神经营养因子受体蛋白在视网膜组织中结构和功能的研究现状△

孙晓伟 殷晓贝 李孟达 何婷 李根林

神经营养因子(nerve trophic factors，NTF)在视网膜组织发育和损伤修复过程中起着重要作用。研究认为［1］NTF是通过与其受体结合发挥作用的。NTF家族的受体包括高亲和力的受体Trk和低亲和力受体P75，Trk又可分为TrkA、TrkB和 TrkC［2］。TrkA 的主要配体为神经生长因子(nerve growth factor，NGF)，TrkB的主要配体为脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)，TrkC的主要配体为神经营养素-3(neurotrophin-3，NT-3)［3-4］。以往关于视网膜 NTF 研究的文献报道较多，但有关其受体报道较少，本文就NTF高亲和力受体的研究进展作一综述。

1 Trk蛋白质结构和作用特性

Trk的细胞膜外结构包括独特的IsG-C2区及富含半胱氨酸、亮氨酸的重复结构，研究证实［5］，配体与Trk受体的结合部位位于第二个免疫球蛋白样重复序列上，其氨基酸排列顺序决定了Trk受体的特异性，膜内结构为酪氨酸激酶及短的C末端，当营养因子与受体结合后，即可促使受体募集，形成多聚体，受体酪氨酸激酶即被活化，激活下游不同的信号转导途径，发挥神经保护作用，如防止光感受器细胞变性，增强光感受器细胞损伤后的修复，刺激神经节细胞突生长、分叉和突触形成，维持核层细胞数量及丛状层的厚度等。

2 各Trk受体结构及其活性特征

2.1 TrkA

2.1.1 TrkA受体的定位 TrkA受体被位于1号染色体上的原癌基因编码，属酪氨酸激酶受体家族的跨膜糖蛋白。研究发现［6］，在人视网膜中，TrkA蛋白质表达主要位于内核层，且多为无长突细胞，但水平细胞中未见表达;神经节细胞层内部分细胞表达该蛋白;在神经纤维层，部分轴索中见少量 TrkA蛋白质表达。研究同时发现，在人视网膜中，多种神经胶质细胞中也见TrkA蛋白质表达，婴儿感光细胞中可见TrkA表达，但成人感光细胞中无TrkA。

2.1.2 TrkA 蛋白质作用特点 有研究表明［7］，TrkA受体的选择性激动剂D3不是TrkA的天然配体NGF，在青光眼发病过程中起到神经保护作用。Shi等［7］对大鼠巩膜静脉施腐蚀术制造高眼压模型，给高眼压大鼠滴倍他洛尔，发现眼压下降至正常后节细胞死亡的趋势并没有被遏制。当玻璃体内注射NGF或在注射NGF的同时每天滴加倍他洛尔控制眼压，节细胞死亡率差别无统计学意义，无论眼压是否正常，NGF没有对节细胞起到保护作用。但当注射D3的同时每天滴加倍他洛尔，节细胞死亡趋势被遏制，D3起到了神经保护作用。

研究发现［8］，NGF具有通过 P75转导的细胞凋亡作用。视网膜变性过程中，P75介导胶质细胞分泌毒害神经的TNF-α和a2-巨球蛋白作用于神经节细胞，使其凋亡。研究表明［9-10］，NGF的生物效应取决于其低亲和力受体P75和高亲和力受体TrkA的竞争，NGF选择结合P75和TrkA的时间和强度主要是由细胞表面两受体比率决定。视神经损伤后，封闭P75受体有利于节细胞存活，同时施以P75拮抗剂和TrkA激动剂D3或NGF使神经保护作用明显加强［11-12］。

2.1.3 TrkA受体与相关眼病及新型激动剂 研究发现［13-15］，青光眼或外伤性视神经损伤后，由于节细胞轴突流中断，细胞营养障碍，节细胞不久便坏死凋亡，正常小鼠视网膜 TrkA阳性节细胞的比例为0。视神经损伤后，TrkA阳性的节细胞比例迅速增加，术后第3天这一比例上升的达41.4%;术后第5天达到峰值60.2%，密度计分析示，实验组神经节细胞表达TrkA蛋白的量是对照组的4.3倍;到了术后第60天大部分节细胞死亡，长期存活的节细胞中，TrkA阳性节细胞比例达到66.8%，说明TrkA具有重要的神经保护作用。

