吳澤宇,孫晉民,蔡冬梅(.中國醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)七年制,沈陽 000;2.中國醫(yī)科大學(xué)實驗技術(shù)中心一部暨國家中醫(yī)藥管理局中藥生物工程科研Ⅲ級實驗室,沈陽 000;.中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院老年病科,沈陽 000)
神經(jīng)生長因子在非神經(jīng)系統(tǒng)中的作用研究進展
吳澤宇1,孫晉民2*,蔡冬梅3(1.中國醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)七年制,沈陽 110001;2.中國醫(yī)科大學(xué)實驗技術(shù)中心一部暨國家中醫(yī)藥管理局中藥生物工程科研Ⅲ級實驗室,沈陽 110001;3.中國醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院老年病科,沈陽 110001)
目的 討論神經(jīng)生長因子在非神經(jīng)系統(tǒng)中的作用。方法 通過對近年來發(fā)表的有關(guān)神經(jīng)生長因子的文獻進行歸納總結(jié)。結(jié)果 神經(jīng)生長因子有抗病毒、抗炎、調(diào)節(jié)人免疫系統(tǒng)、促進傷口修復(fù)等非神經(jīng)系統(tǒng)方面的作用。結(jié)論 神經(jīng)生長因子在非神經(jīng)系統(tǒng)中有較好的作用,在臨床應(yīng)用上具有廣闊的前景。
神經(jīng)生長因子;抗病毒;抗炎;創(chuàng)傷修復(fù);免疫
神經(jīng)生長因子(Nerve growth factor,NGF)是一種可溶的糖蛋白[1-2],以前體的形式由人體內(nèi)多種細胞合成,包括神經(jīng)細胞、免疫細胞、成纖維細胞等,然后裂解成具有生理活性的成熟的NGF分子發(fā)揮作用[3]。神經(jīng)生長因子由2個α亞基、1個β亞基、2個γ亞基構(gòu)成,其中α亞基沒有表現(xiàn)出活性;β亞基是由2條相似的氨基酸鏈以非共價鍵結(jié)合的二聚體,每條氨基酸鏈由118個氨基酸殘基構(gòu)成,是神經(jīng)生長因子發(fā)揮生物活性的部分;γ亞基具有高度專一的蛋白酶活性,可能與神經(jīng)生長因子前體轉(zhuǎn)化為成熟神經(jīng)生長因子有關(guān)[45]??诜窠?jīng)生長因子能明顯改善視神經(jīng)傳導(dǎo)功能[6],外源性神經(jīng)生長因子有利于神經(jīng)軸索的修復(fù)和再生[7],不僅如此,神經(jīng)生長因子在人體免疫、創(chuàng)傷修復(fù)等方面也起著重要作用。
神經(jīng)生長因子有2種受體,一種是有選擇性的高親和力受體Trk A受體(Trk ANGFR),另一種是非選擇性的低親和力受體P75(P75NTR)。神經(jīng)生長因子通過與這2個受體的結(jié)合而發(fā)揮作用。Trk ANGFR屬于酪氨酸激酶受體。NGF與Trk A結(jié)合后,誘導(dǎo)Trk A自身磷酸化,激活一系列的信號通路包括MAPK、ErK、PI3K/Akt和PLC-γ[8]。Trk A激活后可以通過促進基因轉(zhuǎn)錄來促進細胞存活、增殖、分化、移行[1]。而P75是一個跨膜的糖蛋白,通過Trk A調(diào)節(jié)信號通路。NGF與P75NTR結(jié)合也可以激活NK-κB通路,誘導(dǎo)細胞凋亡,這一作用不依賴于Trk ANGFR[9]。也有研究發(fā)現(xiàn),P75NTR是Trk ANGFR的輔助受體,在某些細胞中,Trk A與P75相互作用提高與NGF的親和力,并且P75提高了NGF與Trk A的結(jié)合,增強了細胞內(nèi)的Trk A信號通路[5]。
神經(jīng)生長因子是連接神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的橋梁[10]。多種免疫細胞都能夠表達神經(jīng)生長因子受體并分泌神經(jīng)生長因子,并且神經(jīng)生長因子還有抗病毒及抗炎的作用,這些現(xiàn)象表明,神經(jīng)生長因子在人體免疫中起著十分重要的作用。并且,包括神經(jīng)生長因子在內(nèi)的神經(jīng)營養(yǎng)因子通過激活下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA)來影響神經(jīng)免疫內(nèi)分泌作用,以此來調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[11]。
