人民军医2006年第49卷第6期(总第559期)
重庆第三军医大学大坪医院 王永堂
重庆重庆工学院生物工程学院鲁秀敏
*重庆市自然科学基金资助项目(NO．2004CC35)；
创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室 开放课题基金资助项目
作为一类神经生物活性物质，神经营养因子(neurotrophic factors NTFs)的发现为周围神经损伤修复的研究开辟了新的思路。周围神经损伤后，NTFs主要由神经膜细胞(schwann cells SCs)和神经末梢分泌，通过损伤的轴突逆行运输到神经元的相应胞体，对轴突再生和髓鞘化起促进作用[1]。目前已发现的NTFs有20多种，其化学结构、分子量已明确，并可从动物神经组织中提取，其中少数已可人工合成，部分已应用于临床并取得良好效果。
NTFs是机体产生的一类具有特殊神经营养活性的多肽分子，可通过与靶细胞表面特定的酪氨酸激酶受体结合发挥作用。它既可调节神经元的发育，又能阻止成体神经元损伤后的死亡，促进神经元的修复、轴突的再生、调节突触的可塑性等。根据其受体的不同，NTFs大致可分为以下3个大类。
1．1 神经营养素
神经营养素包括神经生长因子(nerve growth factor NGF)、脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor BDNF)、神经营养素一3(neurotrophin-3 NT-3)、神经营养素-4／5(neurotrophin一4／5 NT-4／5)，以及源自非哺乳动物的神经营养素-6(neurotrophin-6 NT-6)和神经营养素-7(neurotrophin一7 NT-7)。它们之间有多个氨基酸同源，并可与p75低亲和力受体结合，但在表达时间、部位和生物学效应等方面还存在一定的差异。其中NGF和BDNF研究最多，也是最重要的神经营养因子。NGF是20世纪50年代初由意大利学者Levi—Montalcini和Cohen在鼠肉瘤180和肉瘤37中发现的，以蛋白质五聚体形式存在，相对分子质量约130 kD，等电点(PI)> 10。NGF是神经系统最重要的生物活性分子之一，可影响周围及中枢神经中某些神经元的存活及分化，特别是在周围神经损伤后，NGF可保护神经元、促进轴突再生。自发现NGF以来，很多学者对NGF进行了深入研究，并成功进行了体外重组。另外一种重要神经营养因子BDNF与NGF有50 同源性，是1980年由Barade等从猪脑提取液中获得的。BDNF可促进啮齿类动物受损坐骨神经的再生和髓鞘化。原位杂交结果表明，BDNF在受损神经远端的神经膜细胞和去神经支配的肌纤维中表达，应用BDNF抗体可明显抑制大鼠坐骨神经的再生[2]。
1．2 神经细胞分裂素
神经细胞分裂素，包括睫状神经营养因子(ciliary neurotrophic factor CNTF)、自细胞介素一1、3、6(interleukin-1，3，6 IL广1，3，6)等，其中CNTF最具代表性。CNTF最初是在小鸡眼抽提物中获得的，因其能促进鸡胚睫状神经节神经元的存活而得名。其结构、受体结构和信号转导方面均不同于神经营养素家族成员，但在生物特异性方面与神经营养素有一定交叉。研究表明，CNTF可能是神经源性肌性因子，广泛存在周围组织中。神经损伤后，骨骼肌中CNTF的受体RNA上调，因此，外源性CNTF可减轻神经损伤所致的肌肉萎缩并恢复肌力，提示CNTF对肌肉及神经再生有直接作用。另外，CNTF已被证明既能支持多种体外培养神经元的存活，也能阻止神经元的退行性变，可在周围神经的SCs中表达，有促进周围神经，特别是运动神经损伤的再生和对胶质细胞的保护作用。
1．3 成纤维细胞生长因子
成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor FGF)是一类具有广泛生物活性的肽类物质，属非靶源性NTFs。FGF家族至少有21个成员，其中哺乳动物有9个，一般由150~250个氨基酸残基构成，大多能与肝素高亲和结合[3]。按其PI的不同，可分为碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor bFGF)和酸性成纤维细胞生长因子(acidicfibroblast growthfactor aFGF)。两者结构同源性为5O ，对热和酸不稳定，生物活性范围相同，并可通过相同的细胞表面受体群发挥作用。bFGF的生物活性是aFGF的3O～100倍，是一种具有很强生物活性的肝素蛋白，在体内分布广泛。自1982年Lundborg建立神经再生模型以来，国内外很多学者都对其进行了深入研究。结果表明，bFGF在坐骨神经损伤早期即可表现出显著的促功能恢复作用，且效果明显优于NGF，这可能与其促进血管内皮细胞增殖、改善局部血液循环、利于神经生长及保护神经元等功能有关。目前，有关bFGF及其受体在周围神经的表达及损伤后变化的研究正在进行，寻找使bFGF不被蛋白酶降解并可持久缓慢释放的载体，将是下一步研究的重点。
