睫状神经营养因子

从大鼠和兔坐骨神经中纯化 CNTF 至同质，从而能够分离编码该因子的 cDNA。基于 cDNA 序列，Lam 等人（1991）设计了用于分离人 CNTF 基因的合成寡核苷酸探针。他们描述了人类 CNTF 的氨基酸序列以及基因的组织。人类蛋白质与大鼠和兔的 CNTF 显示出大约 85% 的同一性。

▼ 测绘
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通过对人仓鼠体细胞杂交体的分析，Lam 等人（1991）将 CNTF 基因定位到 11 号染色体。使用啮齿动物/人类体细胞 DNA 定位面板和荧光原位杂交，Lev 等人（1993）将 CNTF 基因定位到 11q 的近端区域。此外，他们还鉴定了一个与人类 CNTF 基因相关的多态串联 CA/GT 二核苷酸重复序列。

为了将 CNTF 基因定位在 11 号染色体上，Giovannini 等人（1993）通过使用染色体 11 特异性文库分离出含有该基因的粘粒克隆。根据Lichter 等人的方法，在荧光原位杂交中使用这些克隆，他们发现基因定位于 0.46 的 FLpter，对应于 11q12.2 的细胞遗传带位置（1990）。横二等人（1995）从坐骨神经 cDNA 文库中分离出人类睫状神经营养因子的全长 cDNA，确定其结构，并通过荧光原位杂交将其定位于染色体 11q12。

考普曼等人（1991）证明小鼠 Cntf 基因位于小鼠 19 号染色体上，并且其表达在小鼠神经突变体wobbler（见614633）中不受影响，这是一种脊髓性肌萎缩症。

▼ 基因功能
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巴宾等人（1984）描述了从鸡眼中纯化的睫状神经营养因子的神经营养活性，采用了对来自鸡胚胎睫状神经节的神经元的存活分析。除了对副交感神经元的神经营养作用外，CNTF 还显示出对交感神经和感觉神经元的活动。

纯合子 pmn/pmn 小鼠具有进行性运动神经元病，在出生后第三周结束时在后肢中变得明显；所有小鼠在出生后 6 或 7 周死于呼吸麻痹。森特纳等人（1992）发现用睫状神经营养因子治疗可以延长这些小鼠的存活率并大大改善运动功能并减少神经变性的形态学表现，即使治疗直到疾病的最初症状变得明显并且已经存在实质性的退行性变化才开始。由于 CNTF 的半衰期很短，而且 pmn 小鼠不能耐受每天注射 CNTF 并且体积太小而无法容纳输液泵，因此通过腹膜内注射小鼠细胞系来递送该试剂，该小鼠细胞系转染了可释放大量具有生物活性的 CNTF。作用方式未知。CNTF 和 CNTF 处理途径在 pmn 中不受干扰。此外，CNTF 似乎不参与发育过程中的运动神经元存活。

马苏等人（1993）扩展了我们对 CNTF 生理功能的理解。他们通过小鼠的同源重组消除了 CNTF 基因的表达，并发现成年小鼠发生进行性萎缩和运动神经元丢失，伴随着肌肉力量的小幅但显着降低。作者表示，这些研究表明，根据形态学标准，该基因的表达对于脊髓运动神经元的发育不是必需的，但它对于出生后运动神经元功能的维持至关重要。

CNTF 的受体亚基与瘦素受体（LEPR; 601007 ）具有序列相似性。格洛根等人（1997）报道 CNTF 和瘦素（LEP; 164160 ）激活神经元细胞中类似的 STAT 因子模式（参见 STAT3; 102582 ），并且 CNTF 受体亚基的 mRNA 与 LEPR 的 mRNA 类似，位于小鼠下丘脑核参与能量平衡的调节。对缺乏功能性瘦素的 ob/ob 小鼠全身施用 CNTF 或 LEP，导致 tis-11 初级反应基因的快速诱导（ 190700）在弓状核中，表明两种细胞因子都可以向下丘脑饱腹感中枢发出信号。与这个想法一致，发现对 ob/ob 小鼠进行 CNTF 治疗可以减少与瘦素缺乏相关的肥胖、食欲亢进和高胰岛素血症。与瘦素不同，CNTF 还减少了缺乏功能性瘦素受体的 db/db 小鼠和饮食诱导的肥胖小鼠（对瘦素的作用有部分抵抗力）的肥胖相关表型。格洛根等人（1997）提出，鉴定出孤立于瘦素系统起作用的细胞因子介导的抗肥胖机制可能有助于制定治疗与瘦素抵抗相关的肥胖症的策略。