2.1 抗病毒作用 體內(nèi)和體外實驗都證實了神經(jīng)生長因子具有抗病毒作用[10]。體外實驗發(fā)現(xiàn)[12],神經(jīng)生長因子能劑量依賴性地抑制細胞死亡以及HSV病毒的復(fù)制;體內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn)[12],神經(jīng)生長因子能夠延遲病毒表達和神經(jīng)損傷。當機體感染呼吸道合胞病毒(Respiratory syncytial virus,RSV)時,被RSV感染的細胞會過量地分泌NGF,表達NGF的受體,使機體耐受甚至殺傷病毒[13]。在對皰疹性角膜炎的研究中,Alessandro Lambiase等[14]發(fā)現(xiàn)對皰疹性角膜炎小鼠局部應(yīng)用神經(jīng)生長因子,能夠顯著改善病毒感染的情況,并且神經(jīng)生長因子能夠抑制HSV病毒的復(fù)制。神經(jīng)生長因子還能夠維持HSV處于潛伏期,對HSV感染的細胞有保護作用[14]。
楊棟等[15]通過觀察加入不同濃度的神經(jīng)生長因子后,用不同稀釋度的乙型腦炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)感染的BHK-21細胞的CPE情況以及蝕斑減少率來分析神經(jīng)生長因子對JEV的作用,發(fā)現(xiàn)神經(jīng)生長因子在0.8~100μg·L-1范圍內(nèi),對JEV具有明顯的抑制作用;楊棟等[16]還建立狂犬病毒(Rabies virus,RV)感染非洲綠猴腎細胞(Vero細胞)模型,將神經(jīng)生長因子作用于Vero細胞,發(fā)現(xiàn)神經(jīng)生長因子對RV病毒具有一定的抑制作用,能在一定程度上提高細胞的存活率。但神經(jīng)生長因子對RV病毒的抑制作用不如對JEV病毒的抑制作用明顯[16]。
2.2 對免疫細胞的作用 神經(jīng)生長因子通過促進髓樣前體細胞生長和成熟來調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng),包括B細胞和T細胞的增殖、B細胞向漿細胞的分化以及刺激免疫球蛋白和類二十烷酸的生成[11]。神經(jīng)生長因子還作為神經(jīng)免疫信號,在脾和胸腺的發(fā)育中起作用。腫瘤壞死因子TNF-α是一種細胞因子,能夠誘導(dǎo)T細胞凋亡,而神經(jīng)生長因子通過誘導(dǎo)T細胞表達的Akt的磷酸化來保護T細胞,使T細胞不受TNF-α的影響,避免T細胞凋亡,增加T細胞的數(shù)量,還能調(diào)節(jié)T細胞的增殖和分化,B細胞的存活,可能對Th1/Th2的平衡有調(diào)節(jié)作用。神經(jīng)生長因子能通過Trk A促進人外周血淋巴細胞有絲分裂??筎細胞依賴性抗原抗體的合成,c-fos基因的轉(zhuǎn)錄也能被神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)發(fā)生。神經(jīng)生長因子也與中性粒細胞的趨化運動以及誘導(dǎo)單核細胞的細胞毒性作用有關(guān),能夠刺激中性粒細胞,嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞。神經(jīng)生長因子能促進造血干細胞向粒細胞分化,與IL-3能夠產(chǎn)生協(xié)同作用誘導(dǎo)鼠骨髓細胞向肥大細胞轉(zhuǎn)化,促進人臍帶血來源肥大細胞的成熟以及表型變化,通過抑制肥大細胞的凋亡而增加肥大細胞的存活,促進肥大細胞脫顆粒與分化;神經(jīng)生長因子能提高人NK細胞表達IL-2受體,說明神經(jīng)生長因子能在固有免疫中發(fā)揮作用[4,8,17]。
