外源性神经生长因子对外周神经侧枝发芽GAP-43表达的调控 外源生长因子

　　[摘要]目的：通过对神经侧支发芽过程中外源性神经生长因子对生长相关蛋白-43（growth associated protein-43，GAP-43）的调控，探讨神经侧支发芽再生的机制。方法：SD大鼠共40只，建立胫腓神经端侧吻合模型，随机分为神经生长因子（nerve growth factor，NGF）组和生理盐水（SAL）组，各组又分为1周、2周、4周和8周组。切取吻合近端和远端神经纵切片标本，进行GAP-43的免疫组织化学反应，并结合计算机图像分析进行反应强度的半定量分析。结果：NGF组GAP-43表达显著增高。结论：应用NGF可以促进端侧吻合后神经侧支发芽。
　　[关键词]神经再生；端侧吻合；侧支发芽；神经生长因子；GAP-43
　　[中图分类号]R741.02[文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2011）02-0255-02
　　
　　Expression of nerve growth factor in lateral sprouting after peripheral nerve end-to-side anastomosis
　　LI Xu-dong,LIU Gang,ZHAO Ye-de
　　(Department of Plastic Surgery,The 411st Hospital of PLA, Shanghai, 200081,China)
　　
　　Abstract:ObjectiveTo explore the expression of nerve growth factor in lateral sprouting after peripheral nerve end-to-side anastomosis and find the mechanism of lateral sprouting.Methods32 SD rats were randomly divided into four groups: 1 week group, 2 week group, 4 week group and 8 week group. Immunohistochemical analysis by the computer image analysis was performed to study the expression of the NGF after end-to-side anastomosis.ResultsIncreased expression of NGF were observed in distal ends after end-to-side anastomosis, and on more expression of NGF in proximal ends was also observed.ConclusionIt show that the nerve growth factors in distal ends may be acts as an important role in lateral sprouting.
　　Key words:nerve regeneration;end-to-side anastomosis;lateral sprouting; nerve growth factor;GAP-43
　　
　　神经损伤引起的功能损害常较严重。对于缺损较大的神经损伤，以往临床多采用神经移植、自体静脉移植、自体肌肉移植等方法，效果往往不理想，且又造成供区的损伤。一旦损伤神经近端损毁较为严重，则以上方法都无法解决。如果损伤神经远端能够与邻近的神经行端侧吻合则不失为一种较好的方法。神经端侧吻合法开始于本世纪初，Balance报道了用端侧吻合技术治疗面瘫，将面神经损伤远端与副神经或舌下神经侧面吻合，术后患侧可以恢复部分功能。
　　目前，周围神经端侧吻合的研究报道多为组织学、电生理、步态分析等方面，对具有趋化性作用的诱导蛋白在神经纤维侧枝发芽过程中的表达，以及如何促进端侧吻合的轴突再生等少见报道。本文就笔者对此方面的研究情况予以报道。
　　
　　1材料和方法
