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10 神经营养因子G. Yu01-14-2004 第一节总论1细胞因子:cytokine 细胞内存在分泌的生物活性大分子,大多数为多肽2表达:防卫,刺激3种类: 504功能: 神经, 免役, 血液系统调控 5与靶细胞结合方式:a.受体结合: ex. 白细胞介素b.可溶性受体结合: c.与携带蛋白结合: ex. 2巨球蛋白+ IL-1, IL-6d.与细胞外基质结合 图 10-1 一、神经营养因子的种类:neurotrophic factor, NTF 二、细胞因子的功能特点1多功能性:一种因子 不同靶细胞 相似、不同效应, ex. IL-6 免疫应答、造血2协同功能:ex. IL-6 与 PDGF、DGNF、FGF 共同促进神经再生3自分泌、旁分泌:autocrine, paracrine 表 10-2 第二节 神经因子各论 一般介绍: 1972年发现、构成一个家族1NGF 基因:a.发现: 依据小鼠NGF的aa探针 cDNA人类cDNAb.组成: 45 kb, 6 exon, 5 intron, cDNA1029 bp 图 10-2 2NGF氨基酸序列:a.高度同源: 鼠-人b.抗原不同:决定簇不同 无免疫交叉反应c.基因产物:具有糖基化位点产物:.前体,-187起点的70 aa信号肽B产物:2.7 kD前体, -121起点的信号肽 3NGF的基因工程a.原核细胞表达:无进展,二硫腱错接,肽键折叠b. 真核细胞表达:15-40g/l 4. hGNF受体(hGNF)以及基因:高低亲和受体两类a. 结构: 25 kb,6 exonb. 28 aa 信号肽 c. 膜外区:C末端、前exon, 160 aa 构成40 aa的4个重复结构,保守结构为6半胱氨酸+富含苏/丝氨酸序列d. 膜区:exon, 22 aa,e. 胞浆区:5-6 exon, 155 aa, 5. 生长因子受体(hNGFR)的表达:A.方法:编码hNGFR导入成纤维细胞 表达低亲和力受体B. NGFR缺失PC12细胞系两类受体表达C.推测: 同源一类基因D.过程:NGFA +NGFR 复合物进入细胞 溶酶体降解NGF、再循环 效应 图 10-3 6 NGF的生物学效应A.效应细胞:表达NGF受体生物学效应细胞B.周围:交感神经元,嗜铬细胞,感觉神经的背根细胞三叉半月节C.中枢:胆碱神经原D. 功能: 神经原存活 7 NGF在发育和成年期的变化:A.发育期:发育逐渐增加出生下降恒定至成年B.功能:a)诱导神经原定向生长b)控制数量c)刺激胞体、树突发育d)影响密度e)促进分化.成年:下降但依赖 8. NGF与疾病:A.切断胆碱纤维 神经原死亡B.注射NGF 恢复C. NGF与老年痴呆: 发挥治疗效应 二、白细胞介素6: interleukin-6, IL-6简介:1.生成细胞: 淋巴,非淋巴细胞2.多肽3. 免疫应答, 造血, 神经生长分化 4.家族成员:a)睫状体神经营养因子( ciliary neurotrophic factor, CNTF)b)白血病抑制因子(leukemia inhibitor factor,LIF)c)抑癌因子(oncostatin)d)心肌营养因子1( cardiotrophin-1, CT-1)e)促生长活性因子(growth promoting activity, GPA)f) IL-6, IL-11 5 家族特征:a) 20-23 kDb) 30% aa同源c)共同具有相似3级结构:反平行螺旋组成d) 多功能性 (一)IL-6的基因结构A. 5kbB. 5 exon, 4 intronC.定位: 7 p 21D. cDNA:1.1kb, E. 受体分类: 高,低亲和力, 468aa (二) IL-6信号传导1.配体+受体 + gp130形成二聚体 JAK家族落氨酸激酶激活“激活信号蛋白和转录因子(signal transducers and activators of transcription, STAT)细胞核2. 图 10-7 图 10-7 (三)IL-6在神经系统中的来源、合成信号与功能1.