神经生长因子促神经再生作用的研究进展

　　【摘要】 神经生长因子(nerve growth fact，NGF)作为最早被发现的一种神经营养因子，对神经细胞的生长发育、分化和再生发挥调节作用，是参与损伤神经再生和功能修复的重要因子，已引起当今生物医药界的重视。本文就NGF的组成结构、分布、生物学效应及其与神经系统损伤的关系做一综述。

　　【关键词】 神经生长因子 ;神经再生

　　The Advances in the Study of the Function of NGF in

　　Promoting Nerve Regeneration

　　SUN Xiaodan， LI Yujia，TONG Xiaojie

　　(China Medical University， Shenyang 110000 China)

　　Abstract：Nerve growth factor (nerve growth factor， NGF) is a kind of earliest 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 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

　　神经生长因子是20世纪50年代初由Levi-Montalcini在小鼠肉瘤细胞内发现的第一个神经营养因子，是一类由神经元、神经支配的靶组织或胶质细胞产生的能促进中枢和外周神经分化、生长和存活的活性蛋白质，它们在神经系统的发育和正常的生理功能维持中起着重要作用。目前，随着对NGF的神经生物学效应的研究，对非神经细胞的生物效应也逐渐被发现：NGF具有促进新血管的形成作用，如在皮瓣移植手术中能够增加血液供应，其机制在于NGF能促进神经细胞内Ca2+ 向细胞外释放，Ca2+ 外流导致神经细胞紧张性增强，兴奋性降低，使血管扩张增强，从而加大血流量;NGF能促进神经病损后的肌梭的细胞分化，可促进皮肤和肺的成纤维细胞的修复。也有研究发现，NGF是成年大鼠胰腺细胞生理学中的重要调节因子之一，能增强葡萄糖引起的胰岛素分泌作用，有可能是细胞自分泌/旁分泌调节的机制之一。另外，有研究发现成骨细胞存在NGF的低亲和力受体LNGFR，内源性和外源性的NGF可与LNGFR结合，达到细胞间信息传递的作用，从而使成骨细胞发生磷酸化，成骨能力增强。NGF的多种生物学效应及其作用机制正逐渐被阐明，也将进一步运用于临床各个领域[5]。

　　1 NGF的结构

　　经典的NGF是从小鼠颌下腺分离出来的，分子量为140 000左右一种蛋白质，由α、β、γ三种肽链以共价键结合，按2∶1∶2的比例构成，即以α2βγ2五个亚基组成，等位点为5.1，沉降系数约为7，故又称为7SNGF[6]。用不同方法提取可以得到一种2.5S NGF，大致相当于β亚基部，只有β亚基具有促进神经生长的作用[7]。在中性环境下，NGF较稳定。α 亚单位的分子量为26 500，其功能尚不清楚;γ 亚单位的分子量为26 000，含有共价结合的疏水化合物，并具脂酶活性，可将无活性的β亚单位转化为活性β亚单位。NGF的两对反向平行的β链构成了NGF长而扁平的形状，β链是由118个氨基酸组成的单链通过非共价键结合而成的二聚体，每个单体内有三对二硫键，这三对二硫键为组成NGF的结构提供刚性支持[8]。

　　2 分布及来源

　　2.1 分布

　　NGF是一种“靶源性”多肽生长因子，NGF及其受体主要分布于神经系统，也广泛地存在于非神经组织如上皮、间叶及淋巴造血组织。

　　此外，放射免疫和免疫测定NGF蛋白水平的研究进一步表明CNS 内也存在NGF，并发现海马内NGF蛋白水平是整个脑NGF蛋白水平的4 倍。

　　2.2 来源

　　长期的研究表明，NGF的来源十分广泛。经典的NGF是从小鼠颌下腺中分离所得。Angeletti等从印度眼镜蛇中分离、纯化了NGF，并测定了这种NGF的氨基酸组成及顺序。在外周神经中，NGF主要分布在颌下腺、心脏、虹膜、皮肤、坐骨神经及输精管等有交感神经或感觉神经支配的组织。此外，NGF在肾上腺、睾丸、肝及骨骼肌等组织也有少量分布。在中枢神经系统中，NGF主要分布于海马、大脑皮层、中隔、Broea斜角带、迈内特氏核、嗅球及纹状体中间神经元的胆碱能神经元。最近，有报道从不同动物的不同组织、器官及人的体液，如唾液、血清、尿液等中分离、纯化出NGF。这些研究表明NGF可以由不同来源的细胞分泌，而不仅仅由神经细胞分泌。

　　此外，许多细胞(包括一些肿瘤)在体外培养下能产生NGF，在体外培养基中也能观察到NGF活性[12]。

　　3 生物学效应及受体

　　3.1 生物学效应

　　NGF是一种特异性蛋白质分子，其生物效应按作用的器官、系统不同可以分为神经系统、非神经系统两大类。NGF能够调节中枢神经系统的基底前脑胆碱能神经元和纹状体的胆碱能中间神经元的发育、分化，在神经损伤的自我保护与修复中也起到重要作用。

　　近年研究还发现NGF参与免疫造血、内分泌和生殖等系统的功能调节。最近研究结果也表明，神经元前体细胞在有NGF的环境中能继续增殖，而失去NGF时便分化成神经元，NGF能终止特定神经元自然死亡，维持神经元生存，增加神经递质合成[15]。

