孫曉偉 殷曉貝 李孟達 何婷 李根林

神經(jīng)營養(yǎng)因子(nerve trophic factors，NTF)在視網(wǎng)膜組織發(fā)育和損傷修復過程中起著重要作用。研究認為［1］NTF是通過與其受體結(jié)合發(fā)揮作用的。NTF家族的受體包括高親和力的受體Trk和低親和力受體P75，Trk又可分為TrkA、TrkB和 TrkC［2］。TrkA 的主要配體為神經(jīng)生長因子(nerve growth factor，NGF)，TrkB的主要配體為腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)，TrkC的主要配體為神經(jīng)營養(yǎng)素-3(neurotrophin-3，NT-3)［3-4］。以往關(guān)于視網(wǎng)膜 NTF 研究的文獻報道較多，但有關(guān)其受體報道較少，本文就NTF高親和力受體的研究進展作一綜述。

1 Trk蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和作用特性

Trk的細胞膜外結(jié)構(gòu)包括獨特的IsG-C2區(qū)及富含半胱氨酸、亮氨酸的重復結(jié)構(gòu)，研究證實［5］，配體與Trk受體的結(jié)合部位位于第二個免疫球蛋白樣重復序列上，其氨基酸排列順序決定了Trk受體的特異性，膜內(nèi)結(jié)構(gòu)為酪氨酸激酶及短的C末端，當營養(yǎng)因子與受體結(jié)合后，即可促使受體募集，形成多聚體，受體酪氨酸激酶即被活化，激活下游不同的信號轉(zhuǎn)導途徑，發(fā)揮神經(jīng)保護作用，如防止光感受器細胞變性，增強光感受器細胞損傷后的修復，刺激神經(jīng)節(jié)細胞突生長、分叉和突觸形成，維持核層細胞數(shù)量及叢狀層的厚度等。

2 各Trk受體結(jié)構(gòu)及其活性特征

2.1 TrkA

2.1.1 TrkA受體的定位 TrkA受體被位于1號染色體上的原癌基因編碼，屬酪氨酸激酶受體家族的跨膜糖蛋白。研究發(fā)現(xiàn)［6］，在人視網(wǎng)膜中，TrkA蛋白質(zhì)表達主要位于內(nèi)核層，且多為無長突細胞，但水平細胞中未見表達;神經(jīng)節(jié)細胞層內(nèi)部分細胞表達該蛋白;在神經(jīng)纖維層，部分軸索中見少量 TrkA蛋白質(zhì)表達。研究同時發(fā)現(xiàn)，在人視網(wǎng)膜中，多種神經(jīng)膠質(zhì)細胞中也見TrkA蛋白質(zhì)表達，嬰兒感光細胞中可見TrkA表達，但成人感光細胞中無TrkA。

2.1.2 TrkA 蛋白質(zhì)作用特點 有研究表明［7］，TrkA受體的選擇性激動劑D3不是TrkA的天然配體NGF，在青光眼發(fā)病過程中起到神經(jīng)保護作用。Shi等［7］對大鼠鞏膜靜脈施腐蝕術(shù)制造高眼壓模型，給高眼壓大鼠滴倍他洛爾，發(fā)現(xiàn)眼壓下降至正常后節(jié)細胞死亡的趨勢并沒有被遏制。當玻璃體內(nèi)注射NGF或在注射NGF的同時每天滴加倍他洛爾控制眼壓，節(jié)細胞死亡率差別無統(tǒng)計學意義，無論眼壓是否正常，NGF沒有對節(jié)細胞起到保護作用。但當注射D3的同時每天滴加倍他洛爾，節(jié)細胞死亡趨勢被遏制，D3起到了神經(jīng)保護作用。

