神经生长因子在骨科神经修复再生中的应用及启示课件.pptx
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- 关 键 词:
- 神经 生长因子 骨科 修复 再生 中的 应用 启示 课件
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1、神经损伤v中枢神经系统(脊髓)v周围神经系统脊髓损伤定义和流行病学v 脊髓损伤(SCI)指各种原因引起脊髓结构、功能损害,以致损伤平面以下运动、感觉、植物神经功能的异常改变v 发达国家脊髓损伤每年发生率为13.3 45.9/百万人v 我国目前尚无全国性调查。2002年北京脊髓损伤发病率为60/百万人脊髓损伤治疗现状v 原发性SCI需早期手术减压、维持脊柱稳定性。继发性SCI 需早期、及时应用药物干预v 目前对于SCI的治疗方法研究很多,包括神经损伤修复药物、干细胞移植及基因等。原发性损伤原发性损伤1.1.神经元神经元/轴突坏死轴突坏死2.2.脱髓鞘脱髓鞘继发性损伤继发性损伤1.1.神经元神经元
2、/轴突坏死轴突坏死2.2.脱髓鞘脱髓鞘3.3.炎症炎症4.4.过氧化过氧化损伤损伤5.5.星形胶质细胞瘢痕星形胶质细胞瘢痕6.6.囊肿囊肿活化的星形胶质细胞活化的星形胶质细胞淋巴细胞浸润淋巴细胞浸润 活化的单核细胞活化的单核细胞 吞噬细胞吞噬细胞 神经元神经元 v 在创伤中占4%v 在四肢战伤中伴有周围神经伤发生率为25-30%,发病率高v 致残率高,多为青壮年,肢体病废,造成生理和心理障碍v 家庭、社会和经济负面影响极大周围神经损伤周围神经缺损修复周围神经缺损修复的两大难题的两大难题再生神经与远端再生神经与远端靶器官的靶器官的精确精确对合对合大段神经损伤大段神经损伤/缺损的修复缺损的修复神经
3、缺损修复与再生的难点周围神经损伤-再生过程 神经被切断后发生一系列的病理生理变化。多种促进神经修复的因子分泌,比如细胞骨架蛋白、神经营养因子(NTFs)在神经元的正常存活、生长分化已经病理性损伤及修复中在神经元的正常存活、生长分化已经病理性损伤及修复中发挥重要作用。发挥重要作用。神经营养因子(neruotrophic factors,NTFs)神经生长因子神经生长因子(nerve growth factor,NGF)脑源性神经营养因子(脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)睫状神经营养因子(睫状神经营养因子(ciliary neuro
4、trophic factor,CNTF)胶质细胞株源性神经营养因子(胶质细胞株源性神经营养因子(glia cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)神经营养素(神经营养素(Neurotrophins,NTs)910促神经修复因子 神经营养因子是神经损伤修复的必须因素,NGF是发现最早、机制阐明最明确的神经营养因子分为治疗组(mNGF 30g im qd+MPSS组,50例)和对照组(MPSS组,50 例)。家庭、社会和经济负面影响极大NGF治疗外伤性周围神经损伤的作用机制-轴突的定向生长与胞核受体结合,进入胞核,术后12周分辨两点间最小距离(mm)m
5、NGF明显减轻PND患者疼痛和麻木感一项随机对照研究共纳入100例急性脊髓损伤患者。术后12周分辨两点间最小距离(mm)05),且治疗组镇痛效果也明显优于对照组(P0.Shakhbazau A,Kawasoe J,Hoyng S A,et al.mNGF明显改善ASCI脊髓损伤水平评分NGF治疗外伤性周围神经损伤的作用机制-改善微环境7%,高于对照组50%(P0.mNGF明显改善ASCI ESS和ADL评分促进雪旺氏细胞和巨噬细胞吞噬轴突和髓鞘碎片,为轴突再生“清道”一项随机对照研究共纳入48例PND术后患者。痛觉、触觉、运动功能变化(分)雪旺细胞(Schwann cell,SC)表达NGF和
