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睫状神经营养因子对视网膜保护作用的研究进展

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系统cNTF主要分布在大齄皮质、嗅球、小脑 皮质下区,但其浓度低于周围神经系统,在视神 经和嗅神经中CNTF mRNA的表达水平较高。 (二)睫状神经营养园子受体(Cyla ̄)的分布 近年来学者们发现神经元上有相应的 CNTF受体,揭示CNTF可能是作用于神经元 而发挥生物效应。在周围神经系统的交感神经 节、副交感神经节均存在CNTFR。在外周组 织中以骨骼肌CN1F rnRNA水平最高,其次 为皮肤、肺、肠、肾、肝、脾和胸腺。在中枢神经 系统以小脑CNTFRa mRNA水平最高,其后依 次为后脑、中脑、下丘脑、纹状体、海马、皮质和 嗅球,同时脑脊液中也存在可溶性的CNn a。 在脊髓腹侧角运动神经元中,CNTFRa mRNA 大量表达,在与运动有关的脑区、肌肉组织中也 都有cNTFR口n ̄'qA的表达。 三、cN邛和cr 耵 基因结构 (一)hCNrF基困 hCNTF基因位于第l1号染色体长臂近 端,属单拷贝基因,编码区长600bp,两个外显 子之前有一个lkb左右的内含子,内含于位于 第38—39个氢基酸之间,转录起始位于起始密 码子上游5bp,此处存在可与转录因子ⅡD结 合的TATA序列,该序列上游91hp存在 un和 f0s家族二聚体的结台位点5’一TGAHTcA一 3 ’ ;终止子后650bp处有两个聚腺苷酸 AA_I T序列,这两个AATAAT序列与保守 的AATAAT序列不完全相同,产生编码400 核苷酸的3’翻译区。人、兔、大鼠CNTF同源 性达84%左右,而与NGF的同深性却很低。 (二)cN'rlrR ̄基因 c 1、FR口基因由10个外显子和9个内含 子组成,长度至少35bp,位于染色体的9p13位 置,前两个外显子和第10个外显子含5’、3’非 编码区,第3个外显子编码信号肚,第4个外显 子编码Ig样结构域,第5—8个外显子编码细 胞因子受体样结构域,第9个外显子编码疏水 的GPI识别序列。 四、CNTF的基因表达调节 CNTF表达水平在发育过程中是不断变化 的,在出生前和额生鼠检测不到CNTF mRNA 的存在 J。但在出生后第二周坐骨神经内 CNTF词 】‘A和蛋白质均急剧升高 J。Row等 (1993) 发现,感觉、运动神经元轴突能逆转运 CNTF至胞体,当神经受到损伤时这种逆转运将 迅速增多}11 w∞等 发现视神经损伤后视 网膜的CNTFmRNA表达水平升高。周围神经 损伤时,肌肉组织0 FRa的表达增加数十倍, 可溶性CNTFt ̄和CNTF形成的复合物大大增 多,从而有利于神经的修复l6-”。当支配骨骼肌 的神经去除后,骨骼肌中CNTFt ̄mRNA水平 急剧升高l6-“.1 。神经损伤后雪旺细胞提高 CNTF表达,大脑中动脉缺血后脑皮质和海马区 的CNTF水平明显升高一 。故CNTF有存活因 子(Survlv ̄Factor)之称。 五、CNTF对视网膜的作用 (-)cNTlF对发育期视网膜的作用 Carfi等l16J发现 m 能明显促进培养鸡 胚RGCs的存活和轴突生长,并且认为cNrF在 视路发育过程中具有重要作用。Meyer-Fmnke 等【” 证实CNTF、BDNF、IGFI多种营养因子能 提高发育期RGCs的存活。1997年Kk,wkl等 报道,CNTFt ̄mRNA在发育期视网膜上高水平 表达,表明其在视觉系统发育期间起重要作用。 Ezzed ̄ne等 报道CN2"F在视杆细胞分化中起 作用。Fuhrmann等(1998) 驯发现在胚胎第8 天,0 FRa在鸡视网膜光感受器层表达,几天 后迅速下调。这表明早期视杆细胞的分化需要 CNTF或相关因子。 (二)CNT[对视网膜损伤的保护作用 1.cNTlF对神经节细胞的保护和促再生作用 wen等 报道视神经损伤后视网膜的 CNTF mRNA表达水平升高,表明视神经损伤 后视网膜内源性CNTF升高以应答RCAE轴索 损伤,保护RGC,同时提示外源性CNTF能保 护视神经损伤后RGC的变性死亡,促进视神经 损伤修复。Chun等L2ll发现在鼠视神经横断 后,通过免疫印迹证实CNTF表达不断增加直 至视神经横断后第7天(为对照水平430%)。 在损伤后4周,又下降至对照水平250%,提示 ——77—— 维普资讯 http://www.cqvip.com

