神經(jīng)生長因子促神經(jīng)再生作用的研究進展

1、神經(jīng)生長因子促神經(jīng)再生作用的研究進展 11-03-29 13:20:00 編輯：studa20 作者：孫小單，李羽佳，佟曉杰【摘要】 神經(jīng)生長因子(nerve growth fact，NGF)作為最早被發(fā)現(xiàn)的一種神經(jīng)營養(yǎng)因子，對神經(jīng)細胞的生長發(fā)育、分化和再生發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，是參與損傷神經(jīng)再生和功能修復的重要因子，已引起當今生物醫(yī)藥界的重視。本文就NGF的組成結(jié)構(gòu)、分布、生物學效應及其與神經(jīng)系統(tǒng)損傷的關(guān)系做一綜述。 【關(guān)鍵詞】 神經(jīng)生長因子 ;神經(jīng)再生Abstract：Nerve growth factor (nerve growth factor， NGF) is a kind of earli

2、est discovered nerve nourishment factor， which plays an adjusting role in neuron survival， growth， differentiation and rebirth， and is also an important factor involved in the regeneration and functional repair of the damaged nerve ， and has attracted the attention of current biomedical sector. This

3、 paper makes a review of the structure， distribution， biological effects of NGF and its relationship with the nervous system injury.Key words：nerve growth factor (NGF); nerve regeneration神經(jīng)生長因子是20世紀50年代初由Levi-Montalcini在小鼠肉瘤細胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第一個神經(jīng)營養(yǎng)因子，是一類由神經(jīng)元、神經(jīng)支配的靶組織或膠質(zhì)細胞產(chǎn)生的能促進中樞和外周神經(jīng)分化、生長和存活的活性蛋白質(zhì)，它們在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和

4、正常的生理功能維持中起著重要作用。目前，隨著對NGF的神經(jīng)生物學效應的研究，對非神經(jīng)細胞的生物效應也逐漸被發(fā)現(xiàn)：NGF具有促進新血管的形成作用，如在皮瓣移植手術(shù)中能夠增加血液供應，其機制在于NGF能促進神經(jīng)細胞內(nèi)Ca2+ 向細胞外釋放，Ca2+ 外流導致神經(jīng)細胞緊張性增強，興奮性降低，使血管擴張增強，從而加大血流量;NGF能促進神經(jīng)病損后的肌梭的細胞分化，可促進皮膚和肺的成纖維細胞的修復。也有研究發(fā)現(xiàn)，NGF是成年大鼠胰腺細胞生理學中的重要調(diào)節(jié)因子之一，能增強葡萄糖引起的胰島素分泌作用，有可能是細胞自分泌/旁分泌調(diào)節(jié)的機制之一。另外，有研究發(fā)現(xiàn)成骨細胞存在NGF的低親和力受體LNGFR，內(nèi)源性

5、和外源性的NGF可與LNGFR結(jié)合，達到細胞間信息傳遞的作用，從而使成骨細胞發(fā)生磷酸化，成骨能力增強。NGF的多種生物學效應及其作用機制正逐漸被闡明，也將進一步運用于臨床各個領(lǐng)域5。1 NGF的結(jié)構(gòu)經(jīng)典的NGF是從小鼠頜下腺分離出來的，分子量為140 000左右一種蛋白質(zhì)，由、三種肽鏈以共價鍵結(jié)合，按212的比例構(gòu)成，即以22五個亞基組成，等位點為5.1，沉降系數(shù)約為7，故又稱為7SNGF6。用不同方法提取可以得到一種2.5S NGF，大致相當于亞基部，只有亞基具有促進神經(jīng)生長的作用7。在中性環(huán)境下，NGF較穩(wěn)定。 亞單位的分子量為26 500，其功能尚不清楚; 亞單位的分子量為26 000，

6、含有共價結(jié)合的疏水化合物，并具脂酶活性，可將無活性的亞單位轉(zhuǎn)化為活性亞單位。NGF的兩對反向平行的鏈構(gòu)成了NGF長而扁平的形狀，鏈是由118個氨基酸組成的單鏈通過非共價鍵結(jié)合而成的二聚體，每個單體內(nèi)有三對二硫鍵，這三對二硫鍵為組成NGF的結(jié)構(gòu)提供剛性支持8。2 分布及來源2.1 分布NGF是一種“靶源性”多肽生長因子，NGF及其受體主要分布于神經(jīng)系統(tǒng)，也廣泛地存在于非神經(jīng)組織如上皮、間葉及淋巴造血組織。此外，放射免疫和免疫測定NGF蛋白水平的研究進一步表明CNS 內(nèi)也存在NGF，并發(fā)現(xiàn)海馬內(nèi)NGF蛋白水平是整個腦NGF蛋白水平的4 倍。2.2 來源長期的研究表明，NGF的來源十分廣泛。經(jīng)典的N

