腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)神經(jīng)退行性和精神類疾病潛在的治療作用

李云嬌

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院藥劑科，廣東廣州510150

腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)神經(jīng)退行性和精神類疾病潛在的治療作用

李云嬌

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院藥劑科，廣東廣州510150

研究發(fā)現(xiàn)各種神經(jīng)退行性疾病和精神類疾病的病理過程中都表現(xiàn)出腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（BDNF）表達(dá)水平的異常，如阿爾茨海默病、帕金森癥、抑郁癥等，說(shuō)明它在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理過程中具有重要作用，對(duì)這類疾病具有潛在的治療作用。本文通過參閱近年來(lái)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，就目前BDNF在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究狀況進(jìn)行綜述，介紹BDNF給藥途徑的特點(diǎn)、不足以及新突破，并就臨床應(yīng)用的可行性，和未來(lái)的研究方向作一個(gè)綜述。

腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子；神經(jīng)退行性疾病；精神類疾病

腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brian-derived neurotrophic factor，BDNF）是Barde等[1]在1982年首次從豬腦脊液中分離純化的一種堿性蛋白，具有支持神經(jīng)元存活和維持軸突外向生長(zhǎng)的作用。BDNF廣泛分布于大腦的多種結(jié)構(gòu)，如皮層、海馬、基底前腦、下丘腦、腦干和小腦，是最具活性的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子之一。在神經(jīng)系統(tǒng)中，BDNF對(duì)神經(jīng)元的存活、分化、軸突的外向生長(zhǎng)、樹突棘發(fā)育及突觸可塑性都扮演重要的角色。當(dāng)神經(jīng)元受損時(shí)，BDNF能防止受損神經(jīng)元的死亡、改善神經(jīng)元的病理狀態(tài)、促進(jìn)受損傷神經(jīng)元再生及分化等生物效應(yīng)，因此BDNF一直是神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療藥物的研究熱點(diǎn)[2]。本文就BDNF在神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病及精神類疾病中的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，關(guān)注BDNF在缺血性腦中風(fēng)的表達(dá)和保護(hù)損傷神經(jīng)元的作用，并就BDNF臨床應(yīng)用的可行性、應(yīng)用前景以及面臨的挑戰(zhàn)做一綜述。

1 中樞神經(jīng)系統(tǒng)BDNF的合成和加工

1.1 BDNF的存在形式和活性

BDNF以兩種形式存在于體內(nèi)：前體BDNF（proBDNF）和成熟的BDNF。BDNF以前體形式在細(xì)胞內(nèi)合成，初級(jí)前體BDNF（pri-proBDNF）含247個(gè)氨基酸，成熟的BDNF含119個(gè)殘基，相對(duì)分子質(zhì)量為13 500，等電點(diǎn)（isoelectric point，PI）為9.99。pri-proBDNF在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)弗林蛋白酶（furin）作用下加工為proBDNF。proBDNF在細(xì)胞內(nèi)剪切為成熟的BDNF，或者經(jīng)折疊后直接被裝入分泌囊泡，通過持續(xù)分泌或調(diào)節(jié)分泌途徑的形式被釋放。ProBDNF是否具有生理功能目前尚存爭(zhēng)議，有研究認(rèn)為proBDNF只是一種中間體形式,存在時(shí)間很短[2]，不可能被分泌出細(xì)胞外并具有生理活性，而Yang等[3]則反對(duì)這種觀點(diǎn)，并提供了新的證據(jù)，說(shuō)明proBDNF能被分泌出細(xì)胞外，并作為配體與相應(yīng)的受體p75神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子受體（p75Neurotrophic receptor，p75NTR，系一種腫瘤因子壞死因子超家族受體）結(jié)合，引起細(xì)胞凋亡，這在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育階段具有重要作用，維持神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和凋亡的平衡，保證功能正常。但是，普遍認(rèn)為成熟的BDNF是維持神經(jīng)系統(tǒng)生理功能的主要形式。

