睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子在脊髓損傷修復(fù)中的研究進(jìn)展

摘 要:本文是關(guān)于睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子在脊髓損傷修復(fù)中研究進(jìn)展的綜述。主要從CNTF的特點(diǎn)、分布、作用、SCI修復(fù)中的研究進(jìn)展以及應(yīng)用前景等方面進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞:睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(CNTF) 脊髓損傷(SCI)

中圖分類號(hào):R651文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)04(a)-0002-02

脊髓是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中較易受到損傷的部位，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活節(jié)奏的加快，脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)的發(fā)生日益增多，該病致癱率高，給病人造成極大的身心痛苦，而且給國(guó)家、社會(huì)和家庭帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。由于SCI是一個(gè)非常復(fù)雜且多因素參與的疾病，如何治愈SCI仍然是一個(gè)世界性難題。因此，研究SCI后的變化和修復(fù)機(jī)制，對(duì)促進(jìn)損傷脊髓組織的修復(fù)和功能重建具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

多年來，神經(jīng)科學(xué)工作者一直在為尋求SCI修復(fù)策略而努力著。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(Neurotrophic Factors，NTFs)的發(fā)現(xiàn)和研究，為神經(jīng)修復(fù)的治療帶來新的希望，這是一類具有促進(jìn)和維持神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)、存活和分化作用的特異性蛋白質(zhì)，是有力的神經(jīng)生長(zhǎng)促進(jìn)因子。睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(Ciliary Neurotrophic Factor，CNTF)是NTFs中的一員，它生理作用廣泛，最突出的功能是促進(jìn)中樞和周圍運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的存活，防止受損神經(jīng)元退變，以及維持運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的功能，這對(duì)于SCI后的再生和修復(fù)具有重要意義[1]。鑒于此，本文就CNTF本身特點(diǎn)及其在SCI修復(fù)中的研究進(jìn)展及前景做一概述。

1 CNTF的介紹

1.1 CNTF的發(fā)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)

CNTF于1976年在雞胚眼組織睫狀神經(jīng)節(jié)中發(fā)現(xiàn)，因其對(duì)睫狀神經(jīng)元有營(yíng)養(yǎng)作用而得名，它是目前發(fā)現(xiàn)的唯一具有神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)和肌肉營(yíng)養(yǎng)雙重作用的因子。人類的CNTF基因位于第l1號(hào)染色體長(zhǎng)臂近端，屬單拷貝基因，編碼區(qū)長(zhǎng)600 bp，人、兔、大鼠CNTF同源性達(dá)84％左右。CNTF分子是一個(gè)由200個(gè)氨基酸殘基組成的酸性蛋白質(zhì)，分子量為20～24KD。它是一種胞內(nèi)蛋白質(zhì)，屬于造血因子超家族中的一員。

1.2 CNTF在神經(jīng)系統(tǒng)的組織學(xué)分布

CNTF在腦內(nèi)主要位于大、小腦皮質(zhì)的神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞胞質(zhì)中。在脊髓中主要分布在灰質(zhì)、白質(zhì)的前索和外側(cè)索，星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元胞質(zhì)中都有表達(dá)，現(xiàn)在一般認(rèn)為白質(zhì)中少突膠質(zhì)細(xì)胞是正常脊髓中CNTF的主要來源[2]。CNTF在周圍神經(jīng)系統(tǒng)主要存在于有髓神經(jīng)纖維髓鞘的Schwann細(xì)胞和睫狀神經(jīng)節(jié)中。

1.3 CNTF對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的的生物學(xué)效應(yīng)

1.3.1 維持神經(jīng)元存活

CNTF對(duì)多種神經(jīng)元具有營(yíng)養(yǎng)作用，包括脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、交感神經(jīng)元、副交感神經(jīng)元、感覺神經(jīng)元等。經(jīng)毒物處理可致培養(yǎng)中的脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元死亡，而應(yīng)用CNTF對(duì)損傷的脊髓神經(jīng)元有明顯的營(yíng)救作用。外周神經(jīng)切斷可引起相應(yīng)脊髓皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元死亡，若局部應(yīng)用CNTF能夠減輕脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的變性、死亡，使細(xì)胞形態(tài)改善[3]。

1.3.2 誘導(dǎo)神經(jīng)元分化

在體研究發(fā)現(xiàn)CNTF能誘導(dǎo)胚胎神經(jīng)元的發(fā)育、分化。CNTF也能通過提高膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶表達(dá)，降低酪氨酸羥化酶的表達(dá)水平，使腎上腺能神經(jīng)元轉(zhuǎn)變?yōu)槟憠A能神經(jīng)元。

1.3.3 對(duì)膠質(zhì)細(xì)胞的作用

CNTF能促進(jìn)膠質(zhì)細(xì)胞的存活和分化。體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)CNTF能和其它因子協(xié)同誘導(dǎo)少突膠質(zhì)細(xì)胞-Ⅱ型星狀膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞(O-2A前體細(xì)胞)分化為Ⅱ型星形膠質(zhì)細(xì)胞或少突膠質(zhì)細(xì)胞[4]。另外CNTF還能保護(hù)少突膠質(zhì)細(xì)胞免受腫瘤壞死因子-α、β的殺傷。

