神经生长因子（NGF）是一类影响神经元生存和发育、诱导神经元分化的生物活性物质，对神经元在发育时的生长、分化，以及成年神经元的维持是很重要的。阿尔茨海默病（AD）是一种慢性、进行性神经系统变性疾病，以基底前脑胆碱能神经元的退变为主要病理特征之一，其临床表现为进行性的记忆、理解、判断、定向等认知功能障碍，精神行为异常以及生活自理能力减退。研究发现，NGF能有效的保护基底前脑胆碱能神经元受损伤导致的神经变性、改善空间记忆，成为治疗AD的新的有效途径。近年来，对NGF与AD发病机制及其治疗关系的研究取得了很大进展，笔者就NGF与AD的关系作一综述。
1NGF及其受体
NGF是神经营养因子（NTF）家族中发现最早、研究最多的神经营养因子，至今发现的NTF有以下几个家族：（1）神经营养素家族，包括NGF、脑源性神经营养因子（BDNF）、神经营养素3～7（NT3～7）；（2）胶质源神经营养因子（GDNF）家族，以GDNF为代表；（3）睫状神经营养因子（CNTF）家族，目前此家族仅有CNTF；（4）成纤维细胞生长因子（FGF）家族，包括aFGF、bFGF、FGF3～9等9个成员。除上述家族外，还有胰岛素样生长因子（IGF）、表皮生长因子（EGF）、白细胞介素（IL）和干扰素γ（IFγ）等。
编码NGF的基因位于1号染色体的近端短臂上，NGF基因转录、翻译后合成两种不同长度的前体蛋白：短的前体蛋白水解加工成含118个氨基酸的2.5S NGF，长的前体蛋白水解成7S NGF，通常所指的NGF为2.5S NGF。7S NGF是由α、β、γ三种亚单位以2∶1∶2比例组成的，它们以非共价键及1～2个Zn2+形成稳定的结合体，α亚单位相对分子质量为26 500，其生理功能目前尚不清楚，β亚单位是功能亚单位，γ亚单位相对分子质量约26 000，是一种精氨酸特异的酯肽酶，参与βNGF前体加工。α、γ亚基的基因结构已阐明，二者结构极为相似，但α亚基缺乏酶的活性。2.5S NGF是由两个完全相同的肽链组成，每个肽链含118个氨基酸，二者通过非共价键结合，形成二聚体，分子中6个半胱氨酸残基之间以二硫键相连，维持NGF空间结构的生物活性。
神经元上有两类NGF受体：高亲和力受体TrkA和低亲和力受体p75。TrkA受体主要分布在外周感觉神经元、交感神经元和基底前脑等中枢胆碱能系统，是公认的NGF的功能性受体，属于原癌基因酪氨酸蛋白激酶家族，也是一种跨膜蛋白，在胞外有富含亮氨酸的重复序列，其前后分别串着一组半胱氨酸集结区，紧挨胞膜的是两个C2型免疫球蛋白样区IgⅠ和IgⅡ，胞内激酶部分是胰岛素受体酪氨酸激酶。p75是一种跨膜糖蛋白，胞外部分与肿瘤坏死因子受体相同，胞内部分含有一个死亡域，广泛地分布于神经系统和非神经系统。p75除与NGF有亲和力外，还与BDNF、NT3、NT4/5相结合。p75提高NGF与TrkA结合的亲和力，使较低浓度的NGF能产生生物效应，协助TrkA辨别其配体，增强NGF的信号转导。除此之外，p75亦在细胞的凋亡过程中发挥重要作用，另一方面可保护神经元，促进神经元存活。
NGF与TrkA受体结合后，形成二聚体和自身磷酸化，连接蛋白Shc与酪氨酸磷酸化的TrkA结合及与Grb2Sos形成复合物，Sos激动RasRafMEKMAPK\[EIK1\]SRE串级，从而激活靶基因转录；另一个途径也来自RasMAP激酶通路，分别激活ERK/RSK和P38/MAPKAP激酶2，两种激酶在Ser133磷酸化CREB，活化的CREB激酶移至细胞核内，使CREB转录因子磷酸化\[7\]。CREB与CaCRE结合，与SRE协调共同激活即早基因转录。即早基因转录表达的蛋白产物亦为转录因子，与IEGREs结合后，与CREB和DRG启动子共同调节激活DRG的转录。NGF与TrkA结合后还可诱导PI3K/PKB信号传导途径及激活PKC、CaMKⅡ激酶产生一系列生物效应\[89\]。
2NGF与AD的可能关系
