胶质细胞源性神经营养因子对疼痛的调节作用

胶质细胞源性神经营养因子(glial cell derived neurotrophic factor,GDNF)属转化生长因子β超家族成员,其成熟蛋白由134个氨基酸残基组成,而GDNF受体广泛分布于外周和中枢神经系统。GDNF不仅可以促进多巴胺能神经元、运动神经元的存活,对交感、副交感以及感觉神经元具有营养作用,还能够影响神经元的发育、分化并对非神经系统的发育也具有重要作用。近年来随着人们对疼痛认识的深入,疼痛的机制也不再限于神经元功能的改变,还受胶质细胞活化、多种营养因子、细胞因子及相应受体、离子通道等多方面因素的影响。为此,本文就近年来GDNF参与疼痛调节的相关研究进展做一简要综述。     

GDNF家族成员及其受体的研究进展

胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)家族是一类结构上属于转化生长因子-β（TGF-β）超家族的神经营养因子,目前包括GDNF,neurturin(NTN)和persephin(PSP)三种因子,它们在体内有着广泛的作用.近年来发现GDNF和NTN的受体均为多组分结构,由不同的糖基磷脂酰肌醇（GPI）蛋白和共享的跨膜酪氨酸激酶受体Ret蛋白构成.有关这一家族的因子及其受体的研究正在不断深入.     

胶质源性神经营养因子对不同组织细胞的影响

GDNF来自于小胶质神经元,首先作为中脑多巴胺能神经元的复活因子被发现,可促进细胞存活,并有增加多巴胺神经元细胞大小及轴突长度的作用。GDNF通过与锚定蛋白细胞表面受体糖基磷脂酰肌醇的相互作用来调节细胞活性。GDNF家族a-1受体,通过跨膜酪氨酸受体或者神经元细胞黏附分子,来促进细胞存活,神经突生长,以及突触发育。后续的研究提示,无论未成年还是成体大脑,GDNF对多种神经细胞都有复活的作用,并与一些周围神经复活、迁移、分化相关。不同的脑缺血实验模型均证实了外源性GDNF对于病灶部位及全脑的神经保护作用,包括局部应用营养因子,利用病毒载体运载GDNF基因以及移植表达GDNF的细胞。近来研究还证实,GDNF不仅对多巴胺能神经元,中枢和周围神经系统的运动、感觉神经元,以及自主神经元有营养和保护作用,对于非神经系统也有不同调节作用。本文将重点讨论这些GDNF作用的不同策略以及机制。     

胶质细胞源性神经营养因子受体

胶质细胞源性神经营养因子能够促进多种神经细胞特别是多巴胺能神经元及运动神经元存活。胶质细胞源性神经营养因子的信号传递受体是ＲＥＴ受体酪氨酸激酶,受体α亚基是它与ＲＥＴ相互作用的媒介。胶质细胞源性神经营养因子生物学活性的发挥需要ＲＥＴ与受体α亚基同时存在。     

一种新的神经营养因子

目前用于治疗帕金森氏症的药物只治疗症状．而不能阻止脑中多巴胺神经元的退化和死亡，从而引起与这种疾病有关的运动缺陷。用“胶质细胞源性神经营养因子”（GDNF）治疗能获得有限的成功，但却有安全方面的问题。Lindholm等人报告，他们发现并纯化了一种新的神经营养因子。被称为“保留型多巴胺神经营养因子”（CDNF），[第一段]     

GDNF对原代培养脊髓神经元的影响

本文研究了GDNF对体外培养各个时期的脊髓神经元的作用。通过MTT法检测GDNF对脊髓神经元存活率的影响,发现GDNF能促进培养7天及14天的神经元存活。 通过活体观察、尼氏染色、NSE免疫细胞化学染色观察GDNF对脊髓神经元生长锥数目、胞体大小、突起长度及分枝、侧棘形成的影响,发现GDNF对体外培养1—3周的脊髓神经元有明显的营养作用。     

