当前位置: 首页 > 期刊 > 《解剖学报》 > 2000年第0期
编号:10505128
大鼠坐骨神经损伤后NGF基因表达的变化
http://www.100md.com 《解剖学报》 2000年第0期
     作者:顾晓松 丁斐 徐炜岚 姚登兵

    单位:南通医学院神经科学研究所,南通226001

    关键词:神经生长因子(NGF) mRNA;RT-PCR;坐骨神经损伤;大 鼠

    解剖学报00zk12

    【摘要】目的 探讨大鼠坐骨神经损伤后NGF基因表达的变化。方法 采用RT-PCR法,半定量分析坐骨神经横断后1d、1周、2周、4周远 侧 端组织中NGF mRNA含量的变化。结果 大鼠正常坐骨神经中存在NGF mR NA ,但表达量较低。坐骨神经横断后,其远侧端组织中NGF mRNA表达量显著升高,而且呈现一 种特殊的“双相增高”现象。 结论 坐骨神经损伤后,NGF基因的表达 呈现出双相增高现象。

    【中图分类号】R 322.85 【文献标识码】A 【文章编号】0529-1356(2000)-增-45
, 百拇医药
    THE EXPRESSIVE VARIETY OF NGF GENE IN INJURED SCIATIC NERVES OF RAT

    GU Xiao-song*,DING Fei,XU Wei-lan,YAO Deng-bing

    (Institute of Neuroscience,Nantong Medical College,Nantong 226001,Ch ina )

    【Abstract】Objective To evaluate the expressive variety of NGF gene in injured sciatic nerves of rat.Methods For hemi-quanti-tative anal ysis,RT -PCR method was used in the detection of the levels of NGF mRNA in the distal s tumps at 1 day and 1,2,4 weeks following transection of sciatic nerve. Results The level of NGF mRNA was low in the normal sciatic nerve.But it was increased in the distal stump after sciatic nerve transection.The biphasic i ncrease in NGF mRNA was characterized by a first very rapid and transient increa se peaking at ist day after lesion,than a second prolonged and slow eleva tion starting around ist weed after lesion.Conclusion The p rocess in NGF gene expression after sciatic nerve lesion was biphasicly incre ased.
, 百拇医药
    【Key words】NGF mRNA; RT-PCR; Sciatic nerve lesion; Rat

    1951年,Levi-Montalcini在小鼠肉瘤细胞中发现了一种神经细胞生长调 节因子,将其取名 为神经生长因子(nerve growth factor,NGF)。NGF是由2条肽链借共价键联成的二聚体,每 条链由3个亚单位即α、β、γ组成的大分子蛋白,其中β亚单位是其活性单位。近50年来 ,人们对NGF进行了较为深入的研究,发现它能使感觉神经节及交感神经节数目增加,体积 增大,神经纤维延长。NGF对正常神经系统发育、分化及维持神经元特殊功能有重要的作用 ,在神经系统损伤后起修复、营养作用[1]。近年来,分子神经生物学研究结果表 明, 周围神经损伤后一些相关的神经营养因子表达发生明显的变化,但关于坐骨神经损后其远侧 端组织NGF mRNA表达的研究较少。本研究采用RT-PCR方法,半定量分析大鼠坐骨神经损伤 后不同时期,其远侧端组织NGF mRNA表达的变化。
, http://www.100md.com
    材料和方法

    1.试剂

    Taq DNA聚合酶、RNA提取试剂(Trizol)、第一链cDNA合成试剂盒(SuperScriptTMPrea mplification System for First Strand cDNA Synthesis Kit)购自GibcoBRL公司。

    2.动物模型制备

    健康SD大鼠,2月龄,雌雄不拘(由南通医学院实验动物中心提供)。3%戊巴比妥钠麻醉下行 双侧坐骨神经横断术。

    3.引物合成

    按β-NGF基因序列[2],由中国科学院上海植物生理研究所合成2个寡核苷酸引物 ,其 编码区为328~357和813~832,预期扩增产物为505bp。引物1:5’-GATCGGCGTACAGGCAGAA C -3’;引物2:5’-GGCTCGGCACTTGGTCTCAA-3’。以G3PD(Glyceraldehyde 3-Phosphate Dehydrogenase)作为内参,引物序列为:引物1:5’-GGTGAAGGTGGGTGTCAAC-3’;引物2 :5’-TTCCCATTCTCAGCCTTGAC-3’。预期扩增产物长度为200bp.
, http://www.100md.com
    4.RT-PCR