1.2 BDNF的結(jié)合受體

BDNF主要與兩種受體結(jié)合，酪氨酸激酶受體B（tyrosine kinase receptor B，TrkB）和p75NTR[4]。TrkB是BDNF的高親和力受體，也是發(fā)揮生物效應(yīng)的主要受體，在成人大腦分布廣泛，包括皮質(zhì)、海馬區(qū)、多能腦干和脊髓細(xì)胞核，間接說(shuō)明BDNF在中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有重要作用[5]。成年后p75NTR僅在大腦的基底前腦膽堿能神經(jīng)元和皮層少數(shù)神經(jīng)元表達(dá)，BDNF與p75NTR的親和力低，結(jié)合后主要導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡[6]。

2 BDNF對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有潛在的治療作用

BDNF除了在神經(jīng)元發(fā)育和成熟時(shí)對(duì)神經(jīng)元的存活和功能起重要作用，在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生疾病或神經(jīng)元損傷的情況下，BDNF還具有保護(hù)損傷神經(jīng)元和促進(jìn)其存活的作用，而且BDNF的這種效果通常優(yōu)于其他任何類型制劑。神經(jīng)退行性疾病的共有特點(diǎn)：發(fā)病部位神經(jīng)元逐漸凋亡、病程較長(zhǎng)，進(jìn)行性加重。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子能緩解神經(jīng)元死亡，因而早期診斷，給予神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的治療是可行的。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子已用于多種神經(jīng)退行性疾病的研究，如阿爾茨海默病（Alzheimer's disease，AD）、帕金森綜合征（Parkinson's disease，PD）、腦卒中（stroke）、肌萎縮側(cè)索硬化癥（amyotrophiclateralsclerosis，ALS）等。雖然目前還沒有神經(jīng)元保護(hù)類制劑被批準(zhǔn)正式用于臨床，而針對(duì)前期各種神經(jīng)元保護(hù)制劑臨床試驗(yàn)失敗原因的總結(jié)得知，導(dǎo)致臨床應(yīng)用失敗的原因很多，主要原因是BDNF難以透過血腦屏障在腦部達(dá)到有效濃度；其他原因，如動(dòng)物模型和臨床疾病之間的差異，臨床試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)缺陷等，但是一致認(rèn)為神經(jīng)元保護(hù)劑對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療具有廣闊的前景。

2.1 AD與BDNF

AD又稱老年癡呆癥，是一種常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。其病理改變主要表現(xiàn)為大腦皮層、海馬、基底核等萎縮，進(jìn)行性的認(rèn)知功能損害、基底前腦膽堿能神經(jīng)元退變。目前對(duì)AD病因尚未完全清楚，遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor prorein，APP）基因的突變，β-淀粉樣蛋白（Aβ）的沉積和tau蛋白的過度磷酸化導(dǎo)致小動(dòng)脈血管淀粉樣變性及神經(jīng)纖維纏結(jié)（如老年斑的形成），最終發(fā)展成AD。Phillips等[7]早在1991年首次發(fā)現(xiàn)了AD患者大腦海馬區(qū)BDNF信使核糖核酸（messenger ribonucleic acid，mRNA）表達(dá)水平下降。這項(xiàng)結(jié)果隨后得到了其他研究團(tuán)隊(duì)的支持，研究者發(fā)現(xiàn)AD患者大腦皮層主要受膽堿能神經(jīng)元支配的區(qū)域，如皮質(zhì)和麥納爾（Meynert）基底核神經(jīng)元BDNF mRNA的表達(dá)下降[8]。

AD患者突觸可塑性受到損壞，臨床表現(xiàn)為認(rèn)知和記憶功能衰退。BDNF具有長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（long-term potentiation，LTP）和增加突觸可塑性的作用，這些都與記憶的形成和存儲(chǔ)密切相關(guān)，而AD患者的這些功能受到損壞，因此推測(cè)AD的病理過程與內(nèi)源性BDNF的減少有關(guān)。早期研究發(fā)現(xiàn)，給予老年癡呆模型動(dòng)物BDNF治療后，動(dòng)物的學(xué)習(xí)和記憶功能有所改善[9]。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果均證實(shí)，BDNF對(duì)神經(jīng)元有保護(hù)作用，能對(duì)抗Aβ對(duì)神經(jīng)元的毒性作用[10]。

