神经营养因子与面神经再生的研究进展

胡荣城 曹鹂俪（综述） 朴正根*（审校）（暨南大学医学院口腔医学系，广东 广州 510632）



神经营养因子与面神经再生的研究进展

胡荣城 曹鹂俪（综述） 朴正根*（审校）
（暨南大学医学院口腔医学系，广东 广州 510632）

【摘要】面神经损伤是常见的口腔颌面部损伤。面神经的再生机制对于损伤后神经的修复具有重要意义，随着对面神经修复过程的深入研究，人们发现神经营养因子对于面神经的再生和功能恢复有着重要的作用。本文对神经营养因子与面神经再生的研究进展进行了综述。

【关键词】神经营养因子；面神经损伤；神经再生；轴突

面神经的解剖结构独特，位置表浅，容易受到多种因素的损伤。目前对面神经损伤尚无较为理想的治疗措施，损伤引起的面瘫使患者深受困扰。面神经损伤后神经元的存活状态以及轴突的再生质量和速度，轴突与靶器官之间的精确控制及协调运动对神经功能的恢复起到非常重要的作用，因此，如何最大程度地保护受损的神经组织，促进神经的再生及其功能的恢复，已成为研究的热点。近年来的研究表明，神经营养因子可促进神经再生、神经元存活及轴突再生，并能够调节突触的可塑性［1］，其对损伤后面神经再生修复的促进作用越来越受到关注。

1 神经营养因子的定义与分类

神经营养因子（neurotrophic factor，NTF）是由靶组织或者胶质细胞产生、分泌的一类蛋白质或小分子多肽，可调节神经元的发育、存活，并能够促进神经元的修复、轴突的再生及调节突触的可塑性，其活性主要由高亲和力受体Trk（tyrosine kinase）即TrkA、TrkB、TrkC和低亲和力受体p75NTR（p75 neurotrophin receptor）来调节。

按受体不同大致可将NTF分为四类：第一类是神经营养素，该类的成员有神经生长因子（nerve growth factor，NGF）、脑源性神经生长因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）、神经营养素-3（neurotrophin-3，NT-3）、神经营养素-4/5（neurotrophin-4/5， NT-4/5）、神经营养素-6（neurotrophin-6，NT-6）以及神经营养素-7 （neurotrophin-7，NT-7）；第二类是神经细胞分裂素，该类的成员有白细胞介素-6（IL-6）、睫状神经营养因子（ciliary neurotrophic factor，CNTF）；第三类是成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF），主要的成员是酸性成纤维细胞生长因子（aFGF）与碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）；第四类是其他神经营养因子，如胶质细胞源性神经营养因子（glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF）、转化生长因子-β（transforming growth factor -β，TGF-β） 、胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor，IGF）、白细胞抑制因子（LIF）、表皮生长因子（EGF）、血小板源性生长因子（PDGF）、神经球蛋白（NGB）［2］等。

目前已发现的NTF有20多种，其中与面神经再生关系比较密切，且研究较多的有NGF、BDNF、NT-3、CNTF、bFGF、GDNF等。①NGF、BDNF以及NT-3均属于神经营养素。NGF是Levi-Montalcini 于1952年发现的第1种NTF，它的主要功能是维持胚胎发育期的神经元存活以及促进神经细胞的发育、生长，此外，NGF还能够诱导神经突起的生长［2］。BDNF是第2种被鉴定的NTF，1982年Barde等［3］从猪脑中分离出来的小分子蛋白质，它是一种运动及感觉神经元营养因子，可抗损伤性刺激，阻止神经细胞的凋亡，并促进神经元再生，同时在诱导神经轴突的再生、促进神经通路的修复等方面都发挥着重要的作用。NT-3不只是对运动和感觉神经元具有营养作用，它对交感、肠、海马以及小脑神经元等都有一定的营养作用，且对神经损伤修复也起着重要的作用［4］，但NT-3与NGF、BDNF的作用有一定差异。②CNTF属于神经细胞分裂素，是1984年从鸡胚眼中分离纯化［5］，NGF和BDNF是分泌蛋白，而CNTF则是一种胞质蛋白，其主要作用是维持交感、运动及感觉神经元的存活，它在组织中的作用活性是NGF的3～4倍。③bFGF是成纤维细胞生长因子家族中最具代表性的成员，能促进神经细胞生长和神经纤维再生，在神经干细胞的增殖、分化方面也发挥着重要的调节作用［6］。④GDNF是至今发现的NTF中营养作用最强的因子，无论是成熟的还是发育的运动神经元，GDNF都对其具有神经营养作用。研究表明，GDNF对正常的或受损的运动神经元均有很明显的神经营养保护活性［7］。因此，深入了解NTF在面神经再生中的作用，对应用NTF治疗面神经损伤具有非常重要的意义。

