神经生长因子及其受体与舌下神经损伤

    作者：张春香　涂玲

    【关键词】  神经生长因子

    20世纪50年代，美国生物学家Rita Levi-Montalcini 与Hamburger发现：神经生长因子（NGF）是发现最早、最典型、研究最多的一种神经营养因子。NGF不仅可促进发育中的交感神经元及感觉神经元的分化、发育和成熟，维持成年交感神经的正常功能，而且对运动神经元有作用，成熟的躯体运动神经元具有NGF受体表达潜能［1］。研究发现，NGF与周围神经系统关系密切，NGF是周围神经系统维持正常发育和功能的必要因素，并在周围神经再生和损伤修复中起着重要作用。许多实验［2］证明NGF通过与相应受体结合，对神经元具有抑制凋亡等重要生物学作用，显示了他们在神经系统中的重要性。舌下神经是周围神经，是舌的运动神经，在行颈淋巴结清扫术，结扎、切断颈内静脉上端以及在颌下区、舌下区手术时，易伤及舌下神经，导致舌麻痹或功能受限，造成患者言语不清，饮食困难，因舌向后缩入咽腔而引起呼吸困难，所以，一旦舌下神经受损，给患者带来很大痛苦。另外，舌缺损修复方法已发展到功能性舌再造阶段其关键是，使再生的舌下神经重新支配剩余的舌肌和移植肌，因此，研究NGF及其受体在舌下神经损伤及修复过程中的表达及作用，为寻找一种能促进舌下神经损伤修复的方法有重要意义，可指导临床工作，本文就NGF及P75在舌下神经损伤及修复的作用进行综述。

　　1  NGF受体的种类及生物学特性

    NGF通过与反应神经元表面的特异性受体结合而起作用，其活性由两个受体蛋白P75和TrkA来调节。人的NGF受体基因位于第17号染色体，为单拷贝基因，有6个多外显子，第一个外显子编码信号肽，第二、三个外显子编码膜外区，第四个外显子编码跨膜区，第五、六个外显子编码胞内区。依据NGF受体与其碱基或单克隆抗体特异结合的差别目前已分离出高、低两种亲合力受体：TrkA和P75。两种受体的分子量分别为140 U和75 U，同一细胞中，根据受体部位的不同有分为膜受体和核受体，85%~90%的膜受体是P75。

　　1.1  NGF高亲合力受体TrkA  TrkA是原癌基因（oncogene）Trk酪氨酸蛋白激酶(tyrosine kinase)家族成员之一，其解离系数为10~11 mol/L，解离速度慢，也叫慢受体或Ⅰ受体不易为胰蛋白酶水解，不溶于TritonX-100，它是一种跨膜蛋白，分为3个部分，即胞外部、跨膜部和胞质部。TrkA是NGF的功能性受体，NGF正是通过它起生物学效应，仅与NGF结合，当NGF与之结合后，胞外区构象变化，导致受体的寡聚化活化，使胞内区的酪氨酸激酶活性增高，TrkA主要分布在神经系统NGF的效应细胞：外周感觉神经元，交感神经元和基底前脑等中枢胆碱能神经元。

　　1.2  低亲合力受体P75  NGF低亲合力受体P75，它是最先克隆鉴定的神经营养素受体，也是TNF受体家族中最先报道的成员［6］。它的解离常数为10-9 mol/L,解离速度快，也称作快受体或II型受体，较易受胰蛋白酶破坏，溶于TritonX-100。它的三级结构分为3个部分，即跨膜部分、细胞外部分和胞质部分。P75分布较广泛，神经系统、非神经系统都有分，除TrkA分布的部分有P75 外，雪旺氏细胞，少突胶质细胞，运动神经元，脑（脊）膜细胞，牙髓，毛囊和小脑浦肯野细胞等也有分布。P75与NGF，脑衍生神经营养因子BDNF，NT-3，NT-4/5等诸多神经营养因子以相似的亲合力结合［3］。