Nagahara等[11]為探討B(tài)DNF用于AD治療的可能性而進(jìn)行了一項(xiàng)設(shè)計(jì)嚴(yán)密的臨床前研究，試驗(yàn)針對(duì)各種AD動(dòng)物模型，包括淀粉樣突變大鼠模型，老齡大鼠、穿質(zhì)通路損傷大鼠模型和非人類靈長(zhǎng)類模型，采用基因給藥方法，在模型動(dòng)物的皮質(zhì)和海馬區(qū)病變部位轉(zhuǎn)入BDNF，結(jié)果表明BDNF對(duì)AD患者神經(jīng)元回路具有潛在的保護(hù)作用，通過阻止神經(jīng)元死亡和神經(jīng)元萎縮而改善認(rèn)知能力和行為缺陷。

2.2 PD與BDNF

PD是一種常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，以運(yùn)動(dòng)功能損害、語(yǔ)言能力以及認(rèn)知功能下降為主要特征的疾病。雖然PD患者的多種神經(jīng)系統(tǒng)都發(fā)生病變，但運(yùn)動(dòng)功能的失調(diào)主要由黑質(zhì)和黑質(zhì)紋狀體通路多巴胺神經(jīng)元的進(jìn)行性退化導(dǎo)致。研究發(fā)現(xiàn)BDNF能支持黑質(zhì)神經(jīng)元的存活，而PD患者黑質(zhì)神經(jīng)元BDNF和BDNF mRNA表達(dá)水平均下降。為了探討B(tài)DNF和PD發(fā)病的關(guān)系，對(duì)嚙齒類動(dòng)物PD模型進(jìn)行相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，BDNF能阻止6-羥多巴胺（6-Hydroxydopamine，6-OHDA）或1-甲基-4-苯基吡啶（1-methyl-4-phenylpyridiniumion，MPP）誘導(dǎo)PD模型的黑質(zhì)多巴胺神經(jīng)元的退化[12-13]。Porritt等[14]采用基因工程技術(shù)，在大鼠黑質(zhì)注入反義BDNF寡核苷酸，結(jié)果實(shí)驗(yàn)動(dòng)物表現(xiàn)出許多經(jīng)典PD模型的特征。以上研究結(jié)果為將BDNF開發(fā)成改善、阻止或逆轉(zhuǎn)PD患者神經(jīng)退行性病變藥物的可能性提供了依據(jù)。

2.3 亨廷頓?。℉untingtor's disease，HD，又稱亨廷頓氏舞蹈癥）與BDNF

HD為一罕見的單一基因常染色體顯性基因遺傳性神經(jīng)變性疾病，一般中年發(fā)病，以不可控制的顫搐、認(rèn)知功能下降和精神功能障礙為主要特征的疾病。HD是一種家族顯性遺傳型疾病，患者由于基因突變或者第四對(duì)染色體內(nèi)脫氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）內(nèi)胞嘧啶-腺嘌呤-鳥嘌呤（CAG）三核甘酸重復(fù)序列過度擴(kuò)張，造成腦部神經(jīng)細(xì)胞持續(xù)退化，機(jī)體細(xì)胞錯(cuò)誤地制造一種名為亨廷頓蛋白質(zhì)（Huntington's protein，HTT）的有害物質(zhì)。這些異常蛋白質(zhì)積聚成塊，損壞部分腦細(xì)胞，特別是那些與肌肉控制有關(guān)的腦細(xì)胞，導(dǎo)致患者神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生。因?yàn)镠D是單基因疾病，對(duì)該病的研究已經(jīng)較明確。HD患者紋狀體和大腦皮層的BDNF表達(dá)水平降低。正常情況下，紋狀體不表達(dá)BDNF，大腦皮層產(chǎn)生BDNF后經(jīng)順勢(shì)轉(zhuǎn)運(yùn)至紋狀體，而HD患者的這種轉(zhuǎn)運(yùn)功能受損[15]。