研究發(fā)現(xiàn)［8］，NGF具有通過 P75轉(zhuǎn)導的細胞凋亡作用。視網(wǎng)膜變性過程中，P75介導膠質(zhì)細胞分泌毒害神經(jīng)的TNF-α和a2-巨球蛋白作用于神經(jīng)節(jié)細胞，使其凋亡。研究表明［9-10］，NGF的生物效應取決于其低親和力受體P75和高親和力受體TrkA的競爭，NGF選擇結(jié)合P75和TrkA的時間和強度主要是由細胞表面兩受體比率決定。視神經(jīng)損傷后，封閉P75受體有利于節(jié)細胞存活，同時施以P75拮抗劑和TrkA激動劑D3或NGF使神經(jīng)保護作用明顯加強［11-12］。

2.1.3 TrkA受體與相關(guān)眼病及新型激動劑 研究發(fā)現(xiàn)［13-15］，青光眼或外傷性視神經(jīng)損傷后，由于節(jié)細胞軸突流中斷，細胞營養(yǎng)障礙，節(jié)細胞不久便壞死凋亡，正常小鼠視網(wǎng)膜 TrkA陽性節(jié)細胞的比例為0。視神經(jīng)損傷后，TrkA陽性的節(jié)細胞比例迅速增加，術(shù)后第3天這一比例上升的達41.4%;術(shù)后第5天達到峰值60.2%，密度計分析示，實驗組神經(jīng)節(jié)細胞表達TrkA蛋白的量是對照組的4.3倍;到了術(shù)后第60天大部分節(jié)細胞死亡，長期存活的節(jié)細胞中，TrkA陽性節(jié)細胞比例達到66.8%，說明TrkA具有重要的神經(jīng)保護作用。

另有研究表明［16-17］，一些內(nèi)源性激素如脫氫表雄酮(dehydroepiandrosterone，DHEA)通過 TrkA發(fā)揮神經(jīng)保護作用，DHEA的藥理學特性顯示出其作為神經(jīng)保護劑的潛力，其機理有待于進一步研究。但DHEA可以代謝為雄激素和雌激素可能產(chǎn)生副作用，有文獻報道新型的DHEA派生物具有抗凋亡的性能，并且規(guī)避了內(nèi)分泌的影響。有文獻報道［18］，TrkA主要表達在穩(wěn)定的瘤體而TrkB幾乎無表達，在進展性的視網(wǎng)膜母細胞瘤情況正好相反。

2.2 TrkB

2.2.1 TrkB受體的結(jié)構(gòu)和定位 斑馬魚基因與人類基因的相似度達87%，有研究指出其放射狀膠質(zhì)細胞具有自我修復破損視網(wǎng)膜的獨特能力，對斑馬魚視網(wǎng)膜的研究發(fā)現(xiàn)［19］，TrkB在內(nèi)叢狀層有比較高的表達，在節(jié)細胞層表達相對比較低。此外，大量的實驗也證實［20］，TrkB在內(nèi)核層、節(jié)細胞層和其他類型的視網(wǎng)膜細胞尤其是無長突細胞也有表達，但光感受器細胞不表達 TrkB。在嚙齒類動物中發(fā)現(xiàn)了TrkB的三種亞型:全長型 TrkB-FL、縮短型 TrkB-T1和TrkB-T2。對 TrkB 亞型的研究指出［21］，TrkB-FL主要表達在神經(jīng)纖維層、神經(jīng)節(jié)細胞、無長突細胞和Müller細胞，而 TrkB-T1主要表達在無長突細胞、Müller細胞和RPE細胞。

2.2.2 TrkB蛋白質(zhì)作用特點 TrkB對 RPE層發(fā)育的作用:Liu等［22］將顯性失活的 TrkB突變體 cDNA注入到發(fā)育中的非洲瓜蟾的二倍體胚胎細胞中，發(fā)現(xiàn)瓜蟾的視網(wǎng)膜色素上皮形態(tài)異常:色素沉積減少、厚度變薄、連續(xù)性中斷，重度受損的RPE層完全缺失，分化的RPE細胞標志物CRALBP免疫熒光微弱。

