广东医学2007年3月第28卷第3期
郑建龙 综述 唐宝丰 朱益华审校
福建医科大学第一I临床医院眼科(福州350004)
福建省自然科学基金资助项目(编号：C0520003)
视神经作为中枢神经系统一部分，由于其在损伤后缺乏神经修复和再生所需的微环境，因此视神经损伤后的治疗和功能的恢复是临床上的一大难题。而神经再生潜能是在适宜的微环境条件下发生轴突侧支出芽和突触重建和在周围神经乐统提供的微环境适宜条件下中枢神经才会再生。若将周围神经移植到受损的中枢神经局部，改变中枢神经的微环境即能显著促进中枢神经再生。新近研究表明，神经生长因子(NGF)能促进轴突切断和缺血后视网膜神经节细胞(RGCs)的存活以及损伤后部分轴突的再生和保护变性疾病中的光感受器。它不仅是神经细胞增殖和分化的重要调控因子，而且可以成为变性视网膜疾病、缺血性视神经病变、视网膜脱离复住术后视功能差者以及视神经损伤后有效的治疗剂。
1 NGF的来源及分布
NGF是最早被纯化并确定分子结构的典型神经营养因子，于1948年最先从肉瘤中得到分离和纯化，现在发现所有哺乳动物血清中都存在NGF。NGF能在运动、交感、感觉性轴突中逆行运输，从而发挥其对运动、交感、感觉神经元的促神经突起生长和神经元营养的作用。NGF对RGCs具有一定的保护作用，HAMMES等发现NGF能减少糖尿病鼠RGCs凋亡发生；EHRLICH等报道NGF玻璃体内注射能促进轴突切断后RGCs的P样物质和烟碱型乙酰胆碱受体的表达。RABACCHI等 报道视神经损伤后24 h使用NGF治疗与对照组相比可增加RGCs存活30％。NGF促进周围神经轴浆运输功能恢复从而促进RGCs的再生和修复。外源性NGF的生物学效应体外实验表明，培养液中加入NGF不仅支持交感节、感觉神经元的存活，而且能诱导突起定向生长，这一促进作用可被层粘连蛋白所加强。
2 NGF的受体
NGF是一种对于中枢和周围神经元的存活和分化起着重要作用的神经营养因子，并且参与维系神经免疫和内分泌系统之间的平衡。对老年性痴呆、周围神经病变和脊髓损伤有一定的治疗作用，天然的NGF又称7sNGF，由α，β，γ3个亚基组成，其中仅γ亚基具有生物活性。NGF前体蛋白中的信号肽和前导肽对NGF的分泌和折叠具有重要作用，是形成有生物活性NGF所必须的。B亚基可完全表现NGF的生理效应，它是由两条相同的单链以非共价键连接而成的二聚体，每一单链由118个氨基酸组成。NGF通过与NGF受体相结合而发挥其生物效应，NGF受体由GP140re"I^和P75m组成，NGF可以促进视网膜血管内皮细胞的再生和修复。提高血管内皮细胞的活力，对划痕修复起促进作用。NGF主要通过P75调控细胞调亡。神经元的存亡决定于NGF两个受体f，75与TarkA的比例。内皮细胞也有神经营养素家族的受体，提示内皮细胞可以受神经营养素的调节。在神经营养因子及其受体基因上游调控区，有潜在的雌激素反应元件。同时，在胚胎时的上皮组织与肿瘤组织中，存在雌激素受体与神经营养因子受体的共存。TarkA在视网膜神经纤维层有免疫反应性，而p75在视网膜和Muller神经胶质中广泛表达，p75在体内RGCs亚群中明显表达而在生长雏中有TarkA的表达。NGF和TarkA是一对配体和受体，它们结合后可激活细胞质内和细胞核内一系列酶促反应，促进发育神经细胞的生长，维持成熟神经细胞的存活和促使损伤神经细胞的修复和再生。
3 NGF基因
NGF基因自Scott首次克隆出来后，多种动物的编码NGF的基因克隆也相继获得，经序列比较，不同种属来源的NGF基因序列高度同源。NGF基因为单拷贝基因，定位于染色体1短臂，为编码307个氨基酸残基的前体。而成熟的NGF仅由一个外显子编码，无内含子。NGF作为神经营养因子能够促进多种神经细胞的存活，在神经系统发育、分化和损伤修复中具有非常重要的作用。马巍等由人末梢血白细胞中提取细胞总DNA，利用PCR法，扩增出人神经生长因子成熟肽编码区基因DNA片段，用rI7启动子和SP6启动子作为双向测序引物，双脱氧末端终止法测定克隆基因序列，DNA序列测定的结果与所克隆的hNGF基因从起始密码子ATG到终止密码子GAG全长共724 bp的序列一致。第57位碱基发生突变，碱基G变为A碱基，而GAA和GAG所编码的氨基酸均为谷氨酸，故不影响蛋白的结构和活性。