AD是一种常见的进行性变性神经疾病，引起AD两大病理特征老年斑（SP）和神经原纤维缠结（NTF）的机制尚不清楚，而目前认为引起AD主要症状的重要原因是患者基底前脑胆碱能神经元变性，结果引起皮质、海马等投射区胆碱乙酰基转移酶（CHAT）水平降低、乙酰胆碱（Ach）合成受损，并出现AD的临床症状。基底前脑胆碱能系统包括中隔、斜角带及基底核等区域，是中枢胆碱能神经系统的胞体所在区，中隔、斜角带的胆碱能神经纤维主要投射到海马，基底核神经元投射至新皮质和杏仁核。内源性NGF及其mRNA在大脑皮质、海马等脑区都有高水平表达，这些投射部位产生的NGF逆行运输到基底前脑，与该处的含有NGF受体的胆碱能神经元结合，基底前脑胆碱能神经元对NGF有高反应性，它们正常形态和功能的维持需要NGF的营养作用。
2.1NGF对胆碱能神经的发育起着重要作用。有人将小鼠的NGF基因敲除，检测内源性NGF对神经系统的影响，发现小鼠出生后早期，基底前脑和海马胆碱能神经元没有受明显影响，而到了成年，这两处的胆碱能神经元分别减少55%和62%，提示内源性NGF对基底前脑和海马胆碱能神经发育有重要影响。类似的研究制作了NGF抗体转基因小鼠模型，证实了这种小鼠皮质和海马神经元存在年龄依赖性神经变性病理（包括老年斑、不溶性磷酸化的τ纤维缠结）。衰老的NGF抗体转基因小鼠同时表现出广泛的皮质神经元丢失、基底胆碱神经元缺失及行为缺陷。NGF对胆碱能神经的修复也有作用。实验表明截断灵长类动物的胆碱能神经元与海马的主要联系纤维，使中隔核胆碱能神经元萎缩（45±5）%的胆碱能神经元，而脑室内注射外源性NGF 4周，则可使中隔核胆碱能神经元保留（80±6)%。
2.2NGF对神经元生存和空间记忆有着重要作用。有研究使小鼠NGF等位基因失活，导致该种小鼠海马区NGF、NGF mRNA表达减少，并且在记忆获得存在明显缺陷，提示NGF对小鼠记忆功能有着重要作用\[15\]。皮层和海马至基底前脑神经元的NGF、BDNF运输障碍，可使基底前脑的神经元缺乏营养致神经元变性死亡，有实验将1 μL Aβ140（10 μg/μL）在立体定向仪下注入大鼠右侧Meynert核，分别于1、4周时测定其学习记忆能力和脑组织中NGF、BDNF免疫反应阳性神经元的表达，在注射Aβ1401周后，大鼠出现记忆障碍，呈渐进性加重，海马区NGF、BDNF免疫阳性神经元表达数量显著增加，提示由于皮层和海马至基底前脑神经元的NGF、BDNF运输障碍，使基底前脑神经元因缺乏神经营养而变性死亡。这可能是AD学习记忆障碍和痴呆形成的重要原因之一 。NGF还可促进AD鼠学习记忆恢复及海马突触素表达，在AD鼠模型治疗组中脑室注射NGF，用γ型迷宫检测大鼠学习记忆能力，对大鼠海马突触素进行定量分析，发现NGF治疗能促进AD鼠学习记忆恢复和海马突触素的表达。
2.3NGF对Aβ2535诱导的海马神经元细胞毒作用有防治作用。取新生3 d大鼠海马神经元行体外培养7 d，用Aβ2535预处理后加入NGF，发现NGF能有效地阻止和轻度修复Aβ2535诱导的海马神经元损伤。培养新生1 d大鼠海马神经元，观察Aβ和NGF对神经元凋亡的影响，发现NGF组细胞凋亡率明显减少（P<0.05)，提示NGF对Aβ诱导的海马神经元凋亡具有保护作用。
NGF改善衰老记忆障碍可能机制：有研究观察了多次海马内微注射NGF对小鼠突触体内游离钙水平的影响，并在离体情况下观察NGF对EGTA和CaCL2分别造成突触体内低钙和高钙状态的调节，发现：（1）在体实验条件下，一定剂量的NGF可显著降低老年小鼠海马突触体内游离钙水平（P<0.05）。（2）离体实验条件下，当突触体游离钙水平降低时，适当剂量的NGF具有升高游离钙水平的作用，而突触体内游离钙水平升高时，则NGF有降低游离钙水平的作用，提示NGF对游离钙水平的双向调节作用可能是NGF改善老年性记忆衰退的作用机制。另有研究显示NGF可以使PC12细胞L型钙离子通道钙离子流增加75%，这种作用可能是通过NGF低亲和力或高亲和力受体来实现的。细胞钙离子的摄取是NT的神经保护和神经支持作用的重要因素，NGF可能通过调节钙离子来保护和支持胆碱能神经元，从而改善记忆功能。