　　1.3  P75的功能  P75现已作为独立的功能性受体加以研究，但其效应仍不甚清楚，P75的功能归纳如下：1）P75作为辅助受体促进细胞生存，P75受体作为TrkA受体的辅助受体间接促进神经细胞的存活。首先，P75受体能促进Trk受体高亲合力位点的形成［4］，从而增强其磷酸化作用，Verdi报道在有P75共表达情况下，TrkA的酪氨酸磷酸化程度增高8倍。有实验表明P75受体的表达是TrkA受体高亲合力位点形成的必要前提，阻断NGF与P75受体结合会显著降低TrkA受体高亲合力位点的数目。其次，P75能提高TrkA与NGF的亲合力和结合率［5］。高亲合力受体的形成除NGF和TrkA的结合外，还需P75的作用，P75与NGF的结合可提高细胞表面NGF 的有效浓度，在两种受体均表达的细胞表面可使NGF的亲合力提高25倍。同时表达TrkA与P75的PC12细胞上，NGF与TrkA的结合速度较只表达TrkA的PC12细胞快25倍。此外，P75受体还能调节TrkA受体的信号传递。TrkA的信号传递可以在没有P75存在的情况下进行，但在有P75共存时，细胞对NTFs的反应强度增加。2）P75的自身功能。目前P75的信号传递途径不十分清楚，研究表明P75作用有两条途径：其一，激活转录因子NF-κβ，至于NF-κβ的具体作用尚不十分清楚，可能与提高细胞的生存率有关：另外一条途径是神经酰胺的释放和Jun的活化，这在介导细胞凋亡的过程中起重要作用［6］。P75自身功能主要有两方面：（1）P75与细胞凋亡。从来源上看，P75受体是肿瘤坏死因子TNF受体家族的成员，与TNF受体，Fas等类似，P75受体在细胞浆区域也存在一个与诱导有关的"死亡区域"，由此在结构上为P75受体介导神经细胞凋亡提供了可能。早在1993年就有人发现P75能降低某种肿瘤细胞的存活率，随后发现功能性阻断P75受体能促进体外存在的鸡胚中间神经元中加入 NGF能诱导细胞凋亡，在没有TrkA受体表达的鸡胚视网膜神经细胞中阻断NGF与P75受体的结合能减少死亡细胞数目。Syroid［7］和Bunone报道在一些神经细胞系中，P75的确诱导细胞凋亡，当细胞不表达TrkA而只表达P75时，NGF与P75的结合能导致细胞死亡，如，NGF能诱发只表达P75的新生大鼠少突胶质细胞及施万细胞死亡［8］。NGF与P75结合引起C-jun 激酶活性和神经酰胺浓度都升高，可能是P75引起凋亡机制之一。另外P75受体介导的细胞凋亡作用大多发生在TrkA受体表达缺失或功能受阻断的细胞中，因此推测TrkA受体及其与P75的比例等［9］。（2）P75与细胞迁移。Carter等对雪旺氏细胞的研究显示：NGF可以通过P75的激活NF-κβ来启动基因，而不引起细胞死亡。因为Carter发现NGF作用于只表达P75的雪旺氏细胞时，细胞不发生凋亡，而表现为迁移活性增加，总之现对P75的作用及其作用机制不甚清楚，有待于进一步研究。

　　2  NGF及P75与舌下神经损伤

　　2.1  舌下神经损伤后NGF及P75表达的变化情况  NGF主要来源于雪旺细胞和感觉神经分布密集的组织，生理条件下，成熟的周围神经组织中NGF 不表达或低表达，因子含量很低，但周围神经损伤后，NGF水平迅速上升，研究表示，在大鼠坐骨神经再生室的收集液中，神经损伤后3~6 h就可检测到NGF。牙祖蒙等［10］发现对家兔的面神经压榨后NGF在损伤后6周表达最高，但舌下神经损伤后，舌下神经及舌下神经核内NGF的表达变化尚未见报道。P75分布虽广泛，神经系统和非神经系统都有分布，但多数报道认为周围神经系统元，运动神经元以及交感神经元在胚胎及生长发育期表达P75，成年不表达。也有报道P75在背根神经节胚胎有表达，随着年龄的变化，其表达增加，减少或未变［11，12］。Lee［19］、尹方明等［2］报道在正常大鼠背根节和脊髓中未见P75表达，当切断坐骨神经后，背根神经节中有P75阳性免疫反应物表达。Rende［1］，Hagg，Delcroix［15］和Liu等研究认为坐骨神经损伤后，坐骨神经由原来的不表达变为大量表达P75。Rende［13］报道舌下神经压榨后P75明显高表达，且压榨是P75再表达的最有效的损伤类型。对P75的表达与损伤类型有不同意见。Armstrong认为舌下神经切断伤引起P75表达强度大于压榨，而Wood,Bussmann［14］认为舌下神经单纯切断后不引起P75重新表达，而压榨后才引起P75的重新表达。Bussmann认为以前诸多报道舌下神经切断后引起P75重新表达，可能是在切断损伤同时伴有近端轴突撕扯或压榨伤。

