神经营养因子总结

分子以单体形式存在，无糖基化位点，二级结构富含α-螺旋结构， 为维持活性所必需
CNTF缺少信号肽序列，在真核细胞中表达的CNTF不能分泌到胞外

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胶质细胞源性神经营养因子
(glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF)
1993年6月，美国Synergen生物技术公司的Lin等发现并克隆了一种
NT-3 and NT-4/5: were obtained by PCR cloning
All these factors are synthesized as ~250 aa precursors that are processed into 120 aa proteins
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Neurotrophins BDNF (brain derived neurotrophic factor) on cortical neurons
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神经元与靶组织的胜利会师！
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那么，为什么神经元需要如此强得依 赖自己的靶组织？

要满足发育中神经系统与其服务的机体的比例 所需的神经元的数目要与其靶组织精确的匹配
一个普遍的，令人惊叹的策略
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如何实现？


脊髓中的这些神经元，与其他的神经元竞争存 在于其靶标（肢芽）的某种资源，而这种资源 是有限供应的。 因此，成体神经元的数目并非最初被强硬的遗 传决定的，而是可以在发育的个体中被特殊的 神经元-靶组织的相互作用而决定。
Stanley Cohen
Rita Levi-Montalcini
+ extract
1986: Levi-Montalcini and Cohen split the Nobel prize for Physiology or Medicine “for their discovery of
growth factors”
36 Roux and Barker (2002) Prog Neurobiol 67:203-233
p75NTR的结构特点

胞外区：
4个重复的富含半胱氨酸的结构域，与配体结合有
关

胞内： 无固定的配体诱导的酶激活域，含有6个螺旋结构 死亡结构域(death domain，DD)
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Trk受体与p75受体的相互作用
Hamburger, V. and Levi-Montalcini, R. (1949) J. Exp. Zool. 111: 457-502.
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Effect of Removing or Augmenting Neural Targets on the Survival of PN23092.JPG Related Neurons
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睫状神经营养因子
(Ciliary neurotrophic factor，CNTF)

1980年，Adler等由E8鸡胚眼中分离到CNTF，分子量20kDa的酸性
蛋白，由199aa组成，进化上比较保守，与LIF、IL-6等构成成血细 胞因子(hematopoietic cytokine)超家族
Neurotrophic Factors
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一个漫长却精彩的故事~~~
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从前，人们不知道…… 在发育的过程中，一个神经元怎样找到它的 靶组织
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直到，一个聪明的老头儿，做了一个聪明 的实验……
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1934: Victor Hamburger discovered that removal of a limb bud resulted in reduced numbers of sensory and motor neurons in the spinal cord.
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NTF的作用模式

自分泌作用： 神经元，既合成NTF也有相应受体表达，并对自身的
NTF有反应；不能介导神经元与靶之间的相互作用，
但可维持神经元直到与靶之间建立突触联系
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NTF的作用模式

非分泌方式的NTF：
CNTF，aFGF，bFGF缺少信号肽序列，不能分泌到
胞外，细胞损伤时才能释放，适应神经再生需要
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NGF:
sympathetic neurons and some sensory neurons
(CNS neurons do not require NGF for survival)
BDNF:
NGF-related factor purified in 1982 from pig brain (shares ~50% homolog with NGF)
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Based on his limb-bud experiments, V. Hamburger hypothesized that the targets of innervating neurons provide signals that recruit undifferentiated cells to develop into sensory or motor neurons.

新的NTF，由134个氨基酸残基组成，分子量为15kDa

GDNF前体有19个AA的信号肽，成熟多肽链中有7个保守的半胱氨酸，
活体形式为二聚体
其它GDNFs成员：NTN (neurturin)、PSP (persephin)、ART
(artemin)
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非神经营养因子肽类生长因子

成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，FGF)：aFGF、

DAG/Ca2+-PKC： 生长相关蛋白GAP-43 (growth associated protein-43)是PKC的一个 底物，它在成熟突触中是神经发育、神经连接再生和突触可塑性 的一个决定因子
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p75NTR structure
NGF KD=10-9M
(all neurotrophins can bind p75NTR)

没有直接证据显示NGF是由其靶组织合成，或 者说神经元从靶组织摄取。 神经组织中受体的存在？ 特别是，NGF的信号只在生长的神经元轴突接 触到其靶标后才出现
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NGF summay
NGF可以介导两类特殊的神经细胞类群~交感 神经元和一些感觉神经节细胞）
相关神经元在NGF剥夺的情况下会死亡；而更多的 NGF则可以使更多的神经元存活； 存在于神经元的靶组织； 在相关的投射神经元中存在NGF的受体。 ~~~~~~~~神经营养因子的金标准
(he was wrong) In 1942, Levi-Montalcini and Levi proposed that target derived signals maintain survival of differentiating neurons. In 1949, Hamburger and Levi-Montalcini repeated the limb bud experiments and found that their results supported the neurotrophic hypothesis.
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Trk受体的分布


