纤维母细胞生长因子的研究现状

纤维母细胞生长因子的研究现状 白求恩医大第三临床学院中心实验室 孙庆霞 王 胜 王维忠 长 春中医学院内 科 王绍霞 关键词 生长因子 受体 单克隆抗体 基因丝裂原 11 392中图号R ()胞生长因子 。能刺激各种中胚层细 ba sic bF GF F GF 11 引言 (纤维母细胞生长因子 , F ib ro b la st G row th F ac to r 胞和神经外层细胞, 特别是大血管和毛细血管内皮细) 是一类与肝素有高亲和性的多聚肽, 最初根据其 F GF 胞的增殖与分化, 其作用模式密切地与细胞外间质相能刺激纤维母细胞再生功能而命名。它们存在于前列 联系, 而细胞外间质能调节细胞的增殖和基因的表达腺、软骨、肾脏、膀胱、骨骼、垂体和下丘脑等多种组织 以及相互作用。因此, 的生物化学和生物学特征, F GF 中, 现已发现其有 9 种同源性成员, 各成员之间的同源 〔1〕包括结构特征和靶细胞特征, 都预示 在正常的细 F GF 程度及主要存在器官见附图。 目前研究最多的是酸 胞发育过程和病理性细胞增殖过程, 如在肿瘤的形成() 性纤维母细胞生长因子 和碱性纤维母细ac id ic aF GF 过程中起作用。 (附 图 成员及分布图 百分比是与克隆的 蛋白质比较的结果, 网点是同源性高的部分; 斜线是所含 - 1 F GF h st ) 信号肽。 2 的生物化学特征F GF 。结构研究表明: 是含有 146 个氨基 = 15 000M rbF GF 牛脑和垂体中的 和 已被纯化并定 aF GF bF GF 酸的单链多聚肽, 它可以失去前 15 个氨基酸以氨基酸性, 的 是 516, 6. 0, 的 是 916, 两种 aF GF P I bF GF P I 片断的形式存在, 根据纯化来源, 可能是完整的 bF GF 都对热、酸不稳定, 且两种 都能用选择性良F GF F GF 存在形式, 也可能是片断的存在形式。在垂体、脑和视 , 完整的形式占多数, 而在肾和黄体中, 仅有片网膜中 亲和层析方法进行纯化。 好的肝素-Sep h a ro se 断的形式存在。在肾上腺和前列腺中, 两种形式共存,已从对 敏感的脑、垂体、视网膜、黄体、 F GF bF GF 片断的形式和完整的形式一样有活性。所以 的-F GF 肾上腺、肾、胎盘、巨噬细胞、前列腺和胸腺的中胚层组 织中纯化并定性。凝胶电泳将纯的 分离成 SD S bF GF 末端区域既无生化活性又不与细胞表面受体相连 N H 2 一个或两个同质的带, 其分子量分别为和= 16 000 M r 接。 6 了含有约为 10独立重组体的牛垂体 库及一种 仅在脑和视网膜中被发现, 由于 的活 cDN A aF GF aF GF 性比 低 30, 100 倍, 它在原始的脑或视网膜中 简单的杂交重组体 , 并通过序列证明 bF GF ΚBB 2 DN A 的提取物仅起 0115%, 8% 的致丝裂活性。凝胶电 是编码牛 的一种 211 的 与牛 , SD S bF GF k b cDN A bF GF 泳将纯的 分离成两个密切相关的带, 分子量分 的 146 个氨基酸序列对应的核苷酸序列在 中被 aF GF ΚBB 2 别为和。结构分析表明: 它们 = 15 000 = 15 500识别出来, 因为第 146 氨基酸密码子的后面是 末 M rM rT GA 分别带有或不带有氨末端的六聚肽, 分子量较大的 端密码了, 所以 不是以 一端延伸合成的, bF GF c ΚBB 2 是含有 140 个氨基酸的单链多聚肽。的 3′—非转译区有 1 554 核苷酸长, 且既不含有聚核苷 aF GF 酸化识别信号, 又不含有 尾巴, 说明此 - Po lyA cDN A 和 的原始结构表明, 是具有 55% 同 bF GF aF GF 克隆不是在 3′—端完成的。 