神經生長因子在顱腦外傷中的應用進展

[摘要] 神經生長因子（nerve growth factor，NGF）作用廣泛，對神經系統和非神經系統都具有調節作用，是參與損傷神經再生和功能修復的重要因子。近年來，已成為神經細胞損傷治療的研究熱點。本文就神經生長因子的研究及其在顱腦外傷治療中的研究進行綜述。

[關鍵詞] 神經生長因子；顱腦外傷

[中圖分類號] R651.15 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2013）11-0029-03

早在1953年Rita Levi-Montalcini[1]首先在小鼠肉瘤組織發現了某種可在血液中擴散并作用于外周神經的因子。1960年，Cohen[2]提取并純化出這種因子，并證明這種因子可促進培養神經節長出突起，命名為神經生長因子（nerve growth factor，NGF），經過幾十年基礎理論及臨床研究，世界上首個神經生長因子于2003年在我國上市，應用于臨床治療，該因子是神經系統最重要的活性物質之一，也是目前研究最清楚的神經營養因子之一。本文就神經生長因子的研究及其在顱腦外傷治療上的研究進行綜述。

1 NGF的結構、分布及受體

NGF均為糖蛋白，按沉降系數分為7sNGF和2.5sNGF兩種。7sNGF主要由α、β、γ三種亞基以α2βγ2的比例構成，其分子量接近140kD，其中β亞基是NGF的活性區，可完全表現NGF的生理效應，β亞基單位是由2條118個氨基酸組成的單鏈通過非共價鍵結合而成的二聚體[3]； 2.5sNGF其結構與β亞基基本相同，故又稱β-NGF[4，5]，分子量13～14kD。

NGF在人體的分布非常廣泛，在中樞神經系統中，主要分布在海馬、大腦皮層、中隔、Broca斜角帶、嗅球和紋狀體中的膽堿能神經元。在外周組織，NGF主要分布于頜下腺、心臟、虹膜、皮膚和輸精管等交感神經或感覺神經較豐富的組織。

NGF的受體分為高親和力受體和低親和力受體兩種。高親和力受體又稱TrkA （tyrosine kinase receptor A），是由原癌基因trk編碼的一種酪氨酸蛋白激酶受體，當NGF和TrkA結合可出現細胞學反應，促進細胞某些蛋白或酶合成的增加，誘導突起生長，增強細胞的存活和生長等。低親和力受體又稱p75（p75 neurotrophinreceptor），能與所有的NGF結合，主要在對NGF起反應的細胞上表達，調節TrkA的信號傳導，參與細胞凋亡、細胞遷移、調節神經遞質的逆行轉運、神經軸突的生長及神經叢的形成等[6-9]。NGF受體廣泛分布于神經系統及非神經系統，在神經系統中主要分布于基底前腦、紋狀體、隔區、外側膝狀體、上丘等幾乎所有膽堿能神經元及外周感覺神經元、交感神經元。在非神經細胞中，主要分布于黑色素細胞、肥大細胞、中性粒細胞、頜下腺細胞等[5]。

2 NGF的生物學效應

神經生長因子的生物學效應廣泛，分神經系統及非神經系統兩類，神經系統作用主要表現為以下幾個方面：①在神經系統的發育過程中主要表現為促進神經元的分化、誘導神經纖維定向生長、控制神經元存活的數量、刺激胞體和樹突樹的發育以及影響神經纖維支配靶區的密度。②在正常成熟神經細胞中，NGF、NGF mRNA和NGF受體的水平和分布都明顯減少，主要效應神經元對NGF的依賴性也顯著降低，主要起到營養作用，只有部分交感神經元仍需要依賴NGF存活。③在損傷的神經元其作用主要表現在保護神經元、促進神經元修復和抗神經元凋亡的研究以及促進神經纖維再生，減少受損神經細胞的死亡和調控受損神經元的基因表達，促進效應神經元功能的修復，通過受體介導細胞內信號傳導，激活各種分化因子，發揮神經趨化作用，引導和加快軸突再生長。非神經系統作用主要有：①促進炎性反應趨化作用和再生神經的血管形成。②NGF能促進神經病損后的肌梭的細胞分化，可促進皮膚和肺的成纖維細胞的修復。③也有研究表明NGF有增強葡萄糖引起的胰島素分泌作用，能使成骨細胞發生磷酸化，成骨能力增強；NGF對不同類型的腫瘤其作用不同，NGF可促進某些腫瘤增生，也可對某些腫瘤具有抑制作用[5，10，11]。

