AFGF及其改构体对视神经保护的研究进展.pdf

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1、 6 9 0 广西医科大学学报 J OUR NAL OF GUANGXI ME DI C AL UNI VE R S I TY 2 0 0 6 Au g ; 2 3 ( 4 ) a F G F及其改构体对视神经保护的研究进展 黄荔综述张庆平审校 ( 广西医科大学眼科中心、 第一附属医院眼科南宁5 3 0 0 2 1 ) 成纤维细胞生长因子( f i b r o b l a s t g r o w t h f a c t o r s , F G F ) , 又称为肝素结合因子， 是一组蛋白质结构相关的多基因大家 族。到目前为止， 发现F G F 超家族共有2 3 个成员， 分别命名 为 F G

2、F I -2 3 。酸性成纤维细胞生长因子( a c i d i c F G F , a F - G F ) 又称为F G F I ， 是F G F 家族中最早的成员之一， 其对来源 于中胚层和神经外胚层的细胞具有广泛的生物学效应。a F - G F是一种具有多方面功能的活性蛋白， 它不但能够促进创 伤修复， 而且具有心肌保护、局部缺血保护、神经保护等促 分裂效应和非促分裂效应。青光眼高眼压和外伤性视神经 病变都是以视功能进行性下降为临床特征的常见致盲性眼 病， 二者都引起了视神经的损伤， 对视神经保护的关键问题 之一就是解决视神经损伤后有效修复再生这道难题。本文 就 a F G F在视神经保

3、护方面的研究进展作一综述。 N O -， 这是R G C s 凋亡的诱导剂; N O还可破坏 D N A的螺旋 结构， 导致细胞损伤。视神经压榨伤模型证实， 氧化应激可 能是R G C s 死亡的重要信号传递因素 S 1 , 继发性损害理 论: L a f u e n t e E 7 等结扎大鼠眼部血管 6 0 m i n 或 9 0 m i n , 7 d 后， R G C s 分别丢失 3 6 %和 4 7 0 0 , 2 1 d后又各丢失了 6 %和 1 5 %。早期的R G C s 丢失是由原发性损伤因子直接造成的， 而这些细胞死亡所产生的毒性介质促发相邻的健康的R G C s 发生继

4、发性变性， 形成迟发性丢失; 其他: 视网膜缺血， 内 皮素， 基因调控等可能都参与了视神经的损伤过程。 1 视神经损伤后视网膜神经节细胞的死亡 及诱因 视神经损伤的最终结局是视网膜神经节细胞( R G C s ) 的 死亡。细胞死亡有两种不同的方式， 即细胞凋亡和细胞坏 死。细胞凋亡( a p o p t o s i s ) 又称程序性细胞死亡， 是一种有秩 序、受控制并按某种预定程序发展的生理性的自然死亡过 程， 。细胞凋亡与细胞的病理死亡即坏死( n e c r o s i s ) 有着明显 的区别E l l 。研究结果表明， 青光眼患者中R G C s 的死亡方式 是凋亡， 高眼压或其

5、他途径引起 R G C s 的轴索损伤使视神经 纤维轴浆流中断， 致神经营养因子的供给中断， 从而导致 R G C s 溃变、凋亡而死亡。 引起 R G C s 死亡的原因有很多， 概括起来主要有如下几 点: 神经营养因子的剥夺: 神经营养家族包括神经生长因 子( N G F ) 、成纤维细胞生长因子( F G F ) 等。它们对神经细 胞生长、增殖、再生及功能特性的表达均有重要调节作用， 对R G C s 有保护作用E 2 1 。由于高眼压或其他致病途径导致 逆向运输供应神经节细胞营养的神经营养因子不足， R G C s 发生凋亡; 兴奋性神经递质的释放: 谷氨酸是主要的兴奋 性神经递质，

6、对神经信号的传递起重要作用。然而在病理状 态下， 高浓度的谷氨酸可诱导 R G C s 凋亡。有学者认为一氧 化氮( N O ) 介导了谷氨酸的神经毒性作用 3 。口 服大量的谷 氨酸盐将造成大鼠的R G C s 凋亡C a l 。在活体实验中阻断谷 氨酸的转送， 抑制细胞外多余谷氨酸的清除， 均可增加玻璃 体内谷氨酸水平而杀伤R G C s 5 1 ; 氧化应激和自由基的大 量产生: N O属自由基结构。N O刺激R G C s 产生大量的0 0 - ， 基金项目: 广西教育厅科研立项项目( 项目编号: 2 0 0 5 1 0 1 0 9 ) 收稿 日 期: 2 0 0 5 - 0 8 -

