神經(jīng)營養(yǎng)因子

神經(jīng)營養(yǎng)因子第1頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第2頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一一個漫長卻精彩的故事~~~第3頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一從前，人們不知道……

在發(fā)育的過程中，一個神經(jīng)元怎樣找到它的靶組織第4頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一

直到，一個聰明的老頭兒，做了一個聰明的實驗……

第5頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一1934:VictorHamburgerdiscoveredthatremovalofalimbbudresultedinreducednumbersofsensoryandmotorneuronsinthespinalcord.第6頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一Based

onhislimb-budexperiments,V.Hamburgerhypothesizedthatthetargetsofinnervatingneuronsprovidesignalsthatrecruitundifferentiatedcellstodevelopintosensoryormotorneurons.(hewaswrong)In1942,Levi-MontalciniandLeviproposedthattarget

derivedsignalsmaintainsurvivalofdifferentiatingneurons.In1949,HamburgerandLevi-Montalcinirepeatedthelimbbudexperimentsandfoundthattheirresultssupportedtheneurotrophichypothesis.Hamburger,V.andLevi-Montalcini,R.(1949)J.Exp.Zool.111:457-502.第7頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一EffectofRemovingorAugmentingNeuralTargetsontheSurvivalofRelatedNeuronsPN23092.JPG1949:VictorHamburgershowedthattransplantationofasupernumerarylimbresultedinincreasednumbersofsensoryandmotorneuronsinthespinalcord.第8頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一神經(jīng)元與靶組織的勝利會師！第9頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一那么，為什么神經(jīng)元需要如此強得依賴自己的靶組織？要滿足發(fā)育中神經(jīng)系統(tǒng)與其服務的機體的比例所需的神經(jīng)元的數(shù)目要與其靶組織精確的匹配一個普遍的，令人驚嘆的策略第10頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一如何實現(xiàn)？脊髓中的這些神經(jīng)元，與其他的神經(jīng)元競爭存在于其靶標（肢芽）的某種資源，而這種資源是有限供應的。因此，成體神經(jīng)元的數(shù)目并非最初被強硬的遺傳決定的，而是可以在發(fā)育的個體中被特殊的神經(jīng)元-靶組織的相互作用而決定。第11頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一營養(yǎng)作用的分子基礎關于神經(jīng)元及其靶標的假說：第一，最小劑量依賴。第二，靶源組織分泌。第三，數(shù)量有限。第12頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第13頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第14頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NGF的簡史雞胚移植實驗測定方法的建立分離、純化、命名諾貝爾第15頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一1954:neuriteoutgrowthassay–extract+extract1969:NGFpurifiedtohomogeneityStanleyCohenRitaLevi-Montalcini1986:Levi-MontalciniandCohensplittheNobelprizeforPhysiologyorMedicine