對TrkB－的小鼠視網(wǎng)膜分析發(fā)現(xiàn)［23-24］，視桿細胞的遷移和分化明顯比正常型慢，TrkB－小鼠視網(wǎng)膜視桿細胞外節(jié)段明顯短于正常小鼠，出生后16 d的變異體與12 d的正常型在外節(jié)段的大小和視紫紅質(zhì)的量具有可比性，視桿細胞與內(nèi)層視網(wǎng)膜的信號通路受阻，證實了TrkB對于視桿細胞結(jié)構(gòu)和功能的重要性。

Harada等［25］研究發(fā)現(xiàn)，BNDF通過 TrkB 不僅可以發(fā)揮直接的神經(jīng)保護作用，而且可以促進 Müller細胞分泌BNDF、bFGF、CNTF間接地發(fā)揮作用，并且指出可能通過 CaMKIIδ-Mash1信號途徑誘發(fā)出Müller細胞作為視網(wǎng)膜固有的祖細胞的潛在能力。

此外，TrkB在節(jié)細胞向中腦頂蓋和上丘順行運輸外源性BNDF發(fā)揮重要的作用。Butowt等［26］利用TrkB抗體封閉其外部區(qū)域，當這種抗體和放射標記的BNDF一同注入小鼠眼球，BNDF的順行運輸與對照組相比下降了至少50%。

2.2.3 TrkB受體與相關(guān)眼病及新型激動劑 視網(wǎng)膜色素變性(retinitis pigmentosa，RP)是一種最常見的遺傳性致盲眼底病，各種原因?qū)е碌母泄饧毎蛲鍪瞧洳±韺W基礎(chǔ)，臨床表現(xiàn)為夜盲，逐漸的視力下降，視野縮小呈管狀視野，最終致盲。BDNF-TrkB對于保護感光細胞延緩RP的發(fā)展具有顯著的作用。將搭載BDNF的腺病毒注入大鼠玻璃體內(nèi)，其Müller細胞可表達BDNF，光照10 d后大鼠中央視網(wǎng)膜外核層保留71%，明顯高于對照組，并且視網(wǎng)膜保留了部分ERG反應。

除了TrkB的主要配體 BDNF，7，8-二羥黃酮(7，8-Dihydroxyflavone，7，8-DHF)也具有強有力的持續(xù)的活化視網(wǎng)膜節(jié)細胞 TrkB和其下游的 Akt、Erk1/2通路的作用［27］。7，8-DHF誘導的 TrkB活化對于氧化應激、興奮性中毒引起的節(jié)細胞凋亡具有重要的保護作用。N-乙酰血清素(N-acetylserotonin，NAS)是人體內(nèi)褪黑素合成的中間產(chǎn)物。最近研究［28-29］也表明NAS和它的衍生物具有神經(jīng)保護性能，保護光誘導的視網(wǎng)膜變性的感受器細胞。NAS的衍生物N-［2-(5-hydroxy-1H-indol-3-yl)ethyl ］-2-oxopiperi-dine-3-carboxamide(HIOC)與TrkB結(jié)合的效力明顯優(yōu)于NAS，HIOC對于光誘導的和中毒引起的視網(wǎng)膜退行性變具有很強的保護作用，這種化合物在血清和肝臟微粒體中有很好的穩(wěn)定性，其生物半衰期也明顯比NAS長。它能夠通過血-腦屏障和血-視網(wǎng)膜屏障。HIOC被證實是TrkB穩(wěn)定且有效的刺激物，HIOC可能成為治療除了視網(wǎng)膜變性以外各種神經(jīng)變性疾病的非常有發(fā)展前景的藥物。

2.3 TrkC

2.3.1 TrkC受體的結(jié)構(gòu)和定位 TrkC是NT-3的主要受體，其在周圍神經(jīng)系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和其他的組織都有表達，在視網(wǎng)膜，TrkC表達在神經(jīng)節(jié)細胞層、內(nèi)核層、神經(jīng)纖維層、外叢狀層和 Müller細胞［30］。TrkC 可分為完全型 TrkC(TrkC.FL)，通過選擇性剪接在位的TrkC可以形成縮短了的缺少激酶區(qū)域的TrkC.T1，其胞內(nèi)有不同的短小尾部，TrkC.T1的這些短小尾部一定程度上決定了其生物學功能［31］。

