神经生长因子

出处：按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《脊髓损伤》第269页（3505字）

神经生长因子是一类调节蛋白，可以调节神经的生存，轴突的生长，突触的可塑性及神经的传递。最近研究显示神经营养因子可在SCI后的轴突再生上发挥明显作用。但很大程度上决定于轴突的类型、生长因子受体的存在、损伤类型和范围、局部的微环境、损害部位离神经元胞体的距离及轴突寻找合适靶器官的能力。

近年来，神经生长因子的应用已进入临床发展阶段。其中GM－1神经节苷脂在实验及临床应用中均已证明能促进神经组织修复，被认为是继大剂量甲基泼尼松龙治疗急性脊髓损伤之后主要研究的药物。

一、神经节苷脂的分布和结构

神经节苷脂(Ganglioside，Gg)是存在于所有脊椎动物组织细胞膜上含糖鞘脂的唾液酸，在各种组织和组织液中均含有Gg，发挥不同的生理功能，其中中枢神经系统Gg含量最高。

Gg是通过糖苷键连接起来的寡糖链，含有疏水的脂肪酸和亲水的鞘氨醇，其疏水基团易于与细胞膜结合。寡糖链分子结构不同是区别不同Gg的标志。现已分离出近90种不同来源的Gg，其中约有半数存在于神经系统。根据糖链的基本结构，Gg被分成5个主要家族，即gala、hemato、ganglio、lacto和globo。存在于Gg的唾液酸残基是N－乙酰神经氨酸(NeuAc)或者是N－羟乙酰基神经氨酸(NeuGc)，有时这两种唾液酸可以同时表达在同一种Gg中。脊椎动物中枢神经系统中的Gg通常含有NeuAc，而且大多属于ganglio家族，以N－乙酰半乳糖胺(GalNAc)为特征，通常灰质中Gg的含量较白质和周围神经组织高，且神经元Gg最高。中枢神经系统至少含有ganglio家族的4种Gg，GM－1(15%)、GD1a(22%)、GD1b(18%)和GT1b(16%)，其中髓鞘、突触富含GM－1，尤其在突触间隙最多。

二、GM－1神经节苷脂(GM－1)的生物功能

通过对中枢神经细胞发育不同阶段和不同功能状态下GM－1含量的测定以及外源性GM－1对神经细胞功能影响的广泛研究发现，其生物学功能主要集中在亲神经性和神经再生两方面。GM－1富含于神经细胞膜上，外源性GM－1能被神经细胞摄取，对维持神经细胞膜正常功能及其稳定性起重要作用。它能激活Na⁺／K⁺－ATP酶、腺苷酸环化酶、磷酸化酶的活性，使神经细胞在缺氧条件下的存活率提高，阻止缺血损伤而出现的组织细胞水肿，并能促进神经细胞轴突、树突发芽和再生。GM－1能抑制一氧化氮合成酶的活性，减少一氧化氮的合成，防止一氧化氮对神经细胞的损伤。GM－1在细胞膜上可作为一种受体，能与许多毒素结合，如破伤风毒素、霍乱毒素，减轻细胞毒素损害。Favaron证明GM－1与生长因子合用时能促进GM－1与神经细胞膜的结合，增强神经生长因子的作用。

三、GM－1的实验研究

GM－1在中枢神经系统含量较高，有特异的亲神经性和促进神经再生的作用，这些已从体外细胞培养和动物实验中得到证实。Skaper用新生鼠小脑颗粒细胞及海马锥体细胞培养结果证明：GM－1能有效减少缺氧的神经细胞变性及缺氧细胞的死亡，且能防止外源性谷氨酸所引起的神经细胞变性。缺乏唾液酸的GM－1无此作用。Spoeri将GM－1加入培养基后，GM－1能稳定地结合到神经细胞膜上，使膜Na⁺／K⁺－ATP酶活性升高，轴索、树突增生活跃，胞体营养改善，存活时间延长。Ceccarelli等给予失神经大鼠Gg治疗后发现能促进神经系统修复。Oderfeld Nowak，用50mg／(kg·d)Gg治疗中枢神经损伤的大鼠，发现能刺激轴索发芽和再生。Constantini等比较了大剂量甲基泼松龙(MP)与GM－1在大鼠急性脊髓损伤中的神经保护作用，通过测定细胞内外离子量的变化，来评价MP和GM－1的疗效，结果MP对神经细胞的保护作用比GM－1强；同时比较了不同剂量MP治疗后再用GM－1治疗，结果小剂量MP与GM－1共同治疗时疗效好，并提出应用大剂量MP后再用GM－1治疗时，GM－1抑制MP的抗炎作用，从而使MP的神经保护功能丧失。

