轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-α與肝再生的關(guān)系＊

彭慶慧 榮成 張曉 李可洲

(1.成都醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系2007級(jí)臨床本科1班;2.成都醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)技術(shù)教研室;3.成都軍區(qū)總醫(yī)院肝膽外科,四川 成都 610083)

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-α(Transforming growth factor-alpha,TGF-α)在人的多種腫瘤組織、癌細(xì)胞及轉(zhuǎn)化細(xì)胞中高表達(dá),部分正常組織也含有很少量的TGF-α。近年來發(fā)現(xiàn)它在肝再生中也有重要作用。TGF-α是一種多功能的細(xì)胞因子,由50個(gè)氨基酸組成,具有廣泛生物學(xué)活性,最早發(fā)現(xiàn)于病毒感染的細(xì)胞中。此后證實(shí)多種腫瘤細(xì)胞可分泌 TGF-α,并促進(jìn)自身的生長(zhǎng)。TGF-α主要存在于胎肝和未成年肝及成年人肝部分切除術(shù)(PHx)后肝臟,提示在活體內(nèi)起重要的刺激肝細(xì)胞生長(zhǎng)的作用[1],PHx后患者與暴發(fā)性肝炎患者血中TGF-α增高。TGF-α由肝細(xì)胞和非實(shí)質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生并以自身分泌、自身調(diào)節(jié)的方式刺激肝細(xì)胞的分裂[2]。在體內(nèi)和原代培養(yǎng)的肝細(xì)胞中,TGF-α與表皮生長(zhǎng)因子(EGF)共用相同的受體,能與特定的EGF受體(EGFR)結(jié)合并通過自分泌刺激肝細(xì)胞的增殖。另外,TGF-α和EGF是參與重型肝炎肝細(xì)胞損傷的重要因子。總之,TGF-α不僅刺激多種細(xì)胞合成DNA,誘導(dǎo)上皮細(xì)胞形成集落,促進(jìn)傷口愈合,而且誘導(dǎo)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化,誘導(dǎo)新血管生成,形成對(duì)腫瘤生長(zhǎng)有利的微環(huán)境,抑制胃酸的分泌,促進(jìn)肝細(xì)胞增殖和分化。因此,TGF-α在肝再生中也有重要作用。

1 TGF-α與肝再生的關(guān)系

在PHx術(shù)后,殘余肝細(xì)胞幾乎同時(shí)立刻進(jìn)入G1期 ,約 1周就基本恢復(fù)到原有的肝臟重量和功能[3]。一旦恢復(fù)到原肝的重量,細(xì)胞增殖即停止。肝臟的這種再生并不是重新長(zhǎng)出被切除的肝葉,而只是剩余肝細(xì)胞的增生,但學(xué)術(shù)界還是習(xí)慣稱之為肝再生。肝再生包括3個(gè)關(guān)鍵性階段：?jiǎn)?dòng)階段(G0-G1)、增殖階段(G1-S)和終止階段(G1-G0)。TGF-α主要作用于肝再生的增殖階段,使肝細(xì)胞不可逆的進(jìn)入S期繼而增殖。目前認(rèn)為,參與肝細(xì)胞增殖調(diào)控的生長(zhǎng)因子主要是 TGF-α、EGF、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)。這些因子可促進(jìn)肝細(xì)胞DNA合成及分裂增殖作用,使處于感受態(tài)的肝細(xì)胞進(jìn)入進(jìn)展態(tài),完成從G1期到S期的過程[4]。如果缺少這些特定生長(zhǎng)因子,肝細(xì)胞將不能進(jìn)行增殖而返回G0期或進(jìn)入細(xì)胞程序性死亡[5]。體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)顯示,TGF-α可直接刺激肝細(xì)胞DNA復(fù)制和細(xì)胞增殖;活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,TGF-α能有效地促進(jìn)已獲得增殖活性肝細(xì)胞進(jìn)行增殖分裂,實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期循環(huán)[6-8]。Moriuchi[9]等分析了有絲分裂原聯(lián)合應(yīng)用對(duì)培養(yǎng)大鼠肝細(xì)胞MAPK、G1相關(guān)細(xì)胞周期素表達(dá)的效應(yīng),結(jié)果顯示TGF-α是強(qiáng)有力的有絲分裂原,能夠通過提高Ras/M APK的活性和上調(diào)細(xì)胞周期素Dl表達(dá)對(duì)促進(jìn)肝細(xì)胞再生產(chǎn)生相加效應(yīng)[10]。TGF-α與EGF高度同源性,但與EGF參與肝再生的早期過程相反,TGF-α表現(xiàn)出在較晚的時(shí)間發(fā)揮作用。