研究發現當腦損傷時，NGF及其受體在損傷部位及效應神經元上表達增多，這提示可能與損傷神經細胞的保護作用有關。研究認為：腦損傷時腦內NGF表達增加對神經元的保護作用可能有以下幾個方面：①抗氧自由基作用；②增加過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶等自由基清除劑的活性，減輕缺血神經細胞損傷；③拮抗興奮性氨基酸的神經毒性；④通過多種途徑和方式調節神經元細胞漿內Ca離子，抑制鈣離子超載，從而實現保護損傷神經元的作用；⑤抑制程序性細胞死亡[12，13]。

3 神經生長因子在顱腦損傷中的作用

顱腦損傷（traumatic brain injury，TBI）是目前一種高發病率、高致殘及高死亡的創傷性疾病，其死亡率可高達26%～50%[14]。雖然隨著現代科技的不斷發展和治療水平的提高，顱腦外傷致殘率及死亡率有一定的下降，但仍是一個重要的死亡因素。其損傷機制及治療仍是目前研究工作的重點及難點之一。

顱腦外傷對腦組織造成的損傷分為原發性腦損傷和繼發性腦損傷：①原發性腦損傷是指在創傷暴力作用瞬間發生的損傷，是創傷暴力對神經元的直接沖擊、撕裂、剪切、擠壓等因素共同導致其正常結構和功能的部分或完全喪失。②繼發性腦損傷（secondary brain injury，SBI）是指創傷后幾小時、幾天或更長時間內發生的神經元再損傷，是原發性腦損傷或全身因素導致微環境改變對神經元產生的損傷。繼發性腦損傷的影響因素主要有：①血腦屏障破壞；②自由基形成；③興奮性氨基酸和興奮毒性損傷；④炎癥反應；⑤血容量改變導致腦灌注壓的降低；⑥神經元Ca離子超載；⑦凝血酶與血腦屏障、腦水腫；⑧受損腦組織對繼發性損傷的敏感性增強；⑨高熱；⑩低鈉血癥。各種因素相互獨立又相互影響，共同作用導致繼發性腦損傷[15]。

大量臨床試驗均表明神經生長因子在顱腦外傷治療上有確切療效：朱文平等[16]進行了神經生長因子在急性重型顱腦外傷患者中應用的療效的觀察：將80例急性重型顱腦外傷、GCS計分<8分的患者隨機分為觀察組與對照組兩組，通過開顱手術后局部給藥及術后靜脈持續給藥方案，觀察患者的神志、語言、肢體活動恢復情況，結果顯示觀察組（應用NGF組）患者的治愈率60%，總有效率90%，而對照組患者的治愈率40%，總有救率80%，兩組比較差異均有統計學意義（P < 0.05），觀察結果提示NGF局部應用加全身給藥能明顯促進嚴重腦挫裂傷患者的神經功能恢復，療效好、起效快、安全性高。余建國、林寧[17]對神經生長因子對顱腦損傷預后進行觀察：選擇40例不同類型的顱腦損傷患者作為觀察組，隨機選40例跟觀察組相類似的病例作為對照組，觀察組在顱腦損傷后24 h或術后24 h肌注神經生長因子治療，有顱內高壓表現或腦水腫者，以脫水劑等對癥治疔，對照組僅有脫水等常規治療，結果觀察組總有效率為97.5%，而對照組總有效率為75%，二者差異有顯著統計學意義，研究還表明常規治療輔以NGF能使腦挫裂傷灶及水腫范圍短期內明顯縮小，增加療效，縮短療程。付冰[18]也探討了NGF在重型顱腦損傷中的治療作用：將40例重型顱腦損傷患者隨機分成常規治療組和常規治療加NGF治療（采用靜脈輸注+鞘內注射兩種給藥途徑）兩組，觀察患者的昏迷時間、死亡率及致殘率情況，結果：在常規治療組，昏迷時間平均10 d，死亡3例（15%），恢復良好者l4例（70.6%），致殘5例（25.7%），在NGF治療組，昏迷時間平均7 d，死亡1例（5%），恢復良好者l6例（80%），致殘3例（15%）。觀察結果提示NGF在重型顱腦損傷的治療中，能縮短昏迷時間，降低死亡率，減少致殘率，而且無顯著毒性，安全可靠。齊輝等[19]對神經生長因子在重型顱腦外傷的觀察到：NGF經靜脈途徑應用1周左右GCS評分較沒有用NGF組即有顯著改善，提示NGF有助于重型顱腦損傷后早期促醒；NGF治療28 d對于半年門診隨訪的預后分級有顯著改善，有助于改善重型顱腦損傷的預后。臨床觀察中未見到與NGF有關的藥物不良反應。王易虎、張燦久[20]研究了康復期應用NGF聯合康復訓練治療顱腦損傷患者的效果，將不同病例隨機分為常規康復組、NGF組及康復訓練+NGF共三組。常規康復組：主要以醫療體育及理療矯正不良姿勢，及進行語言訓練；NGF組：每日肌注NGF10 000 U，連續60 d；康復訓練+NGF組：在常規康復治療前提下，每日肌注NGF10 000 U，連續60 d。結果顯示康復訓練+NGF聯合治療，癥狀改善明顯優于其余兩組，平均恢復時間縮短，并發后遺癥的發生率低于其余兩組，其原因分析可能與NGF在顱腦外傷后期促進神經纖維生長并形成的新突觸聯系，而反復訓練又可促使新形成的突觸相互間形成更接近正常功能的聯系，實現中樞神經與功能再組合，加之NGF維持神經元的生存，以避免發生嚴重的神經元壞死，加快了腦內正常神經元以及在正常情況下沒有發揮作用的神經元的代償過程加快了康復速度，有利于康復，達到治療目的。