6、低亲和力受体LNGFR增加病理情况下血脊髓屏障进一步开放脊髓损伤(SCI)指各种原因引起脊髓结构、功能损害,以致损伤平面以下运动、感觉、植物神经功能的异常改变NGF的发现历程Cohen和Levi-Montalcini从蛇毒中提取了一种热不稳定且未透析的蛋白,并在体外实验中证明了它的活性。它被命名为神经生长促进因子,简称为神经生长因子1956Levi-Montalcini和Cohen 在体外实验中证明了这种蛋白参与了脊柱神经元和感觉、交感神经节的发育并维持其存活1960关于NGF的研究已经拓展到非神经系统。NGF的非神经系统研究开启了神经生物学即神经免疫学和神经脂肪学的研究1977Levi-Mo
7、ntalcini和 Cohen分享了1984年的诺贝尔生理医学奖,以奖励他们在发现神经生长因子中做出的杰出贡献1986越来越多的国内外医药企业和研究机构投入到神经生长因子的研究中1990sStanley CohenNovember 17,1922-now Rita Levi-Montalcini22 April 1909-30 December 2012+NGF-NGF体外培养7天的鸡胚的感觉神经节24h后的显微照片NGF治疗外伤性周围神经损伤的作用机制-轴突的定向生长SeckelBREnhancementofperipheralnerveregenerationMucscleNerve,19
8、90,13:785791生长锥生长锥NGF治疗外伤性周围神经损伤的作用机制治疗外伤性周围神经损伤的作用机制-改善微环境改善微环境神经损伤雪旺细胞(Schwann cell,SC)表达NGF和低亲和力受体LNGFR增加NGF等在SC与轴突断端间形成梯度,引导轴突生长SC与轴突相遇,NGF由LNGFR脱落,与酪氨酸激酶TrKA结合,内吞进入轴突NGF逆轴突运输至胞体,与胞核受体结合,进入胞核,调节基因表达,增加轴突合成所需蛋白的表达 王占友,石玉秀。解剖科学进展,王占友,石玉秀。解剖科学进展,1997;Eva S Anton,et al.PNAS,1994NGF治疗外伤性周围神经损伤的作用机制-改
9、善微环境NGFNGF吞噬轴突碎片和吞噬轴突碎片和髓鞘小滴或颗粒髓鞘小滴或颗粒增殖迁移,增殖迁移,先行引导促先行引导促进轴突再生进轴突再生分泌神经分泌神经营养因子营养因子雪旺氏细胞雪旺氏细胞形成髓鞘形成髓鞘趋化作用趋化作用分泌细胞外分泌细胞外基质基质产生更多的神经营养产生更多的神经营养因子,为维持胞体存因子,为维持胞体存活和轴突再生提供活和轴突再生提供“后勤支持后勤支持”分泌更多的细胞分泌更多的细胞外基质分子,为外基质分子,为轴突再生提供轴突再生提供“通道通道”促进促进髓鞘髓鞘形成形成促进雪旺氏促进雪旺氏细胞分泌趋细胞分泌趋化物质,趋化物质,趋使轴突定位使轴突定位于靶器官于靶器官促进雪旺氏细胞增
10、促进雪旺氏细胞增殖和迁移,为轴突殖和迁移,为轴突再生再生“铺路铺路”,促,促进轴突再生进轴突再生促进雪旺氏促进雪旺氏细胞和巨噬细胞和巨噬细胞吞噬轴细胞吞噬轴突和髓鞘碎突和髓鞘碎片,为轴突片,为轴突再生再生“清道清道”NGF的生物学效应维持神经元存活抑制神经元凋亡 轴突:促进轴突延长增加轴突的直径引导生长锥的生长方向 促进轴突分支和分叉促进髓鞘的形成 树突:促进树突的生长促进树突发芽增加树突的棘密度促进神经元的分化成熟和神经生成16NGF促进轴突进入靶器官形成功能连接 小鼠酪氨酸羟化酶免疫组化染色显示,NGF缺失小鼠的靶器官交感神经支配消失,NGF是交感神经轴突进入靶器官从而形成功能连接的必须因
11、素NGF-/-,神经生长因子缺失;Bax,促凋亡的Bcl-2家族成员 颈上神经节轴突进入靶器官心脏交感神经支配NGF治疗外伤性周围神经损伤的作用机制-对靶肌肉的保护Shakhbazau A,Kawasoe J,Hoyng S A,et al.Molecular and Cellular Neuroscience,2012,50(1):103-112.编码编码NGF的慢病毒导入施的慢病毒导入施万细胞(万细胞(NGF-SCs),),可以可以使使后者过表达后者过表达NGF。在在兔坐骨神经横断兔坐骨神经横断/修复模修复模型型中植入中植入NGF-SCs,2周后与导周后与导入编码绿色荧光基因(入编码绿色荧
