神經營養因子與面神經再生的研究進展

胡榮城 曹鸝儷（綜述） 樸正根*（審校）（暨南大學醫學院口腔醫學系，廣東 廣州 510632）

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神經營養因子與面神經再生的研究進展

胡榮城 曹鸝儷（綜述） 樸正根*（審校）
（暨南大學醫學院口腔醫學系，廣東 廣州 510632）

【摘要】面神經損傷是常見的口腔頜面部損傷。面神經的再生機制對于損傷后神經的修復具有重要意義，隨著對面神經修復過程的深入研究，人們發現神經營養因子對于面神經的再生和功能恢復有著重要的作用。本文對神經營養因子與面神經再生的研究進展進行了綜述。

【關鍵詞】神經營養因子；面神經損傷；神經再生；軸突

面神經的解剖結構獨特，位置表淺，容易受到多種因素的損傷。目前對面神經損傷尚無較為理想的治療措施，損傷引起的面癱使患者深受困擾。面神經損傷后神經元的存活狀態以及軸突的再生質量和速度，軸突與靶器官之間的精確控制及協調運動對神經功能的恢復起到非常重要的作用，因此，如何最大程度地保護受損的神經組織，促進神經的再生及其功能的恢復，已成為研究的熱點。近年來的研究表明，神經營養因子可促進神經再生、神經元存活及軸突再生，并能夠調節突觸的可塑性［1］，其對損傷后面神經再生修復的促進作用越來越受到關注。

1 神經營養因子的定義與分類

神經營養因子（neurotrophic factor，NTF）是由靶組織或者膠質細胞產生、分泌的一類蛋白質或小分子多肽，可調節神經元的發育、存活，并能夠促進神經元的修復、軸突的再生及調節突觸的可塑性，其活性主要由高親和力受體Trk（tyrosine kinase）即TrkA、TrkB、TrkC和低親和力受體p75NTR（p75 neurotrophin receptor）來調節。

按受體不同大致可將NTF分為四類：第一類是神經營養素，該類的成員有神經生長因子（nerve growth factor，NGF）、腦源性神經生長因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）、神經營養素-3（neurotrophin-3，NT-3）、神經營養素-4/5（neurotrophin-4/5， NT-4/5）、神經營養素-6（neurotrophin-6，NT-6）以及神經營養素-7 （neurotrophin-7，NT-7）；第二類是神經細胞分裂素，該類的成員有白細胞介素-6（IL-6）、睫狀神經營養因子（ciliary neurotrophic factor，CNTF）；第三類是成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，FGF），主要的成員是酸性成纖維細胞生長因子（aFGF）與堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）；第四類是其他神經營養因子，如膠質細胞源性神經營養因子（glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF）、轉化生長因子-β（transforming growth factor -β，TGF-β） 、胰島素樣生長因子（insulin-like growth factor，IGF）、白細胞抑制因子（LIF）、表皮生長因子（EGF）、血小板源性生長因子（PDGF）、神經球蛋白（NGB）［2］等。

目前已發現的NTF有20多種，其中與面神經再生關系比較密切，且研究較多的有NGF、BDNF、NT-3、CNTF、bFGF、GDNF等。①NGF、BDNF以及NT-3均屬于神經營養素。NGF是Levi-Montalcini 于1952年發現的第1種NTF，它的主要功能是維持胚胎發育期的神經元存活以及促進神經細胞的發育、生長，此外，NGF還能夠誘導神經突起的生長［2］。BDNF是第2種被鑒定的NTF，1982年Barde等［3］從豬腦中分離出來的小分子蛋白質，它是一種運動及感覺神經元營養因子，可抗損傷性刺激，阻止神經細胞的凋亡，并促進神經元再生，同時在誘導神經軸突的再生、促進神經通路的修復等方面都發揮著重要的作用。NT-3不只是對運動和感覺神經元具有營養作用，它對交感、腸、海馬以及小腦神經元等都有一定的營養作用，且對神經損傷修復也起著重要的作用［4］，但NT-3與NGF、BDNF的作用有一定差異。②CNTF屬于神經細胞分裂素，是1984年從雞胚眼中分離純化［5］，NGF和BDNF是分泌蛋白，而CNTF則是一種胞質蛋白，其主要作用是維持交感、運動及感覺神經元的存活，它在組織中的作用活性是NGF的3～4倍。③bFGF是成纖維細胞生長因子家族中最具代表性的成員，能促進神經細胞生長和神經纖維再生，在神經干細胞的增殖、分化方面也發揮著重要的調節作用［6］。④GDNF是至今發現的NTF中營養作用最強的因子，無論是成熟的還是發育的運動神經元，GDNF都對其具有神經營養作用。研究表明，GDNF對正常的或受損的運動神經元均有很明顯的神經營養保護活性［7］。因此，深入了解NTF在面神經再生中的作用，對應用NTF治療面神經損傷具有非常重要的意義。