源性的相关丝裂原, 每个丝裂原都拥有两个潜在肝素 一个开放的阅读框架从成熟 位置加 1 的脯 bF GF 连接区, 一个在氨基末端处, 另一个在接近羧基末端处氨酸扩展到 克隆的末端, 很可能 最初是 cDN A bF GF (是在 18, 22 和 107, 110 位点, 是在 9,bF GF aF GF 由带有—末端扩展的前体合成的。这一上游区域的 N )12 和 100, 102 位点。还在纤连蛋白上含有极 bF GF 特征否认它是一个完整的密码系列, 并且在脯氨酸上 ) (游第九氨基酸处发现一个甲硫氨酸密码, 其处 A T G 小的细胞标志点, 其二维结构分析预示: 残基 37, 40 于相同的转译阅读框架上, 这一潜在的起始密码子系 和 78, 81 是存在于蛋白外部的- - - A rgG lyA sp X aa( ) 列 与 报 道 的 真 核 转 译 起 始 密 码 子GGGCCA T GG 纤连蛋白系列的精确反相, 所以这些残基能使蛋白接 近细胞表面的认知点。 3 的基因F GF 和 的基本结构同源性提示它们是从 A bF GF aF GF () 有极相似的匹配。 当将这一区域与牛 G CCCCA T GG一个简单的祖先基因分化而来, 和 的基因aF GF bF GF 的相应区域比较时, 发现两种 的氨基酸序 aF GF F GF 及完整的系列克隆表明: 二者是通过基因重组和 DN A 列同源性趋于上游, 可能起始密码子恰好与 aF GF 〔2〕一致。对于 和 这种密码子的使用会 , bF GF aF GF bF GF 演变分散而成为独立的基因产物。 产生含有 155 个氨基酸的最初转译产物, 从前体蛋白 根据合理的牛基因密码和哺乳类 二核苷酸DN A () () 上裂解下最初的 9 个 或 15 个 氨基酸就 bF GF aF GF 的次要表征以及牛 的 1, 16、18, 34 氨基 Cp G aF GF 形成了成熟的蛋白产物, 而这些成熟蛋白又可进一步 酸, 有人首先合成了两种特异的寡核苷酸杂交的探针。 在用这两种探针复制过程中, 一个牛的基因库被筛选 末端产物。在同源的位置上断裂成不同的- N H 2 出来, 并用退化的 7, 12 残基探针对噬菌体进行了筛 4 受体 F GF 选, 有两种噬菌体能与这三种探针杂交, ΚBA 和ΚBA 2 3特异受体已在所有的与 或 有响 F GF aF GF bF GF 被纯化并通过抑制酶分析证明含有部分重叠基因。 含 应的细胞类型上得到证实。对 敏感的正常二倍体 F GF 有 外显子的 片断的基本配对 , 已从34 aF GF A L u I A 25 ( ) 细胞表面受体的密度较低 10, 10个受体细胞, 而 ƒ和 中亚克隆出来, 并具有基本核苷酸系 ΚBA 2 ΚBA 3 45( 建立起来的细胞株细胞表面受体的密度较高 10, 10列。的 1, 41 残基上的这一外显子已被用作后来 aF GF )个受体ƒ细胞。连续实验证明: 和幼小仓鼠肾细 aF GF - 10() 胞- 21复合物的表面解离数是 215 ×10, BH K M 的 克隆的特异探针。cDN A 8 每个细胞上约有 87×10个连结位点; 而 的表面 bF GF 为了克隆 人们根据 和 氨基酸 , bF GF aF GF bF GF - 104 解离常数是 217×10每个细胞上约有 12×10个 , M (间的同源物 为 18, 31 残基, 为 9, 22 残bF GF aF GF () 连结位点。现已发现 4 种 受体 , 每种受体 F GF F GFR ) 基设计了一个基本长度为 40 的寡聚核苷酸探针。 在都有一些亚类, 这些亚类都有很大的同源性, 但结构上 和 两氨基酸序列相同的地方, 探针选用 aF GF bF GF 有差别。这 4 种受体分别是与小鸡 基因具有系 F GFR 基因片断上的密码子, 而在序列不同的地方, 探 aF GF ) ( 列 同 源 性 的 人 类 基 因 , 或 - f lg F GFR 1 bek k sam 针合并两序列间最小数量的核苷酸变化。