2.3.2 TrkC 蛋白質(zhì)作用特點 研究顯示［32］，NT-3-TrkC.FL能夠通過促進出生后的小鼠多巴胺能無長突細胞有絲分裂使其數(shù)量增加，細胞突起增多;對于光損傷導致的感光細胞凋亡具有顯著的保護作用，但是對于遺傳導致的感光細胞凋亡的保護作用卻意義不大，這可能與NTF神經(jīng)保護作用的特異性有關(guān)［33］。TrkC.T1 和 TrkC.FL 共同表達于視網(wǎng)膜細胞上，但是其作用卻似乎背道而馳。Palko等［34］研究指出，過量表達TrkC.T1會使新出生的小鼠出現(xiàn)周圍神經(jīng)系統(tǒng)和心臟缺陷，表現(xiàn)為小鼠的運動和姿勢的異常，類似于本體感覺缺陷。在眼科領(lǐng)域，Das等［35］對視網(wǎng)膜TrkC信號通路的研究顯示，縮短了的TrkC能夠抑制NT-3對酶聯(lián)型TrkC的作用，使其無法磷酸化發(fā)揮作用。過量的表達使視網(wǎng)膜細胞增殖減少，細胞類型也減少。

2.3.3 TrkC 受體與相關(guān)眼病 研究發(fā)現(xiàn)［36］，高眼壓使視網(wǎng)膜組織TrkC mRNA表達量迅速上升，TrkC.FL表達量無明顯變化，這說明TrkC的另一亞型TrkC.T1表達增加，Northern blot分析證實了這一假設(shè)。盡管在正常情況下 TrkC在Müller細胞和神經(jīng)節(jié)細胞上表達，但在高眼壓情況下 Müller細胞上TrkC表達量上升而神經(jīng)節(jié)細胞則不會上升。

Bai等［37］的研究證實了這一點并且指出 TrkC.T1與青光眼引發(fā)的神經(jīng)節(jié)細胞死亡有關(guān)，眼壓升高時，神經(jīng)膠質(zhì)細胞的 TrkC.T1表達量上升，TrkC.T1調(diào)控膠質(zhì)細胞產(chǎn)生TNF-α，引起神經(jīng)節(jié)細胞死亡，進一步的研究顯示，TrkC(T1)－/－小鼠能夠抑制青光眼引起的神經(jīng)節(jié)細胞死亡。

綜上所述，對于NTF受體TrkA、TrkB和TrkC的定位，功能及其在眼底病變中的作用已經(jīng)有了比較明確的認識，Trk受體新型激動劑7，8-DHF、DHEA衍生物和HIOC的發(fā)現(xiàn)為眼底病變的治療提供了新的思路。但是，在退行性眼底病變過程中，受體蛋白質(zhì)表達的變化特點尚不清楚，NTF干預病程時機的選擇有待于對其進一步的研究。

1 Zampieri N，Chao MV.Mechanisms of neurotrophin receptor signalling［J］.Biochem Soc Trans，2006，34(Pt 4):607-611.

2 Shelton DL，Sutherland J，Gripp J，Camerato T，Armanini MP，Phillips HS，et al.Human trks:molecular cloning，tissue distribution，and expression of extracellular domain immunoadhesins［J］.J Neurosci，1995，15(1 Pt 2):477-491.

3 Di Polo A，Cheng L，Bray GM，Aguayo AJ.Colocalization of TrkB and brain-derived neurotrophic factor proteins in green-red-sensitive cone outer segments［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2000，41(12):4014-4021.

4 Duprey-Díaz MV，Blagburn JM，Blanco RE.Neurotrophin-3 and TrkC in the frog visual system:changes after axotomy［J］.Brain Res，2003，982(1):54-63.

