专业辨析神经生长因子（NGF）的神话 命基111 陈俊青 10111115 摘要：神经生长因子（NGF）是神经营养因子中最早被发现，目前研究最为透彻的，具
有神经元营养和促突起生长双重生物学功能的一种神经细胞生长调节因子，它对中枢及周围 神经元的发育、分化、生长、再生和功能特性的表达均具有重要的调控作用。但是神经生长因子在临床应用上尚未成熟，它的诸多作用还是理论上的推测。
关键词：神经生长因子（NGF）、神经营养因子、神经细胞、神经生长因子的中国神话
正文： 1.概念[3] 神经生长因子 nerve growth factor 略称NGF。在将小鼠肉瘤180移植于3日龄鸡胚体壁时，与移植片连接的脊髓感觉神经节及交感神经节增大20%—40%，基于比克尔（E.D.Bueker，1948）的这一发现，科恩（S.Cohen，1954）等从小鼠肉瘤180和37中成功地分离出具有同一活性的核蛋白质，以后从蛇毒中分离出具有千倍活性（Cohen，R.Levi-Montalcini，1956）和从小鼠颚下腺分离出具有万倍活性的蛋白质（Cohen，1960），这种蛋白质被称为神经生长因子。NGF含于马、猪的颚下腺和小鼠肉瘤、小鼠胚胎及成体的交感神经细胞、小鼠尿和唾液、鸡胚的多种器官和一切哺乳类的血清中。神经生长因子（NGF）是神经营养因子中最早被发现，目前研究最为透彻的，具有神经元营养和促突起生长双重生物学功能的一种神经细胞生长调节因子，它对中枢及周围神经元的发育、分化、生长、再生和功能特性的表达均具有重要的调控作用。NGF包含α、β、γ三个亚单位，活性区是β亚单位， 由两个118个氨基酸组成的单链通过非共价键结合而成的二聚体，与人体NGF的结构具有高度的同源性，生物效应也无明显的种间特异性。
2．发现人与研究历程[2]、[6] 2.1 1953年意大利生物学家丽塔· 莱维-蒙塔尔奇尼(Rita Levi-Montalcini)和美国生化学家斯坦利·科恩（Stanley·Cohen）发现并分离提纯出神经生长因子（NGF）。由此开1拓了一个新的研究领域。1986年，她与生化学家科恩一道将之分离提纯，命名为神经生长因子，他们因此获得了1986年的诺贝尔医学奖。
2.2 研究历程[6]、[3]：1953年 意大利科学家Levi-Montalcini发现了NGF。 1960年 美国科学家Cohen提取纯化NGF，证明其生物活性。 1970年 Cohen证明NGF是个复合蛋白。 1984年 NGF的研究重点从周围神经系统拓展到中枢神经系统，乃至非神经系统。 1986年 Montalcini和Cohen因对NGF研究的杰出而荣获诺贝尔生理医学奖。 90年代 国内外多家制药公司和药物研究机构相继开始进行NGF开发研究。 2001年 北京圣日医药科技发展有限公司第一个获得中国SDA颁发NGF新药证书。 2002年 武汉海特生物制药股份有限公司和北京圣日合作开始了NGF产业化进程。 2003年 1月6日 世界上第一个神经生长因子——金路捷在武汉海特上市。
2.3 NGF的分布[4]：NGF在人体内主要分布于脑、神经节、虹膜、心脏、脾、胎盘等组织及成纤维细胞、平滑肌、骨骼肌、胶质细胞、雪旺氏细胞等。分为αNGF亚基 功能尚不清楚(红色)、γ亚基 具有蛋白酶活性(绿 色)、β亚基 具有生物活性的NGF(兰色)、β亚基 具有生物活性的NGF(兰色)四种。
3．NGF参与的信号通路[1] 神经生长因子（NGF）作为第一个被发现的神经营养因子，具有促进神经细胞存活和生长发育的作用。NGF结合酪氨酸受体TrkA，引起胞内四条信号通路：Ras/Raf/Erk蛋白激酶通