牛基因DN A ( ) , 和 。 与其它生长因子受体的 F GFR 2 F GFR 3 F GFR 4的 印迹研究表明, 在 50?和 55?两个洗涤温 So u th en 结构一样, 也是由细胞外区、跨膜区和细胞内区 F GFR 度 下, 一 系 列 杂 交 片 断, 包 括 对 反 应 的 克 隆 aF GF 三部分组成, 细胞内区有两个酪氨酸激酶功能区, 以 G 和 可被检测出来; 而在 65?洗涤温度下, ΚBA 2 ΚBA 3 蛋白介导信号传递; 细胞外区是免疫球蛋白的超基因 只存在对 有响应的 315 的 和 10 的 bF GF k b P st k b 〔3〕家族, 与 1有很大的同源性。 一般以单体形 g F GFR 片断。在 65?洗涤温度下, 人们用这种探针筛选E coR I 成存在, 当 与受体结合时形成双体, 受体被激F GF 〔4〕释放几分钟内发生, 与 基因活 (这些都在 - 活, 现在对两种 和 F GF C m yc = 125 000 = 145 F GFR M r M r 〔5〕) 000研究较多。碘标记交联研究结果表明, 和化和 80 细胞质蛋白的磷酸化有关。鉴于蛋白激酶 aF GF KD a 2+ 可以在结合位点上相互替代, 但 对在肿瘤形成中的作用和 在细胞生长中的作用, =bF GF bF GF M r C C a 这些研究结果将会对解释 的作用机理有意义。145 000 受体的亲和性偏高, 而 对= 125 000F GF aF GF M r 受体的亲和性偏高, 这有助于解释 和 不 用血管内皮细胞培养法, 人们研究了 对细胞 aF GF bF GF F GF 同的生物活性。两种受体都出现在所有对 敏感的膜能动性的早期影响。用 预温后, 长链和短链两 F GF F GF 细胞型上, 凝集素抑制联接实验证明: 含有种受体的能动性在牛血管内皮细胞中都增加, 象表皮-F GFR N 乙酰葡萄糖胺和半乳糖残基。 () 生长因子 和 一样, 对增加膜的流动 E GF PD GF F GF 5 性和波动性的早期影响伴有肌动蛋白细胞骨架力学结分泌机理和存在形式 F GF 但一些细胞能分泌 很多细胞中含有 , 构的迅速变化。用ƒ3细胞融合培养研究表 bF GF bF GFBA L B C T 3 〔6〕而另一些细胞不能分泌 。用肾上腺皮质可以进 , 能使融合培养和静态培养细胞的尿苷、所有的 明bF GFF GF 行一项有趣的实验, 毛细血管内皮细胞和类固醇肾上 氨基酸和胸腺嘧啶核苷的掺入量增加, 还能诱发 F GF 腺皮质细胞都已建立起细胞株, 用放射免疫和放射受多核糖体的形成, 并在加入 内使 85% 以上的 6 F GF h 体分析证明两种细胞都含有 印迹也证 , bF GF N o th e rn 位于多核糖体上, 这种多核糖体的形成增加与 m RN A 明两种细胞都含有 基因的转译物, 然而仅毛细 bF GF 核糖体蛋白 的苏氨酸磷酸化调节及总体蛋白的合 6 S血管内皮细胞能释放 而类固醇肾上腺皮质细胞 , bF GF 成活性有关。不释放 。这表明在类固醇肾上腺皮质细胞内可能 bF GF35另外标记蛋氨酸掺入实验证明, 能增加细 存在一种控制 分泌的因子, 因为肾上腺皮质肿 S F GF bF GF 瘤细胞能释放 其它的癌细胞也能产生和释放 , bF GF 胞分泌蛋白的量而不增加细胞内蛋白的量, 这些蛋白。bF GF 的分泌水平在加入 至生长抑制的 3细胞后 2 F GF T 3 h( ) 可能是吸附在细胞外间质 上而存 F GF ECM 开始升高。还能调节肿瘤细胞的表达, 特别是- F GF C 〔7〕在, 因为 与肝素有高度亲和性, 而硫酸乙酰肝F GF 和 能分别地参与细胞的分化与增殖, 经 - fo s C m yc 素和肝素在结构和生物活性上有很高的相似性, 所以调节后, - 和蛋白迅速增加, 这说明 F GF C fo s m RN A 可能在 中与硫酸乙酰肝素粘蛋白紧密结合F GF ECM 直接地影响基因表达而 则是间接地影 - - C fo s C m yc 响基因表达。 