1、776 綜述 堿性成纖維細(xì)胞生長因子的研究進(jìn)展伊海英孫曉艷付小兵任明姬張廣田【關(guān)鍵詞】成纖維細(xì)胞生長因子2; 受體; 成纖維細(xì)胞生長因子【中國圖書資料分類號】R349151堿性成纖維細(xì)胞生長因子(basic fibroblast growth factor ,bFGF 是成纖維細(xì)胞生長因子蛋白(fibroblast growth factors ,FGFs 家族中的一員。目前已發(fā)現(xiàn)至少22種FGF , 其中FGF 21(aFGF 、FGF 22(bFGF 及FGF 27的研究較為深入。bFGF 是哺旁分泌的形式出現(xiàn)在胞外, 迄今仍沒有明確的解釋。3bFG F 受體的種類及其結(jié)構(gòu)bFGF 受體可

2、分為高親和力和低親和力受體兩種, 高親和力受體即成纖維細(xì)胞生長因子跨膜受體(fibroblast growth factorreceptors ,FGFRs , 低親和力受體即硫酸肝素蛋白多糖(Heparansulfate proteoglycans ,HSPG 。bFGF 發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)主要通乳動物和人體中一種非常微量的活性物質(zhì), 因其具有廣泛的生理功能和重要的臨床應(yīng)用價值而被國內(nèi)外學(xué)者高度重視。bF 2GF 不僅能刺激新生血管形成, 參與創(chuàng)傷愈合和組織再生, 促進(jìn)過細(xì)胞膜上的, 但要依賴于4。, FGF 信號傳遞5。4種, 分別為FGFR 21、FGFR 223、FGFR 24。其中FG

3、FR 21和FGFR 22對bFGF 有較高胚胎組織發(fā)育和分化等, 近年來, 重組bFGF 等疾病。1bFG F 1974年,G ospodarowicz 等從牛腦垂體中分離純化一種對1的高親和力。FGFRs 的胞外部分含有3個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域和1個肝素結(jié)合結(jié)構(gòu)域, 在第1和第2個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域之間是一段由酸性氨基酸組成的序列, 是FGFRs 統(tǒng)一的保守結(jié)構(gòu), 這一保守結(jié)構(gòu)與FGFRs 的功能有著重要關(guān)系, 而第3個免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域決定著其配體的特異性。FGFRs 的胞內(nèi)部分含有一段較長的近膜區(qū)和一個分離的酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域。各種FGFRs 的C 末端序列稍有不同, 被認(rèn)為是與胞內(nèi)各種激

4、酶發(fā)生成纖維細(xì)胞系Balb/c3T3的分裂增殖具有促進(jìn)效應(yīng)的多肽, 命名為成纖維細(xì)胞生長因子(fibroblast growth factor ,FGF , 其等電點為916, 后來發(fā)現(xiàn)腦組織中尚有另外一種與其同源性較強、功能相似但等電點為516的FGF , 故將前者命名為堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF , 后者命名為酸性成纖維細(xì)胞生長因子(a 2cidic fibroblast growth factor ,aFGF 。bFGF 在體內(nèi)分布極為廣泛, 在垂體、下丘腦、視網(wǎng)膜、腎上特異性作用的部位6。HSPG 是一組蛋白聚糖, 廣泛存在于細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞表面。細(xì)胞基質(zhì)中的HSPG 與bFGF