　　3.2 受体

　　NGF受体为跨膜糖蛋白，依其糖蛋白与凝集素结合的能力大小分为高、低亲和力两种受体。低亲和力受体(low affinity NGF receptor， LNGFR)不能活化内源性激酶，无生物效应。高亲和力受体(high affinity NGF receptor， HNGFR)与NGF的复合体虽分解与释放NGF缓慢，但NGF与HNGFR结合才能启动NGF的生物效应。

　　高亲和力受体(TrKA)，是原癌基因(onco-gene)TrKA编码的酪氨酸激酶(tyrosine kinase)受体蛋白家族成员之一。TrKA被公认为NGF的功能性受体，和NGF结合后表现出诱导神经细胞合成蛋白和酶，以及诱导轴突生长等多种生物学功能[17]。

　　4 神经生长因子在中枢神经系统中的作用

　　在中枢神经系统中，NGF对单胺类能神经元并无作用，而是对某些胆碱能神经元有作用。外源性NGF可引起这类神经元增生和延长存活时间。NGF mRNA存在于胆碱能神经所支配的区域，生成的NGF可被这些神经末梢摄取，通过逆向运输到达胞体，对胆碱能神经元起营养作用[18]。近年研究表明在中枢神经系统中，有关的神经元除了有基础水平的NGF合成与释放外，NGF的合成及释放受到神经元活动的调节，而NGF本身又可使具相应受体的神经元递质释放增加，提示NGF可能作为一种选择性的逆向传递信使分子参与神经突触功能的调节作用[19]。

　　4.1 NGF对脊髓前角运动神经元的保护作用

　　有关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;④NGF具有加强受伤脊髓前角运动神经元的mRNA转录功能[20]。

　　4.2 支持中枢神经元的存活

　　NGF支持基底前脑胆碱能神经元的存活。啮齿类大部分基底前脑胆碱能神经元发育时期的存活并不绝对依赖NGF，但成年时期需要NGF维持其胆碱能表型及终末视野大小。

　　5 神经生长因子在周围神经系统中的作用

　　5.1 NGF对周围神经运动纤维的再生作用

　　姜万梅、苗文哲等人在大鼠坐骨神经损伤后，局部注射NGF，经再生周围神经形态学检查、再生神经电生理检测后发现，注射NGF组显示再生神经干粗大，再生轴突数目多，有多而规整的神经束形成，再生神经运动纤维传导速度(MCV)，优于空白对照组。这些实验结果提示：NGF对周围神经运动纤维的再生有促进作用。

　　5.2 NGF对损伤的周围神经后根节神经元(感觉神经元)的保护作用

　　孔吉明实验显示：对大鼠坐骨神经切断后局部连续施用NGF，术后30 天空白对照组中脊神经细胞的死亡率为29%，而实验组有高达98%的脊神经节细胞可存活下来。实验结果表明，局部应用NGF周围神经损伤后的感觉神经元有保护作用。

　　5.3 NGF对周围神经损伤后髓鞘碱性蛋白(MBP)含量变化的影响及对周围神经髓鞘的保护作用

　　髓鞘碱性蛋白(Myelin basic protein ，MBP)，能够维持神经元和神经纤维髓鞘结构及功能稳定。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，因此MBP的含量变化能特异地反映脱髓鞘损害程度进而反映神经组织病损程度[24]。曹琳[24]326等实验表明：周围神经损伤后脊髓和坐骨神经中MBP含量均比伤前显著升高，表明周围神经和脊髓髓鞘发生了损伤、崩解，MBP从神经纤维髓鞘上脱落。在给予NGF治疗后MBP含量有所降低。连续2 周肌注NGF后，MBP含量更接近伤前。实验结果提示：NGF能减少周围神经髓鞘的脱落，促使周围神经损伤的恢复。

　　6 作用机制

　　关于NGF的作用机制有学者认为，神经损伤后靶源性NGF先与雪旺氏细胞(Schwann cells，SCs)表面的低亲和力受体结合，并与其他一些与轴突再生有关的物质如层粘蛋白、纤粘蛋白等共同作用，在再生轴突前方扩散形成一个浓度梯度，引导生长锥沿SCs膜表面向前生长与靶细胞建立联系[25]。经过第二信使体系的转导，启动一系列级联反应，对靶细胞的基因表达进行调控而发挥其生物效应，最终使再生轴突成熟及髓鞘化，达到完全再生和恢复功能的目的。一旦轴突重新支配靶组织，后者又成为NGF来源，SCs又回到原来静止状态[26]。外源性NGF研究进一步巩固了这些理论。

　　7 展 望

　　NGF的发现已有几十年，其分子结构、理化性质、基因结构、主要生物学功能、受体结构和性质等均先后被阐明，是神经科学的重要发展之一。NGF促进受损神经再生、生长的作用是确定无疑的，存在着巨大的应用潜力，但临床应用刚刚起步，在NGF联合用药、最佳给药途径、用量、如何较好地通过血脑屏障及副作用等方面尚待进一步研究。应该积极而慎重地开展这方面的基础和临床研究，将NGF广泛地应用于脑血管疾病，脑血管疾病、神经变性病等临床疾病的治疗以及受损神经的修复之中。

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