2.3 抗炎作用 在炎性部位,神經(jīng)生長因子的濃度增高。當炎性刺激通過TLRs激活炎性反應(yīng)時,它能夠上調(diào)神經(jīng)生長因子受體Trk A的表達,神經(jīng)生長因子與Trk A結(jié)合,使Trk A的酪氨酸殘基自身磷酸化,激活PI3K/Akt通路,影響下游的TLR信號,抑制TLRs介導(dǎo)的炎性反應(yīng)。神經(jīng)生長因子能夠減少促炎因子如IL-1β、TNF-α、IL-6和IL-8的產(chǎn)生,增加抗炎因子如IL-10和IL-1受體拮抗劑的釋放,以此發(fā)揮抗炎作用[18]。體外實驗也觀察到神經(jīng)生長因子能抑制單核細胞跨上皮移動,減少淋巴細胞的浸潤及激活,調(diào)控B細胞分泌降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP),將免疫反應(yīng)轉(zhuǎn)化為抗炎反應(yīng)發(fā)揮抗炎作用。神經(jīng)生長因子還可以降低急性炎性組織的血管通透性,減少炎性滲出,調(diào)節(jié)單核細胞合成CGRP,抑制人類白細胞DR抗原(HLA-DR)和CD86的表達,發(fā)揮抗炎作用[19]。
神經(jīng)生長因子有細胞保護及促進細胞增殖、分化、移行的作用,因此,神經(jīng)生長因子在創(chuàng)傷修復(fù)中有重要作用。有研究報道,神經(jīng)生長因子凝膠能保持創(chuàng)面濕潤,有利于肉芽組織增生,促進上皮細胞生長,加快創(chuàng)面愈合,降低創(chuàng)面干裂和出血,并促使痂皮脫落,提高機體免疫力。神經(jīng)生長因子有細胞趨化作用,將神經(jīng)生長因子應(yīng)用于燒傷創(chuàng)面后,上皮增生活躍,真皮層有核細胞數(shù)明顯增多,并且可以使免疫細胞趨化,釋放生長因子和膠原酶等基質(zhì)蛋白酶,幫助分解,清除損傷創(chuàng)面變性壞死的細胞及細胞外基質(zhì),為新生上皮的爬行、細胞增殖創(chuàng)造了良好的環(huán)境,刺激細胞有絲分裂,有利于細胞的增殖,加快了創(chuàng)面的愈合[20-21]。同時,神經(jīng)生長因子能激活巨噬細胞的吞噬功能,清除壞死組織、細胞、不良的細胞外基質(zhì),也為創(chuàng)面修復(fù)、上皮增殖爬行創(chuàng)造了條件[22]。神經(jīng)生長因子的促有絲分裂的作用,可能是通過產(chǎn)生上皮細胞生長因子(EGF)間接發(fā)揮作用,也可能是通過上調(diào)整合素直接發(fā)揮作用。成纖維細胞(fibroblasts,F(xiàn)Bs)和肌成纖維細胞(myofibrobladts,myoFBS)在創(chuàng)傷修復(fù)中具有重要作用。以結(jié)膜損傷為例,神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)結(jié)膜損傷處成纖維細胞的移行,刺激結(jié)膜成纖維細胞釋放TGFβ1,而TGFβ1是主要的促纖維化因子,對組織的重構(gòu)有重要的作用;神經(jīng)生長因子還能促進皮膚和肺組織的FBs分化為myoFBs,促進組織修復(fù)。在正常的組織修復(fù)過程中,肌成纖維細胞會通過凋亡逐漸消失,如果myoFBs在傷口處持續(xù)存在,就會發(fā)生纖維化,神經(jīng)生長因子能夠增加p75mRNA的表達,調(diào)節(jié)myoFBs的凋亡,有利于創(chuàng)傷的修復(fù)。神經(jīng)生長因子能激活內(nèi)皮細胞,在創(chuàng)傷修復(fù)過程中能調(diào)節(jié)血管生成[4]。
神經(jīng)生長因子在潰瘍的愈合中也起著重要的作用。有研究發(fā)現(xiàn)[23],神經(jīng)生長因子能夠使所有的角膜性潰瘍?nèi)?,減小應(yīng)激性潰瘍的大小,加快潰瘍的愈合速度,并且,神經(jīng)生長因子對應(yīng)激性潰瘍的作用與潰瘍的嚴重性、大小、位置以及患者的年齡無關(guān)。神經(jīng)生長因子還可以促進毛細血管內(nèi)皮細胞表達血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF),進而促進血管形成,促進胃潰瘍愈合;并且還能促進結(jié)腸上皮的增殖,對腸上皮的損傷也有一定的作用[19]。神經(jīng)生長因子在骨折修復(fù)中也有一定的作用。局部注射神經(jīng)生長因子后,對于骨的愈合具有明顯的促進作用。成骨細胞對于骨的發(fā)生、發(fā)育和修復(fù)十分重要,路曉淼等[24]通過實驗發(fā)現(xiàn),神經(jīng)生長因子能夠促進大鼠的骨髓基質(zhì)細胞(bone marrowstroma cell,BMSC)向成骨細胞分化,提高細胞骨形成的能力。神經(jīng)生長因子還能通過促進血管生成,促進骨組織對1,25-(OH)2D3的攝取,促進Ⅰ型和Ⅱ型膠原蛋白的表達來促進骨折的修復(fù)[25]。
