目的
研究神经生长因子(NGF)、神经节苷脂 M1(GM1)及神经生长因子和神经节苷脂混合液对桥接面神经的硅胶管腔中面神经管状化移植再生的影响。
方法
选择成年大白兔 40只,4只作正常对照,其余36只随机分为 A、B、C三组,将其双侧面神经下颊支与腮腺前缘相同平面造成8 mm长缺损,用1.5mm 的硅胶管进行桥接,然后作以下处理:A组,左侧硅胶管内加入神经生长因子,右侧加入生理盐水;B组,左侧加入NGF十GM1,右侧加入神经生长因子;C组,左侧加入NGF+GM1,右侧加入神经节苷脂。于术后20周进行电生理及组织学观察。
结果
A组左右侧神经传导速度差异无显著性;B、C两组左右侧间差异有显著性(P<0.05)。且两组左侧再生神经有髓纤维数目、直径、髓鞘厚度、轴突直径均高于对侧,差异有显著性(P<0.05),但A组以上指标均无差异。光镜及电镜观察试验各组均有较明显的神经再生。
结论
①神经生长因子能够促进运动神经元再生,但这种能力有限;②神经节苷脂能够介导神经生长因子促进运动神经元再生,表现出良好的生物学效应。
讨论
目前研究表明,NIFs是维持神经元生存、促进轴索生长的重要因素,与周围神经再生关系密切。神经生长因子是NIFs家族中确定的因子。其主要作用是促进交感、感觉神经元的存活、分化、成熟和功能维持;趋化诱导神经突起的定向;促进轴突的生长。早期实验结果表明,神经生长因子对运动神经元无显著作用。近来研究显示,面神经切断后,面神经运动神经元内神经生长因子受体的mRNA水平明显增加;大鼠胚胎脊髓运动神经元也有神经生长因子受体mRNA的表达,但这种表达在成体受到抑制以致难以被检出;罗永湘等发现坐骨神经再生室和肌桥接体内注入外源性神经生长因子,再生神经形态结构及功能恢复优于对照组。Heumann等人在面神经切断后局部给予神经生长因子,观察到再生神经干粗大,再生轴突增多。说明神经生长因子对运动神经元轴突再生有潜在 的生物学效应。本实验中,A组动物左侧加入外源性神经生长因子,显示再生神经纤维排列,髓鞘化程度均好于对照侧,再生神经运动传导速度也稍快于右侧,但统计学上均无显著性差异。 提示神经生长因子对运动神经元再生有一定促进作用,这种作用没有对交感和感觉神经元那样明显;但是神经生长因子对面神经等运动神经元潜在的生物学效应是存在的,这种效应的发挥有赖于其他因素的介入。
神经节苷脂是含唾液酸的一类膜糖脂的总称。它的基本结构有两部分组成:疏水端为N-酰基鞘胺醇,镶嵌在细胞膜双层的外层,具有脂溶性;亲水端为含唾液酸的寡糖链,伸展在细胞膜外,与周围环境接触,唾液酸与外周Ca2+结合维持细胞的兴奋性和正常的生理功能,寡糖链对外界刺激因子起识别和结合作用。体内的神经节苷脂主要是以神经节苷脂为主的混合物。实验显示,外源性神经节苷脂也能够促进神经再生。神经生长因子对运动神经元有潜在的生物学效应,而这种效应的发挥有赖于中间信使物的诱导。体外试验表明,神经节苷脂抗体可以阻断神经生长因子诱发的轴突再生,说明神经节苷脂在调节神经生长因子的作用中至关重要。
本实验利用自身对照,研究神经节苷脂介导神经生长因子对运动神经元再生的影响。通过形态学及电生理观察,显示B组和C组左侧均见大量再生轴突生长,神经排列成束,神经干粗大;而右侧神经纤维相对较疏散。计算机图像处理结果显示:B、C组左侧加入神经生长因子和神经节苷脂混合液的神经再生纤维数目、纤维直径、轴突直径、髓鞘厚度均大于右侧,B、C组左侧再生神经电传导速度快于右侧,这与左右侧髓鞘化成熟程度是一致的。从 B、C组G率看,左侧较低,而右侧较高,所以右侧传导速度慢于左侧;但左侧的G率未达到正常的0.60,说明神经生长因子在促进神经再生方面尚有不足。另外,正常神经纤维直径多在5~6μ之间,B、C组左侧再生神经纤维直径接近但尚未达到理想分布;而右侧细纤维成分多,提示神经节苷脂和神经生长因子混合液能够促进运动神经元再生,增加再生轴突数目,加快轴突髓鞘化,提高运动传导功能的恢复。
以往认为感觉神经及交感神经能够逆行运输神经生长因子,故而神经生长因子能够对其损伤后的再生起重要作用,而运动神经则不能。近来研究显示运动神经有这种能力,但是这种能力相对要弱得多,这与本实验显示神经生长因子对运动神经元再生有促进作用但无统计学意义相符合。从神经节苷脂的结构可以看出,它的亲水端中的唾液酸与外周Ca2+结合能力较强,寡糖链对外界刺激因子起识别和结合作用。所以当外源性Ca2+嵌入到细胞膜,由于它带有较多的负电荷,大大增加了细胞表面的负电性,从而提高了细胞与带正电的递质以及金属离子的结合力,尤其是Ca2+与唾液酸有很强的鳌和作用,一方面为神经细胞的信息传递活动浓积了足够的Ca2+,另一方面Ca2+可同时与两个分子结合,神经节苷脂分子间以及GN1 与复性糖蛋白质间的联系,因此神经节苷脂为非特异性受体首先与神经生长因子结合,将神经生长因子浓聚在周围,继而将浓聚的神经生长因子转运给神经生长因子特异受体从而完成神经生长因子经运动神经元轴浆运输的过程。
神经生长因子耐运动神经元效应如何,关键在于运动神经轴浆运输神经生长因子的能力如何。到目前为止尚无确切实验证据说明运动神经轴浆有着感觉及交感神经运输神经生长因子的能力。另外实验中应用的神经节苷脂是混合液,能否达到纯神经节苷脂,的实验效果尚不能确定。由于神经节苷脂介导神经生长因子是其首先同神经生长因子结合,因此神经节苷脂与神经生长因子的有效配伍剂量如何,是否需要缓释载体及活性的维持尚待进一步探讨。