建立HD細(xì)胞模型和動(dòng)物模型，研究發(fā)現(xiàn)HTT會(huì)刺激大腦皮層產(chǎn)生BDNF，至少這是影響大腦皮層BDNF表達(dá)量的因素之一，如果HTT發(fā)生突變，失去這種刺激會(huì)導(dǎo)致皮層BDNF量的減少，紋狀體BDNF水平是皮質(zhì)BDNF mRNA的表達(dá)水平變化的結(jié)果，因此紋狀體的BDNF水平也降低。大量的HD動(dòng)物模型研究證實(shí)，HD的發(fā)病早期和發(fā)展進(jìn)程中BDNF水平都出現(xiàn)下降[16]。

HTT突變小鼠與BDNF雜合子基因敲除小鼠的雜交后代，HD發(fā)病早，而且癥狀嚴(yán)重。在HTT突變小鼠的紋狀體注入BDNF能增強(qiáng)具有腦啡肽免疫反應(yīng)的紋狀體神經(jīng)元的存活和改善模型動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)功能[17]。雖然目前還沒有BDNF對(duì)非人類靈長(zhǎng)類HD動(dòng)物模型的研究，但是BDNF仍然作為HD治療的候選藥物。

2.4 ALS與BDNF

ALS是累及上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元（大腦、腦干、脊髓），又影響到下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元（顱神經(jīng)核、脊髓前角細(xì)胞）及其支配的軀干、四肢和頭面部肌肉的一種慢性神經(jīng)進(jìn)行性變性疾病，患者在相對(duì)快的時(shí)間內(nèi)發(fā)生呼吸系統(tǒng)衰竭而死亡。動(dòng)物模型研究發(fā)現(xiàn)，BDNF能阻止機(jī)械損傷引起的脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的退化[18]，并改善wobbler小鼠的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病[19]。

基于這些基礎(chǔ)研究，開展了BDNF用于ALS治療的臨床研究。采用BDNF鞘內(nèi)注射給藥治療ALS的小規(guī)模臨床試驗(yàn)，以脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的改善和生存時(shí)間為評(píng)價(jià)指標(biāo)，與安慰劑組相比，BDNF治療組未顯示統(tǒng)計(jì)學(xué)差異[20]。分析臨床試驗(yàn)失敗的原因，發(fā)現(xiàn)沒有足量的BDNF到達(dá)發(fā)生病變的神經(jīng)元，從而沒有體現(xiàn)出其治療作用[21]。因此，一種安全有效的給藥方法對(duì)BDNF發(fā)揮對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病治療效果具有重要意義。

2.5 腦卒中與BDNF

腦卒中俗稱腦中風(fēng)，是神經(jīng)系統(tǒng)的常見疾病，具有發(fā)病急，病死率和致殘率高的特點(diǎn)，是世界上最主要的致死性疾病之一，全球每年約有600萬(wàn)人死于腦中風(fēng)。腦卒中病理生理過程非常復(fù)雜：包括能量供給中斷、酸中毒、興奮性氨基酸毒性、氧化應(yīng)激、脂質(zhì)過氧化反應(yīng)、炎性反應(yīng)等，這些過程級(jí)聯(lián)或者協(xié)同作用導(dǎo)致了缺血區(qū)神經(jīng)元的變性或壞死[22]。腦中風(fēng)主要影響大腦皮層，大腦皮層廣泛表達(dá)TrkB受體，因此從理論上講BDNF在腦中風(fēng)的生理病理過程中有重要作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，BDNF mRNA及TrkB mRNA在腦缺血后的表達(dá)顯著增加，但時(shí)空分布尚未研究清楚。KoKaia等[23]采用大腦中動(dòng)脈阻塞法（middle cerebral artery occlusion，MCAO）制作大鼠局灶性缺血模型，研究發(fā)現(xiàn)，阻塞15 min不會(huì)引起缺血區(qū)神經(jīng)元死亡，但可誘導(dǎo)BDNF在阻塞側(cè)前腦缺血外周區(qū)的扣帶回表達(dá)增加。MCAO阻塞2 h，可引起皮層梗死并在缺血周邊區(qū)BDNF mRNA表達(dá)明顯增加，雙側(cè)齒狀回顆粒細(xì)胞、海馬CA1、CA3椎體細(xì)胞區(qū)的表達(dá)也增加。