4 NGF对周围神经再生的促进作用
周围神经损伤后，其相应的胞体和轴突可利用外源性NGF通过损伤轴突的逆行运输，使NGF达到相应胞体，经过合成代谢的复杂过程，促使再生轴突再生和轴突髓鞘化，因此NGF能否经损伤的轴突逆行运输是关键，NGF受体缺乏或量微，不能对NGF识另q、摄取和运输，但轴突损伤后可作为一种刺激信号，不仅使其内部NGF结合位点暴露出来且使运动神经元某些特性向胚胎时期逆转，启动NGF受体的表达，使其受体的合成增加，导致NGF经受体介导的内吞过程加速，促进NGF向胞体的逆行转运，对运动神经细胞产生明显的保护作用，并促进轴突延伸和髓鞘化，从而加快了功能的恢复。MBP是维持神经元和神经纤维髓鞘结构及功能稳定的重要物质基础，MBP检测可作为反映中枢神经系统有无实质性损害特别是有无脱髓鞘改变的一个特异的生化指标。周围神经损伤后的变性和再生改变在一定程度上表现为脱髓鞘与髓鞘再形成改变，与MBP变化密切相关。当神经受到损伤时，NGF在雪旺氏细胞和成纤维细胞中释放，在神经末端内化，并被逆行转运到神经元，感觉和交感神经元被认为是NGF的主要靶点，NGF的内化、运输和信号传导机制是由2种已知的受体调控，即P75 受体和TrkA。周围神经损伤后脊髓和坐骨神经中MBP含量急性期(2周内)均比伤前显著升高，表明坐骨神经损伤后2周，周围神经和脊髓髓鞘损伤、崩解，MBP从神经纤维髓鞘上脱落。伤后1个月MBP下降，表明周围神经损伤后病理改变趋于稳定。给予NGF治疗后，MBP含量有所降低。特别是连续2周肌肉注射NGF后，MBP含量更接近伤前 。当周围神经损伤后，雪旺氏细胞中p75受体高度表达，"-3雪旺氏细胞和轴突膜相
接触，神经再生完成后，又回到基础水平 ，说明随着神经损伤的修复，MBP的脱落与释放减少基本平行，提示NGF能减少周围神经髓鞘的脱落，促使周围神经损伤的恢复。
5 NGF对中枢神经系统损伤的作用
脊髓损伤(SCI)后大脑运动皮质锥体细胞内TrkA表达Guangdong Medical Journal Mar．2007。Vo1．28。No．3上调，皮质脊髓柬轴突内TrkA及NGF免疫反映产物节段性积累，且愈近损伤部位反应愈密集。由此表示SCI后锥体细胞的轴突可将损伤信号逆向传入位于运动皮质的胞体，激发胞体合成TrkA，后者通过顺向轴浆运输运送到轴突末端定位于轴膜，并与局部的由胶质细胞或神经元产生的NGF结合成受体一配体复合物，后者逆向运回胞体发挥其生物学效应，如维持神经元存活及促进轴突再生等。NGF可使再生神经纤维直径增粗，髓鞘厚，由于神经轴突传导速度与其直径、髓鞘厚度成正比，故NGF可使再生的神经轴突传导速度加快。局部损伤(包括炎性因子)的刺激可使胶质细胞合成大量的NGF。
NGF保护脊髓神经元的作用机制可能与NGF下列作用有关：①稳定细胞膜内游离钙的水平；② 降低氧化损害；③参与蛋白酶酸及基因表达调控。NGF能明显抑制受伤的运动神经元，使其乙酸胆碱酯酶(ACHE)活性降低，而酸性磷酸酶(ACP)活性升高，从而对受伤的运动神经元有保护作用，此作用可能与NGF稳定运动神经元内溶酶体膜通透性有关。小胶质细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞均可分泌NGF等神经营养因子。胶质细胞将NGF分泌出细胞后，NGF即可与轴突末梢上的TrkA结合，通过内化作用进入轴浆。皮质脊髓柬神经纤维内的串珠状的NGF免疫反应阳性产物可能即是轴浆运输途中NGF的形态学表现。CURTIS等 纠发现，神经损伤后脊髓运动及感觉神经元轴突逆向运输NGF增加。锥体柬损伤后，其脊髓内NGF表达上调脊髓横断后注入NGF可促进皮质脊髓柬的再生。这些都说明神经营养素及其受体TrkA对皮质脊髓柬损伤后再生具有重要作用。NGF是神经营养素家族的代表成员，"-3与高亲和力受体TrkA结合时，NGF对神经细胞的存活和再生发挥正性神经营养作用；而在缺乏TrkA的情况下，NGF与其低亲和力受体P75 结合后可诱导细胞凋亡。因此TrkA的表达对于NGF的神经营养作用具有决定性意义。
