堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子促神經(jīng)再生的研究

1、    堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子促神經(jīng)再生的研究             作者：佚名時(shí)間：2007-11-23 11:56:00                     1975年Gospodarowicz首先報(bào)道運(yùn)用理化方法從牛的大腦和垂體

2、中分離純化出堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（BasicFibroblastGrowthFactor，bFGF）。80年代，bFGF的氨基酸序列得到澄清。90年代，國(guó)內(nèi)外相繼運(yùn)用基因工程方法成功獲得重組bFGF，有力推動(dòng)了關(guān)于bFGF的研究。系列研究證實(shí)，bFGF能刺激和調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、成肌細(xì)胞、成骨細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞等多種起源于中胚層、神經(jīng)外胚層的細(xì)胞分化增殖，在胚胎發(fā)育、組織愈合中起重要作用。神經(jīng)方面，關(guān)于bFGF的研究集中在中樞神經(jīng)，發(fā)現(xiàn)其神經(jīng)活性廣泛，能保護(hù)神經(jīng)元，促進(jìn)突起增生，提示在周?chē)窠?jīng)再生方面的研究意義?，F(xiàn)參考近年來(lái)bFGF與神經(jīng)再生的相關(guān)文獻(xiàn)作一綜述。  一、內(nèi)源

3、性bFGF正常情況下的表達(dá)和神經(jīng)損傷后的變化  (一)中樞神經(jīng)：正常情況下，內(nèi)源性bFGF以微量分布于腦、垂體和下丘腦等器官，已證實(shí)星形膠質(zhì)細(xì)胞、垂體濾泡及部分神經(jīng)細(xì)胞能分泌bFGF，在海馬皮質(zhì)、中腦、紋狀體和小腦顆粒細(xì)胞均有其受體。神經(jīng)損傷后，早期就能觀察到內(nèi)源性bFGF表達(dá)增多，是神經(jīng)損傷后早期反應(yīng)之一。  葉諸榕用原代培養(yǎng)的大鼠大腦星形膠質(zhì)細(xì)胞作成機(jī)械損傷模型，觀察發(fā)現(xiàn)bFGF在損傷后2小時(shí)開(kāi)始表達(dá)，12小時(shí)達(dá)高峰，2天后開(kāi)始回落，星形膠質(zhì)細(xì)胞胞體肥大，突起粗大。崔建忠運(yùn)用Northern雜交、組織學(xué)方法動(dòng)態(tài)觀察大鼠顱腦彌漫性損傷后bFGF的基因表達(dá)和組織學(xué)改變，結(jié)果

4、發(fā)現(xiàn)輕度損傷后12小時(shí)，重度損傷后4小時(shí)，bFGF基因表達(dá)增加，均于第3天達(dá)到高峰。Grothe1研究脊髓神經(jīng)節(jié)bFGF及其型受體（FGFR-1)的表達(dá)時(shí)發(fā)現(xiàn)，正常情況下，bFGF和FGFR-1的mRNA在脊神經(jīng)節(jié)均有表達(dá)，原位雜交顯示星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生bFGF，而感覺(jué)神經(jīng)元表達(dá)FGFR-1，提示旁分泌作用；坐骨神經(jīng)損傷后，L46感覺(jué)神經(jīng)元bFGF的表達(dá)在1天內(nèi)即上調(diào)，7天達(dá)高峰，28天后恢復(fù)，F(xiàn)GFR-1的變化則不明顯。  (二)周?chē)窠?jīng)：Grothe1和Meisinger21997年報(bào)道了bFGF及其受體在周?chē)窠?jīng)的表達(dá)和損傷后變化的研究結(jié)果，而此前該領(lǐng)域未見(jiàn)報(bào)道。該研究發(fā)現(xiàn)，正常

5、情況下，大鼠坐骨神經(jīng)FGFR-1 mRNA表達(dá)高于bFGF mRNA。坐骨神經(jīng)損傷后，F(xiàn)GFR-1和bFGF的mRNA在損傷遠(yuǎn)、近端均于不同的時(shí)相點(diǎn)上調(diào)，并有時(shí)間依賴(lài)性；bFGF的表達(dá)具有自身正反饋特點(diǎn)，且不影響FGFR-1。這一實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，與在中樞神經(jīng)一致，內(nèi)源性bFGF表達(dá)增多同樣是外周神經(jīng)損傷后的早期反應(yīng)。  神經(jīng)損傷后bFGF表達(dá)上調(diào)的意義是什么?不少學(xué)者將bFGF運(yùn)用于神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)和神經(jīng)損傷模型，發(fā)現(xiàn)bFGF具有廣泛的促神經(jīng)再生作用，提示bFGF表達(dá)增多是神經(jīng)損傷后的修復(fù)反應(yīng)，且可能具有始動(dòng)意義。  二、外源性bFGF促進(jìn)神經(jīng)再生  (一)中樞神經(jīng)

