神經節苷脂GM1介導神經生長因子對運動神經元再生的影響

來源：新特藥房藥訊作者：百濟動態瀏覽：發布時間：2009/5/22 9:04:00

神經損傷后的修復再生研究主要集中在兩大方面：一是神經形態解剖學重建；二是神經生物學特性的開發。由于顯微外科技術的介入和發展，神經手術的精確性大為提高，術后神經恢復也有了明顯的改善，然而發展是有限度的。近年來，人們已從改進顯微外科技術方面的探索轉向對神經再生過程中的細胞和分子改變的研究。神經營養因子(Neurotrophic factors，NIFs)對神經再生有著重要的影響。其中神經生長因子(Nerve growth factor，NGF)是第一個被確定的NIFs。傳統觀念認為神經生長因子僅對交感及感覺神經元有營養作用，而對運動神經元作用較弱甚至無效。近年來的研究顯示神經生長因子對運動神經元有潛在的生物學效應，而神經節苷脂M1(gartglioside Ml，GM1)對神經生長因子可能起著重要的作用。目前，國內外尚未見GM1介導神經生長因子促進運動神經元再生方面的研究。本實驗通過神經節苷脂及神經生長因子對損傷面神經的作用，探討神經節苷脂介導神經生長因子對運動神經元再生作用的影響。

目的

研究神經生長因子(NGF)、神經節苷脂 M1(GM1)及神經生長因子和神經節苷脂混合液對橋接面神經的硅膠管腔中面神經管狀化移植再生的影響。

方法

選擇成年大白兔 40只，4只作正常對照，其余36只隨機分為 A、B、C三組，將其雙側面神經下頰支與腮腺前緣相同平面造成8 mm長缺損，用1.5mm 的硅膠管進行橋接，然后作以下處理：A組，左側硅膠管內加入神經生長因子，右側加入生理鹽水；B組，左側加入NGF十GM1，右側加入神經生長因子；C組，左側加入NGF+GM1，右側加入神經節苷脂。于術后20周進行電生理及組織學觀察。

結果

A組左右側神經傳導速度差異無顯著性；B、C兩組左右側間差異有顯著性（P＜0.05)。且兩組左側再生神經有髓纖維數目、直徑、髓鞘厚度、軸突直徑均高于對側，差異有顯著性(P<0．05)，但A組以上指標均無差異。光鏡及電鏡觀察試驗各組均有較明顯的神經再生。

結論

①神經生長因子能夠促進運動神經元再生，但這種能力有限；②神經節苷脂能夠介導神經生長因子促進運動神經元再生，表現出良好的生物學效應。

討論

目前研究表明，NIFs是維持神經元生存、促進軸索生長的重要因素，與周圍神經再生關系密切。神經生長因子是NIFs家族中確定的因子。其主要作用是促進交感、感覺神經元的存活、分化、成熟和功能維持；趨化誘導神經突起的定向；促進軸突的生長。早期實驗結果表明，神經生長因子對運動神經元無顯著作用。近來研究顯示，面神經切斷后，面神經運動神經元內神經生長因子受體的mRNA水平明顯增加；大鼠胚胎脊髓運動神經元也有神經生長因子受體mRNA的表達，但這種表達在成體受到抑制以致難以被檢出；羅永湘等發現坐骨神經再生室和肌橋接體內注入外源性神經生長因子，再生神經形態結構及功能恢復優于對照組。Heumann等人在面神經切斷后局部給予神經生長因子，觀察到再生神經干粗大，再生軸突增多。說明神經生長因子對運動神經元軸突再生有潛在的生物學效應。本實驗中，A組動物左側加入外源性神經生長因子，顯示再生神經纖維排列，髓鞘化程度均好于對照側，再生神經運動傳導速度也稍快于右側，但統計學上均無顯著性差異。提示神經生長因子對運動神經元再生有一定促進作用，這種作用沒有對交感和感覺神經元那樣明顯；但是神經生長因子對面神經等運動神經元潛在的生物學效應是存在的，這種效應的發揮有賴于其他因素的介入。