NGF之所以能夠在顱腦外傷患者治療中取得較好的療效，具體可能與以下幾個方面作用有關：①對于損傷的腦組織，NGF通過多種效應抗效應神經元凋亡，使盡可能多的效應神經元存活下來，提高后期功能恢復質量；②NGF通過抗氧自由基作用、增加自由基清除劑的活性、拮抗興奮性氨基酸的神經毒性以及抑制鈣離子超載等作用，避免或降低繼發性腦損傷對預后的不良影響；③NGF通過營養效應神經元作用，促進受損效應神經元的修復，促進斷裂的神經纖維再生長，并形成新的突觸聯系，從而促進神經系統功能的恢復。

研究表明NGF在顱腦外傷的急性期、術后及康復期均起到較好的療效，越早給予NGF治療，越早保護神經元，減少繼發性腦損傷作用越大，預后越好。但是有學者對用藥時機提出不同看法[21]，認為腦外傷后3 d內病情不穩定，有繼續出血的可能，而時間過長，腦軟化、腦萎縮形成不可逆的損害，難以恢復，建議NGF治療時機以腦外傷后3 d～3個月為宜。就目前多數NGF應用于顱腦外傷急性期臨床研究，未明確提示有誘發再出血風險，而急性期及術后應用NGF均起到較好的療效，建議顱腦外傷患者可以早期應用NGF，取得更好的療效；當腦軟化及腦萎縮形成之后，NGF已無法逆轉死亡的神經元，所以后期的應用以顱腦損傷3個月內為宜。

有研究認為NGF為水溶性大分子物質，難以透過血腦屏障（blood-brain barrier，BBB），給NGF在顱腦外傷治療上帶來了困惑。但有研究發現[22]：在靜脈注射NGF 30 min時腦組織含量達到頂峰，維持約2 h BBB通透率為4%左右，而NGF的高流入量不能被簡單的解釋為一般彌散作用，有人認為可能是由于α和γ亞基的作用使得NGF對于BBB具有良好的通透性。也有研究顯示[23]，在一般情況下，NGF約有30%能夠透過血腦屏障。在發生顱腦損傷時，血腦屏障被破壞，能增加NGF繞過BBB直接到達受損神經組織；由此也有學者采用腦組織局部用藥、腦室內注射藥物或局部植入物的方法繞過BBB，增加受損腦組織NGF的濃度。還有學者認為，可以用20%甘露醇靜脈給藥后可暫時性開放血腦屏障，這時再使用外源性NGF，能增加NGF進入腦組織[16，24]，發揮NGF的神經保護及促進神經修復作用。NGF 在顱腦外傷治療中，許多研究從不同的途徑給藥，均起到較好療效，并且未見明顯不良反應，可見NGF在腦外傷時通過各種途徑給藥及應用藥物暫時性開放血腦屏障等方法，可使受損腦組織維持較高NGF水平，對顱腦損傷效果較好，但NGF具體如何透過血腦屏障的機制尚未明確，還需進一步研究，以指導更合理用藥，取得更大的療效。目前在顱腦外傷治療上NGF常用途徑主要包括術后腦組織內局部注射、腦室內注射、靜脈滴注、肌肉注射等，不同的給藥途徑均有一定的療效，但何種給藥途徑最有效尚無定論，還需進一步研究。

4 前景與展望

NGF是最早發現的神經營養因子之一，經過幾十年的不斷研究，從分子結構、理化性質、分布到生物學功能以及NGF受體結構和性質等均先后被闡明。大量動物實驗及臨床試驗表明NGF為多功能因子，在神經系統作用主要具有促進神經元分化、保護效應神經元、誘導神經纖維定向生長和再生等多種效應。NGF在顱腦損傷患者神經功能恢復治療的大量臨床研究均顯示了較好的臨床療效，具有良好的前景，給治療帶來新的希望。

目前NGF 的研究重點仍是NGF 生物學效應及其作用機制、NGF治療的時機和強度的選擇、NGF的療效評估等，其復雜的作用機理仍然不是很清楚，對于神經保護的相關臨床應用療效也需進一步證實。

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（收稿日期：2013-02-25）