7、GF是從小鼠頜下腺中分離所得。Angeletti等從印度眼鏡蛇中分離、純化了NGF，并測定了這種NGF的氨基酸組成及順序。在外周神經(jīng)中，NGF主要分布在頜下腺、心臟、虹膜、皮膚、坐骨神經(jīng)及輸精管等有交感神經(jīng)或感覺神經(jīng)支配的組織。此外，NGF在腎上腺、睪丸、肝及骨骼肌等組織也有少量分布。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，NGF主要分布于海馬、大腦皮層、中隔、Broea斜角帶、邁內(nèi)特氏核、嗅球及紋狀體中間神經(jīng)元的膽堿能神經(jīng)元。最近，有報道從不同動物的不同組織、器官及人的體液，如唾液、血清、尿液等中分離、純化出NGF。這些研究表明NGF可以由不同來源的細胞分泌，而不僅僅由神經(jīng)細胞分泌。此外，許多細胞(包括一些腫瘤)

8、在體外培養(yǎng)下能產(chǎn)生NGF，在體外培養(yǎng)基中也能觀察到NGF活性12。3 生物學效應及受體3.1 生物學效應NGF是一種特異性蛋白質(zhì)分子，其生物效應按作用的器官、系統(tǒng)不同可以分為神經(jīng)系統(tǒng)、非神經(jīng)系統(tǒng)兩大類。NGF能夠調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的基底前腦膽堿能神經(jīng)元和紋狀體的膽堿能中間神經(jīng)元的發(fā)育、分化，在神經(jīng)損傷的自我保護與修復中也起到重要作用。近年研究還發(fā)現(xiàn)NGF參與免疫造血、內(nèi)分泌和生殖等系統(tǒng)的功能調(diào)節(jié)。最近研究結(jié)果也表明，神經(jīng)元前體細胞在有NGF的環(huán)境中能繼續(xù)增殖，而失去NGF時便分化成神經(jīng)元，NGF能終止特定神經(jīng)元自然死亡，維持神經(jīng)元生存，增加神經(jīng)遞質(zhì)合成15。3.2 受體NGF受體為跨膜糖蛋白，依

9、其糖蛋白與凝集素結(jié)合的能力大小分為高、低親和力兩種受體。低親和力受體(low affinity NGF receptor， LNGFR)不能活化內(nèi)源性激酶，無生物效應。高親和力受體(high affinity NGF receptor， HNGFR)與NGF的復合體雖分解與釋放NGF緩慢，但NGF與HNGFR結(jié)合才能啟動NGF的生物效應。高親和力受體(TrKA)，是原癌基因(onco-gene)TrKA編碼的酪氨酸激酶(tyrosine kinase)受體蛋白家族成員之一。TrKA被公認為NGF的功能性受體，和NGF結(jié)合后表現(xiàn)出誘導神經(jīng)細胞合成蛋白和酶，以及誘導軸突生長等多種生物學功能17。4

10、 神經(jīng)生長因子在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的作用在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，NGF對單胺類能神經(jīng)元并無作用，而是對某些膽堿能神經(jīng)元有作用。外源性NGF可引起這類神經(jīng)元增生和延長存活時間。NGF mRNA存在于膽堿能神經(jīng)所支配的區(qū)域，生成的NGF可被這些神經(jīng)末梢攝取，通過逆向運輸?shù)竭_胞體，對膽堿能神經(jīng)元起營養(yǎng)作用18。近年研究表明在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，有關(guān)的神經(jīng)元除了有基礎(chǔ)水平的NGF合成與釋放外，NGF的合成及釋放受到神經(jīng)元活動的調(diào)節(jié)，而NGF本身又可使具相應受體的神經(jīng)元遞質(zhì)釋放增加，提示NGF可能作為一種選擇性的逆向傳遞信使分子參與神經(jīng)突觸功能的調(diào)節(jié)作用19。4.1 NGF對脊髓前角運動神經(jīng)元的保護作用有關(guān)NGF保護