埃默里奇等人（1997）在亨廷顿病的非人类灵长类动物模型中评估了 CNTF 是否是神经保护剂（HD; 143100 ）。埃默里奇等人（1997）给食蟹猴纹状体内植入聚合物包裹的小仓鼠肾成纤维细胞，这种细胞经过基因改造可以分泌人类 CNTF。一周后，猴子在先前植入的纹状体中接受单侧注射喹啉酸，以重现 HD 中所见的神经病理学。人类 CNTF 对几种纹状体细胞群具有神经保护作用，包括 GABA 能、胆碱能和心肌黄酶阳性神经元，这些细胞在服用喹啉酸后都会死亡。人类 CNTF 还阻止了运动皮层 V 层神经元的逆行萎缩，并对黑质的苍白球和网状部的 GABA 神经支配发挥了显着的保护作用，这是纹状体输出神经元的 2 个重要靶区。埃默里奇等人（1997）得出结论，人类 CNTF 对退化的纹状体神经元以及关键的非纹状体区域（如大脑皮层）具有营养影响，支持人类 CNTF 可能有助于防止脆弱纹状体群体和皮质-纹状体基底神经节退化的观点亨廷顿病中的电路。

CNTF 首先被表征为睫状神经节和脊髓中运动神经元的营养因子，导致其在患有运动神经元疾病的人类中进行评估。在这些试验中，CNTF 导致了意想不到的大量体重减轻，引发了人们对其可能产生恶病质样作用的担忧。与这种可能性相反的是，根据 CNTF 不仅通过与瘦素受体相关的受体起作用的发现，而且还类似地分布在参与进食的下丘脑核中，因此提出 CNTF 通过类似瘦素的机制起作用以导致体重减轻。 . 然而，尽管 CNTF 模拟了瘦素在因瘦素遗传缺陷而肥胖的小鼠（ob/ob 小鼠）中导致脂肪减少的能力，CNTF 在饮食诱导的肥胖模型中也有效，这些模型更能代表人类肥胖症并且对瘦素有抵抗力。这种不一致再次增加了 CNTF 可能通过非瘦素途径起作用的可能性，可能更类似于由恶病质细胞因子激活的途径。强烈反对这种可能性的是兰伯特等人（2001）表明，CNTF 可以激活对瘦素无反应的饮食诱导肥胖模型中的下丘脑瘦素样通路，CNTF 可改善这些模型中的糖尿病前期参数，并且 CNTF 的作用与原型恶病质细胞因子白细胞介素 1（IL1 ; 147760）。对下丘脑信号的进一步分析表明，CNTF 可以抑制食物摄入，而不会触发饥饿信号或与食物剥夺相关的压力反应；因此，与强制节食不同，停止 CNTF 治疗不会导致暴饮暴食和体重立即反弹。希望正在进行的 CNTF 肽的临床研究将证实，它可以在耐受良好的剂量下使肥胖人类患者的体重显着减轻。

在分化为星形胶质细胞的啮齿动物皮质祖细胞中，Song 和 Ghosh（2004）发现成纤维细胞生长因子 2（FGF2; 134920 ）调节 CNTF 诱导胶质纤维酸性蛋白（GFAP; 137780 ）表达的能力，这是一种星形胶质细胞 -特定基因。FGF2 通过在 STAT 结合位点诱导 lys4 甲基化和抑制组蛋白 H3 的 lys9 甲基化，促进信号转导和转录激活子（STAT）/CRE 结合蛋白（CBP）复合物进入 GFAP 启动子。因此，星形胶质细胞分化涉及特定位点染色质状态的转换，代表表观遗传调控。

科科耶娃等（2005）证明中枢给药的 CNTF 诱导小鼠下丘脑的细胞增殖和摄食中心。许多新生细胞表达神经元标记并显示出与能量平衡控制相关的功能表型，包括瘦素（ 164160 ）诱导的 STAT3（ 102582 ）磷酸化能力。有丝分裂阻滞剂 Ara-C 的共同给药消除了神经细胞的增殖，并消除了 CNTF 对体重的长期影响，但不是短期影响。科科耶娃等（2005）得出结论，他们的发现将 CNTF 对能量平衡的持续影响与下丘脑神经发生联系起来。