7、1 0 2 a F G F及其改构体 2 . 1 a F G F的结构: 人类 a F G F位于 5 g 3 1 ， 由 1 5 4 个氨基酸 残基组成， 都是R 筒状蛋白质。其蛋白质的二级结构包括了 1 2 条不平行俘 链组成的三叶草结构。组成亚结构折叠单位 的4 条归 链， 连结为稳定的统一体C a l 。该生长因子的生物学 特性与其多肤链序列中的多个功能区域有关， 主要的功能区 主要包括肝素结合区、受体结合区和核转位区。这些结构 区域与a F G F的生物学特性密切相关。a F G F通过激活 a F - G F 酪氨酸激酶受体( a F G F R ) ， 结合后形成复合体行使生物

8、学功能， 这个过程需要肝素的参与。肝素可增加a F G F的稳 定性， 防止其被热、极端 p H变性和蛋白水解酶水解， 人们发 现 a F G F与肝素结合后活性可增加 1 0 - 1 0 0 倍。 2 . 2 a F G F对视神经的保护功能: a F G F是一种广泛存在于 人体各组织中的生物活性物质， 是血管内皮细胞、 成肌细胞、 角膜细胞、 成纤维细胞、 神经细胞及星型胶质细胞等生长的 刺激因子。在组织形态的发生、 发展、 神经修复和血管生长 等许多方面发挥重要的作用。作为最早发现的成纤维细胞 生长因子， 国内外很多学者都开展了a F G F对神经的保护功 能的研究。a F G F对中

9、枢神经系统多种神经元有营养作用， 在体内， a F G F能促进受损伤神经细胞的恢复， 使其轴突生 长， 胞体增大。其作用机理有三方面， 一是抑制神经细胞兴 奋性氨基酸， 尤其是谷氨酸的释放， 减轻细胞毒性损害; 二是 稳定神经细胞膜L型钙通道， 减少钙内流; 三是a F G F 能刺激 N G F 表达和分泌， 发挥强烈的神经营养作用。 视神经损伤后的修复和再生实际上就是中枢神经系统 的修复和再生问题。 L ip t o n 等将出生后的大鼠R G C s 经过 荧光素标识后进行培养， 发现 a F G F联合肝素对轴突的起始 和延长都有促进作用， 结果揭示了a F G F 对神经元的生长过

10、 程起着有效的作用。 C u e v a 尹。 等对视网膜缺血的大鼠模型 给予 a F G F的全身用药， 组织学结果发现在接受了a F G F的 动物的R G C s 和视网膜内核层细胞较对照组减少的数量少， 提示 a F G F可以在视网膜缺血时作为一个自然的保护因子。 内源性 a F G F介导了外源性碱性成纤维细胞生长因子( b F - 黄荔， 等 . a F G F及其改构体对视神经保护的研究进展 6 9 1 G F ) 对视网膜的保护作用 “ . b F G F 能提高无血清培养的视 网膜色素上皮细胞( R P E ) 存活， 而且内源性 a F G F表达及分 泌增加， 如果导人

11、 a F G F反义R N A或中和 a F G F蛋白， 则细 胞凋亡剧增。这种内源性 a F G F都是磷酸化的， 并能结合 R P E细胞膜表面受体及胞外基质的硫酸乙酞肝素。与非磷 酸化 a F G F相比， 磷酸化 a F G F不被降解并快速转移到核 内 1 z 1 。在无血清培养条件下， 衰老的牛视网膜色素上皮细胞 由于合成和分泌内源性a F G F ， 使细胞凋亡降低， 而细胞外信 号调节激酶( E R K ) 阻断剂、a F G F抗体或 F G F R I. 抗体均可 导致凋亡增加E 1 3 1 o a F G F 基因转染的R P E细胞分泌a F G F , 可通过上调