“fortheirdiscoveryofgrowthfactors”1960:NGFpurified第16頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一關于NGF遺留的問題生理環(huán)境下對神經(jīng)存活的重要作用通過慢性注射NGF的抗血清來剝奪發(fā)育中的老鼠的NGF（knockdown）——導致成年小鼠失去大量NGF依賴的神經(jīng)元注射外源性NGF（overexpression）——則可以引起膨大的交感神經(jīng)節(jié)與NGF剝奪的現(xiàn)象正好相反。第17頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一沒有直接證據(jù)顯示NGF是由其靶組織合成，或者說神經(jīng)元從靶組織攝取。神經(jīng)組織中受體的存在？特別是，NGF的信號只在生長的神經(jīng)元軸突接觸到其靶標后才出現(xiàn)第18頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NGFsummayNGF可以介導兩類特殊的神經(jīng)細胞類群~交感神經(jīng)元和一些感覺神經(jīng)節(jié)細胞）相關神經(jīng)元在NGF剝奪的情況下會死亡；而更多的NGF則可以使更多的神經(jīng)元存活；存在于神經(jīng)元的靶組織；在相關的投射神經(jīng)元中存在NGF的受體。

~~~~~~~~神經(jīng)營養(yǎng)因子的金標準第19頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NGF: sympatheticneuronsandsomesensory neurons(CNSneuronsdonotrequireNGFforsurvival)BDNF: NGF-relatedfactorpurifiedin1982frompig brain (shares~50%homologwithNGF)NT-3andNT-4/5:wereobtainedbyPCRcloningAllthesefactorsaresynthesizedas~250aaprecursorsthatareprocessedinto120aaproteins第20頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NeurotrophinsBDNF(brainderivedneurotrophicfactor)oncorticalneurons第21頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第22頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第23頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NTF的分類Neurotrophins(NT)NTFCNTF(ciliaryneurotrophicfactor)GDNF(glial-cell-line-derivedneurotrophicfactor)NGF(nervegrowthfactor)BDNF(brain-derivedneurotrophicfactor)NT-3(neurotrophin-3)NT-4/5(neurotrophin-4/5)NT-6(neurotrophin-6)NT-7(neurotrophin-7)第24頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一這些實驗的結果顯示出，NGF可以本地作用于刺激突起末梢的生長-但這一細胞的其他突起，沒有接觸到NGF的，則回縮。另外，生理學實驗顯示，NGF及其他的神經(jīng)營養(yǎng)素可以影響突觸的活性及可塑性，這一點相對獨立于他們的細胞存活的作用。因此，神經(jīng)營養(yǎng)素的活性有很高的選擇性，依賴于神經(jīng)營養(yǎng)因子的類型、相應神經(jīng)元分化的階段，以及神經(jīng)營養(yǎng)信號參與的細胞區(qū)域。第25頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子

(Ciliaryneurotrophicfactor，CNTF)

1980年，Adler等由E8雞胚眼中分離到CNTF，分子量20kDa的酸性蛋白，由199aa組成，進化上比較保守，與LIF、IL-6等構成成血細胞因子(hematopoieticcytokine)超家族分子以單體形式存在，無糖基化位點，二級結構富含α-螺旋結構，為維持活性所必需CNTF缺少信號肽序列，在真核細胞中表達的CNTF不能分泌到胞外第26頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一膠質細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子

(glialcellline-derivedneurotrophicfactor，GDNF)1993年6月，美國Synergen生物技術公司的Lin等發(fā)現(xiàn)并克隆了一種新的NTF，由134個氨基酸殘基組成，分子量為15kDaGDNF前體有19個AA的信號肽，成熟多肽鏈中有7個保守的半胱氨酸，活體形式為二聚體

其它GDNFs成員：NTN(neurturin)、PSP(persephin)、ART(artemin)第27頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一非神經(jīng)營養(yǎng)因子肽類生長因子成纖維細胞生長因子(fibroblastgrowthfactor，F(xiàn)GF)：aFGF、bFGF表皮生長因子(epidermalgrowthfactor，EGF)胰島素樣生長因子(insulin-likegrowthfactor，IGF)：IGF-I，IGF-II白細胞介素(interleukin，IL)：IL-1，神經(jīng)白細胞素(neuroleukin)第28頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一神經(jīng)營養(yǎng)因子的受體及信號轉導第29頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第30頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第31頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一Trk受體的分布

TrkA分布在交感、感覺、運動神經(jīng)元及基底前腦TrkB分布在整個NS中，在肺、肌肉也有少量表達TrkC主要在大腦皮質，海馬，小腦表達；TrkC與NT-3在外周分布的不一致性第33頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第34頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一Trk受體的信號轉導

PLC-IP3/DAGIP3-Ca2+/CaM：可誘導LTP，促進神經(jīng)突起的生長，調節(jié)中樞突觸神經(jīng)遞質的受體分型DAG/Ca2+-PKC：生長相關蛋白GAP-43(growthassociatedprotein-43)是PKC的一個底物，它在成熟突觸中是神經(jīng)發(fā)育、神經(jīng)連接再生和突觸可塑性的一個決定因子第35頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一p75NTRstructureNGFKD=10-9M(allneurotrophinscanbindp75NTR)RouxandBarker(2002)ProgNeurobiol67:203-233第36頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一p75NTR的結構特點胞外區(qū)：

4個重復的富含半胱氨酸的結構域，與配體結合有關胞內：無固定的配體誘導的酶激活域，含有6個螺旋結構死亡結構域(deathdomain，DD)第37頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第38頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第39頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一Trk受體與p75受體的相互作用Trk受體與p75受體共表達，p75受體增加配體與Trk的結合力，TrkA對p75NTR介導的信號通路具有抑制效應