进行使游离而存在, 这可通过实验来证明。 将 612 的血管生成特性 具有引起新生 ECMF GF F GF 〔8〕 血管供应能力。一种血管的生成对于正常组织和肿失去活性的处理, 如热或酸暴露, 不能消除 F GF ECM 促细胞生长的能力, 这可解释为由于肝素与 连结 , 如果肿瘤的生长超过简单扩散所能瘤是非常重要的F GF 使其对热或酸稳定, 保持生物活性。在 37?和中性介质 提供营养的体积, 而没有新生的血管供应系统, 肿瘤就 会消失。血管内皮细胞有一个正常的但很慢的转化时中, 活体外 的半衰期是 24 , 而与肝素结合后会 F GF h 使其半衰期大大地延长。间水解能引起硫酸乙酰肝, 如果肿瘤释放出生长因子, 将通过组织基质扩 ECM F GF 素粘蛋白- 复合物的分解, 使 具有生物活 F GF F GF 散调节附近的毛细血管内皮细胞, 形成新的毛细血管性, 因此 水解的地方有最强的丝裂活性。 当细胞 以维持实体瘤的生长。血管形成的机理是 调节内 ECM F GF 发展成熟后, 中的硫酸乙酰肝素即被肝素激酶降 ECM 皮细胞的胶原酶和胰蛋白酶, 进而导致细胞外界质混 解, 肝素激酶是一种由到达内皮下膜的血小板和活化乱, 将内皮细胞暴露给 调节内皮细胞进行 , F GF F GF 的巨噬细胞释放出来的诱导酶, 这使具有生物活性的 有丝分裂、移行, 最终形成新的毛细血管芽, 这些毛细达到极限溶解度, 参与各种修复过程, 包括伤口愈 F GF 血管芽溶合到一起形成毛细血管条索, 进而形成血管合。 网络满足肿瘤生长需要。从理论上讲, 毛细血管每生长4 6 特性 1 , 约可供给 10个肿瘤细胞, 换言之, 每增加一个 F GF mm 611 的丝裂原特性 非常类似于血 内皮细胞可供给 200 个肿瘤细胞。研究表明, 肿瘤含有F GF bF GF () 小板源生长因子 , 两种生长因子都以感受态因 PD GF 的血管越多, 其恶性程度越大, 如血管较少的乳头肾细 子起作用, 并引起相似的系列生化反应。除了是 胞癌的恶性程度低于血管较多的肾细胞癌。bF GF 细胞静态培养的丝裂原外, 还能快速引起二 3Sw iss T 3 在黄体、肾上腺、肾和视网膜中, 作为主要的 bF GF 2+ 酰基甘油的产生、蛋白激酶 的活化和 的代谢, C C a 丝裂原出现, 很大程度上与这些器官的强烈的血管生 〔11〕 成特性有关。肾上腺提取物能非常有效地调节血管生。包括 、高度同源性家族显示出来- 2- 1ƒ3 in th stk s长。 从肾上腺分离出来的 是提取物中全部的丝 和 。 在哺乳类动物中, 的 表达可导 bF GF F GF 5bF GF cDN A 裂原潜能, 也是血管生成潜能。另外, 还是离体肾 F GF 致宿主细胞的转化。这表明 具有活性肿瘤产物的 F GF 上腺皮质细胞的丝裂原, 因而 从受伤的肾上腺细 F GF 特性, 包括血管形成特性。因此需要一个敏感的分析系 胞中释放出来后, 能自动地调整这一组织的再生。 统去验证 的临床作用, 并诊断 参与恶性疾 bF GF F GF 病的情况。现在用单克隆抗体、多克隆抗体和肝素已经 建立了一些分析方法。 7 的临床应用 F GF () 人碱性纤维母细胞生长因子 有 4 种单克 h bF GF 711 对肢体再生的影响 再生初期的 2 个过程 〔12〕隆抗体: 和是 , 和M A b12 M A b92 IgG1 M A b52 M A b78 是: ?胚基细胞出现在断肢端; ?由肢体神经调节的增 是 。这 4 种抗体对完整的或片断的 形式都 IgG2h bF GF 殖。对成年蝾螈截肢后胚基细胞形成前, 去神经可阻断 - 6 是特异的, 其中在稀释 10时,、和 M A b78 M A b12M A b52 再生过程。