12、F G F R I 和 E R K 2 及 b c l - x 表达来抵抗无血清培 养的 R P E细胞的凋亡 “ . I k u n o E S 等在鸡胚视网膜的 R G C s 原代培养液中， 通过中和抗体和逆转录聚合酶链反应 ( R T - P C R ) 方法， 揭示了R G C s 通过a F G F促进了微血管上皮 细胞的增殖。 综上所述， a F G F对属于中枢神经系统的视神经神经元 有营养作用， 促进其存活和突起的生长， 同时在视神经损伤 时作为一个自然保护因子起着一定的保护作用， 这作为a F - G F的非促分裂活性之一。然而， a F G F的促分裂活性( 这对 创伤的

13、修复非常重要) ， 可以促进正常细胞， 甚至肿瘤细胞的 大量增殖， 故此成为了a F G F体内用药的瓶颈问题， 这也是 a F G F发现最早， 却至今未在临床得到广泛应用的原因。 2 . 3 a F G F改构体的结构: 由于对 a F G F具有的促分裂活 性， 在促进多种组织创伤修复的同时， 可能存在着促进某些 机体组织的过度增殖， 产生组织纤维化的潜在性， 国内外很 多学者对此进行了大量的研究。在a F G F的构效关系研究中 发现， a F G F N端第 2 1 -2 7 位的序列是核转位区的重要组成 部分， 对 a F G F的促分裂活性非常重要， 删去该序列后 a F G F

14、 诱导D N A合成和细胞增殖能力丧失， 但仍能与 a F G F受体 结合并诱导受体介导的酪氨酸磷酸化 1 6 1 。通过基因工程的 方法， 切除人 a F G F基因N端 1 -2 7 位残基， 得到了非促分 裂 h a F G F ( n o n m i t o g e n i c h u m a n a c i d i c f i b r o b l a s t g r o w t h f a c - t o r , n m - h a F G F ) 改构体。n m - h a F G F去掉了促分裂活性， 减 少了人们对临床应用诱发肿瘤形成的担心。 2 . 4 a F G F对视神

15、经的保护功能: 丝裂原活化蛋白激酶( Mi - t o g e n - a c t i v a t e d p r o t e in k i n a s e , M A P K ) 途 径 是 调节 各 种细 胞 趋化应答、分化、分裂的重要途径， 是细胞增殖、分化等信 息传递途径的交集点和共同通路。a F G F通过与F G F R结 合， 启动MA P K信号通路， 可以刺激成纤维细胞、血管内皮 细胞和神经细胞的生长 1 7 1 。近来研究表明， n m - h a F G F可竞 争取代a F G F 与N l H 3 T 3 细胞膜上的a F G F受体的结合， 但 不改变细胞膜上a F

16、 G F 受体的总结合位点数， 对受体无阻断 作用， 证明n m - h a F G F仍与受体结合， MA P K信号通路并无 中断C 1 a 7 o a F G F 保护凋亡的作用不依赖于其促有丝分裂活 性， 不仅如此， 在蛋白改构后， n m - h a F G F的抗凋亡能力还显 著地增强了。n m - h a F G F在与受体结合以后保护了线粒体膜 的 稳定性， 平衡了细胞内钙离子浓度。同时， n m - h a F G F 促进 了E R K 1 / 2 激酶的磷酸化， 确保了该信息通路的通畅 1 9 。在 N 一 甲基一 N 一 亚硝脉( N - m e t h y l - N

17、 - n i t r o s o u r e a , MN U ) 引起的视 网膜损伤大鼠模型中， 通过玻璃体腔注射 n m - h a F G F后观 察， n m - h a F G F能以非剂量依赖的方式部分地保护 MN U引 起的视网膜损伤， 其机制可能是通过上调 b c l - 2 的蛋白水平 和下调 b a x的蛋白水平， 从而抑制光感受器细胞发生凋 亡 20 。 3 展望 目 前， 作为基因工程的一类新药， n m - h a F G F的研究已取 得显著进展， 迄今为止已完成 a F G F基因改构。测活实验证 实， 与a F G F相比， n m - h a F G F促细胞

