神經(jīng)營養(yǎng)因子在糖尿病心臟神經(jīng)病變中的研究概述

馬度芳(綜述)，李　曉(審校)

(1.山東中醫(yī)藥大學第一臨床學院，濟南 250011； 2.山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院心內(nèi)科，濟南 250011)

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神經(jīng)營養(yǎng)因子在糖尿病心臟神經(jīng)病變中的研究概述

馬度芳1△(綜述)，李曉2※(審校)

(1.山東中醫(yī)藥大學第一臨床學院，濟南 250011； 2.山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院心內(nèi)科，濟南 250011)

摘要：心臟自主神經(jīng)病變是糖尿病的嚴重并發(fā)癥之一，神經(jīng)營養(yǎng)因子，如神經(jīng)生長因子(NGF)、生長相關蛋白43(GAP-43)和睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(CNTF)等異常表達可造成心臟支配神經(jīng)的營養(yǎng)和功能障礙，也是糖尿病心臟神經(jīng)病變的病理機制之一。NGF或CNTF的表達異常可造成交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)和感覺神經(jīng)對心臟的支配功能異常，并與糖尿病時心臟自主神經(jīng)重構有關。而GAP-43表達增加表明心臟神經(jīng)損傷后出現(xiàn)再生。研究糖尿病時神經(jīng)營養(yǎng)因子的變化趨勢，并對其進行有效干預可以防治糖尿病心臟神經(jīng)病變，為開發(fā)治療糖尿病心臟神經(jīng)病變的藥物或技術提供新的線索和依據(jù)。

關鍵詞：糖尿病；心臟自主神經(jīng)病變；神經(jīng)營養(yǎng)因子；神經(jīng)生長因子；生長相關蛋白43；睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子

糖尿病神經(jīng)病變在糖尿病患者中的發(fā)病率為60%～70%，主要表現(xiàn)為遠端對稱性感覺神經(jīng)病和自主神經(jīng)病變[1-2]。神經(jīng)營養(yǎng)因子是一種對中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)有營養(yǎng)作用的小分子多肽或蛋白質，在出生前，神經(jīng)營養(yǎng)因子的作用是維持神經(jīng)系統(tǒng)的正常發(fā)育和神經(jīng)元的存活，并可誘導神經(jīng)突起的生長方向，在成熟個體，神經(jīng)營養(yǎng)因子對神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性、結構的完整和功能的維持具有重要調節(jié)作用[3]。神經(jīng)營養(yǎng)因子的水平和活性改變是糖尿病神經(jīng)病變的原因之一[4]，因此對某些神經(jīng)營養(yǎng)因子進行有利干預可以減緩糖尿病自主神經(jīng)病變的進展?，F(xiàn)就糖尿病動物模型和糖尿病患者體內(nèi)的幾種神經(jīng)營養(yǎng)因子變化進行闡述。

1神經(jīng)生長因子

神經(jīng)生長因子(never growth factor，NGF)產(chǎn)生于神經(jīng)所支配的器官中，逆向轉運到神經(jīng)元中發(fā)揮作用。NGF在心臟中表達水平與交感神經(jīng)支配密度相關，NGF水平降低可使交感神經(jīng)元數(shù)量減少，而NGF過度表達也會導致交感神經(jīng)高支配[5]。Hellweg和Hartung[6]在鏈脲佐菌素(streptozotocin,STZ)糖尿病大鼠的心臟中發(fā)現(xiàn)，于成模第6周時心房中NGF上升至最大值，為對照組的(145.4±13.0)%，之后持續(xù)下降。在心室中，NGF水平于成模第3周上升至最大值，為對照組的(185.6±26.0)%，而第12周時顯著下降，在第6個月時心室中的NGF降至對照組的(50.9±7.0)%。同樣，Meloni等[7]也發(fā)現(xiàn)STZ 1型糖尿病小鼠在第12周時左心室中NGF信使RNA表達較對照組明顯降低。因此，可推斷NGF在STZ大鼠心臟中呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢。