關(guān)于BDNF對(duì)腦中風(fēng)損傷神經(jīng)元保護(hù)作用的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)已有很多，研究表明，給予BDNF后能減緩腦缺血所致大腦皮層神經(jīng)元的死亡，證實(shí)了BDNF對(duì)腦卒中損傷神經(jīng)元的保護(hù)作用[24]。阻斷內(nèi)源性BDNF會(huì)導(dǎo)致腦缺血損傷加重，研究說(shuō)明了BDNF在腦中風(fēng)神經(jīng)元保護(hù)中發(fā)揮的重要作用。這些研究結(jié)果都表明，BDNF具有治療腦中風(fēng)的潛力。

2.6 抑郁癥和其他精神類疾病與BDNF

在過去幾年，關(guān)于抑郁癥和BDNF表達(dá)異常的文獻(xiàn)已有大量報(bào)導(dǎo)。研究發(fā)現(xiàn)，人類BDNF基因多態(tài)性與情緒疾病的發(fā)生有關(guān)，包括躁狂癥和抑郁癥[25]。抑郁患者的海馬區(qū)體積減小，海馬區(qū)和血清的BDNF水平下降?？挂钟舭Y藥物（如血清素再攝取抑制劑、三環(huán)類抗抑郁劑）能逆轉(zhuǎn)海馬區(qū)體積的減少，也能使BDNF恢復(fù)到正常水平[26]。張玉琦等[27]為探討米氮平治療老年抑郁癥的臨床效果和安全性及其對(duì)血清BDNF的影響，對(duì)62例抑郁癥患者進(jìn)行為期8周的開放性米氮平治療，在入組時(shí)和8周的開放性治療結(jié)束時(shí)檢測(cè)BDNF，結(jié)果顯示BDNF較治療前明顯升高，差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。在生理情況下，BDNF的水平對(duì)維持海馬區(qū)神經(jīng)樹突棘和突觸功能具有重要作用，因此這可能是抗抑郁癥藥物逆轉(zhuǎn)海馬區(qū)萎縮的原因之一。這些研究表明，BDNF具有潛在的治療抑郁癥等精神類疾病的作用。

3 BDNF在臨床應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)和新突破

3.1 BDNF給藥途徑

給藥途徑問題是BDNF用于臨床疾病治療的最大挑戰(zhàn)。BDNF是分子量中等大小并帶電荷的蛋白質(zhì)，因此通過外周給藥后透過血腦屏障（blood brain barrier，BBB）進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system）的藥量是極少的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到治療需要的最低濃度，另一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的方面是延長(zhǎng)藥物的作用時(shí)間，因?yàn)橐话闵窠?jīng)系統(tǒng)疾病病程漫長(zhǎng)。因此，一個(gè)理想的給藥方法需要滿足既能準(zhǔn)確到達(dá)病變神經(jīng)元，同時(shí)又能滿足僅在有限的面積擴(kuò)散，以避免不良反應(yīng)的產(chǎn)生，還能滿足藥物作用時(shí)間延長(zhǎng)，減少給藥次數(shù)，提高患者順應(yīng)性。

目前，暫時(shí)還沒有一種理想的給藥方法能滿足所有要求。臨床前研究中，為了讓藥物能進(jìn)入腦部神經(jīng)元或脊髓，通常采用腦實(shí)質(zhì)內(nèi)注射或鞘內(nèi)注射BDNF、病毒載體、BDNF類似物等，但這些手段具有創(chuàng)傷性，不利于臨床實(shí)施，患者順應(yīng)性差，因此不具有實(shí)施臨床試驗(yàn)的可行性。目前在臨床前研究中試探了多種給藥方法，主要有：①腦血管內(nèi)灌注或腦內(nèi)注射給藥；②病毒基因治療的給藥途徑；③脂質(zhì)體包裹藥物；④單克隆抗體偶聯(lián)藥物進(jìn)行靜脈給藥等。但這些方法存在很多的不足：①腦血管內(nèi)灌注或腦內(nèi)注射給藥的順應(yīng)性很差，且給藥后，藥物分布在的部位很??；②病毒基因給藥雖然是很好的入腦載體，但并不方便臨床上給藥，因?yàn)椴《据d體對(duì)人的免疫系統(tǒng)有不良反應(yīng)；③用脂質(zhì)體包裹藥物能增加藥物的脂溶性，但腦對(duì)脂質(zhì)體的攝入是非特異性的，增加了藥物的不良反應(yīng)和成本；④單克隆抗體偶聯(lián)藥物進(jìn)行靜脈給藥能夠使得BDNF通過血腦屏障到達(dá)大腦而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)，但這種方法的藥物制備過程繁瑣，得到的藥物半衰期短，成本高。