18、增殖分化活性基本消 失; 同时， 初步药效学实验证实， n m - h a F G F对视网膜损伤有 保护作用， 更多的保护机制正在研究中。希望n m - h a F G F能 在视神经保护方面能有新的突破。 参考文献 1 N e v i l l e N . O s b o r n e , G l y n C h i d l o w, e t a l . T h e p o t e n t i a l o f n e u r o p r o t e c t i o n i n g l a u c o m a t r e a t m e n t . C u r r e n t O p i n i

19、 o n i n O p h t h a l m o l o g y , 1 9 9 9 , 1 0 ( 2 ) : 8 2 - 9 2 . 2 Y i p H K, S o K F . A x o n a l r e g e n e r a t i o n o f r e t i n a l g a n g l i o n c e l l s : e f f e c t o f t r o p h i c f a c t o r s . P r o g R e t i n E y e R e s , 2 0 0 0 , 1 9 ( 5 ) : 5 5 9 - 5 7 5 . 3 V o r

20、w e r k C K, G o r l a MS , D r e y e r E B . A n e x p e r i m e n t a l b a s i s f o r i m p l i c a t i n g e x c i t o x i c i t y i n g l a u c o m a t o u s o p t i c n e u r o p a t h y . S u r v O p h t h a l m o l 1 9 9 9 ， 4 3 ( S u p p l 1 ) : 1 4 2 - 1 5 0 . 4 O h g u r o H, K a t s u s

21、 h i m a H， Ma r u y a m a I , e t a l . A h i g h d i e t a r y i n t a k e o f s o d i u m g l u t a m a t e a s f l a v o r i n g ( a j i n o m o - t o ) c a u s e s g r o s s c h a n g e s i n r e t i n a l m o r p h o l o g y a n d f u n c - t i o n . E x p E y e R e s , 2 0 0 2 , 7 5 ( 3 ) : 3

22、 0 7 - 3 1 5 . 5 V o r w e r k C K, N a s k a r R, S c h u e t t a u f F , e t a l . D e p r e s s i o n o f r e t i n a l g l u t a m a t e t r a n s p o r t e r f u n c t i o n l e a d s t o e l e v a t e d i n t r a v i t r e a l g l u t a m a t e l e v e l s a n d g a n g l i o n c e l l d e a t

23、 h . I n - v e s t O p h t h a l m o l V i s S c i , 2 0 0 0 , 4 1 ( 1 1 ) : 3 6 1 5 - 3 6 2 1 . 6 K o r t u e m K, G e i g e r L K, L e v i n L A . D i f f e r e n t i a l s u s c e p t i - b i l i t y o f r e t i n a l g a n g l i o n c e l l s t o r e a c t i v e o x y g e n s p e c i e s . I n v

24、 e s t O p h t h a l m o l V i s S c i 2 0 0 0 , 4 1 ( 1 0 ) : 3 1 7 6 - 3 1 8 2 . 7 L a f u e n t e MP , V i l l e g a s - P e r e z MP , S o b r a d o - C a l v o P , G a r - c i a - A v i l e s A, Mi r a l l e s d e I m p e r i a l J , V i d a l - S a n z M. N e u - r o p r o t e c t i v e e f f

25、e c t s o f a l p h a ( 2 ) - s e l e c t i v e a d r e n e r g i c a g o - n i s t s a g a i n s t i s c h e m i a - i n d u c e d r e t i n a l g a n g l i o n c e l l d e a t h . I n v e s t O p h t h a l m o l V i s S c i , 2 0 0 1 , 4 2 ( 9 ) : 2 0 7 4 - 2 0 8 4 . 8 C h i YH，Ku ma r T K, C h i

26、u I M, e t a l . I d e n t i f i c a t i o n o f r a r e p a r t i a l l y u n f o l d e d s t a t e s i n e q u i l i b r i u m w i t h t h e n - a t i v e c o n f o r m a t i o n i n a n a l l b e t a - b a r r e l p r o t e i n . J B i o l C h e m, 2 0 0 2 , 2 7 7 ( 3 8 ) : 3 4 9 4 1 - 3 4 9 4 8

27、. 9 L i p t o n S A, Wa g n e r J A, Ma d i s o n R D, D A m o r e P A . A- c i d i c f i b r o b l a s t g r o w t h f a c t o r e n h a n c e s r e g e n e r a t io n o f p r o c e s s e s b y p o s t n a t a l m a m m a l i a n r e t i n a l g a n g l io n c e l l s i n c u l t u r e . P r o c Na