信号来源1)周围神经系统:神经原、星型细胞、小胶质细胞2) 中枢:皮层、海马 2 调节IL-6生物合成的信号1) IL-1, TNF-2) IL-1, TNF-, IFN-,histaming刺激星型细胞生成IL-63) 病毒等病原体刺激生成 3 IL-6在神经系统功能1)存活2)保护神经3)诱导分化4)增强Ca2+反应5) 调节递质合成6)星型细胞增殖,等7)关于IL-6的双向调节:IL-6神经原逐级放大 保护, 或产生神经毒 图 10-8 第三节 神经营养因子与疾病 一、细胞因子与细胞再生:保护神经原存活、再生后与靶细胞的定向联系、损伤下游的营养1.影响存活因素:类型、年龄、距离2.损伤后N元死亡原因:营养缺乏、营养因子 二、神经营养因子与受体(一)神经营养因子家族1.神经营养因子家族1)家族:NGF,BDNF,NT-3,NT-4/52)受体:硌氨酸激酶受体3)机理:损伤后上调 2 生物活性:1) NGF +受体 阻止切断感觉神经死亡2) BDNF,NT-3,NT-4/5 +受体 胚胎,初生运动神经原存活3) 保护成年神经原活力 (二)神经生成素细胞因子1.成员:a)睫状体神经营养因子( ciliary neurotrophic factor, CNTF)b)白血病抑制因子(leukemia inhibitor factor,LIF)c)抑癌因子(oncostatin)d) IL-6e)颗粒细胞集落刺激因子(GCSF) 2 功能:a)通用受体与信号传导:JAK/STATb) CNTF:1)研究显示促进鸡胚胎睫状体神经节胆碱能纤维存活2)使切断后的神经的神经原死亡3)受体缺失 运动神经原死亡4)近年发现:注射CNTF到侧脑室阻止海马神经原死亡(该传导束胆碱与GABA保护神经原)5) 提示:CNTF用于老年性痴呆,侧索硬化症治疗 c) IL-61) 应激蛋白,损伤数小时增高2)促进切断神经原存活3)促进造血细胞在神经原浸润释放IL-6, IL-1 触发损伤神经原基因表达4)淋巴细胞产生的干扰素IFN-,TNF- IL-6 三、老年性痴呆(Alzheimers disease, AD)(一)临床:1智力,记忆力, 定向力 2情感:多疑,失常,3. CT:脑室, 回沟,脑萎缩 (一)病理改变1.萎缩:额,顶,颞,脑室扩张2.微结构:老年班,淀粉样变,空泡3.分子生物学:1) 14q24.3 (产物不明)2) apoE4与早期发病有关3) 淀粉样前体蛋白突变:21q12.3-q22.05 (三) 分子生物学变化1.神经纤维缠结1)结构:细胞骨架形成双螺旋结构2)成分:微管蛋白(PHF-tau蛋白) 3) tau特点:a) 31aa重复序列 (脯-甘-甘-甘)b) 定位:17q21c) 磷蛋白,AD中表现为过度磷酸化微管结构不良N变性d) 糖基化修饰微管结构不良N变性 2 老年班与淀粉蛋白沉淀1) 淀粉蛋白沉淀,溶酶体致密体,异常PHF(双螺旋微丝)2) 编码淀粉样前体蛋白(APP)基因:21q11, 2q22 (q长臂),18 exon, 17 intron, 700aa, 4kD3) 表达:APP695(神经原), APP751/770(胶质细胞)4) KPI:APP751/770为含kunitz蛋白酶抑制剂共同的序列5) AD患者:APP与KPI含量增高6) 新发现蛋白:APLP-1(淀粉样前体蛋白-1)与AP同源,染色体19 7) 表达调控:a) IL-1调控APPb) TGF-1, IL-2, IL-3,IL-6,GM-CSF 增强APP表达c) 结论:细胞因子参与AD病理过程 3 载脂蛋白E基因(apoE gene) 1) 定位:染色体19, 3597bp, 4 exon, 3 intron2) mRNA: 1169 核苷酸 299aa, 34 kD 蛋白3) 异构体:E2,3,4;不同等位基因产物,差别:112与158 氨基酸4) 人群中的表现型:E4/4, E3/3, E2/2,E4/3, E3/2, E4/25) E4与海马胆碱已酰转移酶成反比 (四)AD患者中细胞因子的变化1. IL-6:在AD脑脊液中增高,提示早期变化指征2. IL-1与TNF(肿瘤坏死因子): 在脑脊液中与血液中分别增高3. NGF(神经生长因子):减少 (五)A D患者治疗1 . N G F基因重组治疗2. 证实可延缓实验动物神经原变化3. 目前的进展 F I N E14-01-2004
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