神经生长因子与癫_的研究进展

收稿日期:2007-08-20。

作者简介:方 琼,女,硕士生,研究方向为小儿神经发育。

通讯作者:陈燕惠,女,主任医师,教授,博士学位,研究方向为小儿神经发育。

神经生长因子与癫的研究进展

方 琼,陈燕惠

(福建医科大学附属协和医院儿科,福州350001)S tudy Progress of Nerve G ro w th Factor and Ep ilep s y

FANG Q i ong,C H EN Yan -hu i

(Depart m ent of Ped i atri cs ,Un ion H os p italA ffili ated to Fu ji an M edicalUn ivers i ty ,Fuzhou 350001,C h i na)

摘要:神经生长因子(NGF)是重要的神经营养因子,可促进神经元存活、刺激胞体和树突的发育及抗细胞凋亡的作用。因此,NGF

有抗癫发作引起的神经细胞的丢失、凋亡,但同时NGF 参与异常轴突生长和突触的重建,可促进苔藓纤维芽生,而苔藓纤维芽生是癫反复发作的病理学基础。本文综述NGF 在癫中所起的作用,为癫患者应用NGF 治疗提供依据。

实用儿科临床杂志,2007,22(20):1586-1588

关键词:神经生长因子;癫;神经保护;苔藓纤维

中图分类号:R729 文献标志码:A 文章编号:1003-515X (2007)20-1586-03

神经生长因子(NGF)是最早发现和最典型的神经营养因子(NTFs),可促进神经元存活[1]

、刺激胞体和树突的发育及影响神经纤维支配靶区的密度,并有抗细胞凋亡的作用。而癫

脑组织存在许多解剖及生化异常,如海马齿状回苔藓

纤维有芽生现象,在这些部位形成异常的突触,可能对兴奋性后电位起增强作用。研究发现神经营养因子及其受体在癫

发作后的病人海马中有较高的表达

[2 3]

,并有促进苔藓

纤维芽生的作用[4 5]

,NGF 这种作用究竟是一种自身的保护作用,还是对癫的反复发作起到协同作用,存在着争议,本文就NGF 与癫的研究进展做如下综述。

一、NGF 的生物学效应

NGF 在神经系统的发育过程中起着广泛和重要的作用,NGF 对早期神经细胞发育分化的影响主要表现在:1.促使神经干细胞向神经元分化;2.促进神经干细胞向神经胶质细胞分化。而神经胶质细胞发育不仅是神经系统整体发育的一个组成部分,且为神经元的发育提供了不可缺少的环境条件

[6 7]

。尽管进入成年期,NGF 、NGF mRNA 和NGF 受体的水

平和分布都明显减少,但NGF 对损伤神经元仍有强大的保

护作用,利于受损神经元的修复。Feng 等[8]

在研究脊髓损伤的动物模型中发现,往脊髓损伤成年鼠的脊髓束中注入胎儿脊髓细胞悬液加NGF 或者脑源性神经营养因子(BDNF)处理过的施旺细胞,损伤鼠的功能恢复较对照组(只单用培养基)明显,可能与NGF 能促进皮质脊髓束与靶器官建立功能联系,逆转受损神经元的萎缩,从而增加神经元的存活率,修

复受损神经有关。刘怀军等[9]

探讨NGF 对脑出血血肿灶的神经元和神经胶质细胞的保护作用时发现,立体定向注射NGF 入血肿灶,发现NGF 早期能够保护神经元,晚期通过促进神经胶质细胞适度增生、神经纤维生长促进神经功能的修复。Petti gr e w 等

[10]

将NGF 阳性细胞移植入大量分泌NGF 的

转基因鼠的损伤胼胝体,发现在损伤白质部位神经胶质酸性蛋白(GFAP)的表达较未转基因组增加,且NGF 水平也较对照组高,在胼胝体有广泛平行的轴突再生,但并未改变其平行定位。苏 刚等

[11]

研究自体去神经带血管移植肌神经的

再生中发现NGF 对移植肌神经再生有较明显促进作用,对失神经肌肉有保护作用。NGF 是一个多功能生长因子,不仅神

经系统分化发育起作用,还可影响非神经系统,如研究发现NGF 可使大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞(PC12)出现神经细胞样分化。Zhou 等[12]

将用GFP 标记的P C 12细胞移植入鼠脑皮层,发现NGF 可以移植入的PC12细胞分化为成熟的神经元细胞,并与宿主主要的神经元建立突触联系。

二、生物活性所涉及的信号传导机制

NGF 有2种受体:高亲和力受体Tr kA (HNGFR T r k A )和低亲和力受体p75NTR (LNGF R -p75)。研究发现NGF 只有与其特异受体结合才能发挥生物学效应,当在培养基中加入NGF 时,只有含NGF 受体的细胞有突起长出,而把NGF 直接注入细胞浆或胞核内则没有突起长出,也没有特异性酶活性增加的表现。

