血小板源性生长因子与神经系统的发育及成熟

1概述血小板源性生长因子是由多种细胞产生能刺激平滑肌细胞、胶质等细胞增生的多肽，具有广泛的生理活性。近年来研究发现其在中枢神经系统广泛表达，对神经元及神经胶质细胞的生长及发育发挥重要作用。同时，其过度表达又可引起中枢神经系统增生性疾病。血小板源性生长因子（PDGF），是由A、B两条多肽链通过二硫键连接而成的同型或异型二聚体。包括三种形式:PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB。分子量为28～35KD。A链分子量为16KD，B链为14KD。A、B链基因分别位于第7、22号染色体。近两年来发现的PDGF家族的另一形式:PDGF-C，其为一多结构域蛋白。其N末端与neuropilin细胞外CUB区域同源，而C末断称为生长因子区域（GFD），其与PDGF-A有23%的同源，PDGF-CC可与PDGF-αα、PDGF-αβ受体结合。PDGF-CC的促有丝分裂活性要强于PDGF-AA，与PDGF-BB、PDGF-AB的活性相当或有更强的有丝分裂活性。PDGF性质很稳定，暴露到1%的十二烷基硫酸钠、4M的胍盐酸或加热到100℃仍保持其生物学活性。血浆内PDGF含量较低，半衰期一般短于2min。PDGF生物学特征主要有三方面，一是促分裂效应，PDGF能刺激血管平滑肌细胞、成纤维细胞、胶质细胞的分裂增生。二是趋化活性，对中性粒细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞有趋化性。三是具有缩血管活性。PDGF发挥其作用必须与靶细胞上的酪氨酸激酶受体相结合。PDGF和PDGF受体结合后引起受体的自动磷酸化，为底物蛋白与之结合提供了位点，这些底物蛋白均有一个保守的结构片段，即同源片段2（SH2）［1］。SH2是一段大约含有100个氨基酸残基的保守序列，其在介导受体信号传导中起重要作用。PDGF受体介导的信号转导的调节目前已有很多研究。cAMP依赖的蛋白激酶可被PDGF激活;而cAMP依赖的蛋白激酶又反过来抑制被PDGF激活的细胞的信号转导。这一抑制是通过磷酸化信号传导通路中的蛋白而实现的。而且，血管紧张素Ⅱ可以阻碍PDGF-BB诱导的血管平滑肌细胞的DNA合成。PDGF信号转导的一个显著特征就是:信号强度是由刺激和抑制信号同时激活来调节，PDGF受体诱导的酪氨酸磷酸化与PDGF诱导的酪氨酸磷酸酶激活相平衡。许多对PDGF反应的细胞是基质依赖性的。也就是这些细胞的生长依赖周围基质分子。其接触由整合素所介导。整合素是基质分子的跨膜受体。PDGF可以刺激α2-整合素mRNA的合成。2PDGF及其受体在神经系统中的表达Heldin报道在培养的新生小鼠Ⅰ-型星形胶质细胞、脑组织以及视神经上，存在编码PDGF-A的mRNA。在12天胚胎大鼠的脊髓神经元上有PDGF的转录产物。在15天大鼠胚胎的脑组织里也检测到PDGF-A的mRNA，但处于较低的水平，18天时，在外周神经节神经元里可发现较高水平的PDGF-A的mRNA。在18天的大鼠胚胎脊髓和背根神经节神经元中可检测到PDGF-A蛋白。PDGF-A还在成人中枢神经系统和外周神经系统的大多神经元上表达，如大脑皮层、海马、纹状体、丘脑、下丘脑、脊髓和背根神经节。而PDGF-A在神经胶质细胞上的表达很低。因此在发育阶段时，PDGF-A在神经元上先于在神经胶质细胞上表达。灵长类动物的中枢神经系统中，PDGF-B蛋白广泛表达。海马、下丘脑的垂体后系统、杏仁核、脑干的下橄榄核等区域表达最强。大脑皮层、丘脑、基底神经节和脊髓等区域次之，在大脑的浦肯野神经元表达最弱。α-PDGFR的转录产物主要在神经胶质细胞中表达。成熟的中枢神经系统神经元也表达α-PDGFR。中枢神经系统许多神经元上都有β-PDGFR的表达，在海马锥体细胞、皮层颗粒细胞、基底神经节、脊髓三叉神经节等神经元上表达最强，在大脑皮层、齿状回、嗅前核、基底核、丘脑、中脑、前庭核、蜗状核等神经元上表达稍弱。PDGF是由神经元胞体而不是轴突分泌［2］。PDGF在外周神经系统中也有表达。培养的新生小鼠Schwann细胞中可见到β-PDGFRmRNA的表达，但不表达PDGF-B的mRNA，长期培养的Schwann细胞可表达PDGF-B、β-PDGFR、α-PDGFR的mRNA。小鼠坐骨神经均可表达PDGF-B、β-PDGFRmRNA、β-PDGFmRNA。3PDGF在神经系统发育过程中的作用在神经系统发育过程中，PDGF发挥重要作用。研究表明，缺乏α-PDGFR受体的纯合子小鼠妊娠11天死亡，神经板变形，卵黄囊卷曲和肥大，中胚层缺失。而存活16天的此种小鼠的脑发育异常。一些动物则缺乏视球，脉络丛生长异常。PDGF-B基因敲除的小鼠虽然出现严重的肾功能、心血管异常，PDGF-A基因敲除小鼠出现肺泡发育异常，但这些动物均未发现有中枢神经系统的明显异常。缺乏β-PDGFR受体的小鼠，中枢神经系统结构发育未见异常［3］。因此，同α-PDGFR在中枢神经系统发育过程中的作用相比，PDGF-B、PDGF-A、β-PDGFR在胚胎中枢神经系统发育及分化过程中的作用不明显。但是这并不排除这些突变小鼠有轻微的发育异常存在。所在，PDGF在中枢神经系统中的作用还需进一步研究探讨。PDGF在胶质细胞发育过程中同样具有重要作用。PDGF可促进少突胶质细胞祖细胞的增生［4］。Ⅰ-型星形胶质细胞可以分泌PDGF，而PDGF又可反过来刺激祖细胞增生。bFGF可以调节PDGF促少突胶质细胞祖细胞增生的作用。在中枢神经系统髓鞘形成过程中被精确调控。PDGF和其受体在大鼠中枢神经系统少突胶质细胞祖细胞的增生过程中起局部调节作用［5］。PDGF，NRG等可促使髓鞘形成［6］。Barres认为轴突活动可以控制PDGF的合成和分泌。PDGF不仅在少突胶质细胞的分化过程发挥重要的作用，而且促进它们向特殊部位迁移。在神经视网膜胶质细胞的发育和迁移过程中，PDGF同样发挥重要作用。α-PDGFR阳性的星形胶质细胞在大约生后1天可从视神经头部迁移穿过视网膜的表面。给予抗α-PDGFR抗体可抑制视网膜星形胶质细胞的正常迁移。过量表达PDGF-A的转基因小鼠，视网膜神经节细胞出现星性胶质细胞的增生。因此，PDGF-A/α-PDGFR的相互作用，对于发育中的神经视网膜星形胶质细胞正常形成具有重要作用。