路，磷脂酰肌醇-3激酶（PI3-K）/Akt 激酶通路，磷脂酶c（PLC-γ）通路以及SNT[1]。NGF的另一个受体P75神经营养因子受体（P75NTR）的信号通路仍不是十分清楚，但可与TrkA协同作用，也可单独作用促进神经细胞的存活或凋亡。
3.1 Ras/Raf/Erk 蛋白激酶通路[1] NGF与其高亲和受体TrkA结合于PC12细胞表面之后，受体TrkA磷酸化形成二聚体。由于TrkA的胞外结构域存在特异性基序，磷酸化的TrkA在Y490位点与信号增强子SHC蛋白（含有SH2结构域）结合，SHC作为衔接蛋白首先与另一含有SH2和SH3结构域的衔接蛋白Grb连接，再与鸟苷酸交换蛋白SOS连接，SOS被激活。SOS紧接着激活Ras蛋白及其所诱导的信号级联。在这个级联中，活化的Ras结合丝氨酸-苏氨酸激酶Raf桥连于细胞膜，Raf被活化后磷酸化MEK（丝裂原活化蛋白激酶MAPK或细胞外信号调节激酶ERK激酶），MEK活化后激活属于MAPK超家族亚群的ERKs 。NGF短暂地激活Ras致使Erk通路也被短暂激活。相比之下，NGF能够持久激活Rap1从而持续地活化B-Raf及其后的Erk通路。Rap1可结合Raf-1和B-Raf，与前者结合可抑制Erk通路并反馈抑制Raf-1，而达到使B-Raf活化从而激活Erk的目的。经典Ras（H-Ras,K-Ras,和N-Ras）短时激活的原理在于负反馈抑制，而M-Ras在被GEFRasGRP激活后不发生负反馈抑制，所以可被持久激活，进而持续激活Erk通路。在神经系统中ERK大致包括两个高度同源的亚型ERK1（p44MAPK）和ERK2（p42MAPK) 。ERK1/2一旦被此通路激活，将会继续激活其下游许多存在于胞浆和核内的靶位，每种靶位都拥有独特的转录靶基因。在这些靶位中最重要的胞浆底物是蛋白激酶p90RSK家族，主要由四位成员组成： RSK1,RSK2,RSK3,和新发现的RSK4。RSK蛋白的活化需要ERK1/2在Thr573位点磷化和相继的自磷酸化作用。RSK可作用于多种底物，包括转录因子CREB，C/EBPβ和Fos；结构蛋白L1钙调蛋白；细胞周期蛋白Myt1、Bub1以及参与细胞存活的蛋白BAD和调节自身活性的14-3-3蛋白、PEA-15蛋白等。RSK与这些底物的作用可调节细胞内信号级联反应，建立胞内结构或直接参与分化过程。未来的研究将定位于NGF作用下RSK诱导分化的专属靶基因的确立。
3.2 PI3-K/Akt 激酶通路[1] 磷脂酰肌醇-3激酶（PI3-K）由含有SH2的85kDa调节域和110kDa激发域两个亚单位组成。当NGF 与TrkA 结合后，激活的TrkA 并不与PI3-K 直接接触，而是PI3-K重新补充到浆膜区。在那里PI3-K的激发域产生D3-磷酸肌醇PIP2和PIP3，二者结合Akt的PH域，依次促使Akt的膜转位。在浆膜区，Akt同时也被蛋白激酶PDK1和PDK2磷酸化。激活的Akt通过磷酸化破坏胞浆和核结构来抑制凋亡。一系列凋亡前蛋白已被确认为Akt 直接作用的底物，包括糖原合成酶激酶-3（GSK-3+-+，BAD， caspase-9, 和Forkhead转录因子，它们都因被Akt磷化而失活。然而在NGF诱导的PC12细胞下这些底物能否在此信号通路下被Akt同时磷酸化，以及Akt与这些底物之间的亚细胞定位和动力学特征还有待进一步研究，以确定这些不同底物在同一系统中各自的功能。PI3K-Akt-FKHRL1信号通路是广泛细胞内促进存活的一条重要途径，通过上调抗凋亡基因或下调凋亡基因起作用。当PI3K被NGF激活后，活化PI3K依次磷化Akt的Thr308 和Ser473位点使之活化后，Akt磷酸化其下游靶位的FKHRL1使之发生核转位，FKHRL1反式激活一系列凋亡前基因，如TNF-α, TGF- 和Bad 。 