神經(jīng)營養(yǎng)因子的發(fā)現(xiàn)過程

神經(jīng)營養(yǎng)因子 （ neurotrophin, NT ）是一類由神經(jīng)所支配的組織（如肌肉）和星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的且為神經(jīng)元生長與存活所必需的蛋白質(zhì)分子。

神經(jīng)營養(yǎng)因子通常在神經(jīng)末梢以受體介導(dǎo)式入胞的方式進(jìn)入神經(jīng)末梢，再經(jīng)逆向軸漿運(yùn)輸?shù)诌_(dá)胞體，促進(jìn)胞體合成有關(guān)的蛋白質(zhì)，從而發(fā)揮其支持神經(jīng)元生長、發(fā)育和功能完整性的作用。近年來，也發(fā)現(xiàn)有些 NT 由神經(jīng)元產(chǎn)生，經(jīng)順向軸漿運(yùn)輸?shù)竭_(dá)神經(jīng)末梢，對突觸后神經(jīng)元的形態(tài)和功能完整性起支持作用。

人類發(fā)現(xiàn)的*個神經(jīng)營養(yǎng)因子——神經(jīng)生長因子（ Nerve Growth Factor, NGF ）首先是由意大利神經(jīng)科學(xué)家 Rita Levi-Montalcini 和美國生物化學(xué)家 Stanley Cohen 于 1956 年分離成功；Cohen 還意外發(fā)現(xiàn)了另一種能促進(jìn)表皮細(xì)胞生長、增殖和分化的生長因子，因而將該因子命名為表皮生長因子（ Epidermal Growth Factor, EGF ）。

為此， Levi-Montalcini 和 Cohen 于 1986 年共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

神經(jīng)生長因子的發(fā)現(xiàn)過程可追溯到 20 世紀(jì) 20~30 年代。美國神經(jīng)科學(xué)家 Samuel Randall Detwiler 和美國胚胎學(xué)家 Viktor Hamburger 那時就已發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元所支配的靶細(xì)胞在神經(jīng)元存活中具有重要作用。

他們觀察到，兩棲動物胚胎背根神經(jīng)節(jié)中的感覺神經(jīng)元數(shù)量可因移植外加的肢芽（ limb bud, 指胚體外側(cè)壁在將來發(fā)生四肢的區(qū)域向外膨出而形成的隆起）到靶細(xì)胞中而增加。相反，神經(jīng)元數(shù)量可因去除正常的靶細(xì)胞而明顯減少。

他們認(rèn)為，由靶細(xì)胞引起的神經(jīng)元數(shù)量改變是靶細(xì)胞影響成神經(jīng)細(xì)胞增生與分化的反映。但在 40 年代，這種解釋受到意大利年輕的神經(jīng)科學(xué)工作者 Rita Levi-Montalcini 的質(zhì)疑，因為在她的實驗中，她驚奇地發(fā)現(xiàn)在胚胎的發(fā)育過程中神經(jīng)元死亡是*正常的事。

1947 年秋， Levi-Montalcini 接受 Viktor Hamburger 教授的邀請前往美國參加他的工作，并重復(fù)她自己許多年前在雞胚上所做的實驗，這是 Levi-Montalcini 一生中的重要轉(zhuǎn)折點，后來她在自傳中如是寫道。

在關(guān)鍵的實驗中，她和 Viktor Hamburger 證實了與保留完整的肢芽的雞胚相比，去除雞胚的肢芽將導(dǎo)致更多的感覺神經(jīng)元死亡。

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程中，神經(jīng)細(xì)胞也發(fā)生正常死亡。 Hamburger 后來證實在胚胎發(fā)育過程中在雞脊髓外側(cè)運(yùn)動柱中生成的運(yùn)動神經(jīng)元約有一半是注定要死亡（凋亡）的。

而且，在類似于對感覺神經(jīng)節(jié)的那些實驗中， Hamburger 發(fā)現(xiàn)運(yùn)動神經(jīng)元的死亡數(shù)量可因去除靶細(xì)胞而增加或因外加肢芽而減少。所以肌肉靶的大小對脊髓運(yùn)動神經(jīng)元的存活是極為重要的。