2 TGF-α在肝再生中的作用

2.1 促進(jìn)增殖

TGF-α是促進(jìn)肝細(xì)胞DNA合成的細(xì)胞因子之一。肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)是目前已知的對(duì)成熟肝細(xì)胞作用最強(qiáng)烈的增殖刺激因子和促有絲分裂原。但Tomiya等的研究表明[11],肝內(nèi)與血中的TGF-α水平和肝細(xì)胞增殖的相關(guān)性強(qiáng)于HGF,認(rèn)為TGF-α在肝再生過程中起關(guān)鍵作用。肝細(xì)胞原代培養(yǎng)研究表明,一些HGF的功能可能是由肝細(xì)胞中TGF-α的合成誘導(dǎo)的,用TGF-α的反義mRNA封閉TGF-α合成后,HGF的絲裂原效果大大降低,對(duì)TGF-α的受體EGFR用相應(yīng)抑制劑或抗體封閉后可以產(chǎn)生相似的效果[12,13]。以上研究表明,TGF-α在肝再生過程中即使不起最關(guān)鍵的作用也可能是緊跟在HGF之后的關(guān)鍵因子。肝再生過程中TGF-αmRNA量的升高時(shí)間與DNA合成時(shí)間是一致的。Masson等[14]研究發(fā)現(xiàn)肝大部切除術(shù)后2-3 h內(nèi),TGF-αmRNA就已開始表達(dá),在12-24h內(nèi)達(dá)到高峰,然后有所下降,到72h又出現(xiàn)一高峰,促進(jìn)細(xì)胞從G1-S期過渡。而PHx后24小時(shí)肝細(xì)胞DNA的合成達(dá)到高峰,這就表明TGF-α在肝再生過程中起著關(guān)鍵作用。陳棟[15]等研究表明肝硬變大鼠肝再生的延遲、緩慢與TGF-a水平密切相關(guān),TGF-α表達(dá)減少是引起肝再生啟動(dòng)延遲和肝再生緩慢的重要原因之一。研究發(fā)現(xiàn),將TGF-α直接注入肝臟能引起正常大鼠肝細(xì)胞DNA合成[16]。TGF-α的過度表達(dá)能引起肝細(xì)胞過度增殖和小鼠肝癌,表明TGF-α是肝切除后評(píng)價(jià)肝再生的一個(gè)重要參數(shù)。

TGF-α主要是通過旁分泌形式發(fā)揮作用,它由肝細(xì)胞和非實(shí)質(zhì)細(xì)胞合成,Kuffer細(xì)胞是其主要來源[17]。TGF-α與EGF有30%～40%的序列同源性,通過同一受體結(jié)合并激活EGF受體(EGFR)的酪氨酸激酶自身和蛋白質(zhì)底物磷酸化,進(jìn)而激活蛋白激酶和依賴的蛋白酶,引起細(xì)胞的分裂增殖,促進(jìn)肝臟再生[18]。TGF-α及 EGF競(jìng)爭(zhēng)同一受體,形成受體一配體復(fù)合物,EGF對(duì)肝細(xì)胞的親和力高于 TGF-α,但 TGF-α誘導(dǎo)肝細(xì)胞的DNA合成力略強(qiáng),可能與它們和受體結(jié)合后EGFR不同的后加工有關(guān)[19]。EGF復(fù)合物受溶酶體降解,而 TGF-α-EGFR復(fù)合物則不受它降解而進(jìn)入再循環(huán)。EGF刺激肝細(xì)胞增殖[2]的可能機(jī)制為：EGF作用于肝細(xì)胞后能部分地引發(fā)連續(xù)的EGFR酪氨酸激酶、Ras、Raf-1和 ERK的激活[20],活化的ERK磷酸化和激活下游的細(xì)胞溶質(zhì)與細(xì)胞核中的靶目標(biāo),包括磷脂酶A2[20,21]、轉(zhuǎn)錄因子ELK-1,c-myc及C/EBPβ,它們能介導(dǎo)好幾種肝細(xì)胞增殖所必需的基因表達(dá)[21,22]。

2.2 肝切除量對(duì)TGF-α的影響

Scotte等人對(duì)進(jìn)行30%、80%肝切除的大鼠采用RT-PCR進(jìn)行TGF-α基因轉(zhuǎn)錄的檢測(cè),并通過流式細(xì)胞光度術(shù)及Ki-67表達(dá)評(píng)估增生反應(yīng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)再生肝內(nèi)TGF-α的表達(dá)與肝細(xì)胞有絲分裂密切相關(guān),并且其表達(dá)水平與肝再生反應(yīng)及肝切除的體積有關(guān)。進(jìn)一步的研究顯示,在70%肝切除除后3h TGF-α增加,24 h達(dá)高峰而后下降,72 h又有一小高峰,促進(jìn)肝細(xì)胞G1/S期過渡,12h TGF-αmRNA表達(dá)增加,TGF-α肽在24-48 h增加,1d達(dá)高峰;80%肝切除后12h TGF2-αmRNA表達(dá)增加,2d達(dá)高峰,而30%肝切除后2d TGF-αmRNA表達(dá)增加,6d達(dá)高峰。以上均說明了肝切除量的不同直接影響殘肝再生的能力和時(shí)程[23]。