核PI3-K和它的上游调节子PIKE（PI3-K增强子，一种核GTP酶）共同介导NGF作用下PC12核抗凋亡活性。具体过程为：NGF首先触发磷脂酶c（PLC-γ1）发生核位，由PLC-γ1的SH3域起到生理性鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）的作用，由PLC-ras激活存在于核内的PIKE-S。Rong等的试验发现PIKE-L可同时存在于胞浆和核中，PIKE-L结合一种叫Homer的受体蛋白，后者连接亲代谢性谷氨酸盐受体（mGluRI）到胞内多重靶位，包括肌醇1,4,5三磷酸受体。激活的mGluRI促使mGluRI-Homer-2 PIKE-L复合体形成，促进PI3-K激活。对于核PI3-K的具体抗凋亡效应包括：保护DNA不发生降解和核小体间分裂，与其脂代谢产物核PI（3，4，5）P3协同抑DEF/CAD DNA 断裂。3近来发现的一种核PI（3，4，5）P3受体核磷蛋白/B23,可与PI（3，4，5 ） P 3 通过共同抑制半胱天冬酶激活的D NA酶（CAD）活性来抑DNA降解。而PIKE/核PI3-K的信号下游和核受体PI（3，4，5）P3如何抑制凋亡基因的激活，如何阻止内切酶的作用还不清楚，这些问题的解决将有助于深入了解NGF促使神经细胞存活的机制。 PI3-K还参与TrkA的内化过程，并且可在NGF信号下，与小G蛋白Ras和Rap1发生不同作用而借内吞效应在Ras/Raf/Erk信号通路中早期激活Erks。PI3-K作用于Ras下游和B-Raf上游。He等的试验发现MEK1/2抑制剂能够抑制AKT-pThr308, AKT-pSer473,and FKHRL1-pThr32，提示PI3-K/Akt 与Ras/MAKP两条信号通路间存在某种串扰，但确切的作用机制还需进一步研究证实。
3.3 PLC-γ通路[1] PLC-γ1作为NGF的触发因子，通过自身结构域SH2与TrkA磷化位点Y785耦合来参与TrkA的膜转位和磷酸化激活。TrkA被激活后，PLC-γ1催化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸盐（P4,5-P2）水解产生两种分子作为第二信使，分别是肌醇1，4，5-三磷酸盐）IP3）和甘油二酯DAG 。IP3触发胞浆内钙离子释放，提高细胞内钙浓度；DAG可激活蛋白激酶PKC，后者可直接磷化Raf-1 。细胞内钙是参与细胞骨架重建的重要信号元件，但在NGF诱导的PC12细胞分化过程中钙离子流的作用还不清楚， 很可能是受到TrkA的下游靶位MAPKK和MAPK的调节。大量试验表明PLC-γ1通路与MAPK信号级联之间存在着密切的关联，但机制仍不明确。另外，就PLC-γ本身而言，远期效应和动力学特点以及是否诱导参与神经元构成和分化的基因表达都是值得深入研究的问题。
3.4 SNT通路[1] SNT(suc-associated neurotrophic factor-inducedtyrosine-phosphorylated target)为非Ras依赖型介导PC12细胞分化的通路，位于Ras信号上游的SHCGrb-SOS复合体之中。当接受NGF刺激后，SNT的磷酸酪氨酸结合域（PTB）就会与TrkA近膜区域的NPQpY序列结合，磷酸化的SNT依次补给酪氨酸磷酸酶Shp2和衔接蛋白Grb2,并与Ras激活子SOS组成复合物。作用的关键是SNT的三类效应基序，分别有：四个介导补充Grb2的磷酸酪氨酸基序，两