1．4 其他神经营养因子如胶质源性神经营养因子(gliad cell-line derived neurotrophic factor GDNF)、胰岛素样生长因子(insulin-likegrowthfactor IGF)等也有不同程度的促神经生长和神经元保护作用。其中，GDNF对多巴胺能神经元、运动神经元、感觉神经元和交感神经元都有营养作用，能促进多种周围神经元的存活，对不同发育时期的神经元都有调节作用，其在周围神经损伤修复中的作用也不容忽视。
NGF是典型的靶源性神经营养因子，兼有营养神经元和促进突触生长的双重功效，对中枢和周围神经系统神经元的生长、发育、分化和再生均具有重要的调控作用。虽然NGF促进周围神经再生的作用已得到肯定，但其作用机制还不十分清楚，可能通过以下途径实现：周围神经损伤后，神经远端SCs增殖形成Bungner带，由SCs等非神经细胞分泌的NGF与SCs细胞表面重新表达的p75受体结合。
当再生轴突与SCs接触时，NGF即与轴突膜上重新表达的trkA结合而与p75脱离，进而被吞入轴突。NGF与trkA受体结合后，自体酪氨酸基发生磷酸化，磷酸化的trkA 可逆行运输到胞体，本身可能作为信使分子或激活别的信使分子，将NGF的作用信号最终传至胞核，启动一系列连动反应，对靶细胞的基因表达进行调控而发挥其生物效应[4]。
同时，通过控制Na -K 泵活动等复杂机制，保护受损神经元，促进蛋白及微管、微丝的合成，并运输到受损轴突处，作为轴突再生的原料。NGF与其他一些与轴突再生密切相关的物质，如基底膜层素、纤维连接素及基质成分等共同作用，在再生轴突前方形成一浓度梯度，引导生长锥向前生长，并最终使再生轴突成熟、髓鞘化，与靶器官建立联系，达到完全再生及功能恢复的目的。研究表明，周围神经损伤后，神经近断端局部应用NGF，不但可防止感觉神经元的死亡，还可促进感觉神经纤维的再生，提示外源性NGF作为靶源性神经营养因子，可对交感和感觉神经元生长发育、分化、存活和功能特异性表达有重要的调控作用[5]。
BDNF作为另外一种重要的神经营养因子，主要通过p75和trkB 两种受体发挥生物学功能。Boyd等[6]研究发现，p75基因敲除大鼠轴突再生数量明显提高，而trkB基因敲除大鼠与对照组相比，轴突再生数量明显下降，提示神经损伤后p75的表达抑制运动神经元的轴突再生。同时，Boyd等[7 还发现，小剂量(O．5～2．0 mg／天)BDNF对早期行外科吻合的神经无明显营养作用，但对延迟2个月行神经吻合的神经元有促修复作用；大剂量(12～2Omg／天)BDNF则对以上两者均有抑制修复作用，而此作用可通过阻断p75受体而消除。因此，有关BDNF的确切作用机制尚须进一步研究。CNTF由于缺乏信号肽，通过SCs大量聚集于周围神经中，一旦周围神经发生损伤，这些储备的CNTF便释放入细胞间隙。释放的CNTF或单独发挥作用，或与肌肉中可溶性CNTF受体形成复合体而发挥促进神经损伤修复的作用。
坐骨神经损伤后，CNTF在SCs中的表达与其功能状况是同步的，当发生Wallerian变性脱髓鞘化时，CNTF的表达降低；当发生神经再生而再髓鞘化时，CNTF 的表达恢复正常。周围神经损伤后，会使肌肉组织CNTF受体的表达增加数十倍，其与CNTF形成的复合物也增多，从而利于损伤神经的修复。当坐骨神经切断后，脊髓运动神经元CNTF受体的表达也增高，这种作用可能是代偿性的。研究表明，轴突中的CNTF还可通过逆向转运到达胞体，当神经受损后，感觉神经和运动神经由轴突逆向转运到胞体的CNTF大大增加，从而使远离CNTF富集区的损伤胞体获得营养作用。
虽然神经发育和再生早期在神经诱导中发现有FGF的信号传递，但FGF的具体作用还未完全确定。HolowaczL8 等采用爪蟾早期胚胎和胚胎外植体对FGF的功能进行了探讨，发现FGF对中胚层和神经胚层的后部发育很重要，但在神经的诱导中并不是必须的。Hardcastle等 则发现FGF 8和FGFR一4a信号的传导能刺激神经元分化，提示FGF在神经形成和中胚层诱导中有特异性，这可能与其结合的受体类型有关。但也有研究表明，bFGF不仅对肝素，而且对神经组织中丰富的肝素硫酸盐糖蛋白也具有很强的亲和力，提示FGF与其受体的结合可能是通过这些物质来介导的，故对受损脑细胞和周围神经的活性和再生有促进作用。
3 展 望
参考 文 献
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