Raju 等人在小鼠心脏中使用原位过氧化物酶和免疫荧光染色（2006）将 Cntf 受体定位到肌膜并通过免疫印迹在分离的肌细胞上确认定位。在 ob/ob 和 db/db 小鼠中皮下注射重组 CNTF 导致心脏肥大显着减少。蛋白质印迹表明瘦素和 CNTF 都激活了培养的成年小鼠心肌细胞和来自 ob/ob 和 db/db 小鼠的心脏组织中的STAT3 和 ERK1（MAPK3；601795）/ERK2（MAPK1；176948）通路。拉朱等人（2006）得出结论，CNTF 在调节与肥胖相关的左心室肥大的心脏信号转导通路中起作用。

CNTF 是雪旺细胞在生理和病理条件下保护作用的主要介质。伊藤等人（2006）将 SOX10（ 602229 ）确定为 CNTF 表达的关键调节因子。Sox10 在培养的大鼠坐骨神经原代雪旺细胞中的过度表达使 Cntf 蛋白水平上调 100 倍以上。此外，Sox10 +/- 小鼠的坐骨神经中的 Cntf 表达显着降低，表明 SOX10 在体内充当 CNTF 基因表达的生理调节剂。

在离体的小鼠骨骼肌和体内实验中，Watt 等人（2006）证明 Cntf 信号通过 Cntfr-α/Il6r（ 147880 ）/Gp130-β（ 600694 ）受体复合物通过激活 AMPK（见602739）增加脂肪酸氧化并降低骨骼肌中的胰岛素抵抗，孤立于通过信号传递大脑。在饮食诱导的或遗传的肥胖小鼠模型中，这些外周效应并未受到抑制。

▼ 分子遗传学
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高桥等人（1994）鉴定了 CNTF 基因（ 118945.0001 ）中的突变，该突变导致异常的 RNA 剪接和 CNTF 蛋白的表达消失。他们计算出大约 2.3% 的日本人口是这种无效突变的纯合子。CNTF 缺乏似乎与任何神经功能障碍无关。高桥等人（1994）指出 CNTF 缺乏信号肽，被发现储存在成体神经胶质细胞内，可能等待由损伤诱导的某种机制释放。他们认为 CNTF 可能对损伤或其他压力作出反应，在发育过程中不是必需的。

吉斯等人（2002）描述了一名 25 岁的男性患者，他在仅 11 个月的快速病程后死于家族性肌萎缩侧索硬化症（ALS; 105400 ）。SOD1 基因（ 147450 ）的测序揭示了杂合错义突变。在他健康的 35 岁姐姐和他的母亲身上都发现了同样的突变，他们直到 54 岁才患上这种疾病。她的两个姐妹分别在 56 和 43 岁时死于 ALS。外祖母和曾祖母分别在 62 岁和 50 岁以下死于进行性肌肉无力和萎缩。吉斯等人（2002）筛选了可能导致 25 岁患者疾病早期发病和严重进程的候选修饰基因，并在 CNTF 中发现了额外的纯合突变（ 118945.0001）在他尚未受影响的妹妹身上没有发现。作者发现，与 CNTF 野生型的转基因 Sod1 小鼠相比，存在于 Cntf 缺陷小鼠中的 ALS SOD1 模型与运动神经元疾病的发展相关联。小鼠的连锁分析表明，SOD1 基因是该疾病的唯一原因；然而，作为数量性状的疾病发作受 CNTF 基因座的等位基因结构的调节。此外，具有纯合 CNTF 基因缺陷的散发性 ALS 患者发病明显较早，但病程没有显着差异。因此，Giess 等人（2002）得出的结论是，CNTF 作为一种修饰基因，导致具有 SOD1 突变的家族性 ALS 患者、散发性 ALS 患者和 hSOD1G93A 小鼠模型中疾病的早期发作。

在 400 名 ALS 患者（351 名散发性 ALS 和 49 名家族性 ALS 和 SOD1 基因纯合突变）和 236 名对照中，Al-Calabi 等人（2003）发现具有 1 或 2 个无效等位基因（ 118945.0001 ）拷贝的患者在发病年龄、临床表现、进展速度或疾病持续时间方面没有差异，这表明 CNTF 不是 ALS 的主要疾病调节剂。