由MOiler细胞产生的CNTF可能对轴切鼠视 网膜神经节细胞起保护作用。 Mey等 的实验研究表明,以正常鼠视网 膜RC-C密度743mm2为100%计,成年鼠视神 经轴切3周后,R( 平均密度为52.8 16.4ram2,只有7%的RGC存活。而在轴切后 玻璃体内单次注射CN IT(50ng/100g体重), 伤后3周RGC密度为195 54.6ram2,有26% RGC存话,伤后5周及7周分别有8%及5% RGC存活,即CNTF能增加视神经轴切后 RC-C活性2~3倍,但其作用仅能维持5~7 周。同时形态学分析发现(:NTF、BDNF等营 养因子主要促进面积超过250 ̄m2的大RGL's 存活。该实验证实,玻璃体内单次注射CNTF 能减少轴突切断后RGC退变,促进轴突再生和 功能恢复。 Unoki等l23一使用增加鼠眼内压至 90naiflg维持9O分钟的视网膜缺血模型,在缺 血前后玻璃体内分别注射cNTF、BDNF、 bFGF,发现在缺血2天前注射以上因子可以短 暂地改善视网膜的变性改变。与对照组相比, 视网膜内层损伤明显减轻,有更多的神经节细 胞存活,但这种保护作用在缺血后14天不再明 显。 Honjo ̄[ j通过鼠玻璃体内注射甲基天 冬氨酸(N—methyl—D-aspartate,NMDA)和红藻 氨酸(kainie acid,KA)导致视网膜损伤,免疫组 化提示CNTF在实验眼上调。Western分析显 示cNTF蛋白增加。共焦影像和连续定位显 示CNqT位于内视网膜层和M ̄ler细胞。另 外,在注射NⅧA之前,用cNTF预处理显示 CNTF能对抗NMDA或KA导致的神经死亡, 有神经保护作用。因此,Mi311er细胞产生的 CNTF可能是视网膜内源性神经保护的一部 分,外源性CNTF对神经同样有保护作用 最近一项研究采用荧光金标记RGC的方 法发现∞ ,在众多因子中(BDNF、NT-3、NGF、 NT4/5、CNTF),CNTF是唯一能有效促进成 年仓鼠视网膜神经节细胞再生的神经营养因 子。在远端轴切模型将CNTF注入玻璃体促 一7R一 进RGCs再生的数量是未注入CNTF对照组的 25倍,在近端轴切模型玻璃体注入C.NTF促 RG 再生数是未注入的4倍;近端轴切RG 对cNTF更敏感,cNTF治疗效果与剂量相 关;远端轴切模型(距眼球7rnm处切断视神经) RGCs轴突再生数量远少于近端轴切模型(距 眼球0.5mm处切断视神经),相差近100倍。 而另有些实验研究却提示NGF、NT一3、cNTF 对RGCs轴突生长无明显促进作用【25-27 。 2.c 肿对光癌受器的保护作用 LaVail等 j研究发现,玻璃体内注射 CNTF能减慢rd和nr鼠及Q344ter突变型鼠 的光感受器的变性。表明CNTF能保护与人 类遗传性视网膜变性相同或相似基因的动物模 型的光感受器。Axokine是人cN邢 的坷功异 质体。Chong等_2 使用常染色体支配的视杆、 视锥营养不良的猫模型,将Axokine和BDNF 分别注入玻璃体,发现Axokine能显著延长光 感受器的存活并减少调亡细胞和TUNEL阳性 细胞的存在 而BDNF则与对照组无明显区 别。重复注射可保持光感受器长期存活。而 Ogilvie等[30 发现在器官培养的rd鼠,CNTF 并非单独而是与BDNF、FGF2、GDNF(glial cell line-derived neurotrophic factor)等混合作用挽 救光感受器。Caff6等[31・报道分别用CNTF和 BDNF作治疗,将增加rd鼠外核层存活细胞 1.4或2倍,而当CNTF和BDNF共同使用时, 外核层存活细胞总数增加约3倍。这表明 c卜rrF和BDNF在一定范围内能延迟光感受器 细胞的丢失,而当两种因子共同使用时,挽救光 感受器更为有效。 3.clWrlg保护作用机制 CNTF通过什么机制提高视网膜神经节细 胞和光感受器细胞存活?Peterson等L32 用成 年鼠作模型,玻璃体内注入一种CNTF相似物 Axokine,使STAT3和MAPK磷酸化并且产生 延迟的视网膜内Sr棚和srAT1蛋白上调。 激活的SrA 大部分集中在视网膜MOiler细 胞、神经节细胞及星形细胞的细胞核。尽管 CNTFRa mlLNA和蛋白主要集中在视网膜神 维普资讯 http://www.cqvip.com

经元,但CNTF传递的STAT3信号在胶质和 神经元均可以被观察到。当视网膜暴露在强光 下、机械损伤或全身使用i12受体激动剂后, STAT3被激活。该研究证明,CNTF在体内直 接刺激Jak—STAT和ras—MAPK信号通路级联 反应,STA'IB信号是应急刺激后神经元应答的 一个主要组成部分 STAT3并非在光感受器 而是在神经节细胞被CNTF激活,提示Jak— STAT信号传递经直接和间接同时作用来影响 神经元存活。wa h1in等-”J报道在C57BL/6J 鼠玻璃体内注射CNTF、BDNF、FGF2后Mailer 细胞磷酸化的细胞外信号调节激酶(phc ̄pho— rylated extracellular signal—regulated kinase, pERK)免疫活性迅速增加,并且在Mailer细 胞,神经节细胞的c—los免疫活性增加。