　　1.1 动物分组和手术方法：雄性SD大鼠40只，体质量220～240g，随机分为NGF组和SAL组，各组分为1周组、2周组、4周组及8周组（n＝5）。各组大鼠右侧自腓神经分支以远0.5cm处切断，胫神经分支以远1cm处作外膜开窗0.7mm×0.7mm，腓神经远端用11-0无损伤缝线行外膜端侧吻合于胫神经开窗处，腓神经近端游离后牵向近端外转90°缝合于邻近肌肉，左侧为正常对照。
　　术后1周NGF组动物胫前肌每日注射NGF5μg，SAL组注射同量生理盐水。
　　1.2GAP-43免疫组织化学反应及图像分析：各组动物依照不同时段麻醉后处死，取胫神经近端和腓神经远端，10%缓冲福尔马林固定过夜，石蜡包埋，纵切片，应用Dako Envision免疫组织化学方法并结合计算机图像分析进行反应强度的半定量分析，测定1周、2周、4周、8周组胫神经近端和腓神经远端免疫反应强度，同正常神经进行对照分析。
　　图像分析的原理是用图像处理系统根据阳性染色部位的透光强度通过计算机求出平均灰度值，阳性反应为棕色，染色强的部位透光弱，其灰度值就低，反之灰度值高。每张
　　切片选定5个固定区域阳性染色部位，测定灰度值，而求出每例标本的平均灰度值，统计学处理。
　　
　　2结果
　　正常神经GAP-43免疫反应呈浅棕色，位于轴突中，阳性轴突较少。NGF组及SAL组腓神经远端术后1周均开始出现较强阳性反应，反应强度明显增加（P＜0.01），自8周左右开始下降。NGF组的免疫反应阳性强度显著高于SAL组（P＜0.01），图1。
　　
　　3讨论
　　GAP-43是一种神经元特异性磷酸蛋白，它与神经元生长、神经突触连接重建以及神经再生有密切的关系[1-3]。其基因表达仅限于神经系统，由神经元胞体合成后，经快速轴流运输到神经末梢，免疫组织化学和原位杂交方法研究显示GAP-43在整个神经系统分布广泛，如大脑、小脑、海马、嗅球、脊髓、背根神经节以及自主神经系统等。在发育阶段，沿整个轴突可见阳性免疫反应，尤其在生长锥特别丰富，成年的某些神经元仅分布于突触前终末[4-5]。研究发现神经胶质细胞如星形胶质细胞、少突胶质细胞、雪旺氏细胞也能表达GAP-43，这说明GAP-43具有广泛的生理作用。成年大鼠脊髓GAP-43的分布状况是光镜下白质、皮质脊髓束染色重，整个灰质均染色，特别是中央管周围和背角浅层重染；电镜下，小的有髓、无髓纤维染色，轴突终末的免疫标记主要位于小的单一轴-树、轴-体突触，而大的有髓轴突、大的轴突终末及树突染色阴性。背根神经节中GAP-43主要分布于中、小型感觉神经元胞体。GAP-43的分布特征，表明脊髓有一定恢复结构和功能的可塑性，并具有不断重建的潜力[6-7]。
　　实验表明周围神经损伤后，GAP-43的表达可迅速增加[8-9]，因此GAP-43可作为神经再生的标志，但它对再生的作用机制尚不清楚。Edward[10]观察到，在缺乏GAP-43时，PC12细胞突起的生长仍能被NGF、bFGF（碱性成纤维细胞生长因子）和cAMP所诱导。在神经营养因子诱导突起生长时GAP-43不是必需的，GAP-43的作用在于突触功能而并非突起生长过程本身。在突触重建过程中，新生发芽末梢中GAP-43含量非常高，只要有突触连接重建进行，即使无轴突延伸，GAP-43表达也会在高水平上进行。GAP-43伴随着突触连接重建出现，一旦重建完成，GAP-43及其mRNA含量便骤然下降，甚至消失。因此GAP-43可以作为神经元发育、生长、神经再生以及成熟中枢神经系统中突触重建和可塑性的标志物。GAP-43表达上调的阳性信号可能来自于雪旺氏细胞或巨噬细胞释放的某种因子，在体外培养条件下，培养基中加入NGF可刺激GAP-43的表达[11]。
　　本实验发现损伤后神经远端GAP-43表达增高，从1周开始增强，至4周左右达到高峰，8周左右开始减弱，说明随着神经再生的成功，GAP-43表达逐步下调。NGF组与SAL组相比，免疫反应阳性强度增加明显，表明NGF可以上调GAP-43，从而促进神经的再生。出芽过程在损伤早期即开始,神经元胞体开始合成神经再生所需的各类因子,然后由轴浆运输至再生部位。靶肌肉注射既可增加局部NGF的含量，为侧支出芽创造良好的内外环境,又可上调神经再生所需其它因子的表达，从而促进神经侧枝发芽。
　　
　　[参考文献]
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　　[收稿日期]2010-02-24 [修回日期]2011-01-12
　　编辑/张惠娟