1、肝細胞生長因子和器官纖維化扈琳劉芙蓉1李英(河北醫科大學第二醫院急診科,河北石家莊050000關鍵詞肝細胞生長因子;肝細胞生長因子受體;纖維化中圖分類號Q7文獻標識碼A 文章編號100529202(2008022*1河北醫科大學第三醫院腎內科通訊作者:李英(19552,女,主任醫師,博士生導師,主要從事糖尿病腎病及腎小球疾病的防治。作者簡介:扈琳(19752,女,主治醫師,在讀博士,主要從事急危重癥、中毒的救治及基礎研究。1984年,Nakamura 等從部分肝切除大鼠的血清中分離出一種能刺激原代培養的肝細胞生長的因子,并將它命名為肝細胞生長因子(hepat ocyte gr owth fac

2、t or,HGF 。HGF 能通過促進上皮細胞增殖、抑制上皮細胞凋亡及促進膠原降解、抑制膠原合成,參與肝、腎、心、肺等多種器官的結構重建,起器官保護作用,是少數能阻止纖維化的生長因子之一。1HGF 與其受體的特點111HGF 的結構HGF 基因定位于染色體7q2111,大小約70k D,以無活性的前體形式存在于細胞內。當組織損傷時前體出胞,形成具有活性的由A 、B 兩條鏈構成的異二聚體,兩條鏈之間以一個二硫鍵相連1。HGF 在人體中分布廣泛,如肝、脾、腎、腎上腺、肺、心臟、血管等。HGF 主要由間質細胞產生,如肺成纖維細胞、腎系膜細胞、肝儲脂細胞及血管內皮細胞等2。112HGF 受體的結構HG

3、F 的受體是由原癌基因c 2Met 編碼的一種酪氨酸激酶。由一分子量為50k D 的A 鏈和一分子量為145k D 的B 鏈組成的異二聚體,c 2M et 主要在上皮細胞中表達,如肝、肺、腎臟、胰腺、乳腺、唾液腺等。113HGF /c 2Met 系統的生物學特點HGF 與c 2M et 特異結合后,誘導c 2M et 上酪氨酸磷酸化,磷酸化的酪氨酸能與含SH2功能區的胞內信號傳導蛋白結合。激活細胞內多個信號級聯,包括C (P LC 、Ras 、pp60src 、32磷酸肌醇激酶(P I 232K 、磷酸酪氨酸磷酸脂酶等途徑,從而產生多種效應。除了啟動肝組織損傷后再生以外,還能調節多種細胞(如上

4、皮細胞、內皮細胞的生長、遷移、形態發生和血管形成及抗凋亡、抑制腫瘤生長等生物學作用3,4;還可介導細胞之間及細胞與細胞外基質(EC M 之間的相互作用,并刺激或活化與EC M 降解有關的蛋白酶解網絡。HGF 的這些生物學活性在組織發育和再生過程中對組織結構起構建、重塑及保護作用并促進損傷組織的再生和修復4。114HGF 的調節因素HGF 的表達受多種細胞因子、激素及生長因子的調節。白介素21(I L 21,白介素26(I L 26和表皮生長因子(EGF ,可促進HGF 在成纖維細胞與人胚肺細胞中的表達;而轉化生長因子2(TGF 2和類固醇激素可抑制上述細胞中HGF 的表達5。2HGF 與肝纖維

5、化肝纖維化是多種慢性肝病向肝硬化發展的共同病理改變和組織學基礎,表現為EC M 的合成和降解失去平衡,引起EC M 在肝內過度沉積與分布異常。HGF 是一種刺激肝細胞增殖的促有絲分裂因子,不僅刺激肝臟再生,而且增強肝功能、改善肝纖維化,對肝切除或化學損傷后的肝再生起重要作用,是目前已知的肝細胞增殖刺激因子。研究發現5,6,肝源性的HGF 主要由肝星狀細胞(HS C 產生;同時TGF 21可以抑制HGF mRNA 的表達,而增加纖維連接蛋白(F N mRNA 的表達水平;而且隨著實驗動物肝纖維化的好轉,HGF mRNA 的表達水平增加。據報道,給予外源性HGF 能逆轉肝損傷模型的纖維化7,而且r