在注射 6--24h后,所有视网膜细胞的pERK和c—los 免疫活性回到基线,但在光感受器未发现 pERK和c—fos染色。这表明CNTF、BDNF、 FGF2通过问接激活Mailer细胞或其它非光感 受器细胞来发挥对光感受器的影响。 (三)CNTF的基因治疗 Weim等 34]用腺病毒作为CNTF基因载 体(Ab_cNTF),注射于鼠玻璃体腔内,导致稳 定的【、NTF mRNA和蛋白表达至少埔天。视 神经横断14天后导致约85%的RGCs程序化 死亡,而玻璃体内注射Ad—cNTF后,RGCs存 活可提高155%。Liang[35 J报道腺病毒介导 CNTF基因视网膜内转移治疗视紫红质敲除 鼠,可延长光感受器存活,且作用持续3个月。 基因治疗为维持CNTF的长时间作用提供了 新途径。 六、展望 CNTF可诱导视网膜神经细胞分化,减少 神经细胞凋亡,促进细胞再生 CNTF能促进 轴突切断和视网膜缺血后RCK;s的存活和轴突 生长,减少视网膜色素变性动物模型的光感受 器存活,为治疗视网膜缺血性损伤、神经退行性 病变提供了可能 特别是近年对视网膜色素变 性的实验研究取得了可喜的进展。但CNTF 的给药方式、剂量及其疗效观察仍有待于进一 步研究。 参考文献 1 hu KC et al Exp NeklrOI,1994:l28:2l1 2 Ng TF et al J Neurccyto1.L995;24:487 3( iQ et a1.InvestOphtbatmdVis Sd。1999;40:760 4 Adter R et al Science。1979;204:1434 5 Bsl ̄rl JF.Neuron,l991;7:197 6 Davis S et a1.Sc[ence.1993;260:L8o5 7 Davis S et al Science.199I;253:59 8 StathI N et al Scinece.1994;263:92 9 LalnA et a1.Gene.199L:l02:27L 10 Lee DA et al J Neumehem。l995;65(2):564 l1 Rury C et .Nature.1993:365:235 12 W吼R et al J Neuro .1995;7377 L3 Mata M et al Brain R岛.1993;610:L62 t4 Davis S吐al Science.L9妇;259:l736 L5 Hu J et al NeurdR 。l997;19(6 :593 16 Card NG et al I/it J DecNeumm,1994;12(6):567 17 Meyer-FrankeA et a1.Nature,1995;15(4):8蝤 18 Kitsch M et a1.J Netn-ochem。!.997;68:979 19 Ezzeddine ZD et a1.Development,1997;124(5): 1055 20 Fuhrmann S et a1.J Neurob I。l998;37(4):672 2L 0|unⅧet al BrainRes,2伽0:868(2):358 22 Mey J,nlan。s S.Brain R ,L993;印2:304 23 UnokiK.LaVailMM.[nve ̄st OphtbatmdⅥ5 Sd. 1994:35(3):907 24 rkajo M et al Invest Ophthakmol Vis Sci. Oo0;4L (2):552 25 Sawal H et a1.J Neurosm。L996;16:3887 26 0’enDF et at.Nature.1997;385f434 27 Cohen_A et aI J Neurobio1.1994;25:953 28 LaVd MM et a1.Invest Ophthakr ̄IⅥs Sci.1998: 舯(3):592 29 ChongNH et at InvestOphthahnolⅥsSci.1999;40 (6):1298 30 Ogilv[e LM et .Exp Neuro1.2000;161(2):676 31 Caff6AR et a1 InvestOphthakr ̄I vis Sc;.200L:42 (1):275 北Peterson WM et al J Neum ̄[。20o0;加(11):4呻l 33 W舢nled et a1.Ii/vestOphtha[n ̄[ CSi.舢;41 (3):927 34 W se J吐al N ̄rohiol .2000;7(3):212 35 Liang FQ et a1.Mot ther,200L;3(2)1241 

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