NGF與受體結合,通過受體介導的內吞機制產生內在化,形成由軸膜包繞、含有NGF、并保持其生物活性的小泡,經軸突沿微管逆行轉運至胞體,經酪氨酸蛋白激酶、脂酰肌醇鈣、內源性環腺苷酸等第二信使體系的轉導,啟動一系列級聯反應,對靶細胞的某些結構或功能蛋白基因表達進行調控而發揮其生物效應。
在胚胎發育的一定時期內,注射鼠神經生長因子為效應神經元生存所必須。體外實驗證實,如果培養液中不加NGF,神經細胞即不能長出軸突,也不能存活。NGF及其受體也廣泛分布于中樞神經系統,由海馬和腦皮質產生的NGF可通過膽堿能神經逆行運輸至前腦基底核,維持膽堿能神經元的存活和功能。在胚胎發育早期,中樞NGF的含量決定膽堿能神經的密度。在無膽堿能神經支配的小腦區和下丘腦,NGF含量也較高,表明除膽堿能神經外,NGF對其他類神經元也有營養作用。