NGF可以由神经支配的靶器官产生后逆向营养神经细胞，也可以由神经细胞产生后沿轴突顺向营养靶器官，还可以通过旁分泌、自分泌方式营养周围组织细胞。NGF有两种：75SNGF和2．5SNGF，通常说的NGF就是2．5SNGF，B亚单位是活性亚单位，不同组织，不同时期产生的NGF有不同的作用。TarkA是一种酪氨酸蛋白激酶受体，与NGF高亲和力结合，位于细胞表面，它有两种同工酶，一种主要在神经细胞表达，另一种则在其他组织表达。NGF与TrkA结合后导致一系列的酶促反应，使Ras激活，然后再经不同途经激活核内的不同转录因子，最后促使发育细胞生长、成熟细胞存活、受伤细胞修复。大鼠眼挫伤后视网膜NGF与TrkA的表达均上调，NGF在伤后1 d就几乎达到最高峰，且可以看出持续时间相对较短。TrkA在伤后14 d的表达与正常眼视网膜TrkA的表达相似，伤后14 d才达到最高峰，TrkA还停留在较高的水平。RuDzINs 等发现高眼压造成视网膜NGF与TrkA表达的上调，并且NGF先于TrkA上调，NGF的上调是短暂的，而TrkA的上调是持续的。眼挫伤后视网膜NGF与TrkA的表达都是主要在内颗粒层、内丛状层、神经节细胞层。眼挫伤后视网膜NGF与TrkA在色素上皮细胞、外丛状层也有表达，TrkA在外界膜处也有较明显的着色，这说明眼挫伤后视网膜NGF与TrkA不仅在神经细胞表达，也在非神经细胞表达。这和RUIZ—EDERRA等n 的研究结果是一致的。
此外LAMBIASE等u 发现在局部结膜下注射NGF可使眼内组织包括视网膜、视神经组织在给药后6 h达到200 mug／ml的药物浓度高峰，局部使用NGF治疗还可提高老鼠视网膜中脑源性成纤维生长因子蛋白和mRNA的水平。临床上局部使用NGF对眼后段疾病的治疗很有效。视神经、视网膜损伤时，局部水肿、缺血、缺氧，NGF能够作为分子信号和介质，结合到特定的细胞表面，单独或协同地促进细胞生长和增生，趋化和刺激细胞基质产生。NGF可以保护其效应神经元，不同程度地减轻损伤造成的后果，并能促进再生。
NGF以外源性应用到体内后，受影响因素较多，其活性的维持效果与使用途径、方式、剂量等有关。其作用特点：
①有一定的细胞特异性；②生长因子在细胞周期的不同时相起作用；③ 具有多功能性；④ 具有协同作用。而HARADA等 发现NGF若与低亲和力的神经营养因子受体P75NTR结合，在视网膜发育的早期阶段可能会诱导细胞凋亡，但在胚胎期15 d有fr75NTR受体敲除的小鼠，其视网膜形态、RGCs的数量都是正常的。然而若与高亲和力的TrkA受体结合则会诱导神经细胞的存活和视网膜发育中的细胞分化和再生。同时在糖尿病患者的RGCs和muller细胞上fr75NTR表达增高，用NGF治疗糖尿病大鼠可以阻止其RGCs和muller细胞的凋亡，以及外周细胞的丢失和毛细血管非细胞性闭塞的发展。唐秀武等发现在视神经损伤早期，向伤眼玻璃体腔内注入蛇毒神经生长因子(vNGF)100 BU(0．025 m1)能减轻视神经夹伤后微管的损坏，提高视网膜神经节细胞的存活数量，对视网膜神经节细胞有明显的保护作用。NGF在神经系统遭遇机械刺激、化学等多种损伤时，外源性神经生长因子可以保护感觉神经元、交感神经元，减轻损伤的程度，促进神经纤维再生，有利于功能的恢复。
7 展望
NGF具有对外周神经和中枢神经元的损伤进行修复的作用，从而促进视神经损伤中RGCs的再生和保护，通过NGF作用机制的研究，为RGCs再生药物的选择及给药途径提供依据，由于NGF对神经细胞具有营养和保护作用，所以它对视网膜缺血性损害、遗传性视网膜色素变性和视网膜化学性损伤有明确疗效，对视网膜细胞有很好的保护作用。加强对RGCs再生的机制的研究，对临床上各种视神经损伤的患者视网膜功能的恢复非常有意义。
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