5、 結(jié)合形成復(fù)合物, 保護(hù)其免受熱、p H 值變化等各種因素所導(dǎo)致的蛋白變性和降解; 同時由于HSPG 能夠與bFGF 快速、可逆地結(jié)合, 故可形成活性bFGF 的儲存池。細(xì)胞膜上的HSPG 以穿膜蛋白或與細(xì)胞膜緊密結(jié)合的形式存在, 能夠促進(jìn)bFGF 與FGFR 的結(jié)合7。此外, 近年來研究發(fā)現(xiàn),FGFRs 的分布具有組織/細(xì)胞特異性, 這與它們在胚胎形成過程中分別發(fā)揮不同的作用有關(guān), 且其在特異組織/細(xì)胞中的分布缺陷可導(dǎo)致某些先天性疾病8。FGFR 21分布于中胚層起源的組織, 主要在中胚層形成早期和神腺、胸腺、黃體、腎、心、肝、胎盤及多種腫瘤組織中均有分布。現(xiàn)已證實所有的器官、腫瘤和體外培養(yǎng)

6、的細(xì)胞中都能檢測到bFGF 的表達(dá)。其中以垂體含量最高(015mg/kg , 而其他組織的含量較低, 約為垂體中的1/101/50, 而在血清和體液中濃度極低。bFGF 具有能促進(jìn)多種來自中胚層和神經(jīng)外胚層的細(xì)胞生長、增殖和分化的生物學(xué)活性, 可能是其分布廣泛的重要原因。2bFG F 的種類及生物結(jié)構(gòu)bFGF 是一種堿性多肽, 等電點916918, 其基因具有高度2經(jīng)外胚層形成過程中的細(xì)胞遷移方面起作用, 參與早期器官發(fā)生時的細(xì)胞分化;FGFR 22分布于內(nèi)胚層起源的組織, 主要在器官形成晚期表達(dá)而發(fā)揮作用; FGFR 23主要分布于神經(jīng)組織, 主要參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的

7、分化, 同時也參與骨組織的形成; FGFR 24分布于肌肉、肝、膽、肺和腎等組織, 主要在內(nèi)胚層形成的終末階段和胚胎肌節(jié)中高表達(dá)。4bFG F 相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑保守性, 人、鼠、牛的bFGF cDNA 序列已分析清楚, 均為單拷貝基因, 核苷酸序列高度同源。人源性bFGF 基因定位于染色體4q273, 長度為3438kb , 有2個內(nèi)含子及3個外顯子, 其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA 有多個拼切位點, 由此產(chǎn)生多種分子量的bFGF 。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)5種形式的bFGF , 其分子量分別為18、22、2215、24和34kD 。18kD 的bFGF 含有146個氨基酸, 從bFGF 編碼序列上游AU G 密碼子

8、起始翻譯, 定位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi), 能夠促進(jìn)細(xì)胞遷移、分裂和增殖。而由CU G 密碼子起始翻譯形成的22、2215、24和研究表明,bFGF 誘導(dǎo)的信號途徑是正常細(xì)胞分化所必需34kD 的bFGF 則定位于細(xì)胞核, 可能與細(xì)胞生長和凋亡有關(guān)。【作者單位】100037北京解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院全軍創(chuàng)傷修分泌到胞外的主要是18kD 的bFGF , 是其活性的主要形式, 也是復(fù)重點實驗室(伊海英、孫曉艷、付小兵 ; 內(nèi)蒙古醫(yī)學(xué)院組織胚胎學(xué)教研現(xiàn)今研究最多的bFGF 4。與其他生長因子不同,bFGF 缺少典型的信號肽序列, 不能通過經(jīng)典的高爾基2內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑分泌到胞外, 卻能以自分泌或者室(伊海英、任明姬、

9、張廣田【通訊作者】付小兵,E 2mail :fuxbcgw 1net 1cn【基金項目】國家重點基礎(chǔ)研究規(guī)劃項目(2005C B522603 777的9, 參與血管新生、胚胎發(fā)育、骨骼形成和傷口愈合等生理過程。該途徑具體為:bFGF 通過HSPG 結(jié)合到FGFR 上, 導(dǎo)致FGFR 的酪氨酸激酶活性增強, 進(jìn)而與具有Src 原癌基因家族同511促血管生成作用bFGF 在體內(nèi)和體外均能明顯促進(jìn)新生血管形成, 可趨化血管內(nèi)膜的各類細(xì)胞, 并促進(jìn)其增殖和遷移, 是主要的血管生成因子。在對移植血管及損傷血管的再生作用研究中發(fā)現(xiàn), 手術(shù)創(chuàng)面早期分泌的bFGF 是促進(jìn)血管形成的重要因素之一16。最新研究發(fā)