6、hHGF 可加速二甲基亞硝胺誘導的肝硬化的轉歸,減少因肝功能不良所致大鼠的死亡。HGF 預防和改善肝纖維化的機制211減少前膠原mRNA 的表達水平。212抑制HSC 的活化HSC 是EC M 的主要來源細胞,HS C的活化和增殖是肝纖維化發生和發展的核心環節8。213抑制TGF 21mRNA 的表達、促進肝再生TGF 21,通過抑制基質金屬蛋白酶(MMP 合成,誘導組織基質金屬蛋白酶抑制劑(TI M P 的表達與激活,使膠原蛋白降解減少9,在肝纖維化發生和發展中起重要作用。Ueki 等10認為,HGF 能夠抑制TGF 21mRNA 的表達,促進肝再生,抑制肝纖維化的發生和發展,并使已形成的纖

7、維溶解。214促進肝門肌纖維母細胞的凋亡Ki m11等近期研究發現肝門肌纖維母細胞在肝纖維化進展中發揮重要作用,HGF 可靶向性作用于該細胞,抑制其生長并促進凋亡,從而減輕肝纖維化。3HGF 與肺纖維化急性肺損傷(AL I 后,損傷、炎癥和纖維化三者并存,貫穿肺纖維化病程的始終。肺纖維化是由于成纖維細胞過度增殖和EC M 沉積而致肺組織結構和功能改變的一類疾病,迄今為止發病機制尚未完全明確。實驗證明12c 2M et 表達于肺泡上皮細胞,HGF 由間質細胞產生,作為肺上皮細胞最強的促有絲分裂劑,通過與c 2Met 結合,靶向性作用于臨近上皮細胞,調控其增殖、分化、抑制纖維化反應、保護內皮細胞及

8、調節炎性因子602中國老年學雜志2008年1月第28卷的分泌來修復損傷的肺組織。研究發現13,14肺纖維化患者血清HGF水平明顯高于正常人。外源性HGF在博萊霉素誘導的大鼠肺纖維化中能促進型肺泡上皮細胞的增殖,減少膠原沉積。Dohi等15觀察rhHGF對博萊霉素誘導小鼠肺損傷修復的作用,發現其誘導的膠原累積明顯減少;而且體外研究發現HGF增加A549肺上皮細胞表面纖溶酶的產量、尿激酶纖溶酶原激活劑活性及細胞遷移。HGF抑制肺纖維化的機制311促進上皮細胞生長有效、快速的修復受損上皮層可以抑制纖維化反應16。通常支氣管上皮細胞在肺損傷后給予外源性HGF可誘導c2Met高表達,促進肺泡上皮細胞修復

9、,減少異常分化,抑制纖維化反應17。HGF還可明顯降低H2O2導致的大鼠AL I后血漿脂質過氧化水平和凋亡細胞水平,提示HGF 具有毛細血管上皮和肺泡上皮的膜穩定作用18。312抑制纖維化AL I時立即給予或之后持續給予HGF均能顯著抑制纖維組織增生、降低肺組織中羥脯氨酸(PC NA的含量、逆轉纖維化,這一作用具有濃度依賴性19。正常情況下肺泡上皮細胞表達尿激酶(u2P A及其受體、纖溶酶原活化素抑制物(P A I21。AL I后相關因子表達異常,加速了纖維化反應。HGF可以增加u2P A的表達,促進細胞表面纖維蛋白溶酶的聚集,促進纖維蛋白溶解15。313抑制TGF2的表達TGF2是一個強大的

10、促纖維化因子,由淋巴細胞和單核細胞產生,在肺纖維化形成過程中主要作用于膠原的轉錄和翻譯過程,誘導前膠原mRNA的產生,促進膠原蛋白的形成和沉積20。314促進肌纖維母細胞凋亡M izuno21等近期研究表明,HGF 可以通過增加MMP22/29的表達,促進肌纖維母細胞的凋亡和EC M的降解,改善肺纖維化,延緩慢性肺功能不全的進展。4HGF與腎間質纖維化腎間質纖維化幾乎是所有腎臟疾病發展的最終結局。腎間質纖維化表現為型膠原、F N及EC M等結締組織在腎臟的聚積。腎間質纖維化的發病機制復雜,目前尚未完全清楚。成纖維細胞是腎間質的主要構建細胞,可能在腎間質纖維化中發揮主要作用。M izuno等22

