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【关键词】 碱性成纤维细胞生长因子;神经再生
碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)是一种典型的细胞生长因子,是成纤维细胞生长因子家族成员之一,在机体内分布广泛。bFGF是阳离子多肽,有4种异构体,等电点为9.6,它对肝素、肝素样分子和葡萄糖均具有很强的亲和力。bFGF生物学作用广泛,能刺激和调节血管内皮细胞、上皮细胞、成肌细胞、成骨细胞和神经胶质细胞等多种起源于中胚层和神经外胚层的细胞分化增殖,在胚胎发育、组织愈合中起重要作用。研究发现,bFGF具有能保护神经元、促进轴突增生,促进神经肌肉接头的建立[1]等作用,提示在周围神经再生方面有重要意义。
1 bFGF受体及其分布
FGF受体可分为低亲和性受体和高亲和性受体两类。低亲和性受体为硫酸肝素蛋白多糖(heparin sulfate proteoglycan , HSPG),高亲和性受体为成纤维细胞生长因子受体(fibroblast growth factor receptor ,FGFR)。FGFR属酪氨酸激酶,目前已知的FGFR有5种受体亚型。
FGFR的分布有组织特异性。大致说来FGFR-1和FGFR-2主要在内皮细胞、平滑肌细胞、骨骼肌细胞、血管内皮细胞、肾上腺皮质和髓质细胞、神经细胞、颗粒细胞、晶状体上皮细胞、角膜上皮细胞、骨细胞、成纤维细胞等中胚层和外胚层起源的组织中表达[2];FGFR-3在发育中的中枢神经系统广泛表达,并与中枢神经系统发育髓鞘的形成过程相关;而FGFR-4在发育时有高表达,且主要分布于内脏和视网膜。
2 bFGF对周围神经再生的促进作用
2.1 bFGF在神经系统的分布 bFGF在未成熟和成熟神经系统的分布及发挥的作用不同。免疫组化证实胚胎期脑干核团中几乎所有细胞、脊髓运动神经元、感觉神经元均呈bFGF阳性着色,在发育成熟的CNS中,脑、垂体和下丘脑等器官分布有微量内源性bFGF。已证实星形胶质细胞、垂体滤泡及部分神经细胞能分泌bFGF。bFGF在正常周围神经系统主要分布于脊髓的运动神经元、感觉神经元和卫星细胞以及周围神经的雪旺细胞、郎飞结等处。
2.2 周围神经损伤后bFGF的表达 大量研究证实,周围神经损伤后,内源性bFGF表达明显增高,且具有一定的规律性。大鼠坐骨神经切断后可使损伤局部巨噬细胞、血管内皮细胞、雪旺细胞bFGF表达增加,其变化与损伤后时间有着时效关系,切断坐骨神经后4h局部bFGF升高,相对应的背根节细胞(DRG)的卫星细胞不仅体积增大而且bFGF的免疫反应性也提高,说明周围活跃的神经胶质细胞合成的bFGF对周围神经损伤后的修复和营养有重要作用。
2.3 bFGF对神经元的保护作用 bFGF具有保护神经元,促进轴突延长的效应。
2.4 bFGF对神经胶质细胞的促分裂增殖作用 局部应用bFGF能明显促进面神经再生纤维髓鞘的形成,并能明显促进面神经功能的回复。
2.5 bFGF对神经纤维再生的促进作用 bFGF促进神经纤维生长和再生已得到证实。bFGF能够促进腓总神经切断后其远端与胫神经缝合后的再生,说明bFGF具有明显的神经保护和神经纤维再生作用。
2.6 bFGF对周围神经损伤后功能恢复的影响 bFGF除能够促进神经纤维再生和生长外,还有促进再生的神经纤维与靶器官建立突触联系,促进靶器官的功能恢复。
2.7 bFGF对血管再生的促进作用 血管再生对神经损伤后创口愈合、神经再生具有重大意义。
3 bFGF保护神经元的机制
