中樞神經(jīng)再生的營養(yǎng)因子和抑制因子研究進(jìn)展

1、    中樞神經(jīng)再生的營養(yǎng)因子和抑制因子研究進(jìn)展            作者：程虹綜述 丁新生審校時(shí)間：2007-11-22 12:14:00                     關(guān)鍵詞： 中樞神經(jīng)再生 營養(yǎng)因子&#

2、160;抑制因子 進(jìn)展  神經(jīng)元的發(fā)育和再生是神經(jīng)科學(xué)令人關(guān)注的研究領(lǐng)域。19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)低等脊椎動物如魚類和兩棲類的中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)（peripheral nervous system,PNS）損傷后都能再生。然而在哺乳動物中，只有外周神經(jīng)系統(tǒng)損傷后可以再生，而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system,CNS）則不能。自從Cajal(1928)斷言哺乳動物的CNS沒有再生能力以來，該領(lǐng)域的研究雖取得許多成果，但一直無重大突破。直至八十年代初Aguayo等發(fā)現(xiàn)1-3，體外實(shí)驗(yàn)中樞神經(jīng)可以再生，

3、體內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞的軸突不能再生的原因可能為環(huán)境因素和抑制因素的限制所致，從此該領(lǐng)域的研究取得一些突破性成果。特別是近十年來的研究工作使人確信，提供適當(dāng)條件后CNS也是能夠再生的。本文對近年來在中樞神經(jīng)再生方面的研究進(jìn)展做一綜述。 1 神經(jīng)營養(yǎng)因子（NTFs）  近20多年來，相繼發(fā)現(xiàn)了促使神經(jīng)元存活和生長的多種營養(yǎng)因子4-6，包括神經(jīng)生長因子（NGF）、睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子（CNTF）、腦源的神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）、神經(jīng)營養(yǎng)因子-3（NT-3）及視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞誘向因子（RGNTF）等。 1.1神經(jīng)生長因子（NGF） Levi Montalcini（1952）發(fā)

4、現(xiàn)的神經(jīng)生長因子（NGF），揭示神經(jīng)生長的必要條件，為神經(jīng)科學(xué)開拓出嶄新的領(lǐng)域。由小鼠頜下腺提取的NGF，分子量為140KD，在機(jī)體組織器官（包括腦）有廣泛的分布。其生物效應(yīng)是維持和促進(jìn)發(fā)育中的交感神經(jīng)細(xì)胞及來自神經(jīng)嵴的感覺神經(jīng)細(xì)胞的存活、分化、成熟以及執(zhí)行其功能。給新生動物注入抗NGF抗體將使交感神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生永久性的損害，其損害程度與動物的日齡成反比；將NGF注入新生大鼠隔區(qū)、海馬和新皮質(zhì)，這些腦區(qū)膽堿能神經(jīng)元的CAMP活性明顯升高，膽堿乙酰酶活性增高2倍，表明NGF對腦細(xì)胞的正常發(fā)育和功能維持有明顯作用。對NGF的反應(yīng)隨神經(jīng)元培養(yǎng)日齡的增加而減弱。與老齡細(xì)胞NGF受體減少有關(guān)。更為突出的是

5、NGF對軸突生長方向具有決定性的誘導(dǎo)作用。如連續(xù)7-10天給新生大鼠腦內(nèi)注入NGF，交感神經(jīng)細(xì)胞的神經(jīng)纖維將通過背根節(jié)進(jìn)入脊髓，并向注入NGF的腦干方向生長。此外，NGF具有調(diào)節(jié)神經(jīng)元前體細(xì)胞增殖和分化的作用7。 1.2睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子（CNTF） 睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子（CNTF）最初是自雞胚眼球脈絡(luò)膜、睫狀體和虹膜，隨后自成年大鼠及兔坐骨神經(jīng)中分離提取的分子量為20-24KD的酸性蛋白質(zhì)，因能促進(jìn)體外培養(yǎng)的雞胚副交感睫狀節(jié)神經(jīng)原存活而命名8。許多研究表明910，CNTF能支持多種類型神經(jīng)元存活（如副交感神經(jīng)元、交感節(jié)前、后神經(jīng)元、感覺神經(jīng)元、脊髓運(yùn)動神經(jīng)元等），抑制雞胚交感神經(jīng)元的增殖

6、，并促使其向膽堿能分化11。盡管CNTF在體內(nèi)外研究中具有廣泛的生物學(xué)效應(yīng)，但其在體內(nèi)卻僅存在于周圍神經(jīng)的Schwann細(xì)胞和中樞神經(jīng)的星形膠質(zhì)細(xì)胞的，軸突及髓鞘中不存在。在病理?xiàng)l件下，CNTF對保護(hù)神經(jīng)元免于在軸突切斷后變性壞死可能有很大影響。 1.3腦源的神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF） 腦源的神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）是由豬腦提取液中獲得的一種神經(jīng)營養(yǎng)因子，為分子量12.3KD的堿性蛋白。其氨基酸序列55%-60%與NGF、NT-3同源。它不但對多種神經(jīng)元的發(fā)育分化和生長再生具有維持和促進(jìn)作用，也能挽救損傷的脊髓運(yùn)動神經(jīng)元和感覺神經(jīng)元。將胚胎脊髓植入成鼠脊髓后，對BDNF的變化作原位斑點(diǎn)