p75NTR介導的凋亡作用只有在細胞內Trk的表達水平很低或不表達的情況時才會出現(xiàn)第40頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NT的主要生物學效應☆發(fā)育期：促進神經(jīng)元的存活，生長和分化成熟對神經(jīng)遞質的選擇作用誘導神經(jīng)纖維定向生長控制神經(jīng)元存活數(shù)量第41頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NT的主要生物學效應成年期：NT及其受體的表達和分布都明顯減少，效應神經(jīng)元對NT的依賴也明顯降低維持部分神經(jīng)元的存活和正常功能神經(jīng)元可塑性神經(jīng)損傷修復第42頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NT的主要生物學效應非神經(jīng)系統(tǒng)：

NT與其它肽類生長因子一樣，也是多功能生長因子，可影響免疫、造血、內分泌、和生殖等系統(tǒng)的功能第43頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一CNTF的主要生物效應對中樞和周圍運動神經(jīng)元的營養(yǎng)作用影響非神經(jīng)組織第44頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第45頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一GDNF的主要生物效應對多巴胺能神經(jīng)元的營養(yǎng)支持促進運動神經(jīng)元發(fā)育、修復損傷后運動神經(jīng)元對感覺神經(jīng)元的營養(yǎng)支持第46頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NTF的作用模式逆行信號轉導（靶源性的）：經(jīng)典的NTF作用途徑；靶細胞合成NTF，經(jīng)軸突末端的受體介導，逆行軸突轉運到胞體第47頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第48頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NTF的作用模式順行信號轉導：許多靶神經(jīng)元依賴于傳入投射維持其存活，上游神經(jīng)元通過大分子物質的順行軸突轉運對靶神經(jīng)元起神經(jīng)營養(yǎng)作用第49頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NTF的作用模式NTF的局部作用（旁分泌方式）：靶組織與其支配的神經(jīng)元共存于同一組織，來自靶合成的NTF作用于臨近效應神經(jīng)元Target第50頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NTF的作用模式神經(jīng)鞘合成NTF：發(fā)育期、神經(jīng)損傷期合成增加，成熟期降低；可在局部分泌為未建立神經(jīng)靶聯(lián)系的軸突提供營養(yǎng)第51頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NTF的作用模式通過膠質細胞介導：膠質細胞本身就能釋放NTF；在某些生長因子存在時可釋放NT完成神經(jīng)營養(yǎng)作用第52頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NTF的作用模式神經(jīng)元合成NTF：通過順行軸突、逆行軸突轉運以及局部作用的方式發(fā)揮作用第53頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NTF的作用模式自分泌作用：神經(jīng)元，既合成NTF也有相應受體表達，并對自身的NTF有反應；不能介導神經(jīng)元與靶之間的相互作用，但可維持神經(jīng)元直到與靶之間建立突觸聯(lián)系第54頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NTF的作用模式非分泌方式的NTF：

CNTF，aFGF，bFGF缺少信號肽序列，不能分泌到胞外，細胞損傷時才能釋放，適應神經(jīng)再生需要第55頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一神經(jīng)營養(yǎng)因子與疾病第56頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一基因敲除動物模型第57頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一NTFs及其受體基因敲除小鼠的表型缺失基因表型TrkA致死性，生后一個月內死亡，感覺及交感神經(jīng)元缺失TrkB致死性，生后即死亡，面神經(jīng)核和脊髓運動神經(jīng)元缺失，三叉神經(jīng)節(jié)、背根節(jié)缺失TrkC致死性，生后一個月內死亡，本體感覺缺失，運動姿勢異常P75NTR非致死性，可存活至成年，但感覺神經(jīng)元的一個亞群丟失，周圍感覺和交感神經(jīng)分布缺陷NGF非致死性的，但出生后體重增加停滯、長瘡、出現(xiàn)自毀傾向，感覺和交感神經(jīng)節(jié)細胞缺失BDNF致死性，感覺神經(jīng)缺陷，顱神經(jīng)節(jié)、外周神經(jīng)節(jié)缺失，最嚴重的是前庭神經(jīng)節(jié)細胞顯著喪失，行為表現(xiàn)為旋轉、共濟失調和呈弓狀姿勢NT-3致死性，感覺和交感神經(jīng)元缺失，脊髓傳入纖維數(shù)目下降，與傳遞本體覺有關的感受器（肌梭和高爾基腱器）喪失NT-4/5正常，10個月內無明顯的神經(jīng)元和表型異常BDNF+NT-4/5致死性，與單純BDNF缺陷相似CNTF成體后運動神經(jīng)元萎縮，數(shù)量減少，肌力降低GDNF、GFRα1或Ret表現(xiàn)出相同的表型，即腎發(fā)育不全和胃腸道神經(jīng)支配缺失，出生后不久全部死亡第58頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一神經(jīng)營養(yǎng)因子的臨床應用前景神經(jīng)營養(yǎng)因子的選擇活性及臨床應用可能

疾病作用部位NGFBDNFNT-3NT-4/5CNTFGDNF外周神經(jīng)病感覺神經(jīng)元√√√√交感神經(jīng)元√ALS運動神經(jīng)元√√√√√基底前腦膽堿能神經(jīng)元√√√√√皮質神經(jīng)元√√√海馬神經(jīng)元√√√PD多巴胺能神經(jīng)元√√√HD紋狀體神經(jīng)元√√局部缺血皮質神經(jīng)元√√√急性腦脊髓損傷皮質－脊髓神經(jīng)元√神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤√神經(jīng)膠質瘤√成神經(jīng)細胞瘤第59頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一神經(jīng)營養(yǎng)因子的臨床應用前景帕金森病(Parkinsondisease，PD)：主要病因：黑質紋狀體通路中的多巴胺能神經(jīng)元的進行性退化造成治療：BDNF

GDNF：對DA能神經(jīng)元作用最強的NTF第60頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一神經(jīng)營養(yǎng)因子的臨床應用前景肌萎縮性脊髓側索硬化(ALS)

主要原因：運動神經(jīng)元的致死性病變。治療：除NGF外的NT以及GDNF、CNTF、IGF

其中BDNF和IGF-1已開始臨床試驗第61頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一神經(jīng)營養(yǎng)因子的臨床應用前景阿爾茨海默病(AD)

主要原因：膽堿能神經(jīng)元的病變。治療：多種NTF，維持膽堿能神經(jīng)元的存活，上調ChAT表達第62頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一神經(jīng)營養(yǎng)因子的臨床應用前景外周感覺神經(jīng)病主要原因：外周感覺神經(jīng)元的退化。治療：NGF為主第63頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一神經(jīng)營養(yǎng)因子的臨床應用前景神經(jīng)