akt1可以磷酸化这种蛋白^[26]。Akt的多种底物已确定影响神经突起生长，但仍旧有更多的底物在这方面扮演的角色尚未得到阐明。 3 小结

PI3K/Akt信号通路是一种促细胞存活信号通路^[27]，Akt的神经保护功能已经得到肯定，原代神经元的相关研究证实Akt还促进了神经突起生长。尽管研究证明Akt是调控神经突起生长多个方面的重要蛋白，但是具体通路的研究进展不及PI3K/Akt信号通路。Akt活性的调控具有巨大的潜在治疗价值，尤其是对损伤模型和神经变性疾病(例如阿尔茨海默病和帕金森综合征)，研究Akt影响神经突起生长的具体机制意义深远。