7、分子雜交。術(shù)后15天移植物仍呈現(xiàn)很強(qiáng)的分子雜交反應(yīng)，而未經(jīng)移植的成鼠脊髓損傷7天后雜交反應(yīng)強(qiáng)度下降。損傷神經(jīng)再生持續(xù)的時(shí)間延長，正常情況下再生非常有限的脊髓神經(jīng)纖維向移植方向迅速延伸，提示BDNF為損傷神經(jīng)元提供營養(yǎng)。目前，國外已開始試用腦內(nèi)注射BDNF治療某些神經(jīng)系統(tǒng)疾?。ㄈ鏟arkinson病、肌萎縮側(cè)索硬化癥等），其治療有一定效果，但由于大規(guī)模生產(chǎn)和用藥途徑等問題未得到解決，目前還不能真正應(yīng)用于臨床12-14。 1.4 其他神經(jīng)營養(yǎng)因子 此外，神經(jīng)營養(yǎng)因子-3（NT-3）為分子量13.6KD的蛋白，對雞背根節(jié)、三叉神經(jīng)節(jié)部分神經(jīng)原和交感神經(jīng)節(jié)有生物學(xué)效應(yīng)。視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)

8、細(xì)胞誘向因子（RGNTF）為30KD的蛋白，具有支持和促進(jìn)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的存活和生長作用，同時(shí)對其突起有明顯的誘導(dǎo)作用。研究中發(fā)現(xiàn)，RGNTF能使培養(yǎng)的新生大鼠視網(wǎng)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞存活增加12倍，RGNTF單克隆抗體對視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞生長活性的抑制達(dá)70%。進(jìn)一步研究表明，出生后RGNTF主要由上丘的神經(jīng)細(xì)胞合成，并隨年齡的增長而減少15，16。 現(xiàn)認(rèn)為，PNS的髓鞘是施旺細(xì)胞（Schwann cell），可產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)因子，促進(jìn)PNS軸突生長；但CNS的髓鞘是少突膠質(zhì)細(xì)胞（oligodendrocyte），產(chǎn)生神經(jīng)生長抑制因子（neurites growth inh

9、ibitor），不利于CNS軸突的再生。如果一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞在軸突損傷后能存活下來，還必須通過某些機(jī)制使軸突延長并與相應(yīng)的靶器官重建聯(lián)系，在CNS中軸突通常缺乏這種能力。以往都認(rèn)為是缺乏再生的神經(jīng)營養(yǎng)因子所致，但新的觀點(diǎn)認(rèn)為，CNS中存在神經(jīng)生長抑制因子，該方面的發(fā)展為研究中樞神經(jīng)再生開辟了新途徑。 2 神經(jīng)生長抑制因子（NGI）  現(xiàn)普遍認(rèn)為，在CNS的神經(jīng)生長、再生時(shí)，引導(dǎo)軸突向靶器官生長延伸過程中存在4種信號類型：由神經(jīng)細(xì)胞表面分子所產(chǎn)生的超短距離作用的排斥因子和吸引因子；可擴(kuò)散的超長距離作用的化學(xué)排斥因子（chemorepellents）和化學(xué)吸引因子（chemoatt

10、ctants）17，18。  上述吸引因子和排斥因子對于引導(dǎo)軸突延伸起著同等重要的作用。Raper等認(rèn)為，分子的短距離作用是通過軸突對細(xì)胞的粘附和接觸而發(fā)生作用19。 tessier-Lavigne研究組在1994年發(fā)現(xiàn)了netrin-120，這一因子是神經(jīng)靶細(xì)胞釋放的吸引相應(yīng)軸突的一種蛋白。這是幾十年來所發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)起化學(xué)吸引作用的因子。 2.1Collapsin/Semaphorin 隨后相繼發(fā)現(xiàn)了一些發(fā)育中的神經(jīng)細(xì)胞分泌的化學(xué)排斥因子。Raper研究組的羅氏和Tessier-Lavigne研究組分別發(fā)現(xiàn)了化學(xué)排斥因子Collapsin-1/Semaphori

11、n18,21,二者結(jié)構(gòu)相似，作用相同，可特異性引起軸突冠（growth cone）萎縮，并抑制軸突延伸，因此起了抑制軸突生長延伸的作用和排斥性引導(dǎo)作用。所謂排斥性引導(dǎo)是指對不同的神經(jīng)元作用不同，其抑制性作用有特異性，能特異性阻斷某種神經(jīng)元軸突的生長，而對其他某些神經(jīng)元軸突的生長無抑制作用。結(jié)果表現(xiàn)為一些特定的神經(jīng)元的軸突生長受到抑制和排斥作用，而另一些未受抑制和排斥作用的神經(jīng)元的軸突可按一定方面生長，從而起了排斥性引導(dǎo)作用。Collapsin-1來源于雞的腦組織，為分子量100KD的分泌型糖蛋白，經(jīng)靜電作用與細(xì)胞膜結(jié)合，具有高度活性。體外實(shí)驗(yàn)在濃度為10pm就可引起背根神經(jīng)節(jié)（DRG

12、）的生長冠萎縮。其mRNA主要分布在脊髓腹側(cè)22。對DRG的皮膚感覺支軸突有抑制作用，而對肌支無活性作用23。Collapsin-1存在于各種動物中，雞與人的Collapsin-1有90%的氨基酸序列相同，提示有相同功能?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有多種來源于雞的Collapsin分子，相互間在結(jié)構(gòu)上約有50%氨基酸序列相同，其抑制作用有特異性，Collapsin-1僅作用于DRG，而Collapsin-3僅作用交感神經(jīng)節(jié)，其它Collapsin分子的作用尚不明確24。 2.2 Collapsin/Semaphorin的受體和抗體 1997年已分別由Tessier-Lavigne研究組和Ginty研究組報(bào)道發(fā)現(xiàn)