28、 t l Ac a d S c i US A. 1 9 8 8 , 8 5 ( 7 ) : 2 3 8 8 - 2 3 9 2 . 1 0 C u e v a s P , C a r c e l l e r F , R e d o n d o - Ho r c a j o M, e t a l . S y s - t e mi c a d m i n i s t r a t io n o f a c i d i c f i b r o b l a s t g r o w t h f a c t o r a - me l i o r a t e s t h e i s c h e mi c i

29、n j u r y o f t h e r e t i n a i n r a t s . N e u - 6 9 2 广西医科大学学报 2 0 0 6 A u g ; 2 3 ( 4 ) r o s c i e n c e L e t t e r s . 1 9 9 8， 2 5 5 ( 1 ) : 1 - 4 . 1 1 B r y c k a e r t M, G u i l l o n n e a u X , H e c q u e t C . B o t h a F G F a n d b c l- x s y n t h e s i s a r e n e c e s s a r

30、y f o r t h e r e d u c t i o n o f a p o p t o - s i s i n r e t i n a l p i g m e n t e d e p i t h e l i a l c e l l s b y F G F 2 : r o l e o f t h e e x t r a c e l l u l a r s i g n a l - r e g u l a t e d k i n a s e 2 . O n c o g e n e , 1 9 9 9 , 5 2 ( 1 8 ) : 7 5 8 4 - 7 5 9 3 . 1 2 G u i

31、l o n n e a u X , R e g n i e r - R i c a r d F , D u p u i s C , e t a l . P a r a - c r i n e e f f e c t s o f p h o s p h o r y l a t e d a n d e x c r e t e d a F G F b y r e t - i n a l p i g m e n t e d e p i t h e l i a l c e l l s . G r o w t h F a c t o r s , 1 9 9 8 , 1 5 ( 2 ) : 9 5 - 1

32、1 2 . 1 3 G u i l o n n e a u X , B r y c k a e r t M, L a u n a y - L o n g o C , e t a l . E n d o g e n o u s a F G F i n d u c e d a c t i v a t i o n a n d s y n t h e s i s o f e x - t r a c e l l u l a r s i g n a l r e g u l a t e d k i n a s e 2 r e d u c e c e l l a p o p t o s i s i n r e

33、 t i n a l p i g m e n t e d e p i t h e l i a l c e l l s . J B i o l C h e m, 1 9 9 8 , 2 7 3 ( 3 5 ) : 2 2 3 6 7 - 2 2 3 7 3 . 1 4 B r y c k a e r t M, G u i l l o n n e a u X , H e c q u e t C , e t a l . R e g u l a - t i o n o f p r o l i f e r a t i o n s u r v i v a l d e c i s i o n s i s c

34、 o n t r o l l e d b y F G F 1 s e c r e t i o n i n R P E c e l l s . O n c o g e n e 2 0 0 0 , 1 9 ( 4 2 ) : 4 9 1 7 - 4 9 2 9 . 1 5 I k u n o Y, Hi b i n o S , B a n d o H, e t a l . R e t i n a l g l i a l c e l l s s t i m u l a t e m i c r o v a s c u l a r p e r i c y t e p r o l i f e r a t

35、i o n v i a f i b r o - b l a s t g r o w t h f a c t o r a n d p l a t e l e t - d e r i v e d g r o w t h f a c t o r i n v i t r o . J a p a n e s e J o u r n a l o f O p h t h a l m o l o g y . 2 0 0 2 , 4 6 ( 4 ) : 4 1 3 - 4 1 8 . 1 6翁立新， 付小兵， 李秀霞， 等. 改构体和野生型a F G F对肠 缺血一 再灌注损伤后肝肾功能的影响. 中国危重病急救

36、医 学， 2 0 0 4 , 1 6 ( 1 ) : 1 9 - 2 1 . 1 7 A s a d a S , K a s u y a Y, Ha m a H， e t a l . C y t o d i f f e r e n t i a t i o n p o t e n t ia t e s a F G F - i n d u c e d p 2 1 - “ E r k s i g n a l i n g p a t h w a y s i n r a t c u l t u r e a s t r o c y t e s . B i o c h e m B i o p h y s R