另有研究表明［16-17］，一些内源性激素如脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone，DHEA)通过 TrkA发挥神经保护作用，DHEA的药理学特性显示出其作为神经保护剂的潜力，其机理有待于进一步研究。但DHEA可以代谢为雄激素和雌激素可能产生副作用，有文献报道新型的DHEA派生物具有抗凋亡的性能，并且规避了内分泌的影响。有文献报道［18］，TrkA主要表达在稳定的瘤体而TrkB几乎无表达，在进展性的视网膜母细胞瘤情况正好相反。

2.2 TrkB

2.2.1 TrkB受体的结构和定位 斑马鱼基因与人类基因的相似度达87%，有研究指出其放射状胶质细胞具有自我修复破损视网膜的独特能力，对斑马鱼视网膜的研究发现［19］，TrkB在内丛状层有比较高的表达，在节细胞层表达相对比较低。此外，大量的实验也证实［20］，TrkB在内核层、节细胞层和其他类型的视网膜细胞尤其是无长突细胞也有表达，但光感受器细胞不表达 TrkB。在啮齿类动物中发现了TrkB的三种亚型:全长型 TrkB-FL、缩短型 TrkB-T1和TrkB-T2。对 TrkB 亚型的研究指出［21］，TrkB-FL主要表达在神经纤维层、神经节细胞、无长突细胞和Müller细胞，而 TrkB-T1主要表达在无长突细胞、Müller细胞和RPE细胞。

2.2.2 TrkB蛋白质作用特点 TrkB对 RPE层发育的作用:Liu等［22］将显性失活的 TrkB突变体 cDNA注入到发育中的非洲瓜蟾的二倍体胚胎细胞中，发现瓜蟾的视网膜色素上皮形态异常:色素沉积减少、厚度变薄、连续性中断，重度受损的RPE层完全缺失，分化的RPE细胞标志物CRALBP免疫荧光微弱。

对TrkB－的小鼠视网膜分析发现［23-24］，视杆细胞的迁移和分化明显比正常型慢，TrkB－小鼠视网膜视杆细胞外节段明显短于正常小鼠，出生后16 d的变异体与12 d的正常型在外节段的大小和视紫红质的量具有可比性，视杆细胞与内层视网膜的信号通路受阻，证实了TrkB对于视杆细胞结构和功能的重要性。

Harada等［25］研究发现，BNDF通过 TrkB 不仅可以发挥直接的神经保护作用，而且可以促进 Müller细胞分泌BNDF、bFGF、CNTF间接地发挥作用，并且指出可能通过 CaMKIIδ-Mash1信号途径诱发出Müller细胞作为视网膜固有的祖细胞的潜在能力。

此外，TrkB在节细胞向中脑顶盖和上丘顺行运输外源性BNDF发挥重要的作用。Butowt等［26］利用TrkB抗体封闭其外部区域，当这种抗体和放射标记的BNDF一同注入小鼠眼球，BNDF的顺行运输与对照组相比下降了至少50%。

2.2.3 TrkB受体与相关眼病及新型激动剂 视网膜色素变性(retinitis pigmentosa，RP)是一种最常见的遗传性致盲眼底病，各种原因导致的感光细胞凋亡是其病理学基础，临床表现为夜盲，逐渐的视力下降，视野缩小呈管状视野，最终致盲。BDNF-TrkB对于保护感光细胞延缓RP的发展具有显著的作用。将搭载BDNF的腺病毒注入大鼠玻璃体内，其Müller细胞可表达BDNF，光照10 d后大鼠中央视网膜外核层保留71%，明显高于对照组，并且视网膜保留了部分ERG反应。