2 NTF在面神经再生中的作用

众所周知，面神经再生涉及到细胞学和生物化学，是一个十分复杂的过程。而决定面神经再生的前提条件主要有两个：一是神经元胞体的存活；二是轴突的延伸。在面神经受到损伤之后，逆向运输NTF会出现障碍，从而使神经细胞死亡，并失去神经再生的功能，如果用周围靶组织来源的NTF去支持受损神经元的逆向生长，就可以矫正这个过程。那么，通过NTF来调节受损神经的局部微环境，就可能达到与靶组织支配神经再生一样的效果。Barras等［8］制作了一种大鼠面神经切断的模型，该模型存在长为8 mm的神经断裂沟，通过研究发现，在应用GDNF之后，有髓神经纤维可长入神经断裂沟，以8 mm这个距离，要是不应用GDNF的话，是不可能会出现神经再生的。

2.1 NTF保护面运动神经元的作用：当周围神经受到损伤后，神经再生的前提是要保护神经元，减少神经元的凋亡［9］。神经元的营养因子丧失学说是受损神经诱导运动神经元死亡的典型理论，也就是说，当轴突受到损伤后，靶源性NTF的逆向运输不能正常进行，从而使神经元缺失营养因子，导致神经元死亡。因此，面神经损伤后，NTF是神经元存活所必需的，它们可以通过神经递质合成酶的表达影响神经元的功能，并决定神经元的存活。Hottinger 等［10］通过研究一种特别制作的面神经损伤动物模型发现，损伤模型的面神经元有50%一致性地、渐渐地萎缩和死亡；而在实验开始前一直给予GDNF1个月后才切断面神经，则发现面神经元只有5%死亡，仍有95%存活，提示NTF不仅可以保护成年后受损的面神经元，还能够防止因神经损伤而导致的神经元萎缩。Barras等［8］制作了一种大鼠面神经切断的模型并进行研究，发现GDNF对中枢和周围运动神经元损伤有明确的治疗作用，对阻止运动神经元凋亡或变性死亡均有一定作用。Sakamoto 等［11］制作了一种面神经撕脱伤动物模型，分别将BDNF、GDNF、TGF-β2的基因片段通过腺病毒为载体转染成功之后，应用于模型上，结果说明BDNF、GDNF、TGF-β2在提高乙酰胆碱转移酶的活性，减少面神经元变性及抑制NO合酶的诱导作用等方面都有明显的作用。

2.2 NTF促轴突再生的作用：当周围神经受到损伤后，神经功能恢复的基础是新生轴突的快速定向生长。面神经损伤后神经的恢复是机械作用和生物调控一起作用的结果，前者又叫机械屏障，后者则指神经营养因子与神经诱导因子［12-13］。因为面神经是以有髓神经为主，所以促进神经纤维髓鞘化对于面神经的功能恢复有积极的作用，而且受损面神经相应的轴突会有较高水平的NTF及受体表达，随着这些受体表达的升高，会使NTF在局部集聚，从而促进再生轴突的髓鞘化及延伸。Lu等［14］制作了一种小型猪的面神经损伤模型，研究表明CNTF能促进轴突再生，许旺细胞迁移以及髓鞘再生。Chen等［15］在一种神经损伤动物模型中，利用将GDNF复合到胶原管/硅胶管内的方法进行神经修复，取不同时间的材料并利用图像进行各种参数的测量和分析，包括再生轴突的恢复率，再生轴突的直径，单位面积的轴突数目，并于电镜下观测髓鞘和轴突的超微结构以及神经的传导速度，结果发现不论是再生轴突的恢复率、轴突再生的数目，还是神经的形态恢复、神经的传导速度，GDNF组都要比对照组优越得多。说明NTF可以有效提高轴突再生的质量与数目，并使再生轴突能够更好更快地与靶肌肉建立起功能联系，促进神经细胞生长、分化，相反，由于神经细胞的生长、分化又可以提高轴突的再生速度，二者是互相促进的关系。

受损的面神经在进行修复的过程中，很容易产生错向的再生，这是因为由面神经支配的肌群比较多，且轴突存在较多的侧副分支，从而会引起不协调的肌肉运动以及功能的恢复效果不佳。为了解决这一难题，近年来有学者进行了研究，通过应用NTF的抗体进行局部注射，结果发现在面神经再生的过程中，NTF抗体不仅能够有效的减少侧副分支，而且成功消除了错误的导向，但对神经元的存活及轴突的延伸并无影响，结果还进一步证明了通过减少侧副分支的数量可以使神经的功能恢复得更加良好［16-18］。