10、現(xiàn),bFGF 在體外能與其他生長因子聯(lián)合誘導(dǎo)外周單個核細(xì)胞定向分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞17。512損傷修復(fù)作用組織損傷后, 局部bFGF 表達(dá)增加, 不僅可源區(qū)(SH2 的蛋白結(jié)合, 并使自身的酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化, 分別激活不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑10。bFGF/FGFR 激活的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑主要包括以下幾種:蛋白激酶C (protein kinase C ,PK C 途徑。FGFR 被激活后, 可通過不斷地與磷脂酶C (phospolipase C ,PLC 分子上的SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合來快速吸納該分子, 激活的PLC 可水解其底物4,5-二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2 形成二酰基甘油(DAG 和三磷酸肌醇(I

11、P3 兩個二級信號。IP3通過與細(xì)胞內(nèi)特異受體結(jié)合而刺激細(xì)通過趨化作用使單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等向損傷部位聚集, 而且能促進(jìn)血管和肉芽組織的生成, 促進(jìn)軟組織和骨組織中各種與損傷修復(fù)重建有關(guān)的細(xì)胞分裂增殖18, 對組織的損傷修復(fù)起至關(guān)重要的作用。動物實驗已證實bFGF 具有明顯的促進(jìn)創(chuàng)傷修復(fù)和組織再生作用, 例如神經(jīng)組織再生、炎癥、潰瘍、某些組織移植術(shù)后的修復(fù)等19220。另外, 在臨床研究中也已證實, 外源性bFGF 21。51胞內(nèi)的鈣池釋放Ca 2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶。此外,Ca 2+與DAG 都能激活PK C 家族中的成員。由PIP2水解產(chǎn)生的二級信號除了磷酸化

12、和激活轉(zhuǎn)錄因子外, 還可激活多種細(xì)胞內(nèi)的反應(yīng)11。Ras/Raf /MEK /ERK 路徑3。該途徑的最初激活是鳥嘌呤核苷酸交換因子S os 被移至胞膜使其靠近小G 蛋白Ras , 促進(jìn)鳥嘌呤核苷酸在Ras 面上交換而使Ras 2, , 體內(nèi)研究和體外實驗均表明bFGF 對多種胚胎細(xì)胞具有促分裂作用, 對卵裂早期的胚胎發(fā)育具有重要意義5。514bFGF 與腫瘤的關(guān)系bFGF 與腫瘤的關(guān)系一直是人們研形式。Ras 一旦處于與GTP , 白如IP3、Raf Raf (MEK 活性環(huán)上的12。MEK 再將促分裂原激活的蛋白激酶(ERK 激活, 進(jìn)而磷酸化許多與胞質(zhì)和胞膜相連的底物,ERK 還可被快速

13、地轉(zhuǎn)運入細(xì)胞核, 參與去磷酸化和激活轉(zhuǎn)錄因子的過程。蛋白酪氨酸激酶(Janus kinase ,JA K /信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子及轉(zhuǎn)錄激活子(signal transducer and activator of transcrip 2tion ,ST AT 途徑。FGF 與FGFR 結(jié)合后,FGFR 的自身磷酸化使JA K 活化。活化的JA K 使受體磷酸化, 再活化ST AT 蛋白。ST AT 蛋白能使C 端保存的酪氨酸殘基磷酸化。ST AT s 被磷究的熱點。bFGF 由于具有促進(jìn)多種細(xì)胞生長、繁殖以及促血管生成等作用, 與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)22。許多研究表明,bFGF 及FGFR 能促