除了TrkB的主要配体 BDNF，7，8-二羟黄酮(7，8-Dihydroxyflavone，7，8-DHF)也具有强有力的持续的活化视网膜节细胞 TrkB和其下游的 Akt、Erk1/2通路的作用［27］。7，8-DHF诱导的 TrkB活化对于氧化应激、兴奋性中毒引起的节细胞凋亡具有重要的保护作用。N-乙酰血清素(N-acetylserotonin，NAS)是人体内褪黑素合成的中间产物。最近研究［28-29］也表明NAS和它的衍生物具有神经保护性能，保护光诱导的视网膜变性的感受器细胞。NAS的衍生物N-［2-(5-hydroxy-1H-indol-3-yl)ethyl ］-2-oxopiperi-dine-3-carboxamide(HIOC)与TrkB结合的效力明显优于NAS，HIOC对于光诱导的和中毒引起的视网膜退行性变具有很强的保护作用，这种化合物在血清和肝脏微粒体中有很好的稳定性，其生物半衰期也明显比NAS长。它能够通过血-脑屏障和血-视网膜屏障。HIOC被证实是TrkB稳定且有效的刺激物，HIOC可能成为治疗除了视网膜变性以外各种神经变性疾病的非常有发展前景的药物。

2.3 TrkC

2.3.1 TrkC受体的结构和定位 TrkC是NT-3的主要受体，其在周围神经系统、中枢神经系统和其他的组织都有表达，在视网膜，TrkC表达在神经节细胞层、内核层、神经纤维层、外丛状层和 Müller细胞［30］。TrkC 可分为完全型 TrkC(TrkC.FL)，通过选择性剪接在位的TrkC可以形成缩短了的缺少激酶区域的TrkC.T1，其胞内有不同的短小尾部，TrkC.T1的这些短小尾部一定程度上决定了其生物学功能［31］。

2.3.2 TrkC 蛋白质作用特点 研究显示［32］，NT-3-TrkC.FL能够通过促进出生后的小鼠多巴胺能无长突细胞有丝分裂使其数量增加，细胞突起增多;对于光损伤导致的感光细胞凋亡具有显著的保护作用，但是对于遗传导致的感光细胞凋亡的保护作用却意义不大，这可能与NTF神经保护作用的特异性有关［33］。TrkC.T1 和 TrkC.FL 共同表达于视网膜细胞上，但是其作用却似乎背道而驰。Palko等［34］研究指出，过量表达TrkC.T1会使新出生的小鼠出现周围神经系统和心脏缺陷，表现为小鼠的运动和姿势的异常，类似于本体感觉缺陷。在眼科领域，Das等［35］对视网膜TrkC信号通路的研究显示，缩短了的TrkC能够抑制NT-3对酶联型TrkC的作用，使其无法磷酸化发挥作用。过量的表达使视网膜细胞增殖减少，细胞类型也减少。

2.3.3 TrkC 受体与相关眼病 研究发现［36］，高眼压使视网膜组织TrkC mRNA表达量迅速上升，TrkC.FL表达量无明显变化，这说明TrkC的另一亚型TrkC.T1表达增加，Northern blot分析证实了这一假设。尽管在正常情况下 TrkC在Müller细胞和神经节细胞上表达，但在高眼压情况下 Müller细胞上TrkC表达量上升而神经节细胞则不会上升。

Bai等［37］的研究证实了这一点并且指出 TrkC.T1与青光眼引发的神经节细胞死亡有关，眼压升高时，神经胶质细胞的 TrkC.T1表达量上升，TrkC.T1调控胶质细胞产生TNF-α，引起神经节细胞死亡，进一步的研究显示，TrkC(T1)－/－小鼠能够抑制青光眼引起的神经节细胞死亡。

综上所述，对于NTF受体TrkA、TrkB和TrkC的定位，功能及其在眼底病变中的作用已经有了比较明确的认识，Trk受体新型激动剂7，8-DHF、DHEA衍生物和HIOC的发现为眼底病变的治疗提供了新的思路。但是，在退行性眼底病变过程中，受体蛋白质表达的变化特点尚不清楚，NTF干预病程时机的选择有待于对其进一步的研究。

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