NTF对于面神经的再生具有重要的作用，但损伤后NTF保护神经元和促轴突再生的分子机制尚不清楚，只是在调节钙稳态和对抗自由基产生等方面有了初步的认识，且NTF确切的信号转导机制尚不明了。

3 影响NTF促进面神经再生的因素

3.1 给药方式：NTF不容易通过血脑屏障，且半衰期短，用药相当困难，不同的给药方式作用结果可能不同，且有可能会产生一些不良反应。研究表明，BDNF通过脑室给药会引起一些不良反应，如活动过度、饮水减少、体质量减轻等［19］。因此，从基础研究过渡到临床之前，需解决NTF给药方式和安全给药的问题。

近年来比较赞成持续给药，该理论认为，要更好的促进周围神经再生，应该使NTF能够持续的释放到受损神经周围，目前较有效的一种方法是把NTF复合至可吸收的微球或神经导管内，另一种则是把转染目的基因的细胞移植在损伤的部位。Liu等［20］通过神经导管结合微球的方法缓释NGF作用于兔面神经损伤模型上，发现可以显著提高受损面神经的修复。Wan等［21］在面神经损伤的成年鼠模型上进行手术重建结合NT-3基因治疗，结果表明NT-3基因疗法可以有效地促进轴突的再生，即使是在面神经损伤9周之后也能发挥作用。Ba等［22］成功将GDNF基因插入逆转录病毒载体，证明GDNF基因修饰许旺细胞（SCs）可以稳步有效地释放GDNF。基因疗法已经成为最有前景的治疗手段之一，运用基因疗法不仅可以实现在局部不断地供给NTF的目的，还能避免传统给药方式的各种不便。不过，基因疗法是一种新兴治疗手段，还存在很多技术问题需要解决和完善。现阶段基因疗法主要是以病毒作为载体，由于病毒具有抗原性，且对要导入的基因大小存在一定的限制，应用于临床的话会有一定的危险［23］。解决这一问题的方法是，通过实验研究找到具有良好的安全性、可以诱导基因表达、在组织内能特异性表达的新型载体。

3.2 药物浓度：一般情况下NTF对周围神经的修复效果是呈现剂量依赖关系的，但也存在着高浓度的NTF反而抑制神经再生的情况。有学者经过研究发现，高浓度的BDNF与NT-3会抑制听神经元轴突的生长，但低浓度的时候却不会，提示这是高浓度的NTF对轴突形成的一种特别抑制，并不是毒性反应［24］。另外有学者通过研究表明，随着NGF浓度的提高，轴突延长对其反应却出现抑制现象，推断在生长锥达到目标后可能终止轴突生长是必须的［25］，抑制作用或许是向中枢传入重排的信号。目前对抑制作用的分子机制尚未明确，有可能是因为高浓度的NTF使Trk与p75所介导的信号通路的平衡发生了变化［26］。现阶段对面神经再生与NTF浓度之间关系的研究较少，如何确定NTF促进面神经再生的最合适释放浓度及有效作用时间仍有待进一步研究。3.3 联合应用：越来越多的研究表明，应用单因子修复周围神经损伤的作用效果远不如多因子的联合应用。实际上，NTF的联合应用要更为符合体内的状态，因为在神经受损后，周围多种NTF及受体的水平会出现改变，并一同参与神经的修复过程［27-28］。Cao等［29］制作了一种大鼠面神经横断模型，研究发现CNTF和BDNF联合应用可更好地引导轴突的有序增长，促进轴突再生，并改善面神经的功能恢复。Cui等［30］也通过研究发现，联合应用CNTF和bFGF比单独使用CNTF或bFGF更能有效的促进面神经再生。虽然多因子联合作用促进面神经再生的效果已在相当程度上被认可，但怎么在多种已知的NTF中进行筛选及组合，从而最有效地促进面神经再生，仍需要进一步的研究，且NTF联合应用有无药物配伍禁忌尚不得而知。

4 展 望

治疗面神经损伤需要精确的外科手段配合良好的再生微环境。目前对于NTF促进面神经再生的研究仍处于实验室阶段，在应用于临床之前，还有不少基础问题需要解决。众多的实验研究已经证明了NTF对受损面神经的修复效果，随着对NTF及神经再生机制的进一步探究，我们定能在面神经损伤后的修复治疗方面取得更大的突破。

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中图分类号：R745.1+2

文献标识码：A

文章编号：1671-8194（2016）12-0030-03

*通讯作者：E-mail：pzg430@126.com