Schmid等[8]利用11C標記間羥基麻黃素來標記STZ大鼠心臟交感神經(jīng)異構情況，并與局部心臟中的NGF水平變化對照發(fā)現(xiàn)，在成模6個月后，STZ大鼠左心室近端心肌11C間羥基麻黃素滯留較對照組降低9%，遠端降低33%。STZ大鼠左心室近端心肌NGF水平與對照組相比降低52%，而遠端降低82%。在第9個月時，STZ大鼠近端與遠端心肌11C 間羥基麻黃素滯留均降低42%，且近端與遠端心肌的NGF水平也降低相同程度，表明左心室交感神經(jīng)分布由近及遠的減少可能與心肌中的NGF水平階梯式降低相關，因此NGF的水平及分布改變會增加心臟中交感神經(jīng)支配的異質性。近來，人們利用轉基因技術阻止NGF降低，如Ieda等[9]用STZ分別誘導野生型小鼠和NGF轉基因小鼠后發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠第8周時心臟中降鈣素基因相關肽(一種感覺神經(jīng)的標志物)免疫組織化學陽性反應無變化，而在第16周時下降至53%，相應地，NGF信使RNA在第8周時無變化而在第16周時下降至57%，表明NGF表達降低與糖尿病導致的心臟痛覺感覺神經(jīng)支配下降有關。而這種變化在心臟能充分表達NGF的轉基因小鼠中可以改善，并且在心肌缺血時心臟傳入神經(jīng)的電生理活動表明NGF轉基因小鼠心臟中感覺神經(jīng)支配功能修復。

除對神經(jīng)的保護作用外，NGF還可通過自分泌或旁分泌機制作用于心血管內(nèi)皮細胞，維持內(nèi)皮細胞的存活及其正常功能[10]。Meloni等[7]證明，接受NGF轉基因治療的小鼠心肌中微血管病變程度和心肌間質纖維化程度明顯低于未治療的小鼠，NGF轉基因治療的STZ小鼠未出現(xiàn)糖尿病心肌病。由此可見，心臟中NGF水平降低與糖尿病心臟自主神經(jīng)病變及糖尿病心肌病有密切關系，阻止心肌中NGF降低可為臨床治療與糖尿病相關的心臟疾病提供線索。

2生長相關蛋白

生長相關蛋白43(growth association protein 43,GAP-43)是一種在神經(jīng)發(fā)育和再生過程中與軸突生長有關的膜結合磷酸化蛋白，它參與神經(jīng)軸突的生長和突觸的形成，并與神經(jīng)元細胞膜構架有關。對家兔心肌梗死后梗死周邊的交感神經(jīng)密度和GAP-43表達程度進行研究，發(fā)現(xiàn)梗死3 d后交感神經(jīng)支配密度下降，而GAP-43表達顯著增加，在7 d后梗死周邊的交感神經(jīng)密度和GAP-43均增加，且兩者呈現(xiàn)顯著相關性，表明GAP-43可作為神經(jīng)損傷和修復的標志物參與交感神經(jīng)重構[11]。

Vo和Tomlinson[12]研究發(fā)現(xiàn)，在STZ大鼠右心房中GAP-43蛋白水平比正常大鼠高，而且一直持續(xù)6周多。相反，Wang等[13]利用免疫組織化學法發(fā)現(xiàn)，STZ大鼠心臟中GAP-43較正常減少。造成這種相反結果的原因可能與研究方法不同有關。GAP-43為交感神經(jīng)芽生的標志物，糖尿病時心臟中GAP-43過度表達標志著神經(jīng)損傷后出現(xiàn)重構現(xiàn)象。

3睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子

睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(ciliary neurotrophic factor,CNTF)最初是從雞胚眼的提取物中分離出來的蛋白質,具有營養(yǎng)神經(jīng)、抗神經(jīng)病變、促進神經(jīng)存活和調節(jié)能量代謝等功能[14]。研究發(fā)現(xiàn)，在雞胚發(fā)育的第11～13日為副交感神經(jīng)支配雞胚心房，CNTF及其受體在發(fā)育的雞胚心臟中表達較高，雞胚第13日時心房中的CNTF受體信使RNA為第6日時的4倍，此時心房中的CNTF是心室的2.5倍，與心房中副交感神經(jīng)支配占優(yōu)勢相應。而且，用CNTF培養(yǎng)的心房肌細胞中的膽堿能受體比未用CNTF的增加2倍，因此CNTF與迷走神經(jīng)的發(fā)育和再生有關[15]。CNTF對受損的迷走神經(jīng)有修復作用，因此可為進一步研究CNTF與糖尿病心臟迷走神經(jīng)病變的關系奠定基礎。

除迷走神經(jīng)外，CNTF還可促進軀體運動神經(jīng)和感覺神經(jīng)的軸突再生，Saleh等[16]發(fā)現(xiàn)給予CNTF可提高STZ大鼠受損坐骨神經(jīng)的傳導能力，加速受損感覺神經(jīng)再生。CNTF可預防糖尿病大鼠的痛溫覺減退[17]。另外，在視神經(jīng)損傷的糖尿病大鼠，CNTF可減緩視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)死亡[18]。可見，CNTF對于糖尿病引起的外周神經(jīng)病變有潛在治療作用。

