神經(jīng)生長因子在骨科神經(jīng)修復再生中的應用及啟示

1、神經(jīng)生長因子在骨科神經(jīng)修復再生中的應用及啟示,1,,神經(jīng)損傷,中樞神經(jīng)系統(tǒng)（脊髓）周圍神經(jīng)系統(tǒng),脊髓損傷定義和流行病學,脊髓損傷（SCI）指各種原因引起脊髓結構、功能損害，以致?lián)p傷平面以下運動、感覺、植物神經(jīng)功能的異常改變發(fā)達國家脊髓損傷每年發(fā)生率為13.3 – 45.9/百萬人我國目前尚無全國性調查。2002年北京脊髓損傷發(fā)病率為60/百萬人,脊髓損傷治療現(xiàn)狀,原發(fā)性SCI需早期手術減壓、維持脊柱穩(wěn)定性。繼發(fā)性SCI 需早期、及

2、時應用藥物干預目前對于SCI的治療方法研究很多，包括神經(jīng)損傷修復藥物、干細胞移植及基因等。,脊髓損傷 – 病理生理,在創(chuàng)傷中占4% 在四肢戰(zhàn)傷中伴有周圍神經(jīng)傷發(fā)生率為25-30%，發(fā)病率高致殘率高，多為青壯年，肢體病廢，造成生理和心理障礙家庭、社會和經(jīng)濟負面影響極大,周圍神經(jīng)損傷的危害,周圍神經(jīng)損傷,,,,再生神經(jīng)與遠端靶器官的精確對合,大段神經(jīng)損傷/缺損的修復,神經(jīng)缺損修復與再生的難點,周圍神經(jīng)損傷 - 再生過程,神經(jīng)被切斷后

3、發(fā)生一系列的病理生理變化。多種促進神經(jīng)修復的因子分泌，比如細胞骨架蛋白、神經(jīng)營養(yǎng)因子（NTFs）,在神經(jīng)元的正常存活、生長分化已經(jīng)病理性損傷及修復中發(fā)揮重要作用。,神經(jīng)營養(yǎng)因子 (neruotrophic factors, NTFs）,? 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）? 睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子（cil

4、iary neurotrophic factor，CNTF）? 膠質細胞株源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（glia cell line-derived neurotrophic factor, GDNF）? 神經(jīng)營養(yǎng)素（Neurotrophins, NTs）,10,11,促神經(jīng)修復因子,,,神經(jīng)營養(yǎng)因子是神經(jīng)損傷修復的必須因素，NGF是發(fā)現(xiàn)最早、機制闡明最明確的神經(jīng)營養(yǎng)因子,NGF的發(fā)現(xiàn)歷程,,,,Cohen和Levi-Montalcini從蛇毒

5、中提取了一種熱不穩(wěn)定且未透析的蛋白，并在體外實驗中證明了它的活性。它被命名為神經(jīng)生長促進因子，簡稱為神經(jīng)生長因子,1956,Levi-Montalcini和Cohen 在體外實驗中證明了這種蛋白參與了脊柱神經(jīng)元和感覺、交感神經(jīng)節(jié)的發(fā)育并維持其存活,1960,,,,,,關于NGF的研究已經(jīng)拓展到非神經(jīng)系統(tǒng)。NGF的非神經(jīng)系統(tǒng)研究開啟了神經(jīng)生物學即神經(jīng)免疫學和神經(jīng)脂肪學的研究,1977,Levi-Montalcini和 Cohen分享了19

6、84年的諾貝爾生理醫(yī)學獎，以獎勵他們在發(fā)現(xiàn)神經(jīng)生長因子中做出的杰出貢獻,1986,越來越多的國內外醫(yī)藥企業(yè)和研究機構投入到神經(jīng)生長因子的研究中,1990s,,NGF治療外傷性周圍神經(jīng)損傷的作用機制-軸突的定向生長,Seckel BR．Enhancement of peripheral nerve regeneration．Mucscle Nerve， 1990，13：