1.与T r kA 受体的结合 T r k A 是NGF 高亲和受体,T r k 原癌基因的产物,其与NGF 结合后,形成T r k A 的二聚体,2个活性位点Y490、Y785磷酸化后,分别通过Ras 途径及P LC 途径将信号传到细胞核,前者包括Ras /PI 3K /P KB 途径和Ras MEK MAP K 途径,后者对前者的反应起级联作用。其中以R as/P I 3K /P KB 为主要途径,最终启动即早基因和延迟反应基因的转录,发挥生物学效应。研究发现NGF 可通过与受体Trk A 的结合,促进癫发作时苔藓纤维发芽,而阻断T r k A,可抑制苔藓纤维发芽。但也有相反研究结论报道。研究发现NGF 和T r k A 受体结合后可引起p35表达,从而激活

CDK5[13]

,而研究发现CDK5是保持成熟神经系统尤其是海马中神经元具有潜在可塑性功能的关键激酶,且调控神经元存活的蛋白激酶信号传导途径[14]

,发现CDK5敲除鼠显示了

严重的皮层缺陷,在胚胎早期就死亡了[15]

,p35/CD K 5在轴突的形成及突触联系中起着重要的指导作用,在神经元的正常迁移及大脑皮质的形成过程中也起着重要的作用[16]

。研究发现在p35基因缺陷导致鼠癫发作的模型中,齿状回颗粒细胞形成异常兴奋性回路

[17]

,因此神经生长因子作为一个

重要的亲神经因子是否通过激活p35,进而控制癫的反复发作呢?但也有研究发现可协同激素调整Tau 蛋白mRNA s 的表达,在齿状回促进胆碱能神经元轴突发芽,增殖,改变神经元兴奋性,诱发癫的反复发作[18]

。

2.与p75NTR 受体的结合 NGF 的低亲和力受体p75

NTR

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是由400个氨基酸构成的膜蛋白,属于肿瘤坏死因子家族。对于该受体和NGF结合所起到的生物学存在这二种相反的

观点。一是认为NGF可通过p75NTR途径诱导神经细胞凋亡。p75NTR似乎起着配体控制的凋亡前受体作用,这种级联信号是否使p75NTR促进凋亡的机制还不是很明确,但可能通过激活神经磷脂酶,c J un N 端的激酶和p53,从而导致神经酰胺的增加,引起细胞凋亡,现有研究发现神经营养因子受体干扰因子NR I F(NR I F)在p75NTR介导的细胞凋亡途径中起着必要的作用[19]。L i等[20]研究发现抑制苔藓纤维发芽不仅可通过阻断Tr kA,同样可通过阻断p75NTR,NGF可能也通过p75NTR途经参与点燃引起的苔藓纤维发芽。Pe d r aza等[21]在研究老年病时,同样发现NGF前体可增强p75介导的神经元的凋亡。另一种相反的观点是LNGF R p75可增加T r k A酪氨酸激酶活力,从而产生信号传递,最终提高自由基清除剂如过氧化物酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化酶等活性,稳定细胞内Na+/K+比、改变兴奋性氨基酸(EAA s)受体NMDA 对EAAs的反应性,缓解EAA s的毒性,保持细胞内C a2+水平的稳定。

三、NGF与癫的关系

H agi har a等[22]报道癫发作可诱导癫动物脑内NGF、BDNF、表皮生长因子(EGF)和成纤维细胞生长因子(F GF 2)的表达增加,同时伴NT 3表达降低。反复性发作可诱导NGF表达水平迅速而短暂提高,作为一种内源性保护,可起到保护神经元、防止凋亡的作用。研究显示,癫发作时NGF在海马、杏仁核等处水平升高,可能参与异常轴突生长和突触的重建,从而成为癫反复发作的病理学基础。

1.NGF的保护作用 癫致神经细胞的坏死、丢失,是癫发作的结果,也是癫频发和难治的原因,更是癫导致记忆力下降、智能和精神障碍及痴呆等原因[23]。减少癫

后神经损伤及对抗癫后神经细胞凋亡是减少癫后脑损伤和癫反复发作的一种新途径。NGF作为一种重要的中枢神经系统中的营养物质,不仅有利于受损神经元的修复,还具有抑制神经细胞凋亡作用。Zassler等[24]在老年病研究中发现,如果移植能分泌NGF的单核细胞于鼠模型脑内,可中和N 甲基 D 天冬氨酸(N M D A)导致的胆碱能神经元凋亡。刘 冰等[25]研究发现NGF组与未给药组相比,癫的发作形式及持续时间均无明显差异,但各相应时间点海马CA1凋亡细胞显著减少,提示了NGF对癫神经细胞凋亡有抑制作用。神经节苷脂(G M

1

)在神经细胞分化、发育、神经组织的损伤修复、神经元的可塑性及突触传递等方面起着极

为重要的作用。外源性予G M

1

能促进神经轴索的生长,激活NGF,抑制兴奋性毒性产物对神经元的损害,促进受损神经

元的结构和功能恢复等[26]。张 强等[27]在研究外源性G M

1对癫大鼠脑损伤的保护作用时,通过免疫组织化学发现,癫鼠在其海马、额叶有较多的NGF阳性神经细胞表达,而未致鼠偶有NGF阳性细胞表达,提示NGF参与G M1对癫脑损伤的保护作用。研究发现NGF和相应受体结合后可引起p35表达,W e n zel等[28]在研究p35 / 鼠海马切片时观察到,高比例异常的齿状回颗粒细胞迁移到门区和分子层,发展为迷乱的轴树突形态,这种现象与体内p35敲除鼠的异常形态学结构非常相似。同样,Patel等[17]研究细胞外的电生理分析发现p35 / 鼠齿状回颗粒细胞较对照组表现出对荷包牡丹碱所致兴奋性的易感性,且有一个显著的特点是齿状回观察到的结构异常在p35 / 动物模型表现和许多中间颞叶癫动物模型、颞叶癫病人的病理组织中有着惊人的相似。因此p35基因的表达是否具有抗癫作用还需深入研究。由于癫及大多数抗癫药物对认知功能有不利的影响,因此有些学者主张脑保护剂与抗癫药联合治疗癫。在国内很早就有用外源性补充NGF减轻癫及抗癫药物对儿童认知功能不利影响的报道,临床发现抗癫药物加用NGF除可有效减少发作频度外,对行为、语言表达能力及生活能力等都有明显的改善作用,从临床上验证了NGF对癫

脑有保护作用。

2.癫治疗应用NGF存在的争议 尽管NGF是神经系统中最重要的生物活性因子之一,人们试图利用NGF的特异生物活性与抗癫药物联合治疗癫及癫对脑功能的损害,但正如上所述,也有研究提出质疑,一些研究发现NGF可能有致的作用,参与癫的反复发作。赵小林等[29]在研究NGF对戊四氮诱导的大鼠癫的实验中发现,NGF对戊四氮有同化作用,可缩短大鼠癫潜伏期,使发作次数增多,致

鼠病死率明显提高。在动物癫点燃模型中,通过抑制T r k A受体,而不是抑制p75受体,可引起苔状纤维的减少,从而延迟点燃发作[30]。现有观点认为癫发作引起的苔藓纤维发芽是神经细胞激活和激活的生长因子水平上调联合起作用,而不是单一由于细胞丢失,造成癫脑神经结构和功能的重塑。Shetty等[31]在红藻氨酸(KA)致鼠颞叶癫模型中,用ELI SA检测NGF水平,发现致鼠NGF的水平较对照组从第4天开始上升,45、120d仍维持在较高水平,在损伤海马区苔藓纤维发芽正好也发生在45~120d,提示了苔藓纤维发芽和NGF水平的提高存在一定的关系,但苔藓纤维发芽的程度与NGF水平的提高是否成正比,目前还未见报道。同时有研究也发现癫发作可以增加皮质和海马区NGF mR NA表达和NGF蛋白水平。进一步研究发现阻断NGF活性可延迟杏仁核点燃的癫发作,而且还可抑制苔藓纤维发芽。提示NGF似乎参与癫的反复发作。有证据表明癫

发作时神经元活动的高水平与基因的表达水平有关,如癫

发作可导致即早基因的转录,R a khade等[32]在17例新皮质癫病人中,无论病理改变如何,用RT PCR和免疫组织化学的方法,都可发现即刻早期基因如EGR 1、EGR 2、c fos等的表达。2例癫局部发作间的样放电频率与这些基因的表达有关,提示这些基因受到癫活动水平的调控或者起到维持癫活动的作用,并伴齿状回颗粒细胞神经营养因子、其受体及轴突生长相关蛋白的编码。但是也有研究发现胶质细胞的适度增生能够通过分泌生物活性物质,如NGF、BFGF、I L 5等,缓解兴奋性氨基酸的释放,对K+的缓冲作用等,保护神经元,增进突触联系,从而有效促进神经功能的修复[33]。

综上所述,NGF对癫脑的作用可能涉及多个途径, NGF对癫脑起正性还是负性作用,NGF对癫脑涉及的信

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号传导机制等,还有待于进一步研究。

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(本文编辑:邓丽娜)

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1588 实用儿科临床杂志第22卷第20期2007年10月 J App l C li n Ped i atr ,Vol .22No.20,Oc t .2007