6、60;(1)離體試驗(yàn)：端禮榮在原代培養(yǎng)的大鼠胚胎中腦神經(jīng)細(xì)胞中加入bFGF，觀察發(fā)現(xiàn)細(xì)胞微團(tuán)集落形成率明顯增加，不同劑量的bFGF表現(xiàn)量效關(guān)系，圖像分析見(jiàn)神經(jīng)細(xì)胞突起增多，連接豐富呈網(wǎng)狀。Miyagawa運(yùn)用bFGF于原代培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元軸突損傷模型，觀察發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組較對(duì)照組軸突增生、突起增多。Himmelseher3進(jìn)一步研究了不同濃度的bFGF對(duì)如上模型的作用，結(jié)果未用bFGF的對(duì)照組神經(jīng)元存活65%，運(yùn)用不同劑量bFGF的試驗(yàn)組神經(jīng)元變性均減少，10 mgL組存活神經(jīng)元達(dá)85%，神經(jīng)突起亦增多、增長(zhǎng)。  由上述試驗(yàn)可見(jiàn)，bFGF能促進(jìn)培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞增生，神經(jīng)細(xì)胞損傷后運(yùn)用bFGF

7、，變性死亡減少，神經(jīng)突起增生，說(shuō)明bFGF在體外具有促進(jìn)、保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞的作用。Malgrane4研究大鼠背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元對(duì)神經(jīng)毒性藥物的反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)：bFGF不但能刺激軸突再生，而且提前24小時(shí)運(yùn)用可以顯著減少神經(jīng)毒性物質(zhì)的作用，這從另一個(gè)角度說(shuō)明了bFGF對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的保護(hù)、維持作用。  (2)在體實(shí)驗(yàn)：bFGF保護(hù)中樞神經(jīng)細(xì)胞、促進(jìn)突起 增長(zhǎng)的效應(yīng)在體內(nèi)亦得到證實(shí)。汪春風(fēng)運(yùn)用bFGF治療成年大鼠大腦皮質(zhì)損傷模型，于損傷術(shù)中和術(shù)后分次給予bFGF，術(shù)后40天取材作體視學(xué)分析，結(jié)果實(shí)驗(yàn)組存活神經(jīng)元顯著多于對(duì)照組。Miyamoto5分別運(yùn)用bFGF、神經(jīng)生長(zhǎng)因子（Nerve Growth

8、Factor，NGF）于大鼠大腦單側(cè)傘穹窿部切斷模型，發(fā)現(xiàn)bFGF和NGF均能刺激海馬乙酰膽堿酯酶陽(yáng)性纖維生長(zhǎng)，NGF組僅為細(xì)纖維而bFGF組粗、細(xì)纖維均有。  Nakahara6將經(jīng)基因修飾后可分泌bFGF的成纖維細(xì)胞移植于大鼠脊髓損傷模型中央灰質(zhì)處，發(fā)現(xiàn)2周至6月后，背側(cè)區(qū)的感覺(jué)神經(jīng)、去甲腎上腺素能神經(jīng)均有纖維長(zhǎng)入移植細(xì)胞，提示bFGF具有誘神經(jīng)活性。  (二)周?chē)窠?jīng)：bFGF及其受體在周?chē)窠?jīng)的表達(dá)尚不清楚，Aebischer、Laquerriere即已嘗試運(yùn)用填充bFGF的小管套接坐骨神經(jīng)缺損，術(shù)后4周行組織學(xué)、電生理檢查，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組有神經(jīng)纖維生長(zhǎng)，而對(duì)照組沒(méi)有。