7、785~791,生長錐,NGF治療外傷性周圍神經(jīng)損傷的作用機制-改善微環(huán)境,NGF治療外傷性周圍神經(jīng)損傷的作用機制-改善微環(huán)境,NGF的生物學效應,維持神經(jīng)元存活抑制神經(jīng)元凋亡,,軸突:促進軸突延長增加軸突的直徑引導生長錐的生長方向 促進軸突分支和分叉促進髓鞘的形成,,樹突:促進樹突的生長促進樹突發(fā)芽增加樹突的棘密度,促進神經(jīng)元的分化成熟和神經(jīng)生成,17,NGF促進軸突進入靶器官形成功能連接,小鼠酪氨酸羥化酶免疫組化染

8、色顯示， NGF缺失小鼠的靶器官交感神經(jīng)支配消失， NGF是交感神經(jīng)軸突進入靶器官從而形成功能連接的必須因素,NGF-/-, 神經(jīng)生長因子缺失; Bax,促凋亡的Bcl-2家族成員,頸上神經(jīng)節(jié)軸突進入靶器官,心臟交感神經(jīng)支配,NGF治療外傷性周圍神經(jīng)損傷的作用機制-對靶肌肉的保護,Shakhbazau A, Kawasoe J, Hoyng S A, et al. Molecular and Cellular Neuroscience,

9、 2012, 50(1): 103-112.,,編碼NGF的慢病毒導入施萬細胞（NGF-SCs），可以使后者過表達NGF。 在兔坐骨神經(jīng)橫斷/修復模型中植入NGF-SCs，2周后與導入編碼綠色熒光基因（GFP）的對照組相比，腓腸肌肌肉重量均顯著較高。,NGF如何透過血腦/脊髓屏障？,分子大小不是透過血腦/脊髓屏障的決定因素。有些多肽通過可飽和的運輸機制“saturable transport systems”透過血腦/

10、脊髓屏障，病理情況下“saturable transport systems”上調,生理情況下NGF可透過血腦/脊髓屏障,一項研究用小鼠模型觀察神經(jīng)營養(yǎng)因子透過血腦/脊髓屏障的情況。結果顯示，在生理狀態(tài)下一定量的NGF可透過血腦/脊髓屏障進入中樞系統(tǒng)，再次證實了多肽分子的“saturable transport systems”轉運機制,注: 上表為神經(jīng)營養(yǎng)因子血腦/脊髓屏障透過性的多元回歸分析. Vi,單向流入率, Ki,表觀分布容積

11、,,病理情況下血脊髓屏障進一步開放,注: 左圖為損傷第7天脊髓橫斷面電鏡觀察結果,這項實驗用小鼠脊髓損傷模型研究血腦/脊髓屏障對大分子蛋白的透過性。脊髓損傷7天（n=5）,在內皮細胞、基底膜和Virchow-Robin間隙觀察到大分子蛋白，持續(xù)2周,NGF顯著改善周圍神經(jīng)損傷PND的治療效果,一項Meta分析共納入41項研究3304例周圍神經(jīng)損傷患者。分為NGF組（N=1066）和對照組（N=1025） 研究結果顯示， NGF組周圍神

12、經(jīng)損傷治療的總有效率明顯高于對照組，P<0.01,,mNGF顯著改善PND患者ADL,Meta分析顯示，NGF組患者的日常生活活動能力評分ADL評分顯著高于對照組，P<0.01,PND, 周圍神經(jīng)損傷ADL, 日常生活能力評分,,mNGF明顯減輕PND患者疼痛和麻木感,一項前瞻性研究共納入48例PND術后患者。分為治療組（mNGF20μg im qd， 25 例）和對照組（維生素B組，23 例）。結果顯示， mNGF治療組