TrkA分布在交感、感觉、运动神经元及基底前脑
TrkB分布在整个NS中，在肺、肌肉也有少量表达 TrkC主要在大脑皮质，海马，小脑表达；TrkC与NT-3在
外周分布的不一致性
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Trk受体的信号转导


PLC-IP3/DAG IP3-Ca2+/CaM： 可诱导LTP，促进神经突起的生长，调节中枢突触神经递质的受 体分型
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NTF的作用模式

顺行信号转导：许多靶神经元依赖于传入投射维持其 存活，上游神经元通过大分子物质的顺行轴突转运对 靶神经元起神经营养作用
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NTF的作用模式

NTF的局部作用（旁分泌方式）：靶组织与其支配的
神经元共存于同一组织，来自靶合成的NTF作用于临 近效应神经元
Target
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NTF的作用模式
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营养作用的分子基础

关于神经元及其靶标的假说：

第一，最小剂量依赖。 第二，靶源组织分泌。 第三，数量有限。


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NGF的简史


鸡胚移植实验 测定方法的建立 分离、纯化、命名 诺贝尔
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1954: neurite outgrowth assay
1960: NGF purified 1969: NGF purified to homogeneity – extract
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关于NGF遗留的问题

生理环境下对神经存活的重要作用


通过慢性注射NGF的抗血清来剥夺发育中的老鼠的NGF （knockdown）——导致成年小鼠失去大量NGF依赖的神 经元 注射外源性NGF（overexpression）——则可以引起膨大 的交感神经节与NGF剥夺的现象正好相反。
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神经鞘合成NTF： 发育期、神经损伤期合成增加，成熟期降低；可在 局部分泌为未建立神经靶联系的轴突提供营养
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NTF的作用模式

通过胶质细胞介导： 胶质细胞本身就能释放NTF；在某些生长因子存在时 可释放NT完成神经营养作用
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NTF的作用模式

神经元合成NTF： 通过顺行轴突、逆行轴突转运以及局部作用的方式 发挥作用
bFGF

表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF) 胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor，IGF)：IGF-I，IGF-II 白细胞介素(interleukin，IL)：IL-1，神经白细胞素(neuroleukin)
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神经营养因子的受体及信号转导
1949: Victor Hamburger showed that transplantation of a supernumerary limb resulted in increased numbers of sensory and motor neurons in the spinal cord.
Neurotrophins (NT)
N T F
CNTF (ciliary neurotrophic factor)
GDNF (glial-cell-line-derived neurotrophic factor)
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这些实验的结果显示出，NGF可以本地作用于 刺激突起末梢的生长-但这一细胞的其他突起， 没有接触到NGF的，则回缩。另外，生理学实 验显示，NGF及其他的神经营养素可以影响突 触的活性及可塑性，这一点相对独立于他们的 细胞存活的作用。因此，神经营养素的活性有 很高的选择性，依赖于神经营养因子的类型、 相应神经元分化的阶段，以及神经营养信号参 与的细胞区域。
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NTF的分类
NGF (nerve growth factor) BDNF (brain-derived neurotrophic factor) NT-3 (neurotrophin-3) NT-4/5 (neurotrophin-4/5) NT-6 (neurotrophin-6) NT-7 (neurotrophin-7)



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NT的主要生物学效应
成年期：

NT及其受体的表达和分布都明显减少，效应神经元对
NT的依赖也明显降低

维持部分神经元的存活和正常功能 神经元可塑性 神经损伤修复


Baidu Nhomakorabea
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NT的主要生物学效应
非神经系统：
NT与其它肽类生长因子一样，也是多功能生长因子， 可影响免疫、造血、内分泌、和生殖等系统的功能
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CNTF的主要生物效应

对中枢和周围运动神经元的营养作用 影响非神经组织

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GDNF的主要生物效应
对多巴胺能神经元的营养支持 促进运动神经元发育、修复损伤后运动神经元 对感觉神经元的营养支持



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NTF的作用模式

逆行信号转导（靶源性的）：经典的NTF作用途径； 靶细胞合成NTF，经轴突末端的受体介导，逆行轴突 转运到胞体
Trk受体与p75受体共表达， p75受体增加配体与Trk的
结合力，TrkA对p75NTR介导的信号通路具有抑制效应
p75NTR介导的凋亡作用只有在细胞内Trk的表达水平
很低或不表达的情况时才会出现
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NT的主要生物学效应☆
发育期：

促进神经元的存活，生长和分化成熟 对神经递质的选择作用 诱导神经纤维定向生长 控制神经元存活数量