神经生长因子在骨科神经修复再生中的应用及启示

神经生长因子在骨科神经修复再生中的应用及启示,1,神经损伤,中枢神经系统（脊髓）周围神经系统,脊髓损伤定义和流行病学,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发达国家脊髓损伤每年发生率为13.3 45.9/百万人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,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。,脊髓损伤 病理生理,在创伤中占4% 在四肢战伤中伴有周围神经伤发生率为25-30%，发病率高致残率高，多为青壮年，肢体病废，造成生理和心理障碍家庭、社会和经济负面影响极大,周围神经损伤的危害,周围神经损伤,再生神经与远端靶器官的精确对合,大段神经损伤/缺损的修复,神经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发挥重要作用。,神经营养因子 (neruotrophic factors, NTFs）, 神经生长因子 （nerve growth factor, NGF） 脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF） 睫状神经营养因子（ciliary neurotrophic factor，CNTF） 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（Neurotrophins, NTs）,10,11,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,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,1956,Levi-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,1977,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,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,1990s,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，1990，13：785791,生长锥,NGF治疗外伤性周围神经损伤的作用机制-改善微环境,NGF治疗外伤性周围神经损伤的作用机制-改善微环境,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,17,NGF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NGF的慢病毒导入施万细胞（NGF-SCs），可以使后者过表达NGF。 在兔坐骨神经横断/修复模型中植入NGF-SCs，2周后与导入编码绿色荧光基因（GFP）的对照组相比，腓肠肌肌肉重量均显著较高。,NGF如何透过血脑/脊髓屏障？,分子大小不是透过血脑/脊髓屏障的决定因素。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,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,mNGF显著改善PND患者ADL,Meta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，P0.01,PND, 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,一项前瞻性研究共纳入48例PND术后患者。分为治疗组（mNGF20g im qd， 25 例）和对照组（维生素B组，23 例）。结果显示， mNGF治疗组患者的疼痛、麻木症状显著减轻，P0.05,总有效率（%）,P 0.05,P 0.05,mNGF明显改善断指再植术后感觉功能,一项随机对照研究共纳入48例PND术后患者。分为NGF组（常规+NGF治疗, 24 例）和对照组（常规治疗, 24 例）。结果显示， NGF治疗组患者术后12周两点分辨觉明显优于对照组，P0.01,P 0.01,术后12周分辨两点间最小距离（mm）,26,mNGF明显缩短周围神经损伤运动电位潜伏期,一项前瞻性研究共纳入48例PND术后患者。分为治疗组（NGF20g im qd, 25 例）和对照组（维生素B12组, 23 例）。结果显示， NGF治疗组患者神经运动电位的潜伏期明显缩短，P0.05,运动电位潜伏期（ms）,P 0.01,P 0.01,P 0.01,P 0.01,mNGF明显改善外周神经损伤后疼痛,一项随机对照研究共纳入16例非甾体类药物及阿片类药物治疗无效的外周神经损伤后神经病理性疼痛患者。给予mNGF 20g im qd +加巴喷丁治疗。研究结果显示，治疗第10天时患者的VAS评分以及睡眠时间明显改善，P0.05,P 0.05,VAS评分,P 0.05,睡眠时间（小时 / 天）,mNGF显著改善腰椎间盘突出患者术后疼痛及临床疗效,治疗3个月时疗效比较,镇痛效果VAS评分,对照组,苏肽生组,术前,术后14天,术后12个月,一项随机对照研究共纳入60例腰椎间盘突出患者，对照组仅进行后路椎板切除减压、髓核摘除、椎弓根螺钉内固定术，术后给予常规对症支持治疗。治疗组：在对照组的基础上，术后给予苏肽生30 g，肌肉注射，每天1次，疗程30 d。研究结果显示，治疗组痊愈+显效率76.7%，高于对照组50% （P0.05），且治疗组镇痛效果也明显优于对照组（P0.01）。,mNGF明显增加腰椎间盘突出症的疗效,mNGF明显改善ASCI 痛、触觉和运动,一项随机对照研究共纳入100例急性脊髓损伤患者。分为治疗组（mNGF 30g im qd+MPSS组, 50例）和对照组（MPSS组, 50 例）。结果显示，治疗组痛觉、触觉、运动评分显著升高，P0.05,ASCI, 急性脊髓损伤; MPSS, 甲泼尼龙琥珀酸钠,痛觉、触觉、运动功能变化（分）,P 0.05,P 0.05,P 0.05,mNGF明显改善ASCI ESS和ADL评分,一项随机对照研究共纳入100例急性脊髓损伤患者。分为观察组( NGF 30g im qd+MPSS组, 50例 )和对照组 (MPSS组, 50 例 )。 结果显示，观察组ESS评分和ADL评分显著升高，P0.05,ESS, 欧洲脑卒中评分; ADL, 日常生活活动能力评分,P 0.05,ESS评分,P 0.05,ADL评分,mNGF明显改善ASCI脊髓损伤水平评分,一项随机对照研究共纳入60例急性脊髓损伤患者。分为治疗组( NGF30g im qd + MPSS组, 30例 )和对照组 (MPSS组, 30 例 )。 结果显示，治疗后1个月和3个月时，观察组ASIA评分显著改善，P0.05,ASIA, 脊髓损伤水平评分,ASIA评分,P =0.023,P