5 Lavoie JF，Lesauteur L，Kohn J，Wong J，F(xiàn)urtoss O，Thiele CJ，et al.TrkA induces apoptosis of neuroblastoma cells and does so via a p53-dependent mechanism［J］.J Biol Chem，2005，280(32):29199-29207.

6 Nag TC，Wadhwa S.Neurotrophin receptors(Trk A，Trk B，and Trk C)in the developing and adult human retina［J］.Brain Res Dev Brain Res，1999，117(2):179-189.

7 Shi Z，Birman E，Saragovi HU.Neurotrophic rationale in glaucoma:a TrkA agonist，but not NGF or a p75 antagonist，protects retinal ganglion cells in vivo［J］.Dev Neurobiol，2007，67(7):884-894.

8 Frade JM，Rodríguez-Tébar A，Barde YA.Induction of cell death by endogenous nerve growth factor through its p75 receptor［J］.Nature，1996，383(6596):166-168.

9 Colafrancesco V，Parisi V，Sposato V，Rossi S，Russo MA，Coassin M，et al.Ocular application of nerve growth factor protects degenerating retinal ganglion cells in a rat model of glaucoma［J］.J G laucoma，2011，20(2):100-108.

10 Hempstead BL.The many faces of p75NTR［J］.Curr Opin Neurobiol，2002，12(3):260-267.

11 Pernet V，Di Polo A.Synergistic action of brain-derived neurotrophic factor and lens injury promotes retinal ganglion cell survival，but leads to optic nerve dystrophy in vivo［J］.Brain，2006，129(Pt 4):1014-1026.

12 Lebrun-Julien F，Morquette B，Douillette A，Saragovi HU，Di Polo A.Inhibition of p75(NTR)in glia potentiates TrkA-mediated survival of injured retinal ganglion cells［J］.Mol Cell Neurosci，2009，40(5):410-420.

13 Pagani L，Manni L，Aloe L.Effects of electroacupuncture on retinal nerve growth factor and brain-derived neurotrophic factor expression in a rat model of retinitis pigmentosa［J］.Brain Res，2006，1092(1):198-206.

14 Cui Q，Tang LS，Hu B，So KF，Yip HK.Expression of trkA，trkB，and trkC in injured and regenerating retinal ganglion cells of adult rats［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2002，43(6):1954-1964.

15 Sposato V，Bucci MG，Coassin M，Russo MA，Lambiase A，Aloe L.Reduced NGF level and TrkA protein and TrkA gene expression in the optic nerve of rats with experimentally induced glaucoma［J］.Neurosci Lett，2008，446(1):20-24.

16 Kokona D，Charalampopoulos I，Pediaditakis I，Gravanis A，Thermos K.The neurosteroid dehydroepiandrosterone(DHEA)protects the retina from AMPA-induced excitotoxicity:NGF TrkA receptor involvement［J］.Neuropharmacology，2012，62(56):2106-2117.

17 Calogeropoulou T，Avlonitis N，Minas V，Alexi X，Pantzou A，Charalampopoulos I.Novel dehydroepiandrosterone derivatives with antiapoptotic，neuroprotective activity［J］.J Med Chem，2009，52(21):6569-6587.

18 Kim JH，Kim JH，Kim DH，Cho CS，Jun HO，Yu YS，et al.Neurotrophin receptors TrkA and TrkB in retinoblastoma are differentially expressed depending on cellular differentiation［J］.Tumour Biol，2009，30(5-6):233-241.

19 Germanà A，Sánchez-Ramos C，Guerrera MC，Calavia MG，Navarro M，Zichichi R.Expression and cell localization of brain-derived neuro-trophic factor and TrkB during zebrafish retinal development［J］.J Anat，2010，217(3):214-222.

20 Llamosas MM ，Cernuda-Cernuda R ，Huerta JJ，Vega JA，García-Fernández JM.Neurotrophin receptors expression in the developing mouse retina:an immunohistochemical study［J］.Anat Embryol(Berl)，1997，195(4):337-344.