胶质细胞源性神经营养因子在不同年龄大鼠小脑及海马中的表达差异

目的观察胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）在青年和老年大鼠小脑和海马中的表达特征。方法采用免疫组织化学方法显示GDNF在青年及老年大鼠小脑和海马的分布变化。应用计算机图像分析系统对免疫组织化学反应切片进行检测。结果青年组小脑蒲肯野细胞GDNF阳性反应明显强于老年组;但在青年和老年大鼠海马区,GDNF免疫细胞反应的差别并不明显。结论GDNF在蒲氏细胞内含量的增龄性变化提示它影响蒲肯野细胞及小脑其它神经元的功能与存活,对于小脑神经细胞的老化有重要意义。     

胶质细胞源性神经营养因子(△N39)-R9神经营养活性和透过血脑屏障的研究

为了研究胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)在中枢神经系统疾病中的治疗应用,运用基因突变、蛋白质融合表达和蛋白质纯化技术获得分子质量较小的GDNF(△N39)活性片段.将HIV-1 Tat蛋白转导区(protein transduction domain,PTD)的9个碱性氨基酸49RKKRRQRRR57模拟物9个精氨酸(R9)与GDNF(△N39)活性片段融合表达,获得纯度达95%以上的GDNF(△N39)-R9融合蛋白.将GDNF、GDNF(△N39)、GDNF(△N39)-R9分别加入原代培养的中脑多巴胺能神经元和转染GDNF受体GFRαl和Ret的PC12细胞中,观察它们的神经营养活性和毒性.运用脑微血管内皮细胞株B-Endo 3,观察GDNF(△N39)-R9蛋白穿越血管内皮细胞膜的功能;运用脑血管内皮细胞和Matrigel铺板模拟血脑屏障,Transwell法检测Tat-GDNF(△N39)蛋白穿越脑血管内皮细胞和外周胶质膜的能力.结果显示:GDNF(△N39)-R9蛋白具有类似GDNF的神经营养活性,促进原代培养的中脑多巴胺能神经元和稳定表达GFRα1和Ret受体的PC12-GFRα1-Ret细胞株的存活,没有显示毒性,并且能很好地穿过脑微血管内皮细胞层和模拟的血脑屏障.     

GDNF对体外运动神经元和感觉神经元的影响

目的:探讨胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)对正常胎鼠脊髓运动神经元(SMN)和背根神经节神经元(DRG)生长活性的作用.方法:建立大鼠胚胎SMN和DRG单细胞培养体系,观察1 μg/L、10 μg/L、50 μg/L和100 μg/L GDNF对SMN和DRG存活及突起生长的影响.结果: GDNF组培养的SMN和DRG存活数目明显增加,神经元突起长度比对照组明显增长,且具有剂量依赖趋势.结论: GDNF对正常大鼠胚胎发育期运动神经元和感觉神经元具有神经营养作用.     

胶质细胞源性神经营养因子(ΔN39)-R9神经营养活性和透过血脑屏障的研究

为了研究胶质细胞源性神经营养因子 (GDNF) 在中枢神经系统疾病中的治疗应用,运用基因突变、蛋白质融合表达和蛋白质纯化技术获得分子质量较小的GDNF(ΔN39)活性片段. 将HIV-1 Tat 蛋白转导区 (protein transduction domain,PTD) 的9个碱性氨基酸⁴⁹RKKRRQRRR⁵⁷模拟物9个精氨酸(R9)与GDNF(ΔN39)活性片段融合表达,获得纯度达95%以上的GDNF(ΔN39)-R9融合蛋白. 将GDNF、GDNF(ΔN39)、GDNF(ΔN39)-R9分别加入原代培养的中脑多巴胺能神经元和转染GDNF受体GFRα1和Ret的PC12细胞中,观察它们的神经营养活性和毒性. 运用脑微血管内皮细胞株B-Endo 3,观察GDNF(ΔN39)-R9蛋白穿越血管内皮细胞膜的功能;运用脑血管内皮细胞和Matrigel铺板模拟血脑屏障,Transwell法检测Tat-GDNF(ΔN39)蛋白穿越脑血管内皮细胞和外周胶质膜的能力. 结果显示：GDNF(ΔN39)-R9蛋白具有类似GDNF的神经营养活性,促进原代培养的中脑多巴胺能神经元和稳定表达GFRα1和Ret受体的PC12-GFRα1-Ret细胞株的存活,没有显示毒性,并且能很好地穿过脑微血管内皮细胞层和模拟的血脑屏障.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism