神經生長因子與神經節苷脂對于神經移植促進再生作用的評價

來源：百濟新特藥房網發布時間：2009-5-22 9:14:00

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l 神經生長因子和神經節苷酯

近年來，神經生長因子(nerve growth factor，NGF)以及神經節苷脂(gangliosides，GM1)在神經細胞生物學領域已引起廣泛關注和重視。由于大量的動物實驗研究揭示神經節苷脂及神經生長因子具有復雜的生物學效應。并對于神經移植再生具有明顯的促進作用。神經生長因子是一種神經營養性因子，而神經節苷脂則是內源性營養因子的前體增強劑。對這兩種物質研究證實，二者對神經系統的功能重建及神經移植存活，特別是對感覺神經元損傷后的恢復具有不可忽視的協同作用。

神經生物學實驗證明，將雞胚背根神經節中的神經細胞取出在體外培養，在培養基中加入神經生長因子，神經元的存活數的神經纖維再生較對照組有顯著性差異，而單獨應用神經節苷脂 (100 g/L)則無明顯作用。但若將神經生長因子(0.5～5μg/L)與神經節苷脂(100 g/L)同時加入到培養基中，5 d后與單獨使用神經生長因子比較，神經微絲蛋白的表達在聯合應用組明顯增高。先用神經生長因子(5μg/L)培養48h后神經微絲蛋白的表達達到一個穩定的水平。加入新的神經生長因子或神經生長因子抗血清均對之無影響。此時，若加入神經節苷脂(0～20 g/L)或其它純化的神經節苷脂，神經微絲蛋白的表達又可出現有所增加，其中以多唾液酸及三唾液酸神經節苷脂尤為有效。中隔核細胞體外培養細胞的膽堿己酰基轉移酶活性即達到一個平頂水平，不再隨神經生長因子濃度上升而上升。但當又加入1 mg 神經節苷脂后，該酶活性又增加了35%。

動物實驗還證實，利用鵝氨酸造成成年雄鼠基底核病灶后，高結合力膽堿攝取率(HACU)和膽堿乙酰基轉移酶(ChAT)活性在術后第4 d分別下降了33%和43%。如果術后立即應用神經生長因子(10 mg，靜脈注射2/d)或神經節苷脂(30 mg，腹腔內注射)，則HACU和ChAT的下降就非常小。若兩者同時應用，無論神經節苷脂濃度于有效劑量(10 mg/kg) 或高于有效劑量(30 mg/kg)，檢測病灶用側半球的NACU和 ChAT，均未發現任何變化，然而在對側半球上，神經介質卻有輕度的升高。這顯然表明神經節苷脂與神經生長因子具有協同增強作用。腦皮質局部缺血造成基底核中的膽堿能細胞發生退行性變，同時應用神經生長因子和低于有效劑量的神經節苷脂則可以有效地防止細胞的變性。成年雄性大鼠單側去皮質后立即持續腦室內灌注神經節苷脂(13mg)，連續應用7 d，30 d后應用外源性神經生長因子可以使皮質膽堿能突觸前端大小較對照顯增加(高觀約35%)，若同時應用神經節苷脂可使該皮質膽堿能突觸前終端的體積更明顯地增大 (可增大約69%)。

類似實驗結果在靈長目動物實驗中也得到了證實。局部皮質缺血模型中，早期應用人重組神經生長因子和 (或)神經節苷脂協同應用均可以阻止基底核內膽堿能細胞的退行性變，并且只有在神經節苷脂和神經生長因子聯合應用時，神經突觸的生長和恢復最為顯著(84%土7.2%)。檢測基底核細胞上的低結合力神經生長因子受體(p75NGFR)，神經節苷脂可使megnert基底核P75神經生長因子R受損的免疫陽性神經元的明顯減少，從而可見神經節苷脂、神經生長因子保護正常神經細胞作用。

2 神經生長因子和神經節苷脂的相互作用

目前，對神經生長因子和神經節苷脂的相互作用機理也進行了許多探索。雞胚背根神經元細胞體外培養，加入神經酰胺酶后，抗神經節苷脂-抗體和霍亂毒素B亞單位(CTB)與細胞的結合率也隨之明顯上升，這表明細胞內的神經節苷脂合成有增加。當抗神經節苷脂抗體濃度達到把細胞表面的神經節苷脂飽合結合后，測量神經生長因子誘導的神經蛋白水位并不受到明顯的影響。這說明神經元細胞膜上的神經節苷脂并可作為神經生長因子的受體。