bFGF保护神经元的机制十分复杂,目前研究认为可能通过以下几条途径:(1)维持病理状态下细胞微环境中的平衡,使神经损伤后神经营养因子能够及时合成。(2)降低N-甲基门冬氨酸的神经毒性,减少一氧化氮中毒所致损害,促进血管增生增加局部血流(3)提高β-catenin在胞浆的表达,β-catenin先磷酸化且在胞浆累积,可转移至核后与TCF/LEF家族成员形成转录因子复合体,调控下游靶基因的转录,促进缺血神经元的存活。还有学者发现ICAM-1参与了血管内皮细胞损害的病理过程,导致血管源性脑水肿,颅内压增高,致神经元功能损害及凋亡加重。经bFGF预处理后,ICAM-1mRNA的表达成规律性下降,证实了bFGF通过下调ICAM-1mRNA这一途径达到减轻脑水肿和促进新生血管生成,促进了神经细胞的损伤恢复过程,提示了bFGF对ICAM-1的抑制可能是脑保护作用机制之一。这些可能仅仅是bFGF对神经元保护作用机制的一部分,关于是否还有其他机制以及是如何保护神经元的有待于进一步探讨。
4 bFGF促进神经再生的临床应用前景
随着对bFGF合成过程、分布、生物学活性、相关蛋白等方面的较深入了解,以及基因重组人碱性成纤维细胞生长因子的出现使应用bFGF治疗疾病成为可能。有报道应用bFGF局部注射、腹腔注射、脑室内给药、肌肉注射等途径都取的了良好的神经保护作用,未见有产生炎症反应、免疫反应等副作用的报道。
参考文献
[1]Pan P.Li, Cheng chen, Chi-Wai Lee, et al. Axonal filopodial asymmetry induced by synapic target [J]. Mol.Biol.Cell, 2011,22:2480-2490.
[2]Hassen SM, Kerhoff M, Veldman H. Basic fibroblast growth factor immunoreactivity in the peripheral motor system of the rats[J]. Acta Neuropathol , 1994,87:405-410.
作者简介:于连峰,男,(1983-)山东省沂水县人,2010年毕业于泰山医学院,助教,现从事解剖学教学工作
碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)是一种典型的细胞生长因子,是成纤维细胞生长因子家族成员之一,在机体内分布广泛。bFGF是阳离子多肽,有4种异构体,等电点为9.6,它对肝素、肝素样分子和葡萄糖均具有很强的亲和力。bFGF生物学作用广泛,能刺激和调节血管内皮细胞、上皮细胞、成肌细胞、成骨细胞和神经胶质细胞等多种起源于中胚层和神经外胚层的细胞分化增殖,在胚胎发育、组织愈合中起重要作用。研究发现,bFGF具有能保护神经元、促进轴突增生,促进神经肌肉接头的建立[1]等作用,提示在周围神经再生方面有重要意义。
1 bFGF受体及其分布
FGF受体可分为低亲和性受体和高亲和性受体两类。低亲和性受体为硫酸肝素蛋白多糖(heparin sulfate proteoglycan , HSPG),高亲和性受体为成纤维细胞生长因子受体(fibroblast growth factor receptor ,FGFR)。FGFR属酪氨酸激酶,目前已知的FGFR有5种受体亚型。
FGFR的分布有组织特异性。大致说来FGFR-1和FGFR-2主要在内皮细胞、平滑肌细胞、骨骼肌细胞、血管内皮细胞、肾上腺皮质和髓质细胞、神经细胞、颗粒细胞、晶状体上皮细胞、角膜上皮细胞、骨细胞、成纤维细胞等中胚层和外胚层起源的组织中表达[2];FGFR-3在发育中的中枢神经系统广泛表达,并与中枢神经系统发育髓鞘的形成过程相关;而FGFR-4在发育时有高表达,且主要分布于内脏和视网膜。
2 bFGF对周围神经再生的促进作用