    4.1 总RNA提取:分别取大鼠正常坐骨神经和损伤后1d、1周、2周、4周坐骨神经远侧 端组 织(横断面约0.5cm)各100mg,采用Trizol试剂提取组织总RNA。经紫外分光光度计检 测样品总RNA含量。

    4.2 第一链cDNA合成:取正常和损伤后不同时间的坐骨神经组织总RNA 3μg,按文献 [3]合成第一链cDNA。

    4.3 PCR:取第一链cDNA 2μ1为模板,按文献[3]PCR扩增NGF。PCR反应条件为 :95℃ 变性40s,57℃退火40s,72℃延伸45s,循环30次。每个反应体系中,均加入G3PD的一对引 物(10pmol/L)各1μl作为PCR扩增的内参。以1.5%琼脂糖凝胶电泳检测NGF扩增产物(505bp) 和G3PD扩增产物(200bp)。经凝胶图像分析系统,对RT-PCR产物的电泳条带进行密度分析。 为了减少误差,结果用各组NGF与各自G3PD的PCR产物量之比值来表示。
, http://www.100md.com
    5.统计分析

    采用Stata统计分析软件,对实验结果进行方差分析。

    结 果

    RT-PCR结果显示,大鼠正常坐骨神经组织可表达NGF,但表达量较低。当坐骨神经横断后, 其 远侧端神经组织NGF基因的表达量明显增加,并呈现出一种特殊的“双相增高”现象,即:N GFmRNA含量先快速而短暂的增高(损伤1d左右);然后再表现出一种迟发而缓慢的二次增高( 损伤1周左右)。结果见图1,2。

    图1 大鼠损伤坐骨神经远侧端NGF mRNA的表达

    Fig.1 The expression of NGF mRNA in the distal stumps of injur ed sciatic nerve
, 百拇医药
    图2 坐骨神经损伤远侧端NGF基因表达的变化

    1.正常 2.损伤1d 3.损伤7d 4.损伤14d 5.损伤28d M.DNA分子量标准品(DL-2 000 DNA marker)

    Fig.2 The expressive variety of NGF gene in the distal stumps of injur ed sciatic nerve.

    1,normal; 2, ist day after lesion; 3, 7th day after lesion; 4, 14 th day after lesion ;5, 28th day after lesion;M,DL-2000 DNA marker

    讨 论

    正常情况下,周围神经系统中的NGF主要由施万细胞、成纤维细胞等非神经元细胞产生。在 正常坐骨神经中,这部分非神经元细胞NGF的表达量极低[4,5]。本实验结果证实 ,在 正常大鼠坐骨神经组织中存在着低水平的NGF mRNA。NGF这种低水平的表达,对神经细胞正 常功能的维持起着重要的作用。然而当坐骨神经受损后,其远侧端组织NGF mRNA的表达量显 著增加,而且呈现一种特殊的“双相增高”现象,我们的结果与Meyer和Heumann等[6 ,7] 的结论基本相似。大量的动物实验研究结果表明[8],当神经细胞受损后,NGF不仅 可以保护其效应神经元,减少伤害、减少变性死亡,还可以促进再生纤维的生长,有益于神 经功 能的恢复。因此神经受损后NGF基因表达的增加,将有利于受损神经元修复,促进其再生。 当神经受损之后,其远侧端组织即发生Wallerian溃变,此时远侧端内的施万细胞、成纤维 细 胞等非神经元细胞,扮演着重要的角色。这些细胞可合成和分泌多种可溶性的活性因子,为 再生的神经重新建立准确的神经支配,提供合适的微环境[9,10]。Heumann等认为 ,神经受损后,神经组织中原来处于低水平表达的施万细胞和成纤维细胞可呈现高表达状态 。故神经横断后仅1d左右,NGF mRNA含量表现出快速而短暂的增高现象。受损的神经组织 在Wallerian溃变过程中,伴随着巨噬细胞的浸润,这部分浸润的巨噬细胞,可以释放白介 素-1(IL-1)。体外实验已经证实,巨噬细胞释放的IL-1可以促进NGF基因表达。因此, 神经受损后,NGF基因表达所呈现的迟发而又缓慢增高现象,可能由于浸润入受损远侧端组 织中的巨噬细胞的作用。在一定时间内,随着受损时间的增加,浸润入受损组织的巨噬细胞 增加,IL-1的释放也增加,NGF mRNA的含量也随之而缓慢增加。
, 百拇医药
    NGF可由神经髓鞘细胞旁分泌低亲和力受体P75和高亲和力受体P140trk来发挥营养支持作用 。 在正常生理条件下,体内与内源性NGF结合的NGF受体(NGFR)不足10%[11]。这样,N GF敏感神经元为了自身存活和功能的维持而与其他的神经元竞争有限的NGF受体[12] 。可以推测,NGF含量的微小变化,就可对NGF敏感神经元产生重要的影响。研究表明 [11,13],大鼠坐骨神经损伤后,导致受损部位施万细胞中NGFR的表达增加,而轴 突上NGFR的表达却减少,再生的NGF敏感神经元的NGFR逆轴突转运也下降。然而,当神经成 功再生后,轴突内NGFR的表达和转运将会发生完全可逆的变化。由此人们推测[11] ,在周围神经系统中,完整的感觉和运动神经元是NGF真正的靶组织,而神经损伤后施万细 胞则成为NGF最初的靶组织。这就引起再生的神经元轴突和施万细胞之间竞争有限的NGF。人 们在研究中已经发现,有限的内源性NGF在周围神经再生中没有明显的作用[14], 而给予超生理剂量的外源性NGF能显著改善神经损伤后的功能和神经化学的缺陷[15] 。因此,当周围神经受损后,给予高剂量的NGF可能获得较好的疗效。
, http://www.100md.com
    【基金项目】国家杰出青年科学基金资助项目(39425006)