37、 e s C o m m u n , 1 9 9 9 , 2 6 0 ( 2 ) : 4 4 1 - 4 4 5 . 1 8 汪小凤， 郑青， 蔡绍辉， 等. 非促分裂型酸性成纤维细胞 生长因子的受体结合特性及对 MA P K信号通路的影响. 中国药科大学学报， 2 0 0 5 , 3 6 ( 2 ) : 1 7 9 - 1 8 2 . 1 9 王通， 李校望. 生长因子的新面孔. 中国处方药， 2 0 0 3 , 2 ( 2 ) : 2 7 - 2 9 . 2 0许华， 杨锦南， 郑青， 等. 非促分裂 h a F G F对 MN U 所致大鼠视网膜损伤的保护作用. 药学学报， 2 0 0

38、5 , 4 0 ( 4 ) : 3 0 6 - 3 1 0 . 广西医科大学学报 2 0 0 6 A u g ; 2 3 ( 4 ) 缺血性心肌病血管重建及干细胞移植疗法 瞿运忠综述庞振瑶 审校 ( 广西桂林市妇幼保健院桂林5 4 1 0 0 1 ) 缺血性心肌病( I C M) 是心肌供血长期不足， 致散在性心 肌纤维化或心肌梗死后心肌缺血区域由纤维瘫痕所替代。 临床表现以心衰和( 或) 心律失常为主。大多数 I C M药物治 疗效果差， 随着对 I C M心肌内顿抑心肌和冬眠心肌的检出， 为I C M的各种血管重建治疗找到了理论依据， 并使之用于临 床。但仍有相当部分患者由于冠脉纤细或病变

39、弥漫， 不适于 冠脉搭桥术( C A B G ) 或经皮腔内冠脉成形术( P T C A ) 。近年 来， 新开展的多种干细胞移植疗法为这一部分患者的治疗找 到了新的希望。 本文查阅国内外文献， 就目 前I C M的介人治 疗研究新进展综述如下。 至防止心肌缺血的发生， 从而减轻和延缓心肌细胞损伤和坏 死E e l 。通过 a F - 脱氧葡萄糖( F D G ) 正电子发射断层( P E T ) 心 肌代谢显像或多巴酚丁胺超声心动图( U C G ) 试验可检出冬 眠心肌的存活性。大量研究显示， 在运动严重受损的心肌节 段若能检出大量存活心肌， 血管重建术后， 严重受损的心肌 节段运动功能可

40、迅速改善.相反， 检测出无存活心肌者， 术 后受损的心肌节段运动功能不会改善， 且病死率可能增加。 因此， 在 I C M患者及时早期检测出冬眠心肌、 评价心肌存活 性 十 分 重 要 lj 。 1 I C M的病理生理及临床意义 I C M常有弥漫而严重的冠脉粥样硬化， 致管腔明显狭窄 或闭塞 ， 是一种心肌多样化病变并存的心肌病， 可同时存在 顿抑心肌和冬眠心肌， 存活心肌和坏死心肌t i 7 。心肌冬眠是 一种心肌自我保护机制， 使心肌灌注和收缩( 能量供给与需 求) 相匹配。在冠脉严重狭窄的情况下， 心肌冬眠可减轻甚 1 桂林市第二人民医院 收稿日 期: 2 0 0 4 - 0 8 -

41、 2 0 2 血管重建术治疗 2 . 1 冠状动脉旁路移植术( C A B G ) : 以前认为， I C M因左室 功能不全， C A B G术后危险性大， 病死率高， 通常认为这类患 者应是心脏移植的适应证; 随着对冬眠心肌、 心肌存活的认 识， 合并左心功能不全的I C M现在已成为强的手术指征c ; 这类患者经血管重建术后， 与药物治疗相比较左室功能明显 提高， 长期预后改善。一项研究比较了L V E F 镇3 5 %的冠心 病患者手术与药物治疗的远期疗效， 显示手术组 7 年生存率 和无致死性心肌梗死存活率均大于药物治疗组C 2 7 。国内胡 盛寿等 3 报道4 4 例重症缺血性心肌病患者L V E F 3 5 0 o ， 无 室壁瘤及其他合并症， C A B G术前证实缺血心肌部位有存活