神經(jīng)元過度生成過程后的死亡幾乎發(fā)生在中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)的任何部位。

Hamburger 和 Levi-Montalcini 的上述發(fā)現(xiàn)促使他們提出了神經(jīng)營養(yǎng)因子（ neurotrophic factor ）的假設(shè)，這個假設(shè)認(rèn)為發(fā)育中的神經(jīng)元所支配的靶細(xì)胞可產(chǎn)生和分泌一種數(shù)量有限的但又是必需的營養(yǎng)性物質(zhì)或營養(yǎng)因子，而這種營養(yǎng)性物質(zhì)或營養(yǎng)因子可在神經(jīng)末梢被攝取，那些不能獲得適量神經(jīng)營養(yǎng)因子的神經(jīng)元將會死亡（凋亡）。

根據(jù)這一假設(shè)，zui終 Levi-Montalcini 和她在 Hamburger 實驗室的同事生物化學(xué)家 Stanley Cohen 一起成功分離了神經(jīng)生長因子（ nerve growth factor, NGF ）。在這個過程中，有兩個重要的事件值得一提。

神經(jīng)營養(yǎng)因子的發(fā)現(xiàn)過程

*個事件

是在 Hamburger 和 Levi-Montalcini 證實靶組織具有調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活數(shù)量后不久， Hamburger 以前的一個學(xué)生 Elmer Bueker 通過實驗證明了不同的腫瘤組織移植至小鼠能替代外周的靶細(xì)胞支持感覺神經(jīng)元的存活。

Bueker 發(fā)現(xiàn)小鼠肉瘤組織可使感覺神經(jīng)纖維廣泛長入腫瘤組織，他還觀察到脊髓中植入腫瘤的一側(cè)背根神經(jīng)節(jié)明顯大于另一側(cè)相對應(yīng)的神經(jīng)節(jié)。

這些成果被 Levi-Montalcini 和 Hamburger 進(jìn)一步拓展，他們注意到在肉瘤植入近旁的交感神經(jīng)節(jié)明顯增大，并進(jìn)一步證實肉瘤細(xì)胞的作用是由一種可擴(kuò)散的因子所引起的。

Levi-Montalcini 研制了可定量分析腫瘤組織對離體的感覺神經(jīng)節(jié)和交感神經(jīng)節(jié)存活和軸突生長的方法。 1956 年，她和生物化學(xué)家 Stanley Cohen 一起提純了這個可擴(kuò)散的分子，并將這個分子命名為神經(jīng)生長因子。

第二個事件

是在一個關(guān)鍵的生物化學(xué)實驗中， Cohen 和 Levi-Montalcini 為了排除 DNA 或 RNA 對神經(jīng)產(chǎn)生營養(yǎng)作用的可能性。

他們碰巧使用了一種粗制的蛇毒標(biāo)本作為具有活性的磷酸二酯酶來降解存在于不*純化的 NGF 標(biāo)本中的各種核酸，結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)蛇毒本身具有比 NGF 更為顯著的促軸突快速生長效應(yīng)。

然后， Cohen 研究了雄性小鼠的頜下腺，這是在哺乳動物相當(dāng)于蛇毒腺的部分，結(jié)果令人興奮地發(fā)現(xiàn)它富含 NGF ，這一結(jié)果啟示了可供 NGF 純化和蛋白測序的豐富來源。隨后的工作證明了 NGF 是由 2 個 a 、 2 個 b 和 2 個 g 亞單位組成的蛋白質(zhì)，其分子量約為 130000 。

a 亞單位具有胰蛋白酶樣活性， b 亞單位的結(jié)構(gòu)與胰島素相似，而 g 亞單位則為絲氨酸蛋白酶。 b 亞單位是 NGF 促進(jìn)神經(jīng)生長的主要活性部分 ，是一種含 118 個氨基酸殘基的序列 。

神經(jīng)營養(yǎng)因子的發(fā)現(xiàn)過程

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