神經(jīng)生長因子在人體免疫、抗病毒、抗炎、創(chuàng)傷修復(fù)等方面的重要作用,提示將神經(jīng)生長因子應(yīng)用于這些方面的廣闊前景。神經(jīng)生長因子在抗病毒和神經(jīng)保護方面的雙重作用,說明其對那些作用于神經(jīng)系統(tǒng)的病毒(如HSV和RV等)有一定的應(yīng)用前景,但其抗病毒的機制尚不清楚,應(yīng)該加大對神經(jīng)生長因子抗病毒作用的研究力度。另外,神經(jīng)生長因子是神經(jīng)系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)的橋梁,對人體免疫系統(tǒng)的作用以及抗炎作用可以應(yīng)用到免疫性疾病中,這為免疫性疾病的治療提供了新思路。神經(jīng)生長因子在創(chuàng)傷修復(fù)方面的潛力巨大,應(yīng)該大力開發(fā)其在這方面的應(yīng)用。神經(jīng)生長因子抗病毒、抗炎等機制還未完全清楚。因此,其抗病毒、抗炎、對人體的免疫作用和促進創(chuàng)傷修復(fù)等非神經(jīng)系統(tǒng)方面作用的機制,應(yīng)該是未來研究和關(guān)注的重點。
[1]Lambiase A,Sacchetti M,Bonini S.Nerve growth factor therapy for corneal disease[J].Curr Opin Ophthalmol,2012,23(4):296-302.
[2]侯永潔,吳凡,王曉曉.神經(jīng)生長因子的研究現(xiàn)狀[J].河南科技,2013,(10):198.
[3]Manni L,Rocco M L,Bianchi P,et al.Nerve growth factor:basic studies and possible therapeutic applications[J].Growth Factors,2013,31(4):115-122.
[4]Micera A,Lambiase A,Stampachiacchiere B,et al.Nerve growth factor and tissue repair remodeling:trkA NGFR and P75NTR,two receptors one fate[J].Cytokine Growth Factor Rev,2007,18(3/4):245-256.
[5]Seidel M F,Herguijuela M,F(xiàn)orkert R,et al.Nerve growth factor in rheumatic diseases[J].Semin Arthritis rheum,2010,40(2):109-126.
[6]劉煒華,趙敏,余峰.口服神經(jīng)生長因子對視覺損傷修復(fù)作用的試驗研究[J].西北藥學(xué)雜志,2003,18(4):162-163.
[7]閆偉,劉貽珍,曹建軍.糖尿病周圍神經(jīng)病變的藥物治療進展[J].西北藥學(xué)雜志,2002,17(6):285-287.
[8]Hong J,Qian T,Le Q,et al.NGF promotes cell cycle progression by regulating D-type cyclins via PI3K/Akt and MAPK/Erk activation in human corneal epithelial cells[J].Mol Vis,2012,18:758-764.
[9]Aloe L,Rocco M L,Bianchi P,et al.Nerve growth factor:from the early discoveries to the potential clinical use[J].J Transl Med,2012,10(1):239.
[10]李秋根,汪俊,王愛平,等.NGF調(diào)控RSV感染大鼠IL-17的表達變化[J].江西醫(yī)藥,2014,49(2):98-100.
[11]Souza T M,Temerozo J R,Giestal-de-Araujo E,et al.The effects of neurotrophins and the neuropeptides VIP and PACAP on HIV-1infection:histories with opposite ends[J].Neuroimmunomodulation,2014,21(5):268-282.