13、患者的疼痛、麻木癥狀顯著減輕，P<0.05,總有效率（%）,P <0.05,P <0.05,mNGF明顯改善斷指再植術后感覺功能,一項隨機對照研究共納入48例PND術后患者。分為NGF組（常規(guī)+NGF治療, 24 例）和對照組（常規(guī)治療, 24 例）。結果顯示， NGF治療組患者術后12周兩點分辨覺明顯優(yōu)于對照組，P<0.01,P <0.01,術后12周分辨兩點間最小距離（mm）,26,mNGF明顯縮短周圍

14、神經(jīng)損傷運動電位潛伏期,一項前瞻性研究共納入48例PND術后患者。分為治療組（NGF20μg im qd, 25 例）和對照組（維生素B12組, 23 例）。結果顯示， NGF治療組患者神經(jīng)運動電位的潛伏期明顯縮短，P<0.05,運動電位潛伏期（ms）,P <0.01,P <0.01,P <0.01,P <0.01,mNGF明顯改善外周神經(jīng)損傷后疼痛,一項隨機對照研究共納入16例非甾體類藥物及阿片類藥物治療

15、無效的外周神經(jīng)損傷后神經(jīng)病理性疼痛患者。給予mNGF 20μg im qd +加巴噴丁治療。研究結果顯示，治療第10天時患者的VAS評分以及睡眠時間明顯改善，P<0.05,P <0.05,VAS評分,P <0.05,睡眠時間（小時 / 天）,mNGF顯著改善腰椎間盤突出患者術后疼痛及臨床療效,治療3個月時療效比較,鎮(zhèn)痛效果VAS評分,對照組,蘇肽生組,術前,術后14天,術后12個月,一項隨機對照研究共納入60例腰椎間盤

16、突出患者，對照組僅進行后路椎板切除減壓、髓核摘除、椎弓根螺釘內固定術，術后給予常規(guī)對癥支持治療。治療組：在對照組的基礎上，術后給予蘇肽生30 μg，肌肉注射，每天1次，療程30 d。研究結果顯示，治療組痊愈+顯效率76.7%，高于對照組50% （P<0.05），且治療組鎮(zhèn)痛效果也明顯優(yōu)于對照組（P<0.01）。,mNGF明顯增加腰椎間盤突出癥的療效,mNGF明顯改善ASCI 痛、觸覺和運動,一項隨機對照研究共納入100例急性

17、脊髓損傷患者。分為治療組（mNGF 30μg im qd+MPSS組, 50例）和對照組（MPSS組, 50 例）。結果顯示，治療組痛覺、觸覺、運動評分顯著升高，P<0.05,ASCI, 急性脊髓損傷; MPSS, 甲潑尼龍琥珀酸鈉,痛覺、觸覺、運動功能變化（分）,P <0.05,P <0.05,P <0.05,mNGF明顯改善ASCI ESS和ADL評分,一項隨機對照研究共納入100例急性脊髓損傷患者。分為觀察

18、組( NGF 30μg im qd+MPSS組, 50例 )和對照組 (MPSS組, 50 例 )。 結果顯示，觀察組ESS評分和ADL評分顯著升高，P<0.05,ESS, 歐洲腦卒中評分; ADL, 日常生活活動能力評分,P <0.05,ESS評分,P <0.05,ADL評分,mNGF明顯改善ASCI脊髓損傷水平評分,一項隨機對照研究共納入60例急性脊髓損傷患者。分為治療組( NGF30μg im qd + MPSS

19、組, 30例 )和對照組 (MPSS組, 30 例 )。 結果顯示，治療后1個月和3個月時，觀察組ASIA評分顯著改善，P<0.05,ASIA, 脊髓損傷水平評分,ASIA評分,P =0.023,P =0.018,P =0.007,P =0.002,總結,神經(jīng)損傷修復的病理生理過程復雜NGF是最早被發(fā)現(xiàn)、研究最為透徹的神經(jīng)營養(yǎng)因子多項臨床試驗顯示了NGF在伴有神經(jīng)損傷性疾病中的應用價值,前景與展望---中樞神經(jīng)損傷后的骨折愈合