神經節苷脂是含唾液酸的一類膜糖脂的總稱。它的基本結構有兩部分組成：疏水端為N-酰基鞘胺醇，鑲嵌在細胞膜雙層的外層，具有脂溶性；親水端為含唾液酸的寡糖鏈，伸展在細胞膜外，與周圍環境接觸，唾液酸與外周Ca2+結合維持細胞的興奮性和正常的生理功能，寡糖鏈對外界刺激因子起識別和結合作用。體內的神經節苷脂主要是以神經節苷脂為主的混合物。實驗顯示，外源性神經節苷脂也能夠促進神經再生。神經生長因子對運動神經元有潛在的生物學效應，而這種效應的發揮有賴于中間信使物的誘導。體外試驗表明，神經節苷脂抗體可以阻斷神經生長因子誘發的軸突再生，說明神經節苷脂在調節神經生長因子的作用中至關重要。

本實驗利用自身對照，研究神經節苷脂介導神經生長因子對運動神經元再生的影響。通過形態學及電生理觀察，顯示B組和C組左側均見大量再生軸突生長，神經排列成束，神經干粗大；而右側神經纖維相對較疏散。計算機圖像處理結果顯示：B、C組左側加入神經生長因子和神經節苷脂混合液的神經再生纖維數目、纖維直徑、軸突直徑、髓鞘厚度均大于右側，B、C組左側再生神經電傳導速度快于右側，這與左右側髓鞘化成熟程度是一致的。從 B、C組G率看，左側較低，而右側較高，所以右側傳導速度慢于左側；但左側的G率未達到正常的0.60，說明神經生長因子在促進神經再生方面尚有不足。另外，正常神經纖維直徑多在5～6μ之間，B、C組左側再生神經纖維直徑接近但尚未達到理想分布；而右側細纖維成分多，提示神經節苷脂和神經生長因子混合液能夠促進運動神經元再生，增加再生軸突數目，加快軸突髓鞘化，提高運動傳導功能的恢復。

以往認為感覺神經及交感神經能夠逆行運輸神經生長因子，故而神經生長因子能夠對其損傷后的再生起重要作用，而運動神經則不能。近來研究顯示運動神經有這種能力，但是這種能力相對要弱得多，這與本實驗顯示神經生長因子對運動神經元再生有促進作用但無統計學意義相符合。從神經節苷脂的結構可以看出，它的親水端中的唾液酸與外周Ca2+結合能力較強，寡糖鏈對外界刺激因子起識別和結合作用。所以當外源性Ca2+嵌入到細胞膜，由于它帶有較多的負電荷，大大增加了細胞表面的負電性，從而提高了細胞與帶正電的遞質以及金屬離子的結合力，尤其是Ca2+與唾液酸有很強的鰲和作用，一方面為神經細胞的信息傳遞活動濃積了足夠的Ca2+，另一方面Ca2+可同時與兩個分子結合，神經節苷脂分子間以及GN1 與復性糖蛋白質間的聯系，因此神經節苷脂為非特異性受體首先與神經生長因子結合，將神經生長因子濃聚在周圍，繼而將濃聚的神經生長因子轉運給神經生長因子特異受體從而完成神經生長因子經運動神經元軸漿運輸的過程。

神經生長因子耐運動神經元效應如何，關鍵在于運動神經軸漿運輸神經生長因子的能力如何。到目前為止尚無確切實驗證據說明運動神經軸漿有著感覺及交感神經運輸神經生長因子的能力。另外實驗中應用的神經節苷脂是混合液，能否達到純神經節苷脂,的實驗效果尚不能確定。由于神經節苷脂介導神經生長因子是其首先同神經生長因子結合，因此神經節苷脂與神經生長因子的有效配伍劑量如何，是否需要緩釋載體及活性的維持尚待進一步探討。

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