2 NTF在面神經再生中的作用

眾所周知，面神經再生涉及到細胞學和生物化學，是一個十分復雜的過程。而決定面神經再生的前提條件主要有兩個：一是神經元胞體的存活；二是軸突的延伸。在面神經受到損傷之后，逆向運輸NTF會出現障礙，從而使神經細胞死亡，并失去神經再生的功能，如果用周圍靶組織來源的NTF去支持受損神經元的逆向生長，就可以矯正這個過程。那么，通過NTF來調節受損神經的局部微環境，就可能達到與靶組織支配神經再生一樣的效果。Barras等［8］制作了一種大鼠面神經切斷的模型，該模型存在長為8 mm的神經斷裂溝，通過研究發現，在應用GDNF之后，有髓神經纖維可長入神經斷裂溝，以8 mm這個距離，要是不應用GDNF的話，是不可能會出現神經再生的。

2.1 NTF保護面運動神經元的作用：當周圍神經受到損傷后，神經再生的前提是要保護神經元，減少神經元的凋亡［9］。神經元的營養因子喪失學說是受損神經誘導運動神經元死亡的典型理論，也就是說，當軸突受到損傷后，靶源性NTF的逆向運輸不能正常進行，從而使神經元缺失營養因子，導致神經元死亡。因此，面神經損傷后，NTF是神經元存活所必需的，它們可以通過神經遞質合成酶的表達影響神經元的功能，并決定神經元的存活。Hottinger 等［10］通過研究一種特別制作的面神經損傷動物模型發現，損傷模型的面神經元有50%一致性地、漸漸地萎縮和死亡；而在實驗開始前一直給予GDNF1個月后才切斷面神經，則發現面神經元只有5%死亡，仍有95%存活，提示NTF不僅可以保護成年后受損的面神經元，還能夠防止因神經損傷而導致的神經元萎縮。Barras等［8］制作了一種大鼠面神經切斷的模型并進行研究，發現GDNF對中樞和周圍運動神經元損傷有明確的治療作用，對阻止運動神經元凋亡或變性死亡均有一定作用。Sakamoto 等［11］制作了一種面神經撕脫傷動物模型，分別將BDNF、GDNF、TGF-β2的基因片段通過腺病毒為載體轉染成功之后，應用于模型上，結果說明BDNF、GDNF、TGF-β2在提高乙酰膽堿轉移酶的活性，減少面神經元變性及抑制NO合酶的誘導作用等方面都有明顯的作用。

2.2 NTF促軸突再生的作用：當周圍神經受到損傷后，神經功能恢復的基礎是新生軸突的快速定向生長。面神經損傷后神經的恢復是機械作用和生物調控一起作用的結果，前者又叫機械屏障，后者則指神經營養因子與神經誘導因子［12-13］。因為面神經是以有髓神經為主，所以促進神經纖維髓鞘化對于面神經的功能恢復有積極的作用，而且受損面神經相應的軸突會有較高水平的NTF及受體表達，隨著這些受體表達的升高，會使NTF在局部集聚，從而促進再生軸突的髓鞘化及延伸。Lu等［14］制作了一種小型豬的面神經損傷模型，研究表明CNTF能促進軸突再生，許旺細胞遷移以及髓鞘再生。Chen等［15］在一種神經損傷動物模型中，利用將GDNF復合到膠原管/硅膠管內的方法進行神經修復，取不同時間的材料并利用圖像進行各種參數的測量和分析，包括再生軸突的恢復率，再生軸突的直徑，單位面積的軸突數目，并于電鏡下觀測髓鞘和軸突的超微結構以及神經的傳導速度，結果發現不論是再生軸突的恢復率、軸突再生的數目，還是神經的形態恢復、神經的傳導速度，GDNF組都要比對照組優越得多。說明NTF可以有效提高軸突再生的質量與數目，并使再生軸突能夠更好更快地與靶肌肉建立起功能聯系，促進神經細胞生長、分化，相反，由于神經細胞的生長、分化又可以提高軸突的再生速度，二者是互相促進的關系。

受損的面神經在進行修復的過程中，很容易產生錯向的再生，這是因為由面神經支配的肌群比較多，且軸突存在較多的側副分支，從而會引起不協調的肌肉運動以及功能的恢復效果不佳。為了解決這一難題，近年來有學者進行了研究，通過應用NTF的抗體進行局部注射，結果發現在面神經再生的過程中，NTF抗體不僅能夠有效的減少側副分支，而且成功消除了錯誤的導向，但對神經元的存活及軸突的延伸并無影響，結果還進一步證明了通過減少側副分支的數量可以使神經的功能恢復得更加良好［16-18］。