3.2 人體BDNF蛋白和BDNF mRNA水平的測(cè)定方法

在BDNF開展臨床試驗(yàn)前，還需要解決的關(guān)鍵問題是確定一種可靠和穩(wěn)定的方法用于測(cè)定人體BDNF蛋白和BDNF mRNA水平的方法。實(shí)驗(yàn)研究已有多種體外測(cè)定方法，但這些方法都不能模擬人體內(nèi)環(huán)境，因?yàn)槿梭wBDNF受到多種環(huán)境因素的影響，如飲食限制，體育鍛煉，晝夜節(jié)律和壓力等。如果不能準(zhǔn)確測(cè)定患者大腦BDNF水平會(huì)導(dǎo)致給藥劑量不準(zhǔn)確，給藥量不足或者過量，這些都能導(dǎo)致治療無(wú)效甚至出現(xiàn)不良反應(yīng)。雖然測(cè)定血液中BDNF蛋白水平的方法已有報(bào)導(dǎo)，但是不同的實(shí)驗(yàn)程序可得到不同的測(cè)定結(jié)果，因此確定測(cè)定人體血液中BDNF水平而準(zhǔn)確反映腦部BDNF水平的測(cè)定方案是必須解決的問題。

3.3 BDNF給藥方案的新突破

人免疫缺陷病毒-1型（human immunodeficiency virus，HIV-1）蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)域（protein transduction domain，PTD）的發(fā)現(xiàn)為藥物透過細(xì)胞膜和血腦屏障提出了新的解決方案。PTD是一些小于20個(gè)氨基酸、帶正電荷，可以穿過大多數(shù)細(xì)胞膜的穿膜肽（Tat）的一個(gè)富含堿性氨基酸區(qū)域，帶正電荷的多肽片段與蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)功能相關(guān)聯(lián)?？梢詫⒋蠓肿舆\(yùn)輸入幾乎所有的哺乳動(dòng)物細(xì)胞，無(wú)需特殊的環(huán)境。PTD對(duì)給合物的大小沒有嚴(yán)格的限制，已經(jīng)在腫瘤，免疫治療等很多臨床領(lǐng)域中取得了很大的進(jìn)展，具有廣泛的應(yīng)用前景。有研究將這一技術(shù)應(yīng)用到制備能通過血腦屏障的BDNF，在BDNF的基因上連接一個(gè)編碼PTD的核苷酸序列，通過生物工程方法制得BDNF-PTD融合蛋白已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，蛋白純度高。小鼠尾靜脈給藥后，免疫組化法檢測(cè)是否能透過血腦屏障，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示BDNF-PTD能透過血腦屏障，并在海馬區(qū)濃度最高[28]。這將可能是BDNF用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床治療的一個(gè)里程碑，對(duì)BDNF治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有重要意義。

4 小結(jié)和展望

BDNF具有維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)多種類型神經(jīng)元的存活和修復(fù)損傷神經(jīng)元的功能，使其成為神經(jīng)疾病和精神類疾病治療藥物研發(fā)的重要候選對(duì)象之一。理論上講，BDNF在成年后仍廣泛分布在大腦的不同結(jié)構(gòu)，與特異受體TrkB結(jié)合后引起的下游信號(hào)維持細(xì)胞存活和正常功能，因此具有治療神經(jīng)類疾病的潛力。BDNF用于各種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病模型的研究也取得了很大進(jìn)展，并且大多數(shù)研究都顯示出改善疾病或治療疾病的積極效果。