9、雖然有神經(jīng)纖維生長(zhǎng)并不就說(shuō)明神經(jīng)成功再生，但已提示了bFGF直接或間接促進(jìn)軸突生長(zhǎng)的可能。故bFGF的作用效能、分子生物學(xué)作用機(jī)制，值得深入研究。  雪旺細(xì)胞（Schwannscell，SC）分裂增殖是周?chē)窠?jīng)再生的重要環(huán)節(jié)，增殖的SC吞噬變性產(chǎn)物，形成索帶引導(dǎo)再生軸突長(zhǎng)向遠(yuǎn)側(cè)，并分泌多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)、趨化因子，使軸突迅速、準(zhǔn)確生長(zhǎng)。體外培養(yǎng)的SC移植到神經(jīng)再生室中能促進(jìn)神經(jīng)生長(zhǎng)已為試驗(yàn)證實(shí)。在培養(yǎng)SC的工作中，Rater、Dong、龔炎培均發(fā)現(xiàn)bFGF能促進(jìn)SC分裂增殖，龔氏運(yùn)用流式細(xì)胞計(jì)觀察FGF、NGF、纖連蛋白和神經(jīng)再生條件液對(duì)SC體外細(xì)胞動(dòng)力學(xué)的影響，發(fā)現(xiàn)8天后FGF組SC增殖

10、最顯著，達(dá)8倍以上，而NGF對(duì)SC分裂增殖不起作用。雖然SC超常增殖的意義學(xué)者們尚無(wú)定論，但對(duì)SC增殖期已過(guò)的陳舊性神經(jīng)損傷，促進(jìn)SC增殖對(duì)神經(jīng)再生很可能有重要意義。因此，應(yīng)進(jìn)一步驗(yàn)證bFGF能否促進(jìn)在體SC增殖及增殖后的繼發(fā)效應(yīng)。  血管發(fā)生對(duì)神經(jīng)損傷后創(chuàng)口愈合、神經(jīng)再生的意義重大，然其初始介質(zhì)仍未完全闡明。Baffour7在兔下肢急性缺血模型運(yùn)用bFGF，發(fā)現(xiàn)治療組肌肉活力、肌內(nèi)血氧含量、每平方毫米毛細(xì)血管數(shù)和每肌纖維毛細(xì)血管數(shù)均明顯高于對(duì)照組。提示bFGF能促進(jìn)微循環(huán)重建。Nissen8收集術(shù)后創(chuàng)口內(nèi)液體分析發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（Vascular Endothelial Gr

11、owth Factor，VEGF）濃度術(shù)畢無(wú)變化，后7天逐漸升高，而bFGF濃度術(shù)畢即升達(dá)高峰，3天后降至血漿濃度；各時(shí)相點(diǎn)創(chuàng)室內(nèi)液均對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞有趨化性，能引發(fā)神經(jīng)、血管反應(yīng)，術(shù)畢采取的創(chuàng)室內(nèi)液，經(jīng)VEGF的抗體中和后仍具趨化性和促血管發(fā)生能力，術(shù)后3至6天采取的創(chuàng)室內(nèi)液，經(jīng)VEGF的抗體中和后趨化性和促血管發(fā)生能力顯著降低。提示bFGF是血管發(fā)生的始動(dòng)介質(zhì)，VEGF則起著繼發(fā)而持續(xù)的作用。Seghzzi研究小鼠角膜血管發(fā)生時(shí)，發(fā)現(xiàn)形成毛細(xì)血管的內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)VEGF mRNA和蛋白，外源性bFGF或上調(diào)內(nèi)源性bFGF能增加VEGF的表達(dá)。說(shuō)明VEGF的表達(dá)受bFGF調(diào)控，運(yùn)用bFGF能促進(jìn)血管

12、發(fā)生，改善血供。而血供的改善顯然有利于創(chuàng)口愈合和神經(jīng)再生。  綜上所述，bFGF促進(jìn)神經(jīng)再生的作用是多方面的：(1)保護(hù)神經(jīng)元；(2)促進(jìn)軸突再生；(3)促進(jìn)SC增殖；(4)促進(jìn)血管發(fā)生，改善血供微循環(huán)等。借助分子生物學(xué)、免疫學(xué)等的新技術(shù)，各方面的研究還在不斷深入。但另一方面，強(qiáng)調(diào)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)性之外，神經(jīng)支配的效應(yīng)器應(yīng)如何減緩?fù)俗?有關(guān)效應(yīng)器營(yíng)養(yǎng)性的研究仍不多見(jiàn)，值得注意，因?yàn)樾?yīng)器不可逆性退變，同為神經(jīng)損傷、尤其陳舊性損傷修復(fù)困難的主要障礙。 三、bFGF與周?chē)窠?jīng)再生  近10余年來(lái)，新興的、跨學(xué)科的神經(jīng)生物學(xué)發(fā)展迅速，對(duì)周?chē)窠?jīng)再生的研究從細(xì)胞、亞細(xì)胞發(fā)展到分子水平，提出