    此外舌下神经属于脑神经，舌下神经损伤后P75的表达情况是否与坐骨神经损伤后P75的表达情况一致？Rende认为 舌下神经和坐骨神经在压榨伤后两者P75表达情况相似，但轴突切断后P75的表达情况有差异。至于神经损伤后P75高水平表达的时间也有不同的报道，Rende［1］报道舌下神经损伤后P75免疫反应阳性神经元在伤后1周达高峰。而Liu，Greeson报道坐骨神经损伤后第3天P75高表达, Armstrong报道舌下神经损伤后1天即可检测到P75阳性反映物产物。所以舌下神经损伤后P75的表达与否及表达时程与损伤类型有关，而且脑源性运动神经与脊髓运动神经对损伤的反应机制也不同［17］，所以舌下神经P75的表大情况及作用机制有待于研究探讨。

　　2.2  NGF及P75与舌下神经损伤后的再生  NGF是神经系统中最重要的生物活性分子之一,对中枢与周围神经的损伤有保护和恢复的作用.许多研究证实NGF能够明显促进周围神经再生,国内外对NGF与舌下神经损伤再生方面报道甚少。Tuszynski报道舌下神经切断后NGF对舌下神经损伤的修复作用不明显，这与我们所了解NGF的生物活性不同，所以NGF与舌下神经损伤的再生需要我们深入的研究。目前P75的功能还没有完全了解，现有的研究结果提示P75发挥两种作用［16］：一作为TrkA的辅助受体，促进神经元的存活；另一方面，P75能够启动不依赖于TrkA受体的信号通路，这主要与细胞的凋亡、迁移、和分化有关。但舌下神经损伤后P75的重新表达发挥何种作用尚不清楚。尹方明［2］认为周围神经损伤后P75重新表达与周围神经系统的神经元死亡有关。NGF有促进周围神经损伤修复的功能，其作用机理可能是NGF与P75结合而阻断P75诱导神经元的活性，从而阻断神经元的死亡，促进损伤神经的修复。Rend［13，18］，Armstrong 仅报道了舌下神经损伤后P75表达在不同时间段的变化，至于P75 的具体作用没有解释。但有报道NGF通过P75介导凋亡，这与我们所熟知的NGF促进细胞生长的观点相悖，细胞究竟是存是亡？TrkA活化后如何拮抗P75介导的信号？P75与TrkA究竟是协调起作用还是相拮抗？有报道认为在神经元未得到充足的神经营养因子支持时，P75受体主导凋亡效应，当神经元一旦得到足够的NGF时，迅速激活TrkA受体，从而抑制P75受体的作用并促进细胞生存。当TrkA受体功能受到抑制时，P75受体激活鞘磷脂酶，升高神经酰胺，而对神经元的生长和轴突的伸展产生抑制，当TrkA激活时，抑制P75受体诱导的鞘磷脂酶活性，促进鞘氨酸激酶而增加鞘氨醇-1-磷酸水平，促进神经元和轴突的生长。P75对凋亡究竟起正调节还是负调节？神经元的存亡决定于NGF两受体P75与TrkA的比例，P75发挥何种作用与多种因素有关，细胞类型，TrkA/P75比例，配基种类，配基存否。因此舌下神经损伤后NGF及P75的表达、作用及作用相关因素需要我们认真研究。

　　3  问题与展望

    NGF促进周围神经发育和损伤后再生的研究目前已从实验阶段达到临床应用阶段，NGF通过两种受体起作用，P75和TrkA。TrkA是NGF的功能性受体，传导NGF的信号，但P75的功能仍不甚清楚，研究其舌下神经损伤后的再表达，将有助于研究NGF的作用机理及P75功能，目前国内对P75与周围神经损伤的研究甚少,尚没有P75与舌下神经损伤方面的报道，国外研究P75与周围神经损伤相对较多，但仍不成熟，至于P75与舌下神经损伤方面的报道也不多，P75具体作用尚未探讨,舌下神经属于脑神经，舌下神经与脊髓神经在不同类型损伤后P75表达的比较仍在探讨中，Rende报道不完全相同，所以研究 NGF与P75在舌下神经损伤后的作用有重要的现实意义。

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