BDNF的給藥途徑和體內(nèi)BDNF水平的測(cè)定方法的完善和確定是臨床應(yīng)用所面臨的主要問題。PTD的研究成果顯示，BDNF-PTD能透過血腦屏障，這將是BDNF用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床治療的新突破，對(duì)BDNF治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有重要意義。

BDNF阻止腦細(xì)胞死亡和維持腦細(xì)胞功能的巨大效能以及潛在的治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的廣闊前景，為科研工作者提供了無(wú)限的研究動(dòng)力，相信在不久的將來(lái)，BDNF定將成為神經(jīng)退行性疾病及精神疾病治療的重要藥物。

[1]Barde YA，Edgar D，Thoenen H.Purification a new neurotrophic factor from mammalian brain[J].EMBO，1982，1（5）：549-553.

[2]Binder DK，Scharfman HE.Brain-derived neurotrophic factor.[J]Growth Factors.2004，22（3）：123-131.

[3]Yang J，Siao CJ，Nagappan G，et al.Neuronal release of proBDNF[J].Nat Neurosci，2009，12（2）：113-115.

[4]Carter BD，Kaltschmidt C，Kaltschmidt B，et al.Selective activation of NF-κB by nerve growth factor through the neurotrophin receptor p75[J].Science，1996，272（5261）：542-545.

[5]Yan Q，Radeke MJ，Matheson CR，et al.Immunocytochemical localization of TrkB in the central nervous system of the adult rat[J].Comp Neurol，1997，378（1）：135-157.

[6]Lu B，Buck CR，Dreyfus CF，et al.Expression of NGF and NGF receptor mRNAs in the developing brain：evidence for local delivery and action of NGF[J].Exp Neurol，1989，104（3）：191-199

[7]Phillips HS，Hains JM，Armanini M，et al.BDNF mRNA is decreased in the hippocampus of individuals with Alzheimer's disease[J].Neuron，1991，7（5）：695-702.

[8]Tapia-Arancibia L，Aliaga E，Silhol M，et al.New insights into brain BDNF function in normal aging and Alzheimer disease[J].Brain Res Rev，2008，59（1）：201-220.

[9]Ando S，Kobayashi S，Waki H，et al.Animal model of dementia induced by entorhinal synaptic damage and partial restoration of cognitive deficits by BDNF and carnitine[J]. Neurosci Res，2002，70（3）：519-527.

[10]Arancibia S，Silhol M，Moulière F，et al.Protective effect of BDNF againstβ-amyloid induced neurotoxicity in vitro and in vivo in rats[J].Neurobiol Dis，2008，31（3）：316-326.

[11]Nagahara AH，Merrill DA，Coppola G，et al.Neuroprotective effects of brain-derived neurotrophic factor in rodent and primate models of Alzheimer's disease[J].Nat Med，2009，15（3）：331-337.

[12]Levivier M，Przedborski S，Bencsics C，et al.Intrastriatal implantation of fibroblasts genetically engineered to produce brain-derived neurotrophic factor prevents degeneration of dopaminergic neurons in a rat model of Parkinson's disease[J].Neurosci，1995，15（12）：7810-7820.

[13]Frim DM，Uhler TA，Galpern WR，et al.Implanted fibroblasts genetically engineered to produce brain-derived neurotrophic factor prevent 1-methyl-4-phenylpyridinium toxicity to dopaminergic neurons in the rat[J].Proc Natl Acad Sci USA，1994，91（11）：5104-5108.

[14]Porritt MJ，Batchelor PE，Howells DW.Inhibiting BDNF expression by antisense oligonucleotide infusion causes loss ofnigraldopaminergic neurons[J].Exp Neurol，2005，192（1）：226-234.

[15]Strand AD，Baquet ZC，Aragaki AK，et al.Expression profiling of Huntington's disease models suggests that brain-derived neurotrophic factor depletion plays a major role in striatal degeneration[J].Neurosci，2007，27（43）：11758-11768.