13、了一些新的概念和理論。認(rèn)為神經(jīng)不同于一般組織，神經(jīng)細(xì)胞胞體    位于中樞，而軸突延伸很長(zhǎng)，組成周?chē)窠?jīng)，神經(jīng)損傷的性質(zhì)是細(xì)胞損傷。損傷后不僅軸突斷裂，還引起近端神經(jīng)元壞死，遠(yuǎn)段神經(jīng)變性，失神經(jīng)支配的感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)效應(yīng)器退變萎縮，因此神經(jīng)損傷不僅是損傷局部一個(gè)水平有病變，還包括神經(jīng)元、效應(yīng)器，是三個(gè)水平的病變，只注重?fù)p 傷局部的處理是片面的。成功的神經(jīng)再生要求：(1)保護(hù)近端神經(jīng)元；(2)再生軸突快速、準(zhǔn)確長(zhǎng)向遠(yuǎn)段；(3)效應(yīng)器未發(fā)生不可逆性退變；(4)再生軸突與效應(yīng)器形成功能性突觸。SC、基底膜和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（Neurotrophic Factor，NTF

14、）是發(fā)揮以上作用的物質(zhì)要素。NTF是指能保護(hù)神經(jīng)元，和或促進(jìn)軸突再生的物質(zhì)，已提出NGF、睫狀神經(jīng)節(jié)營(yíng)養(yǎng)因子(CNTF)、腦源性營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)、bFGF等20余種。至今，NGF由于：(1)體內(nèi)有特異受體；(2)體內(nèi)外作用均有效；(3)制備的抗體能阻斷活性，唯一得到證實(shí)，而bFGF及其受體在周?chē)窠?jīng)的表達(dá)及損傷后變化的研究正在開(kāi)展，其在體運(yùn)用的效能、抗體阻斷的實(shí)驗(yàn)亦待進(jìn)行，所以是一種潛在的、未完全證實(shí)的NTF，但在試驗(yàn)中已經(jīng)展現(xiàn)了較NGF促神經(jīng)再生活性廣泛的特點(diǎn)，除與NGF一樣能保護(hù)神經(jīng)元、促進(jìn)軸突生長(zhǎng)外，還能刺激SC增殖，促進(jìn)毛細(xì)血管形成改善損傷神經(jīng)及周?chē)M織的血供，因而又是很有潛力的，

15、預(yù)計(jì)隨著以上兩方面研究的進(jìn)展，bFGF作為一種NTF的性質(zhì)將很快澄清，為神經(jīng)損傷患者帶來(lái)新的希望。  參考文獻(xiàn)  1 Grothe C，Meisinger C，Hertenstein A，et al. Expression of fibroblast growth factor-2 and fibroblast growth factor receptor-1 mRNAs in spinal ganglial and sciatic nerve：regulation after peripheral lession. Neurosci， 1997，76：123-135. &

16、#160;2 Meisinger C，Grothe C.Differential regulation of fibroblast growth factor （FGF）-2 and FGF receptor mRNA and FGF-2 isoforms in spinal ganglial and sciatic nerve after peripheral nerve lesion. J Neurochem， 1997，68：1150-1158.  3 Himmelseher S， Pfenninger E， Geo-rgieff M. Effect of basic fibr

17、oblast growth factor on hippocampal neurons after axonal injury. J Trauma， 1997，42：659-664.  4 Malgrane B，Delree P， Rigo JM， et al. Imge analysis of neuritic regeneration by adult rat dorsal root ganglion neurons in culture. J Neurosci Methods， 1994， 53：11 1-122.  5 Miyamoto O， Itano T， Fu

18、jisawa M， et al. Exogenous basic fibroblast growth factor and nerve growth factor enhance sprouting of acetylcholinesterase positive fibers in denervated rat hippocampus. Acta Med Okayama，1993，47：139-144.  6 Nakahara Y， Gage FH， TuszynskiMH.Grafts of fibroblast genetically modified to secrete NGF， BDNF， NT-3，or basic FGF elicit differential responses in the adult spinal cord. Cell Transplant，1996，5：191-204.  7 Baffour R，Berman J， Farb JL， et al. Enhanced angiogenesis and growth of collaterals by in vivo administration of recombinant bFGF