▼ 动物模型
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近端脊髓性肌萎缩（SMA）是由人类第 5 号染色体上的 SMN1（ 601627 ）基因纯合缺失或突变引起的。在通常达到成年期的轻度疾病患者中，经常观察到运动单位的扩大。西蒙等人（2010）分析了 Smn +/- 小鼠，一种 III/IV 型 SMA 模型，从电生理学和组织学上分析了单个运动单元的特征。从 4 周龄开始，Smn +/- 小鼠表现出运动神经元的逐渐丧失和运动终板的去神经支配。共聚焦分析揭示了支配运动轴突的明显萌芽。由于 CNTF 在雪旺细胞中高度表达，Simon 等人（2010）在该小鼠模型中研究了其在补偿性发芽反应和维持肌肉力量中的作用。CNTF 的遗传消融导致 Smn +/- 小鼠的发芽减少和肌肉力量下降。作者得出结论，CNTF 可能是发芽反应所必需的，因此可能会增加 Smn +/- 小鼠骨骼肌中运动单位的大小。

▼ 等位基因变体（ 1 选定示例）：
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.0001 睫状神经营养因子多态性
CNTF、IVS1AS、GA、-6
高桥等人（1994）鉴定了 CNTF 基因的明显多态性。受体剪接位点突变导致异常 mRNA 剪接并消除 CNTF 蛋白的表达。具体的变化是受体剪接位点-6 位的 G 到 A 转换，导致在下一个外显子的开头插入 4 个额外的核糖核苷酸。这引起了氨基酸 39 的移码，导致下游 24 个氨基酸的终止密码子（正常的开放解读码组编码 200 个氨基酸。）预测异常 mRNA 编码 62 个氨基酸的截短蛋白质。Takahashi 等人证明的组织样本分析和 CNTF 小基因转染到培养细胞中（1994）突变的等位基因仅表达突变的 mRNA 种类。使用可识别正常和突变 CNTF 的抗血清进行的研究表明，纯合突变受试者的外周神经组织中完全缺乏 CNTF 免疫反应性。在接受测试的 391 名日本人中，61.9% 为正常纯合子，39.8% 为杂合子，2.3% 为突变纯合子。3 种基因型在健康和神经系统疾病受试者中的分布相似，表明人类 CNTF 缺乏与神经系统疾病没有因果关系。

Gelernter 等人（1997）发现 CNTF 无效等位基因与单相情感障碍、精神分裂症或阿尔茨海默病无关。

吉斯等人（2002）发现了这种突变，除了在SOD1基因（杂合子错义突变147450），在25岁的男性患者谁从死于肌萎缩侧索硬化症（ALS; 105400）的唯一快速病程后11 个月。作者证明，CNTF 可作为修饰基因，导致具有 SOD1 突变的家族性 ALS 患者、散发性 ALS 患者和 hSOD1G93A 小鼠模型中的疾病早发。

在 288 名多发性硬化症患者中，有 7 名（ 126200 ），Giess 等人（2002）确定了 CNTF 无效突变的纯合性。与携带至少 1 个功能性 CNTF 等位基因的患者（27 岁）相比，这 7 名患者的发病年龄（17 岁）明显更早。具有无效等位基因的 7 名患者中有 6 名（85%）具有明显的运动或脑干症状和不完全缓解，而在其他 MS 患者中仅检测到 21%。吉斯等人（2002）注意到无效等位基因非常罕见，并且该组中纯合无效等位基因的频率与对照组相同，因此表明基因型本身不是发生MS的危险因素。然而，他们认为 CNTF 对神经元和少突胶质细胞的营养支持可能对减少炎症介质引起的早期损伤至关重要，而功能性 CNTF 的缺乏可能导致 MS 临床症状的早期发作。

奥戴尔等人（2002）对965 名年龄在 59 至 73 岁之间的 G-to-A 无效突变的健康白种人进行基因分型。在 575 名男性中，AA 基因型与体重增加 10 公斤（p = 0.03）和 BMI 增加 3 公斤/平方米（p = 0.02）相关，而在 390 名女性中没有发现任何影响。奥戴尔等人（2002）得出的结论是，CNTF 无效突变对 AA 基因型男性的肥胖具有中等影响，他们占总人口的 1%。

在对总共 755 名白人成年人的 2 个队列的分析中，Jacob 等人（2004）发现 CNTF 基因型与体重或 BMI 之间没有显着关联。对符合O'Dell 等人的一组受试者进行的第三次联合分析（2002）年龄队列产生了类似的结果。雅各布等人（2004）还发现，在测量这些参数的队列的 422 名成员中，CNTF 基因型与全身脂肪或无脂肪质量之间没有显着关联。