[16]Zuccato C，Marullo M，Conforti P，et al.Systematic assessment of BDNF and its receptor levels in human cortices affected by Huntington's disease[J].Brain Pathol，2008，18（2）：225-238.

[17]Canals JM，Pineda JR，Torres-Peraza JF，et al.Brain-derived neurotrophic factor regulates the onset and severity of motor dysfunction associated with enkephalinergic neuronal degeneration in Huntington's disease[J].Neurosci，2004，24（35）：7727-7739.

[18]Tuszynski MH，Mafong E，Meyer S.BDNF and NT-4/5 prevent injury-induced motor neuron degeneration in the adult central nervous system[J].Neurosci，1996，71（3）：761-771.

[19]Mitsumoto H，Ikeda K，Klinkosz B，et al.Arrest of motor neuron disease in wobbler mice cotreated with CNTF and BDNF[J].Science，1994，265（5175）：1107-1110.

[20]Ochs G，Penn RD，York M，et al.A phaseⅠ/Ⅱtrial of recombinant methionyl human brain derived neurotrophic factor administered by intrathecal infusion to patients with amyotrophic lateral sclerosis[J].Amyotroph Lateral Scler Other Motor Neuron Disord，2000，1（3）：201-206.

[21]Ankeny DP，McTigue DM，Guan Z，et al.Pegylated brainderived neurotrophic factor shows improved distribution into the spinal cord and stimulates locomotor activity and morphological changes after injury[J].Exp Neurol，2001，170（1）：85-100.

[22]Woodruff TM，Thundyil J，Tang SC，et al.Pathophysiology，treatment，and animal and cellular models of human ischemic troke[J].Mol Neurodegener，2011，6（1）：11.

[23]Kokaia Z，Zhao Q，Kokaia M，et al.Regulation of brainderived neurotrophic factor gene expression after transient middle cerebral artery occlusion with and without brain damage[J].Exp Neurol，1995，136（1）：73-88.

[24]Müller HD，Hanumanthiah KM，Diederich K，et al.Brainderived neurotrophic factor but not forced arm use improves long-term outcome after photothrombotic stroke and transiently upregulates binding densities of excitatory glutamate receptors in the rat brain[J].Stroke，2008，39（2）：1012-1021.

[25]Kato M，Serretti A.Review and meta-analysis of antidepressant pharmacogenetic findings in major depressive disorder[J].Mol Psychiatry，2010，15（5）：473-500.

[26]Sen S，Duman R，Sanacora G.Serum brain-derived neurotrophic factor，depression，and antidepressant medications：meta-analyses and implications[J].Biol Psychiatry，2008，64（6）：527-532.

[27]張玉琦，陳炯華，李桂林，等.米氮平治療老年抑郁癥效果及其對(duì)血清腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的影響[J].中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2014，10（11）：64-68.

[28]羅道飛，李文適，陳姍，等.BDNF-TAT融合蛋白在大腸桿菌中的表達(dá)純化及腦中分布[J].中華神經(jīng)醫(yī)學(xué)雜志，2011，10（6）：578-581.

Potential therapeutic effect of brian-derived neurotrophic factor in neurodegenerative and psychiatric disease

LI Yunjiao
Department of Pharmacy,the Third Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University,Guangdong Province, Guangzhou 510150,China

Changes in the levels of brian-derived neurotrophic factor(BDNF)have been described in a number of neurodegenerative and psychiatric diseases,such as Alzheimer's disease,Parkinson's disease,it suggested that BDNF plays an important role in the pathogenesis,also BDNF has potential treatment of both neurodegenerative and psychiatric diseases.Though reviewing and refering to the current domestic and foreign literature,this article reviews the current knowledge involvement of BDNF in a number of neurodegenerative and psychiatric diseases,introduces the characteristic,deficiency and new breakthrough of administration route of BDNF,and makes a short discussion and comment about the challenge which BDNF face in clinical application and future investigation direction.

Brian-derived neurotrophic factor;Neurodegenerative disease;Psychiatric disease

R741

A

1673-7210（2015）08（b）-0045-05

2015-03-24本文編輯：蘇暢）