1.3.4 促進(jìn)周圍神經(jīng)再生

在大鼠坐骨神經(jīng)損傷后的早期，損傷處遠(yuǎn)側(cè)端中的CNTF被釋放到細(xì)胞間隙以便更好的發(fā)揮其生物學(xué)作用，肌肉中CNTF和其受體的表達(dá)也顯著增多，兩者結(jié)合后對(duì)再生的神經(jīng)軸突與失神經(jīng)支配的靶區(qū)起誘導(dǎo)生長(zhǎng)作用，并為神經(jīng)再生與修復(fù)提供合適的微環(huán)境[5]。

2 CNTF與SCI修復(fù)的關(guān)系

SCI的修復(fù)和再生是復(fù)雜的過程，是多種因素共同作用的結(jié)果。在影響修復(fù)的相關(guān)因素中，CNS缺乏為自身?yè)p傷提供足夠營(yíng)養(yǎng)支持是重要的因素。而CNTF是營(yíng)養(yǎng)支持的主要來源之一，因此它在SCI的修復(fù)過程中可能扮演重要的角色。

2.1 SCI后內(nèi)源性CNTF的變化及作用

成年大鼠胸髓[6]損傷后，可致反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞中CNTF表達(dá)明顯上調(diào)，并且CNTF mRNA在脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中迅速增加，其表達(dá)CNTF增多，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生并釋放大量的CNTF到損傷處，參與局部修復(fù)過程。此外施萬細(xì)胞，在損傷早期緩慢遷移到脊髓的移行區(qū)，增生活躍并分泌CNTF。結(jié)合CNTF的生物學(xué)特性分析損傷早期CNTF水平的升高能更好的促進(jìn)脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活，減少神經(jīng)元的程序性死亡，防止受損神經(jīng)元退變和維持運(yùn)動(dòng)功能。

SCI后的功能喪失部分是由創(chuàng)傷造成軸突脫髓鞘引起的。體外實(shí)驗(yàn)證明CNTF移植物能使生長(zhǎng)的軸突髓鞘化增強(qiáng)，其誘導(dǎo)髓鞘生成的機(jī)制在很大程度上是由于少突膠質(zhì)細(xì)胞系的擴(kuò)增，即少突膠質(zhì)祖細(xì)胞增生生成少突膠質(zhì)細(xì)胞[5]。脊髓鈍挫傷實(shí)驗(yàn)[7]證實(shí)損傷后CNTF表達(dá)量明顯增加，它的表達(dá)上調(diào)很好的調(diào)節(jié)少突膠質(zhì)細(xì)胞的增殖和分化，為新髓鞘的形成創(chuàng)造條件。

不過也有報(bào)道表明內(nèi)源性CNTF雖然在神經(jīng)損傷時(shí)表達(dá)量增加，但由于不能激活其受體，因此不能有效對(duì)抗各種原因引起的神經(jīng)損傷。而外源性給予CNTF，可使神經(jīng)元上受體成分處于激活狀態(tài)，所以可能外源性CNTF對(duì)研究和治療SCI更有意義[8]。

2.2 外源性CNTF在SCI修復(fù)中的作用

外源性CNTF具有廣泛的生物學(xué)活性，可以促進(jìn)脊髓感覺神經(jīng)元、脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元、海馬神經(jīng)元等各種類型神經(jīng)元[9]的存活。大鼠脊髓鈍挫傷后給予CNTF治療，損傷點(diǎn)及周圍區(qū)域的組織缺損減輕，神經(jīng)元丟失明顯減少;行為學(xué)上大鼠后肢功能獲得更大的改善。有學(xué)者用CNTF處理繼發(fā)性損傷的脊髓，發(fā)現(xiàn)其側(cè)紅核和前庭內(nèi)側(cè)核中神經(jīng)元死亡的數(shù)量明顯減少[3]。這些結(jié)果表明，SCI后給予外源性CNTF，會(huì)大大減少組織損傷，促進(jìn)中樞神經(jīng)元的存活，保護(hù)紅核脊髓束，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。

綜上所述，SCI早期CNTF的高水平表達(dá)和在損傷早期給予CNTF治療，對(duì)SCI后的組織修復(fù)和功能恢復(fù)有著重要的意義。

3 CNTF研究存在的問題及應(yīng)用前景

近十年來，CNTF的研究發(fā)展迅猛，但我們?nèi)孕杩吹酱嬖诘膯栴}:首先，以往的實(shí)驗(yàn)研究中得到的幾乎都是CNTF的正面作用，但最新研究卻發(fā)現(xiàn)在SCI的早期阻斷CNTF的作用，損傷微環(huán)境中的膠質(zhì)瘢痕會(huì)明顯減少，且神經(jīng)干細(xì)胞的移植分布更廣[10]。這說明CNTF在SCI修復(fù)中可能存在負(fù)向作用，研究還需不斷深入。其次，CNTF天然來源少，不易大量獲得。因此用重組DNA技術(shù)來獲取大量活性CNTF成為當(dāng)務(wù)之急。再次是CNTF作為藥物的安全性問題，雖然動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，CNTF不會(huì)導(dǎo)致任何行為異常，但積極而慎重的基礎(chǔ)藥理學(xué)試驗(yàn)和臨床藥理學(xué)研究是必須的。總之深入認(rèn)識(shí)CNTF在SCI修復(fù)中的正負(fù)作用，揚(yáng)長(zhǎng)避短，去弊趨利，才能使CNTF在治療SCI中有更廣闊的應(yīng)用前景。

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