目前認為，CNTF除對神經(jīng)的保護作用外，還可在體內(nèi)發(fā)揮其他抗糖尿病的作用[19]。研究顯示，CNTF可減輕細胞因子誘導的胰島細胞凋亡，增加存活的胰島β細胞數(shù)量，同時可降低胰島素的清除率[20]。最近的研究顯示，CNTF可用于治療肥胖，一方面通過調節(jié)下丘腦抑制對食物的攝取[21]，另一方面可通過促進線粒體合成，提高脂肪組織的氧化能力來減少脂肪的堆積[22]。另外，CNTF具有與瘦素相似的作用，但無“瘦素抵抗”，它可以增加高脂飼養(yǎng)小鼠的胰島素敏感性[23]。由此推測，CNTF對于防治糖尿病及其引發(fā)的神經(jīng)病變具有重要作用，它對糖尿病時心臟迷走神經(jīng)損傷是否有治療價值有待于進一步研究。

4神經(jīng)營養(yǎng)因子在糖尿病患者中的相關研究

研究糖尿病患者體內(nèi)神經(jīng)營養(yǎng)因子變化可為治療糖尿病神經(jīng)病變提供線索。Kim等[24]研究發(fā)現(xiàn)，伴周圍神經(jīng)病變的糖尿病患者血漿中的NGF比無神經(jīng)病變的糖尿病患者高，而在有周圍神經(jīng)病變的患者，血漿NGF水平與神經(jīng)病變程度呈負相關，認為血漿中的NGF升高不是糖尿病周圍神經(jīng)病變的促使因素，而是病變的結果。可見，伴隨糖尿病神經(jīng)病的發(fā)展，NGF在血漿中的水平是變化的，但目前的研究未能闡述NGF變化的原因，且NGF準確的變化趨勢也需更多的證據(jù)加以確定。

Bursova等[25]研究了2型糖尿病患者皮膚神經(jīng)纖維中的GAP-43表達，認為GAP-43減少可作為2型糖尿病患者早期神經(jīng)損傷后再生的標志物，GAP-43在皮膚神經(jīng)結構中表達減少可作為2型糖尿病神經(jīng)病變進展到表皮下神經(jīng)結構受損的標志。關于CNTF，美國Kegenerou和Synergen公司最早開展CNTF藥物研究,且已證明該藥物在促進運動神經(jīng)元發(fā)育并防止受損運動神經(jīng)元退變方面具有獨特的作用[23]，因此CNTF有望成為治療糖尿病神經(jīng)病變的新型藥物。

5結語

神經(jīng)營養(yǎng)因子NGF和CNTF的異常表達和分布是糖尿病心臟神經(jīng)病變的病理機制之一，而GAP-43過度表達標志著心臟自主神經(jīng)損傷后出現(xiàn)重構現(xiàn)象。因此，干預神經(jīng)營養(yǎng)因子的水平和分布可為治療糖尿病心臟神經(jīng)病變提供新的思路，而研究糖尿病心臟自主神經(jīng)病變時相關神經(jīng)營養(yǎng)因子的變化為開發(fā)治療糖尿病心臟自主神經(jīng)病變的藥物或技術提供新的線索。

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Research on Changes of Neurotrophic Factors in Process of Diabetic Cardiac Autonomic Neuropathy

MADu-fang1，LIXiao2(1.TheFirstClinicalCollege,ShandongUniversityofTraditionalChineseMedicine,Jinan250011,China; 2.DepartmentofCardiology,AffiliatedHospitalofShandongUniversityofTraditionalChineseMedicine,Jinan250011,China)

Abstract:The expression of neurotrophic factors such as nerve growth factor(NGF),growth association protein 43(GAP-43)and ciliary neurotrohic factor(CNTF)is abnormal in the process of diabetic neuropathy,which is one of the most important pathological basis of diabetic cardiac neuropathy.Abnormal NGF or CNTF expression is related to the dysfunction of cardiac sympathetic,parasympathetic and sensory nerves,and also participates in the cardiac autonomic nerve remodeling.The elevated expression of GAP-43 is a marker of nerve sprouting.Therefore,it is essential to study the variation trend of neurotrophic factors and regulate the abnormal change in the process of prevention and treatment of cardiac neuropathy,which may also provide new clue and reference for the development of medication or technology to treat diabetic cardiac neuropathy.

Key words:Diabetes; Cardiac autonomic neuropathy; Neurotrophic factors; Nerve growth factor; Growth association protein 43; Ciliary neurotrohic factor

基金項目：國家自然科學基金(81072962)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.03.001

中圖分類號：R11

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)03-0385-03