12、光基因(GFP)的)的对照对照组相比,腓肠肌肌肉重量均组相比,腓肠肌肌肉重量均显著较高。显著较高。NGF如何透过血脑/脊髓屏障?分子大小不是透过血脑分子大小不是透过血脑/脊髓屏障的决定因素。有些多肽通过可饱和脊髓屏障的决定因素。有些多肽通过可饱和的运输机制的运输机制“saturable transport systems”透过血脑透过血脑/脊髓屏障,病理脊髓屏障,病理情况下情况下“saturable transport systems”上调上调生理情况下NGF可透过血脑/脊髓屏障 一项研究用小鼠模型观察神经营养因子透过血脑/脊髓屏障的情况。结果显示,在生理状态下一定量的NGF可透过血脑/脊髓屏
13、障进入中枢系统,再次证实了多肽分子的“saturable transport systems”转运机制注:上表为神经营养因子血脑/脊髓屏障透过性的多元回归分析.Vi,单向流入率,Ki,表观分布容积病理情况下血脊髓屏障进一步开放注:左图为损伤第7天脊髓横断面电镜观察结果 这项实验用小鼠脊髓损伤模型研究血脑/脊髓屏障对大分子蛋白的透过性。脊髓损伤7天(n=5),在内皮细胞、基底膜和Virchow-Robin间隙观察到大分子蛋白,持续2周NGF显著改善周围神经损伤PND的治疗效果 一项Meta分析共纳入41项研究3304例周围神经损伤患者。分为NGF组(N=1066)和对照组(N=1025)研究结果
14、显示,NGF组周围神经损伤治疗的总有效率明显高于对照组,P0.01神经营养因子(neruotrophic factors,NTFs)研究结果显示,NGF组周围神经损伤治疗的总有效率明显高于对照组,P0.Levi-Montalcini和 Cohen分享了1984年的诺贝尔生理医学奖,以奖励他们在发现神经生长因子中做出的杰出贡献在神经元的正常存活、生长分化已经病理性损伤及修复中发挥重要作用。睫状神经营养因子(ciliary neurotrophic factor,CNTF)增殖迁移,先行引导促进轴突再生注:左图为损伤第7天脊髓横断面电镜观察结果Meta分析显示,NGF组患者的日常生活活动能力评分A
15、DL评分显著高于对照组,P0.有些多肽通过可饱和的运输机制“saturable transport systems”透过血脑/脊髓屏障,病理情况下“saturable transport systems”上调分为观察组(NGF 30g im qd+MPSS组,50例)和对照组(MPSS组,50 例)。一项随机对照研究共纳入100例急性脊髓损伤患者。结果显示,在生理状态下一定量的NGF可透过血脑/脊髓屏障进入中枢系统,再次证实了多肽分子的“saturable transport systems”转运机制分为观察组(NGF 30g im qd+MPSS组,50例)和对照组(MPSS组,50 例)。
16、脊髓损伤7天(n=5),在内皮细胞、基底膜和Virchow-Robin间隙观察到大分子蛋白,持续2周Shakhbazau A,Kawasoe J,Hoyng S A,et al.分子大小不是透过血脑/脊髓屏障的决定因素。雪旺细胞(Schwann cell,SC)表达NGF和低亲和力受体LNGFR增加7%,高于对照组50%(P0.mNGF明显减轻PND患者疼痛和麻木感Stanley CohenmNGF显著改善PND患者ADLMeta分析显示,NGF组患者的日常生活活动能力评分ADL评分显著高于对照组,P0.01PND,周围神经损伤ADL,日常生活能力评分mNGF明显减轻PND患者疼痛和麻木感 一
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