如果在胚基细胞形成后去神经, 胚基细胞和 - 7 在稀释至 10时仍对 亲和。但检测灵敏 M A b98 h bF GF 新肢体部分的分化仍能发生, 这说明对于胚基形成的 度仍不能满足临床需要, 如用日本武田药品研究所研 细胞增殖需要神经营养因素, 而再生则不需要神经营 制的酶标记试剂盒检测 57 名正常人血清, 其中 16 人 养因素, 如胚基细胞在肌肉、软骨和其它新肢体组织中 ( ) 的检出范围是 30, 206ƒ灵敏度是 30ƒ另 , p gm l p gm l的分化。胚基细胞起源于成肌细胞或软骨细胞, bF GF 〔9〕外 47 人血清含量在灵敏度以下。因此, 有待进一步开 是 这两种细胞的丝裂原。 在胚基细胞培养液中, 3发更灵敏、更精确的检测方法。 的最佳有效剂量是 011能有效地促进ƒ1, bF GF ngm H 14参 考 文 献 胸腺嘧啶核苷和标记氨基酸的掺入。 相似浓度的 C 能在蝾螈三头肌肌肉中使乙酰胆碱酯酶活性在bF GF 1 周后高于未处理的对照组。有人观察到 能促进 F GF 截肢成年蛙肢体的异养生长, 这表明 可能参与再F GF 吉田辉彦 1 临床检查, 1994, 38: 219 1 生初期的某一环节。 , , , . 2 M a rga re t C J u lie M J ayne A a t a lJ C lin E n2 712 对晶体再生的影响 在器官培养中, 视网膜 和垂体对于晶体的再生起重要作用, 晶体再生所涉及 , 1995, 80: 1006do c r ino l M e tab 佐藤靖史 1 临床检查, 1992, 36: 7 的生长因子能够间接地缩短背部虹膜内皮细胞的分化 3 王会信, 薜沿宁 1 国外医学分子生物学分册, 1991, 周期。在视网膜和垂体中, 生长因子主要是 。所以 bF GF4 和其同源物 可能在活体中对晶体再生起 13: 205 bF GF aF GF 作用, 视网膜分离的粗制品能在活体中引起晶体再生, , , . ,L ugm an i YG rah am M Coom be s RB r J C ance r 5 是晶体内皮细胞培养的强丝裂原, 也是虹膜细胞的丝 1992, 66: 273 裂原。 蔡良琬 1 基础医学与临床, 1991, 11: 1 6 Isrea l V , R ach e l B , R ivk a I, e t a l. T rend s B io ch em 7 . , 1991, 16: 268Sc i , . , 1992, 40: 491J ack h R ich a rd JU ro lo gy 8 . , 1992, 75: 1E rne sto CJ C lin E ndo c r ino l M e tab 713 对创伤愈合的影响 在伤口治疗过程 bF GF 9 , , , . F u jim o to K Io h im o r i YKak izo e T e t a lB io ch em 〔6〕 中起重要作用, 可由受伤组织或巨噬细胞释放, 能调10 , 1991, 180: 386B iop h y s R e s Comm un 节伤口治疗过程中所有类型的细胞增殖, 包括毛细血 . , 1993, 76:Zim e r ing M J C lin E ndo c r ino l M e tab 管内皮细胞、血管平滑肌细胞和纤维母细胞, 也包括特 11 1182 殊区域伤口愈合所涉及的其它类型细胞, 如软骨细胞、 , , 成肌细胞等。能在活体中加快组织粗糙面的形 H iro yuk iW A k iva H M a sah a ru S B io ch em B iop h y s bF GF 12 〔10〕成, 加速伤口愈合。 , 1991, 175: 229R e s Comm un ( )1996- 01- 18 收稿 714 的临床检测 的肿瘤特征已由其F GF F GF