[12]Lambiase A,Mantelli F,Sacchetti M,et al.Clinical applications of NGF in ocular diseases[J].Arch Ital Biol,2011,149(2):283-292.
[13]Othumpangat S,Gibson L F,Samsell L,et al.NGF is an essential survival factor for bronchial epithelial cells during respiratory syncytial virus infection[J].PLoS One,2009,4(7):e6444.
[14]Lambiase A,Coassin M,Costa N,et al.Topical treatment with nerve growth factor in an animal model of herpetic keratitis[J].Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol,2008,246(1):121-127.
[15]楊棟,顧鵬毅,劉海軍,等.神經(jīng)生長因子對乙型腦炎病毒感染BHK-21細胞的抑制作用[J].中國生物制品學(xué)雜志,2013,26(6):840-843.
[16]楊棟,王光,張碩,等.神經(jīng)生長因子對非洲猴腎細胞狂犬病毒的抑制作用[J].解剖科學(xué)進展,2013,19(3):233-235.
[17]Raychaudhuri S P,Raychaudhuri S K,Atkuri K R,et al.Nerve growth factor:a key local regulator in the pathogenesis of inflammatory arthritis[J].Arthritis Rheum,2011,63(11):3243-3252.
[18]Prencipe G,Minnone G,Strippoli R,et al.Nerve growth factor downregulates inflammatory response in human monocytes through TrkA[J].J Immunol,2014,192(7):3345-3354.
[19]余建杰,張德奎.神經(jīng)生長因子及其受體在潰瘍性結(jié)腸炎中的作用研究進展[J].中國全科醫(yī)學(xué),2012,15(11C):3809-3812.
[20]顧鵬毅,孫晉民,詹麗芬,等.神經(jīng)生長因子凝膠抗炎抑菌作用初探[J].實用藥物與臨床,2008,11(6):347-348.
[21]葉蘭萍,武元元,曹廣通.神經(jīng)生長因子促進燙傷創(chuàng)面釋放內(nèi)源性生長因子[J].中國組織工程研究,2013,17(28):5204-5208.
[22]楊敏烈,黃金井.神經(jīng)生長因子的作用及其在創(chuàng)面修復(fù)和瘢痕形成中的意義[J].組織工程與外科重建雜志,2008,4(1):56-58.
[23]Aloe L,Tirassa P,Lambiase A.The topical application of nerve growth factor as a pharmacological tool for human corneal and skin ulcers[J].Pharmacol Res,2008,57(4):253-258.
[24]路曉淼,張凱,高廷益,等.神經(jīng)生長因子對大鼠骨髓基質(zhì)細胞增殖和向成骨分化的影響[J].蚌埠醫(yī)學(xué)院學(xué)報,2012,37(12):1412-1414.
[25]劉振剛,劉宇鵬,李放,等.神經(jīng)生長因子在骨折愈合中的作用[J].中國醫(yī)藥指南,2013,11(11):491-492.
Research progress on the effects of nerve growth factor in non-nerve system
WU Zeyu1,SUN Jinmin2*,CAI Dongmei3(1.China Medical University Seven-Year Program of Clinical Medicine,Shenyang 110001,China;2.China Medical University Center of Laboratory Technology and Experimental Medicine &State Administration of Traditional Chinese Medicine Biological Engineering Research Laboratory GradeⅢ,Shenyang 110001,China;3.Geriatrics Department of the first Affiliated Hospital of China Medical University,Shenyang 110001)
Objective To discuss the effects of nerve growth factor in non-nerve system.Methods The documents about nerve growth factor published in recent years were summarized.Results Nerve growth factor has the effects of anti-virus,anti-inflammation,regulating human immune system,and promoting wound-h(huán)ealing.Conclusion The effects of nerve growth factor in nonnerve system are beneficial.As a result,the application of nerve growth factor clinically is promising.
nerve growth factor;anti-virus;anti-inflammation;wound healing;immune
10.3969/j.issn.1004-2407.2015.01.031
R977.9
A
1004-2407(2015)01-0104-03
2014-08-10)
遼寧省科技基金項目(編號:2008225021-1);遼寧省科技基金項目(編號:2013225021)
專利項目:國家知識產(chǎn)權(quán)局發(fā)明專利第476108號
吳澤宇,男,臨床醫(yī)學(xué)七年制97期學(xué)生
*通信作者:孫晉民,女,教授