11、脊髓神經(jīng)元的作用機制可能與NGF下列作用有關(guān)：穩(wěn)定細胞膜內(nèi)游離鈣的水平;降低氧化損害;參與蛋白酶酸及基因表達調(diào)控;NGF具有加強受傷脊髓前角運動神經(jīng)元的mRNA轉(zhuǎn)錄功能20。4.2 支持中樞神經(jīng)元的存活NGF支持基底前腦膽堿能神經(jīng)元的存活。嚙齒類大部分基底前腦膽堿能神經(jīng)元發(fā)育時期的存活并不絕對依賴NGF，但成年時期需要NGF維持其膽堿能表型及終末視野大小。5 神經(jīng)生長因子在周圍神經(jīng)系統(tǒng)中的作用5.1 NGF對周圍神經(jīng)運動纖維的再生作用姜萬梅、苗文哲等人在大鼠坐骨神經(jīng)損傷后，局部注射NGF，經(jīng)再生周圍神經(jīng)形態(tài)學檢查、再生神經(jīng)電生理檢測后發(fā)現(xiàn)，注射NGF組顯示再生神經(jīng)干粗大，再生軸突數(shù)目多，有多而

12、規(guī)整的神經(jīng)束形成，再生神經(jīng)運動纖維傳導速度(MCV)，優(yōu)于空白對照組。這些實驗結(jié)果提示：NGF對周圍神經(jīng)運動纖維的再生有促進作用。5.2 NGF對損傷的周圍神經(jīng)后根節(jié)神經(jīng)元(感覺神經(jīng)元)的保護作用孔吉明實驗顯示：對大鼠坐骨神經(jīng)切斷后局部連續(xù)施用NGF，術(shù)后30 天空白對照組中脊神經(jīng)細胞的死亡率為29%，而實驗組有高達98%的脊神經(jīng)節(jié)細胞可存活下來。實驗結(jié)果表明，局部應用NGF周圍神經(jīng)損傷后的感覺神經(jīng)元有保護作用。 11-03-29 13:20:00 編輯：studa205.3 NGF對周圍神經(jīng)損傷后髓鞘堿性蛋白(MBP)含量變化的影響及對周圍神經(jīng)髓鞘的保護作用髓鞘堿性蛋白(Myelin bas

13、ic protein ，MBP)，能夠維持神經(jīng)元和神經(jīng)纖維髓鞘結(jié)構(gòu)及功能穩(wěn)定。周圍神經(jīng)損傷后的變性和再生改變在一定程度上表現(xiàn)為脫髓鞘與髓鞘再形成改變，因此MBP的含量變化能特異地反映脫髓鞘損害程度進而反映神經(jīng)組織病損程度24。曹琳24326等實驗表明：周圍神經(jīng)損傷后脊髓和坐骨神經(jīng)中MBP含量均比傷前顯著升高，表明周圍神經(jīng)和脊髓髓鞘發(fā)生了損傷、崩解，MBP從神經(jīng)纖維髓鞘上脫落。在給予NGF治療后MBP含量有所降低。連續(xù)2 周肌注NGF后，MBP含量更接近傷前。實驗結(jié)果提示：NGF能減少周圍神經(jīng)髓鞘的脫落，促使周圍神經(jīng)損傷的恢復。6 作用機制關(guān)于NGF的作用機制有學者認為，神經(jīng)損傷后靶源性NGF先與雪旺氏細胞(Schwann cells，SCs)表面的低親和力受體結(jié)合，并與其他一些與軸突再生有關(guān)的物質(zhì)如層粘蛋白、纖粘蛋白等共同作用，在再生軸突前方擴散形成一個濃度梯度，引導生長錐沿SCs膜表面向前生長與靶細胞建立聯(lián)系25。經(jīng)過第二信使體系的轉(zhuǎn)導，啟動一系列級聯(lián)反應，對靶細胞的基因表達進行調(diào)控而發(fā)揮其生物效應，最終使再生軸突成熟及髓鞘化，達到完全再生和恢復功能的目的。一旦軸突重新支配靶組織，后者又成為NGF來源，SCs又回到原來靜止狀態(tài)26。外源性NGF研究進一步鞏固了這些理論。7 展 望NGF的發(fā)現(xiàn)已有幾十年