21 Asai N，Abe T，Saito T，Sato H，Ishiguro S，Nishida K.Temporal and spatial differences in expression of TrkB isoforms in rat retina during constant light exposure［J］.Exp Eye Res，2007，85(3):346-355.

22 Liu ZZ，Zhu LQ，Eide FF.Critical role of TrkB and brain-derived neurotrophic factor in the differentiation and survival of retinal pigment epithelium［J］.J Neurosci，1997，17(22):8749-8755.

23 Rohrer B，Korenbrot JI，LaVail MM，Reichardt LF，Xu B.Role of neurotrophin receptor TrkB in the maturation of rod photoreceptors and establishment of synaptic transmission to the inner retina［J］.J Neurosci，1999，19(20):8919-8930.

24 Rohrer B，Ogilvie JM.Retarded outer segment development in TrkB knockout mouse retina organ culture［J］.Mol Vis，2003，9(1):18-23.

25 Harada C，Guo X，Namekata K，Kimura A，Nakamura K，Tanaka K，et al.Glia-and neuron-specific functions of TrkB signalling during retinal degeneration and regeneration［J］.Nat Commun，2011，8(2):189.

26 Butowt R，von Bartheld CS.Anterograde axonal transport of BDNF and NT-3 by retinal ganglion cells:roles of neurotrophin receptors［J］.Mol Cell Neurosci，2005，29(1):11-25.

27 Gupta VK，You Y，Li JC，Klistorner A，Graham SL.Protective effects of 7，8-dihydroxyflavone on retinal ganglion and RGC-5 cells against excitotoxic and oxidative stress［J］.J Mol Neurosci，2013，9(1):96-104.

28 Tosini G，Ye K，Iuvone PM.N-acetylserotonin:neuroprotection，neurogenesis，and the sleepy brain［J］.Neuroscientist，2012，18(6):645-653.

29 Shen J，Ghai K，Sompol P，Liu X，Cao X，Iuvone PM，et al.N-acetyl serotonin derivatives as potent neuroprotectants for retinas［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2012，109(9):3540-3545.

30 Theiss C，Güntürkün O.Distribution of BDNF，NT-3，trkB and trkC in the developing retino-tectal system of the pigeon(Columba livia)［J］.Anat Embryol(Berl)，2001，204(1):27-37.

31 Airaksinen MS，Saarma M.The GDNF family:signalling，biological functions and therapeutic value［J］.Nat Rev Neurosci，2002，3(5):383-394.

32 Yoshida M，F(xiàn)eng L，Grimbert F，Rangarajan KV，Buggele W，Copenhagen DR.Overexpression of neurotrophin-3 stimulates a second wave of dopaminergic amacrine cell genesis after birth in the mouse retina［J］.J Neurosci，2011，31(35):12663-12673.

33 Lavail MM，Nishikawa S，Duncan JL，Yang H，Matthes MT，Yasumura D.Sustained delivery of NT-3 from lens fiber cells in transgenic mice reveals specificity of neuroprotection in retinal degenerations［J］.J Comp Neurol，2008，511(6):724-735.

34 Palko ME，Coppola V，Tessarollo L.Evidence for a role of truncated trkC receptor isoforms in mouse development［J］.J Neurosci，1999，19(2):775-782.

35 Das I，Sparrow JR，Lin MI，Shih E，Mikawa T，Hempstead BL.Trk C signaling is required for retinal progenitor cell proliferation［J］.J Neurosci，2000，20(8):2887-2895.

36 Rudzinski M，Wong TP，Saragovi HU.Changes in retinal expression of neurotrophins and neurotrophin receptors induced by ocular hypertension［J］.J Neurobiol，2004，58(3):341-354.

37 Bai Y，Shi Z，Zhuo Y，Liu J，Malakhov A，Ko E，et al.In glaucoma the upregulated truncated TrkC.T1 receptor isoform in glia causes increased TNF-alpha production，leading to retinal ganglion cell death［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2010，51(12):6639-6651.