10-神经营养因子

null10 神经营养因子 G. Yu 01-14-200410 神经营养因子 G. Yu 01-14-2004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．达：防卫，刺激 3．种类：> 50 4．功能: 神经, 免役, 血液系统调控 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：> 50 4．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. α2巨球蛋 白+ IL-1, IL-6 d. 与细胞外基质结合 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. α2巨球蛋 白+ IL-1, IL-6 d. 与细胞外基质结合 图 10-1 图 10-1 一、 神经营养因子的种类：neurotrophic factor, NTF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 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 表 10-2 第二节 神经因子各论第二节 神经因子各论一般介绍： 1972年发现、构成一个家族 1． NGF 基因： a. 发现： 依据小鼠βNGF的aa→ 探针→ cDNA→人类cDNA… b. 组成： 45 kb, 6 exon, 5 intron, cDNA1029 bp 一般介绍： 1972年发现、构成一个家族 1． NGF 基因： a. 发现： 依据小鼠βNGF的aa→ 探针→ cDNA→人类cDNA… b. 组成： 45 kb, 6 exon, 5 intron, cDNA1029 bp 图 10-2图 10-22． NGF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 Ａ产物：　３.４ｋＤ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2． NGF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 Ａ产物：　３.４ｋＤ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3． NGF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：15-40μg/l3． NGF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：15-40μg/l4. hGNF受体（hGNFＲ）以及基因：高－低亲和 受体两类 a. 结构： 25 kb，6 exon b. 28 aa 信号肽 c. 膜外区：C末端、前３exon, 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：４exon, 22 aa， e. 胞浆区：5-6 exon, 155 aa, 4. hGNF受体（hGNFＲ）以及基因：高－低亲和 受体两类 a. 结构： 25 kb，6 exon b. 28 aa 信号肽 c. 膜外区：C末端、前３exon, 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：４exon, 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… 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图 10-36． 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 Ｃ.　成年：下降但依赖 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 Ｃ.　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…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 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 kD b) 30% aa同源 c) 共同具有相似3级结构：４反平行α 螺旋组成 d) 多功能性5． 家族特征： a) 20-23 kD b) 30% aa同源 c) 共同具有相似3级结构：４反平行α 螺旋组成 d) 多功能性（一） IL-6的基因结构 A. 5kb B. 5 exon, 4 intron C. 定位： 7 p 21 D. cDNA：1.1kb, E. 受体分类： 高，低亲和力， 468aa（一） IL-6的基因结构 A. 5kb B. 5 exon, 4 intron C. 定位： 7 p 21 D. 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(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（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-1β， TNF-α 2) IL-1β， TNF-α， IFN-γ， histaming→刺激星型细胞生成IL-6 3) 病毒等病原体刺激生成2． 调节IL-6生物合成的信号 1) IL-1β， TNF-α 2) IL-1β， TNF-α， IFN-γ， histaming→刺激星型细胞生成IL-6 3) 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图 10-8第三节 神经营养因子与疾病第三节 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-4/5 2) 受体：硌氨酸激酶受体 3） 机理：损伤后上调二、 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-4/5 2) 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-6 e) 颗粒细胞集落刺激因子（GCSF）（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-6 e) 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/STAT b) 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2． 功能： a) 通用受体与信号传导：JAK/STAT b) 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-6 1) 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-α，TNF-α → IL-6c) IL-6 1) 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-α，TNF-α → IL-6三、老年性痴呆(Alzheimer’s 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，脑萎缩三、老年性痴呆(Alzheimer’s 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(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）（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：17q21 c) 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3) tau特点： a) 31aa重复序列 （脯-甘-甘-甘） b) 定位：17q21 c) 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, 4kD 3) 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192． 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, 4kD 3) 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197) 表达调控： a) IL-1β调控APP b) TGF-β1， 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7) 表达调控： a) IL-1β调控APP b) TGF-β1， 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 intron 2) 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， E4/2 5) E4与海马胆碱已酰转移酶成反比3． 载脂蛋白E基因（apoE gene） 1) 定位：染色体19， 3597bp, 4 exon, 3 intron 2) 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， E4/2 5) 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-1β与TNFα（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（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-1β与TNFα（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）AD患者治疗 1. NGF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…（五）AD患者治疗 1. NGF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…FINE 14-01-2004FINE 14-01-2004