神經(jīng)營養(yǎng)因子是由神經(jīng)支配的組織(如肌肉)和星形膠質(zhì)細胞產(chǎn)生的,對神經(jīng)元的生長與存活至關重要的蛋白質(zhì)或多肽分子。它們通過特異性受體與神經(jīng)元結(jié)合,并經(jīng)過軸漿逆流運送到神經(jīng)元胞體,發(fā)揮促進神經(jīng)元存活和神經(jīng)生長的作用。
神經(jīng)營養(yǎng)因子一般可以根據(jù)其分子結(jié)構和受體類型等分為兩大類:
第一大類是神經(jīng)營養(yǎng)素(neurotrophins, NTs),主要成員為神經(jīng)生長因子( nerve growth factor, NGF),腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子( brain-derived neurotrophic factor, BDNF),神經(jīng)營養(yǎng)素3( neurotrophin-3, NT-3 ),神經(jīng)營養(yǎng)素4/5 ( neruotrophin-4/5,NT-4/5),神經(jīng)營養(yǎng)素-6( neurotrophin-6, NT-6 )等,它們均起源于同一基因家族,彼此氨基酸序列同源性大于50% 。它們的受體均為低親和力的p75和高親和力的trk蛋白家族。
指標 | 結(jié)構 | 功能 | 來源 |
神經(jīng)生長因子(NGF) | NGF是一種小分子多肽,由α、β、γ三個亞單位組成。 | 主要促進交感神經(jīng)元和感覺神經(jīng)元的生長、發(fā)育和分化。 | 主要來源于神經(jīng)組織、靶組織以及免疫細胞等。 |
腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 | BDNF是一種堿性蛋白質(zhì),具有與NGF相似的結(jié)構特征。 | 廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng),對神經(jīng)元的存活、生長、分化和突觸可塑性具有重要影響。 | 主要由大腦皮質(zhì)、海馬、小腦等區(qū)域的神經(jīng)元合成和分泌。 |
膠質(zhì)細胞系來源的神經(jīng)營養(yǎng)因子 | GDNF是一種糖蛋白,具有復雜的糖基化修飾 | 主要支持多巴胺能神經(jīng)元的存活和分化,對神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和修復具有重要作用。 | 主要由膠質(zhì)細胞(如星形膠質(zhì)細胞)合成和分泌。 |
神經(jīng)營養(yǎng)因子-3 | NT-3與NGF和BDNF在結(jié)構上具有一定的相似性 | 主要促進神經(jīng)元的存活、生長和分化,對神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和維持具有重要作用。 | 廣泛分布于神經(jīng)系統(tǒng)和周圍組織 |
神經(jīng)營養(yǎng)因子-4 | NT-4是一種小分子多肽,具有與NGF相似的結(jié)構特征 | 主要促進神經(jīng)元的存活和分化,對神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和修復具有重要作用。 | 主要來源于神經(jīng)組織和周圍組織 |
第二大類是其它神經(jīng)營養(yǎng)因子,主要有睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子 (ciliary neurotrophic factor, CNTF)和膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 (glial cell line-derived neurotrophic factor, GDNF)。它們在分子結(jié)構和受體類型上與神經(jīng)營養(yǎng)素不同。一些非神經(jīng)系統(tǒng)多肽因子,如成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor, FGF), 胰島素樣生長因子( insulin-like growth factor, IGF)等同樣具有神經(jīng)營養(yǎng)活性。但由于主要在其它系統(tǒng)發(fā)揮作用,故也可不列入神經(jīng)營養(yǎng)因子的范疇。
指標 | 結(jié)構 | 功能 |
睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子 | CNTF分子是一個由200個氨基酸殘基組成的酸性蛋白質(zhì),分子量為20~24KD。它是一種胞內(nèi)蛋白質(zhì),屬于造血因子超家族中的一員。人類的CNTF基因位于第11號染色體長臂近端,屬單拷貝基因,編碼區(qū)長600bp,人、兔、大鼠CNTF同源性達84%左右。 | CNTF是具有神經(jīng)營養(yǎng)和肌肉營養(yǎng)雙重作用的因子,其生理作用廣泛,主要功能是促進中樞和周圍運動神經(jīng)元的存活,防止受損神經(jīng)元退變,以及維持運動神經(jīng)元的功能,這對于脊髓損傷(SCI)后的再生和修復具有重要意義。 |
膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 | GDNF前體蛋白為211個氨基酸殘基(其中信號肽19個氨基酸),加工處理后才形成分泌型的成熟蛋白,有134個氨基酸,是一個糖基化的二硫鍵連結(jié)的同源二聚體蛋白質(zhì),分子量為32~34kD,為堿性蛋白質(zhì)。 | GDNF具有廣譜的神經(jīng)營養(yǎng)作用,對多巴胺(DA)神經(jīng)元有高度的親和力,是DA神經(jīng)元的一個高度特異性神經(jīng)營養(yǎng)因子。它對體外培養(yǎng)的胚胎中腦DA能神經(jīng)元有明顯的營養(yǎng)和促存活與分化作用,使神經(jīng)元胞體增大、軸突延長;而且在體內(nèi),對黑質(zhì)、紋狀體DA能系統(tǒng)亦有保護和修復作用。此外,GDNF還是膽堿能運動神經(jīng)營養(yǎng)因子,支持運動神經(jīng)元的存活。 |
成纖維細胞生長因子 | 由垂體和下丘腦分泌的多肽。有酸性(pI 5.6)和堿性(pI 9.6)兩種。能促進成纖維細胞 有絲分裂、中胚層細胞的生長,還可刺激血管形成,在創(chuàng)傷愈合及肢體再生中發(fā)揮作用。 | 雖然FGF主要在非神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮作用,但其對神經(jīng)系統(tǒng)也具有一定的營養(yǎng)作用。 |
胰島素樣生長因子 | IGF主要由肝臟和其他組織產(chǎn)生,并在血液中循環(huán),通過內(nèi)分泌、旁分泌和自分泌的方式作用于靶細胞。 | IGF主要在內(nèi)分泌系統(tǒng)中發(fā)揮作用,調(diào)節(jié)機體的生長發(fā)育和代謝,但也被發(fā)現(xiàn)對神經(jīng)系統(tǒng)具有一定的保護和修復作用。 |