四、GM－1在急性脊髓损伤中的应用

1983年以前作为药物的Gg是从牛脑中提取的混合的多种Gg，由于GM－1易被中枢神经系统摄取，1983年GM－1被提纯，并单独用于治疗中枢神经系统疾病如脑缺血疾病、脑损伤等。GM－1首次用于急性脊髓损伤的工作是1986年Geisler主持下开展的，并取得了可喜的治疗效果。

Geisler等采用预期随机双盲、设置安慰剂对照的方法，将符合条件的34例急性脊髓损伤患者随机分为实验组16例(12例颈髓损伤，4例胸髓损伤)和对照组18例(11例颈髓损伤，7例胸髓损伤)，脊髓伤后实验之前均用MP治疗。药物剂量及给药方式、时间：每天静脉注射100mg GM－1或安慰剂1次，共18～32次，首次给药时间在脊髓损伤72小时内。经1年随防，GM－1组ASIA运动评分提高36．9分，对照组提高21．6分，P=0．047，说明GM－1对脊髓损伤修复有作用。但有人对上述结论提出质疑，认为分组不均衡，统计学处理存在问题，不能说明GM－1组比对照组有效。

1992年Geisler再次对上述实验进行总结，GM－1组Frankel分级平均提高2～3级，能增强白质神经传导纤维通过损伤平面，其增强作用主要在用药后1～3月，而灰质功能无恢复。分析原因，认为灰质是低级运动中枢，神经细胞集中，代谢高，血供丰富，当脊髓损伤后继发性损伤首当其冲的就是灰质；相反，白质代谢低，而且远离损伤平面的神经细胞胞体尚能合成DNA和蛋白质。

1993年Geisler报道用小剂量MP加GM－1治疗急性脊髓损伤16例患者，即在损伤8小时之内首剂MP 250mg，之后每6小时给MP 125mg，直到72小时。GM－1静注100mg，每日1次，共18到32次，首剂在72小时之内。结果MP加GM－1治疗组ASIA运动评分和Frankel分级提高明显优于单用MP治疗。

五、展望

急性脊髓损伤的治疗是神经科学的一大难题。GM－1在实验和临床应用中所表现的神经再生修复功能，引起了神经科学工作者的极大兴趣，成为目前治脊髓损伤研究较多的药物。虽然体外细胞培养和动物实验均已证明其神经保护和再生功能，但在临床应用中还存在治疗病例少，其功能尚需大量病例的治疗总结来进一步证实。另外应用MP与GM－1联合治疗时，GM－1抑制MP的抗炎作用。动物实验证明应用小剂量MP时，GM－1对MP的抗炎作用影响小。临床报道用小剂量MP加GM－1治疗效果比单用MP好，说明MP和GM－1的联合应用能增强神经功能恢复，但MP和GM－1最佳配伍剂量及MP用药多长时间后用GM－1尚无定论。生长因子与GM－1合用可促进GM－1与神经细胞膜结合，是否可与神经生长因子联合应用?这些问题都有待进一步研究，在条件许可的情况下，可适当开展工作。

Leteprinim(Neotrofin，ATT－082)(一种口服有效的NGF激动剂)、纤维原细胞生长因子(FGF)和神经营养因子－3(NT－3)，已被证实可刺激神经轴突生长和星形胶质细胞产生腺苷和神经营养因子，目前正处于SCI治疗的二期临床试验中。其局限性在于不能穿过血－脑屏障。

将神经营养因子传送到脊髓损伤部位的方式有很多，传统方法有直接注射、持续灌注及应用浸有生长因子的明胶海绵，但这些方法不能满足生长因子输送的部位特异性和大剂量的要求。能克服这些缺点的方法就是基因治疗，通过基因修饰从而使细胞产生特定的生长因子，在培养基中增殖后移植到损伤部位。