2.1 bFGF在神经系统的分布 bFGF在未成熟和成熟神经系统的分布及发挥的作用不同。免疫组化证实胚胎期脑干核团中几乎所有细胞、脊髓运动神经元、感觉神经元均呈bFGF阳性着色,在发育成熟的CNS中,脑、垂体和下丘脑等器官分布有微量内源性bFGF。已证实星形胶质细胞、垂体滤泡及部分神经细胞能分泌bFGF。bFGF在正常周围神经系统主要分布于脊髓的运动神经元、感觉神经元和卫星细胞以及周围神经的雪旺细胞、郎飞结等处。
2.2 周围神经损伤后bFGF的表达 大量研究证实,周围神经损伤后,内源性bFGF表达明显增高,且具有一定的规律性。大鼠坐骨神经切断后可使损伤局部巨噬细胞、血管内皮细胞、雪旺细胞bFGF表达增加,其变化与损伤后时间有着时效关系,切断坐骨神经后4h局部bFGF升高,相对应的背根节细胞(DRG)的卫星细胞不仅体积增大而且bFGF的免疫反应性也提高,说明周围活跃的神经胶质细胞合成的bFGF对周围神经损伤后的修复和营养有重要作用。
2.3 bFGF对神经元的保护作用 bFGF具有保护神经元,促进轴突延长的效应。
2.4 bFGF对神经胶质细胞的促分裂增殖作用 局部应用bFGF能明显促进面神经再生纤维髓鞘的形成,并能明显促进面神经功能的回复。
2.5 bFGF对神经纤维再生的促进作用 bFGF促进神经纤维生长和再生已得到证实。bFGF能够促进腓总神经切断后其远端与胫神经缝合后的再生,说明bFGF具有明显的神经保护和神经纤维再生作用。
2.6 bFGF对周围神经损伤后功能恢复的影响 bFGF除能够促进神经纤维再生和生长外,还有促进再生的神经纤维与靶器官建立突触联系,促进靶器官的功能恢复。
2.7 bFGF对血管再生的促进作用 血管再生对神经损伤后创口愈合、神经再生具有重大意义。
3 bFGF保护神经元的机制
bFGF保护神经元的机制十分复杂,目前研究认为可能通过以下几条途径:(1)维持病理状态下细胞微环境中的平衡,使神经损伤后神经营养因子能够及时合成。(2)降低N-甲基门冬氨酸的神经毒性,减少一氧化氮中毒所致损害,促进血管增生增加局部血流(3)提高β-catenin在胞浆的表达,β-catenin先磷酸化且在胞浆累积,可转移至核后与TCF/LEF家族成员形成转录因子复合体,调控下游靶基因的转录,促进缺血神经元的存活。还有学者发现ICAM-1参与了血管内皮细胞损害的病理过程,导致血管源性脑水肿,颅内压增高,致神经元功能损害及凋亡加重。经bFGF预处理后,ICAM-1mRNA的表达成规律性下降,证实了bFGF通过下调ICAM-1mRNA这一途径达到减轻脑水肿和促进新生血管生成,促进了神经细胞的损伤恢复过程,提示了bFGF对ICAM-1的抑制可能是脑保护作用机制之一。这些可能仅仅是bFGF对神经元保护作用机制的一部分,关于是否还有其他机制以及是如何保护神经元的有待于进一步探讨。
4 bFGF促进神经再生的临床应用前景
随着对bFGF合成过程、分布、生物学活性、相关蛋白等方面的较深入了解,以及基因重组人碱性成纤维细胞生长因子的出现使应用bFGF治疗疾病成为可能。有报道应用bFGF局部注射、腹腔注射、脑室内给药、肌肉注射等途径都取的了良好的神经保护作用,未见有产生炎症反应、免疫反应等副作用的报道。
参考文献
[1]Pan P.Li, Cheng chen, Chi-Wai Lee, et al. Axonal filopodial asymmetry induced by synapic target [J]. Mol.Biol.Cell, 2011,22:2480-2490.
[2]Hassen SM, Kerhoff M, Veldman H. Basic fibroblast growth factor immunoreactivity in the peripheral motor system of the rats[J]. Acta Neuropathol , 1994,87:405-410.
作者简介:于连峰,男,(1983-)山东省沂水县人,2010年毕业于泰山医学院,助教,现从事解剖学教学工作