NTF對于面神經的再生具有重要的作用，但損傷后NTF保護神經元和促軸突再生的分子機制尚不清楚，只是在調節鈣穩態和對抗自由基產生等方面有了初步的認識，且NTF確切的信號轉導機制尚不明了。

3 影響NTF促進面神經再生的因素

3.1 給藥方式：NTF不容易通過血腦屏障，且半衰期短，用藥相當困難，不同的給藥方式作用結果可能不同，且有可能會產生一些不良反應。研究表明，BDNF通過腦室給藥會引起一些不良反應，如活動過度、飲水減少、體質量減輕等［19］。因此，從基礎研究過渡到臨床之前，需解決NTF給藥方式和安全給藥的問題。

近年來比較贊成持續給藥，該理論認為，要更好的促進周圍神經再生，應該使NTF能夠持續的釋放到受損神經周圍，目前較有效的一種方法是把NTF復合至可吸收的微球或神經導管內，另一種則是把轉染目的基因的細胞移植在損傷的部位。Liu等［20］通過神經導管結合微球的方法緩釋NGF作用于兔面神經損傷模型上，發現可以顯著提高受損面神經的修復。Wan等［21］在面神經損傷的成年鼠模型上進行手術重建結合NT-3基因治療，結果表明NT-3基因療法可以有效地促進軸突的再生，即使是在面神經損傷9周之后也能發揮作用。Ba等［22］成功將GDNF基因插入逆轉錄病毒載體，證明GDNF基因修飾許旺細胞（SCs）可以穩步有效地釋放GDNF。基因療法已經成為最有前景的治療手段之一，運用基因療法不僅可以實現在局部不斷地供給NTF的目的，還能避免傳統給藥方式的各種不便。不過，基因療法是一種新興治療手段，還存在很多技術問題需要解決和完善。現階段基因療法主要是以病毒作為載體，由于病毒具有抗原性，且對要導入的基因大小存在一定的限制，應用于臨床的話會有一定的危險［23］。解決這一問題的方法是，通過實驗研究找到具有良好的安全性、可以誘導基因表達、在組織內能特異性表達的新型載體。

3.2 藥物濃度：一般情況下NTF對周圍神經的修復效果是呈現劑量依賴關系的，但也存在著高濃度的NTF反而抑制神經再生的情況。有學者經過研究發現，高濃度的BDNF與NT-3會抑制聽神經元軸突的生長，但低濃度的時候卻不會，提示這是高濃度的NTF對軸突形成的一種特別抑制，并不是毒性反應［24］。另外有學者通過研究表明，隨著NGF濃度的提高，軸突延長對其反應卻出現抑制現象，推斷在生長錐達到目標后可能終止軸突生長是必須的［25］，抑制作用或許是向中樞傳入重排的信號。目前對抑制作用的分子機制尚未明確，有可能是因為高濃度的NTF使Trk與p75所介導的信號通路的平衡發生了變化［26］。現階段對面神經再生與NTF濃度之間關系的研究較少，如何確定NTF促進面神經再生的最合適釋放濃度及有效作用時間仍有待進一步研究。3.3 聯合應用：越來越多的研究表明，應用單因子修復周圍神經損傷的作用效果遠不如多因子的聯合應用。實際上，NTF的聯合應用要更為符合體內的狀態，因為在神經受損后，周圍多種NTF及受體的水平會出現改變，并一同參與神經的修復過程［27-28］。Cao等［29］制作了一種大鼠面神經橫斷模型，研究發現CNTF和BDNF聯合應用可更好地引導軸突的有序增長，促進軸突再生，并改善面神經的功能恢復。Cui等［30］也通過研究發現，聯合應用CNTF和bFGF比單獨使用CNTF或bFGF更能有效的促進面神經再生。雖然多因子聯合作用促進面神經再生的效果已在相當程度上被認可，但怎么在多種已知的NTF中進行篩選及組合，從而最有效地促進面神經再生，仍需要進一步的研究，且NTF聯合應用有無藥物配伍禁忌尚不得而知。

4 展 望

治療面神經損傷需要精確的外科手段配合良好的再生微環境。目前對于NTF促進面神經再生的研究仍處于實驗室階段，在應用于臨床之前，還有不少基礎問題需要解決。眾多的實驗研究已經證明了NTF對受損面神經的修復效果，隨著對NTF及神經再生機制的進一步探究，我們定能在面神經損傷后的修復治療方面取得更大的突破。

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