11、采用小鼠慢性腎臟疾病模型研究腎纖維化過程中局部HGF表達的變化,發現腎纖維化早期腎小管周圍HGF表達明顯增高,并與腎小管增殖一致;腎纖維化晚期腎臟HGF水平明顯降低,與增殖降低一致。外源性的HGF能逆轉腎損傷模型的纖維化23。在單側輸尿管結扎小鼠實驗中,靜脈注射外源性HGF可明顯改善腎間質纖維化24。Tadaka 等25在5/6腎切除小鼠模型中,將HGF基因導入骨骼肌細胞,可見腎小球硬化和間質纖維化明顯減輕。體內實驗證實HGF 能抑制小鼠自發性慢性腎臟疾病小管間質纖維化的形成,增加小管上皮細胞DNA合成,抑制損傷腎TGF21、血小板源生長因子表達和肌成纖維細胞產生26。HGF抗腎間質纖維化的機

12、制411激活EC M降解酶,促進EC M降解EC M增多是腎間質纖維化的病理特征之一,MM P系統在EC M降解中起重要作用。研究表明27P A I21和TI M P21/22通過抑制纖溶酶原活化素(P A和MMP的活性而阻止EC M降解,這一作用可被HGF抑制而促進EC M降解,從而減輕腎間質纖維化。412抑制TGF2TGF21是參與腎間質纖維化最關鍵的細胞因子之一。M izuno等22的研究表明,HGF的基因啟動區存在TGF2抑制元件,TGF2可導致HGF轉錄抑制,而HGF可通過c2M et而抑制TGF2的轉錄。HGF與TGF21之間存在著互逆平衡,相互抑制其生成。413抑制小管上皮細胞向

13、肌纖維母細胞轉分化腎小管上皮細胞和間質細胞可發生表型轉變,表現肌成纖維母細胞的表型,表達a平滑肌肌動蛋白(a2S MA,從而表現為合成和分泌能力增強,合成大量型膠原和F N,沉積于間質。體外研究表明,TGF2能誘導這種轉化。HGF阻斷TGF2通過S mad途徑誘導腎小管上皮細胞表型轉化的過程,從而抑制了上皮細胞向間質細胞轉化;HGF還可抑制小管上皮細胞表達a2S MA及肌動蛋白,抑制其轉分化為肌成纖維細胞28,29。414減少炎癥介質的表達炎癥介質通過炎癥反應在腎臟纖維化過程中起重要作用,G ong等30的研究表明,HGF可能通過抑制核因子B(NF2B的活化而使5/6腎切除的腎臟的腎小球和腎小

14、管間質表達單核細胞趨化蛋白和RANTES(regulate du2 pon activati on nor maTcell ex p ressed and secreted的減少,而減輕纖維化的進行性發展,如果用抗體中和HGF,則得到相反的結果。415減少細胞凋亡Dai等31給一側腎切除的糖尿病腎病小鼠注射外源性HGF基因,不但使腎小球系膜區擴張、型膠原和F N沉積減少,而且還明顯減少模型鼠腎小球和腎間質細胞凋亡,減輕纖維化。5HGF與心肌纖維化心肌長期供血不足,或高血壓、病毒性心肌炎等因素損傷心肌,導致部分心肌死亡,刺激機體產生免疫反應,修復損傷過度以致纖維組織增生,代替了正常的心肌組織,心

15、室肥厚,形成心肌纖維化,最終可發展成心力衰竭。研究發現大鼠心肌纖維化模型心臟HGF濃度及其mRNA明顯降低,血管緊張素轉移酶抑制劑te mocap ril和血管緊張素受體拮抗劑CS2866能明顯減輕大鼠心肌纖維化,并增加HGF濃度及其mRNA表達,明顯降低膠原mRNA表達。Taniya ma等32體外試驗發現HGF能上調大鼠心肌成纖維細胞表達c2M et,明顯抑制TGF21的表達,增加心肌成纖維細胞合成MMP和尿激酶血漿活化子,抑制血管緊張素受體拮抗劑誘導的MM P21活性降低及TGF21 mRNA的表達。Teruya33等發現敘利亞擴張型心肌病大鼠心臟HGF表達減少,給予rhHGF治療3w,

16、發現其通過抑制TGF21和型膠原的表達抑制大鼠心肌纖維化、心肌肥厚及凋亡,并可改善心功能甚至終末期心功能。體外實驗同樣發現HGF可抑制心肌成纖維細胞TGF21和型膠原的表達。6結語HGF是一獨特的多效性生長因子,有潛在的組織營養、再生和修復作用;同時也是TGF21的對抗因子,是一種重要的抗72扈琳等肝細胞生長因子和器官纖維化第2期纖維化的因子。它與其特異性受體c2M et結合,對臟器纖維化起到逆轉作用,將有很大的治療前景。7參考文獻1Naka mura T,N ishiza wa T,Hagiya M,et al1Molecular cl oning and exp res2 si on of

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