CTB可特異性地與細胞膜上的神經節苷脂結合。CTB加入到培養基中，神經生長因子誘導的PC12細胞的突起生長，核糖體S4蛋白激酶激活用TRK磷酸化激活過程均可以得到進一步的增強。而且CTB和神經生長因子一起應用時，抑制3H-胸腺嘧啶脫氧核苷結合人DNA的作用較單獨使用神經生長因子要強得多，同時CTB的這個作用并不因培養基中的鈣離子的去除而受影響。125I標神經生長因子標記實驗證實，CTB并不影響神經生長因子與細胞膜上的受體結合。不難看出神經節苷脂一定在通過細胞膜上的某種途徑在對神經生長因子起作用，酪氨酸羥化酶磷脂肽T2是一種鈣離子/鈣調素依賴性蛋白激酶底物。通常情況下單獨應用神經生長因子或神經節苷脂均對其磷酸化不起作用，但當神經生長因子與外源性神經節苷脂(1～10mg)同時存在則可增加12P進入酪氨酸羥化酶磷脂肽T2中。若去除細胞外液中的鈣離子或加入二氫吡啶敏感的鈣離子通道阻斷劑可以阻斷神經節苷脂這個作用。這說明外源性神經節苷脂可能通過一個鈣離子依賴性信號通路來發揮其增強神經生長因子的作用。

K-252a是一種對許多激酶均發生抑制作用的物質。它可以選擇性抑制神經生長因子對PC12細胞的作用，但是神經節苷脂可以完全清除K-252a對神經生長因子誘導樹突作用的抑制，同時還可以部分地恢復神經生長因子激活蛋白激酶的能力。神經節苷脂的這種作用存在與否決定于其濃度。此外實驗證實將Wistar大鼠背根神經元的雪旺細胞取出體外培養，若在培養中加10-3M 神經節苷脂(GM1、GDia、GDib及GTIb)，培養4 d后培養基中的神經生長因子濃度上升了4倍，到第8 d濃度才開始下降。這說明神經節苷脂可以促進神經生長因子的產生。

神經生長因子對細胞內的神經節苷脂也有促進作用。當中隔核細胞和海馬細胞放在一起培養時，發現加入或不加入神經生長因子對細胞上主要神經節苷脂并無太大影響，但神經生長因子存在時，膽堿能細胞特異性神經節苷脂Chol-1的表達明顯增高，而神經節苷脂在第20～30 d反而較開始時下降了40%。

盡管許多實驗證實神經節苷脂可以增強神經生長因子的生物學效應，但仍有持不同觀點的報道。Derrington等指出，去局部皮質大鼠神經生長因子可以誘導其紋狀體內ChAT活性增加，同時應用神經節苷脂亦不能增強該酶活性。利用鵝膏蕈氨酸造成大鼠單側基底核病灶后，聯合應用神經節苷脂和神經生長因子尚不能使其行為有所改善。

3 神經生長因子和神經節苷脂的臨床應用

最近通過神經化學方面研究表明，神經節苷脂和神經生長因子治療神經系統損傷和疾病的機理是由于神經營養因子及磷脂羧化酶TrKA導入神經系統以促進信息傳遞實現的。也有作者指出，目前轉基因細胞移植治療帕金森病將由導入外源酪氨酸羧化酶(tyrosine hydroxylase，TH)基因以彌補TH功能缺陷，由此途徑可以采取外源性神經生長因子導入轉基因細胞然后進行腦內移植以治療中樞神系統變性疾病。Casamenti等指出，神經生長因子和神經節苷脂對于創傷后膽堿能神經元的恢復作用與其攝取時機有關。損傷前3 d導入神經生長因子和神經節苷脂可使膽堿神經元完全恢復，其它導入方式將會使效果降低。

中樞神經創傷用神經移植方法的再生是一個十分復雜的問題。神經生長因子及神經節苷脂促進中樞神經的再生及延遲衰老變性作用已顯示出一定希望。但是神經生長因子作用機理和如何使神經生長因子和神經節苷脂導入中樞神經系統內發揮作用還存在許多問題。特別是如何轉編碼生長因子基因細胞的導入方法，尚需深入探討。Rosenberg等指出，腦內移植經神經生長因子基因修飾的208FWX纖維細胞，可使受損的中隔神經細胞存活2周，移植基因修飾后能分泌神經生長因子和T3細胞，可使創傷后的中隔細胞維持存活達6周。以上證明腦內移植分泌神經生長因子基因修飾細胞是治療與神經生長因子缺乏相關疾病和促進CNS再生的重要途徑之一。

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