3NGF应用于AD治疗存在的问题
AD的主要病理改变之一是前脑基底核胆碱能神经元丢失变性，大脑皮质、海马等处的胆碱减少、认知功能降低与隔核海马束、底核皮质束的胆碱功能降低和胆碱介质的减少有密切关系。动物实验表明NGF可促进脑内胆碱能神经纤维数量增加，有助于神经元损伤后恢复，改善小鼠学习记忆功能，体外细胞培养亦提示NGF对神经元有一定保护作用，NGF可能成为治疗AD的新的有效途径。然而NGF不能透过血脑屏障，如何才能使外源性NGF到达脑内靶区域或促进内源性NGF合成，一直是当前研究的热点。
目前在以下几个方面的研究取得不同程度进展：（1）脑内直接给药：通过微注泵持续地将NGF注入脑室，但脑室内注射可产生局部感染、疼痛、体质量减轻，还可引起雪旺细胞、感觉和交感神经元增生，停止注射后，该副作用也随之消失；（2）增强NGF通过血脑屏障能力：利用蛋白质受体介导的跨膜作用，将NGF与转铁蛋白结合，可通过后者与血脑屏障相应受体结合而起运输作用的特性，将NGF转运入脑。这种方法由外周静脉给药，在脑内可达到较高的药物浓度，对帕金森病小鼠模型和AD大鼠模型上取得了较好的疗效；（3）鼻腔脑靶向给药：Rosa等经鼻腔给表达NGF抗体小鼠滴注NGF，发现鼻腔滴注NGF可以逆转该种小鼠的认知缺陷，与控制组相比，干预组小鼠物体认知实验、位置实验和内容实验结果提示，AD11小鼠的认知缺陷有明显改善，为NGF治疗AD提供了一个新的行之有效的给药途径；（4）脑室内移植能产生NGF的细胞：上世纪80年代末，随着分子生物技术的发展，出现了在体基因治疗和离体基因治疗。在体基因治疗将治疗载体直接送入靶部位，这种方法比较简单，Zou等利用基因工程技术以腺病毒为载体将NGF基因转入衰老大鼠的胆碱能神经元，衰老大鼠空间记忆和学习能力有明显改善，免疫组织化学分析显示中隔胆碱能神经元的胆碱乙酰基转移酶水平升高.离体基因治疗指在体外制备基因工程化的细胞，再将此细胞注入靶部位。加利福尼亚大学从2001年开始NGF基因治疗AD的I期临床研究，有8个早期AD病人基底前脑注射了经基因工程修饰的、能分泌NGF的自体成纤维细胞悬液，经过平均22个月的治疗观察，MMSE评分和ADAScog评分提示患者认知下降情况有明显好转，PET扫描显示皮层神经元葡萄糖摄取广泛增多，没有出现体质量下降、疼痛等副作用，为NGF治疗AD提供了临床依据；（5）促进内源性NGF合成的药物，如糖皮质激素，增加乳母鼠血浆皮质醇，可显著提高后代乳鼠基底前脑NGF含量，额前皮质无差别，雄性乳鼠海马NGF含量亦增加。结果提示：适当提高乳鼠血浆皮质醇可调节乳鼠脑中NGF含量。促进内源性NGF合成的药物还有AIT082、Idebenone以及GABA受体拮抗剂SGS742等。（6）模拟NGF对受体作用的化合物：利用已知细胞因子的受体从肽库内筛选细胞因子模拟肽，近年成为国内外研究的热点。国外已筛选到了人NGF及白细胞介素1等多种生长因子的模拟肽，这些模拟肽的氨基酸序列与其相应的细胞因子的氨基酸序列不同，但具有细胞因子的活性，并且具有相对分子质量小的优点。（7）增强内源性NGF作用的化合物：胆碱酯酶抑制剂（加兰他敏）可增强内源性NGF的作用，提高老年大鼠的认知功能。
NGF是中枢胆碱能神经元重要营养因子，对胆碱能神经的发育、神经元生存和空间记忆有重要作用，能有效地保护基底前脑胆碱能神经元因损伤导致的神经退变、丢失，可以逆转并减缓患者脑中基底前脑胆碱能神经变性进程。近年来，用NGF治疗AD的研究越来越受到重视，但NGF如何进入脑内靶区存在许多技术问题，这仍需要进一步研究和探索。
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