14、進(jìn)腫瘤的血管形成及生長, 與腫瘤的分期、轉(zhuǎn)移、預(yù)后及療效密切相關(guān)23。515神經(jīng)營養(yǎng)作用bFGF 廣泛存在于中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)中, 對神經(jīng)組織具有促進(jìn)生長分化、維持存活的作用。有研究表明,bFGF 還能通過多種途徑保護(hù)神經(jīng)組織免受一些化學(xué)損傷24, 并可促進(jìn)受損神經(jīng)元的修復(fù)和再生。bFGF 廣泛的神經(jīng)營養(yǎng)活性日益引起重視, 并已在治療神經(jīng)損傷、神經(jīng)退行性病變、腦血管病和腦外傷引發(fā)的缺血性中樞神經(jīng)損傷等臨床領(lǐng)域得到應(yīng)用。【參考文獻(xiàn)】1G ospodarowicz D , Jones K L , Sato G 1Purification of a growth factor for ovarian

15、 cells from bovine pituitary glands 1Proc Natl Acad Sci USA , 1974, 71(6 :229523酸化后即脫離它所在的受體形成穩(wěn)定的同源或異源二聚體并定位于細(xì)胞核, 與干擾素激活部位(G AS 增強子家族成員結(jié)合并激活靶基因的轉(zhuǎn)錄13。磷脂酰肌醇232激酶(phosphatidyl inositol 232kinase ,PI3K 途徑。bFGF 結(jié)合FGFR 后, 引起FGFR 的自身磷酸化, 然后與PI3K 通過調(diào)節(jié)亞基結(jié)合, 使PI3K 活化, 進(jìn)而導(dǎo)致其磷酸化肌醇磷脂產(chǎn)物增加。PI3K 的磷酸化磷脂產(chǎn)物與蛋白激酶B (pro

16、tein kinase B , PK B 的PH 結(jié)構(gòu)域結(jié)合, 使PK B 向質(zhì)膜轉(zhuǎn)位, 發(fā)生變構(gòu), 在PI3K 依賴激酶的作用下, 引起其蘇氨酸殘基和絲氨酸殘基磷酸化, 使PK B 活化后脫離質(zhì)膜進(jìn)入胞質(zhì)和胞核, 引起細(xì)胞生存、代謝、骨架重組等重要的生物學(xué)事件14。除了以上途徑,bFGF/FGFR 信號傳導(dǎo)還有其他的一些途徑, 這些途徑之間及其與別的一些生長因子的途徑之間可以互相作用, 從而形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)機制。5bFG F 的生物學(xué)活性白秉學(xué), 徐東剛, 范明1堿性成纖維細(xì)胞生長因子的研究進(jìn)展1國外醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)分冊, 2004, 27(4 :197Xu C , Rosler E , Jia

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18、, 2007, 54(2 :357自1986年Abraham 等15首次測出了bFGF 的cDNA 以來,bFGF 基因的克隆和表達(dá)研究取得了重大進(jìn)展, 在不同的實驗室5Itoh N 1The Fgf families in humans , m ice , and zebrafish :their evo 2lutional processes and roles in development , metabolism , and disease 1Biol Pharm Bull , 2007, 30(10 :1819構(gòu)建了多種載體, 均表達(dá)出有活性的bFGF , 且在體內(nèi)和體外均表現(xiàn)出廣泛

19、的生物學(xué)活性。實驗證明, 人工重組的bFGF 和天然的bFGF 有著同樣的生物功能。最近幾年隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展, 已能大批量生產(chǎn)重組人bFGF , 并在臨床用于治療某些疾病。6Zhang X , Ibrahimi OA , Olsen SK, et al 1Receptor specificity of the fibroblast growth factor fam ily 1The complete mammalian FGF fam i 2ly 1J Biol Chem , 2006, 281(23 :156947Schlessinger J 1C omm on and distin

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