    【作者简介】顾晓松(1953—),男(汉族),江苏省南通市人,医学博士, 教授,院长

    参考文献

    [1]周廷冲.多肽生长因子基础与临床.北京:中国科学技术出 版社,1992:105~135.

    [2]Whittemore SR,Friedman PL,Larhammar DG,et al.Rat beta-nerve grow th factor sequence and site of synthesis in the adult hippocampus[J].J Neurosci Res,198 8,20(4):403-410.

    [3]顾晓松,丁斐,曹铮,等.坐骨神经生后发育过程中CNTF基因表达的研究.解剖 学研究,1999,21(1):107~109.
, http://www.100md.com
    [4]Heumann R,Korsxhing S,Bandtlow C,et al.Changes of nerve growth fa ctor synth esis in no-neuronal cells in responses to sciatic nerve transection[J],J Cell Biol 1987,104(1):1623-1631.

    [5]Lindholm D,Heumann R,Meyer M,et al. Interleukin-1 regulates synt hsis of nerve growth factor in non-neurional cells of rat scistic nerve[J].Nature,19 87,330(6149):658-659.

    [6]Meyer M,Matsuoka I,Wetmore C,et al.Enhanced synthesis of Brain-d erived n eurotrophic factor in the lesioned peripheral nerve:different mechanisms are re sponsible for the regulation of BDNF and NGF mRNA[J].J Cell Biol,1992,119(1) :45-54.
, 百拇医药
    [7]Heumann R,Lindlholm D,Bandtlow C,et al.Differential regulation of mRNA e ncoding nerve growth factor and its receptor in rat sciatic nerve during develo pment,degeneration,and regeneration:role of macrophages[J].Proc Natl Acad Sc i,1987,84(23):8735-8739.

    [8]柳川,王会信.神经生长因子研究进展.国外医学:生理病理科学与临床分册, 1992,12(14):195~198.

    [9]Heffner CD,Lumsden AG,0’leary DD.Target control of collateral exte nsion a nd directional axon growth in the mammalian brain[J].Science,1990,247(4939): 217-220.
, http://www.100md.com
    [10]Gu XS,Thomas PK, King RHM.Chemotropism in nerve reg eneration studied in tissus culture[J].J Anat,1995,186(1):153-163.

    [11]Raivich G,Hellweg R,Kreutzberg GW.NGF receptor-mediated reductio n in axo nal NGF uptake and retrograde transport following sciatic nerve injury and durin g regeneration[J].Neuron,1991,7(1):151-164.

    [12]Barde YA.Trophic factor and neuronal survival[J].Neuron,1989,2( 6):1525-1534.
, 百拇医药
    [13]Taniuchi M,Clark HB,Jonson EM Jr.Induction of nerve growth factor recpto r in Schwann cells after axotomy[J].Proc Natl Acad Sci USA,1986,83(11):4094 -4098.

    [14]Doubleday B,Robinson PP.The effect of NGF depletion on the neurotr opic infl uence exerted by the distal stump following nerve transection[J].J Anat,1995 ,186(Pt 3):593-605.

    [15]Bennett DL,French J,Priestley JV,et al.NGF but not NT-3 or BDNF preven ts the fiber sprouting into lamina II of the spinal cord that occurs following axotomy[J].Mol Cell Neurosci,1996,8(4):211-220.

    【校稿日期】2000-06-20 【修回日期】2000-07-20, 百拇医药