綜上可看出,TGF-α是一種多功能的細(xì)胞因子,在肝再生增殖階段起著重要作用。然而還有一些研究表明TGF-α對(duì)肝再生的作用也許是非依賴型的。TGF-α基因純合缺陷的小鼠PHx后肝再生和肝臟發(fā)育正常進(jìn)行,這一現(xiàn)象可解釋為其它EGFR配體代償性增加所致。近年來,由化學(xué)因素和生物因素(如肝炎病毒)導(dǎo)致的的肝硬化和肝癌的發(fā)病率逐年增高,而區(qū)域性切除病變肝臟是治療這類疾病的重要手段。在肝臟部分切除或者大范圍肝切除后,如何有效地激發(fā)殘余肝細(xì)胞的再生潛能是術(shù)后病人得以存活的關(guān)鍵。因此,進(jìn)一步研究TGF-α的性質(zhì)和生物學(xué)功能具有非常重要的臨床意義。

1 Herrington J,Smit LS,Schwartz J,et a1.The role of ST AT proteins in g rowth hormone signaling[J].Oncogene,2000,19(21)：2585-2597.

2 安永,別平.細(xì)胞因子與肝再生[J].世界華人消化雜志,2001,9(5)：575-578.

3 Micha1opoulos GK,DeF rances Mc.Liver regeneration[J].Biochem Biotechno1,2005,93：101-134.

4 呂璟.肝再生相關(guān)細(xì)胞因子的探究[J].解剖科學(xué)進(jìn)展,2005,11(2)：174-179.

5 李瑋,林世德,龍駿,等.細(xì)胞因子對(duì)肝再生的調(diào)節(jié)[J].貴州醫(yī)藥,2009,33(4)：371-373.

6 Koniaris LG,McKillop IH,Schwartz SI,et a1.Liver regeneration[J].J Am Coll Surg,2003,197(4)：634-659.

7 Fausto N,Riehle KJ.Mechanisms of liver regeneration and their clinical implications[J].J Hepatobiliary Pancreat Surg,2005,12(3)：181-189.

8 Fausto N.Liver regeneration：from laboratory to clinic[J].Liver Transpl,2001,7(10)：835-844.

9 Moriuchi A,Hirono S,I do A,et a1.Additive and inhibitory effects of simultaneous treatment with growth factors on DNA synthesis through M APK pathway and G1 cyclins in rat hepatocytes[J].Biochem biophsres commun,2001,280(1)：368-373.

10 郄春花,秦波.細(xì)胞因子在重型肝炎發(fā)病機(jī)制中的作用[J].中國(guó)血液凈化,2004,3(3)：164-166.

11 T omiya T,Ogata I,Fujiwara K.Transforming growth factor alpha levels in liver and blood correlate better than hepatocy te growth factor with hepatocyte proliferation during liver regeneration[J].Am J Pathol,1998,153(3)：955-961.

12 T omiya T,Ogata I,Yamaoka M,et al.The mitogenic activity of hepatocyte growth factor on rat hepatocytes is dependent upon endogenous transforming growth factoralpha[J].Am J Pathol,2000,157(5)：1693-1701.

13 Scheving LA,Stevenson MC,Tay lormoore JM,et al.Integral role of the EGF receptor in HGF-mediated hepatocyte proliferation[J].Biochem Biophys Res Commum,2002,290(1)：197-203.

14 Whitmire JK,Ahmed R.Costimulation in antivira1 immunity：differential requirememts for CD4+and CD8T+cel1 responses[J].Curr Opin in Immumol,2000,12：448-455.

15 陳棟,吳力群,曹景玉,等.PCNA和 TGF在肝再生動(dòng)物模型中的表達(dá)及意義[J].肝膽胰外科雜志,2001,13(3)：142-146.

16 鄧新宇,李文瑞,孫言偉,等.肝再生[J].世界科技研究與發(fā)展,2006,28(6)：1-8.

17 劉志剛,錢葉本.肝再生進(jìn)程調(diào)控的研究[J].醫(yī)學(xué)綜述,2006,12(6)：332-335.

18 Gabriele S,Sonja H,Andrea A,et a1.Cytokine ex pression in three mouse models of ex perimental hepatitis[J].Cytokine,2002,(3)：115-120.

19 Reddy CC,Wells A,Lauffenburger DA.Comparative mitogenic potencies of EGF and TGF alpha and their dependence on receptor-limitation versus ligand-1imitation[J].M ed Biol Eng Comput,1998,36(4)：499-507.

20 Sell S.Comparison of liver progenitor cells in human atypical ductular Reactions with those seen in experimental models of liver injury[J].Hepatology,1998,127：317-331.

21 Chiasson BJ,T ropepe V,Morshead CM.Adult mammalian forebtain ependymal and subependymal cells demonstrate proliferative potential,but only subependymal cells neural stem cell characteristics[J].J Neurosci,1999,19：4462-4471.

22 王玉梅,馮國(guó)和.實(shí)驗(yàn)性暴發(fā)性肝功衰竭大鼠肝再生與一氧化氟的關(guān)系[J].世界華人消化雜志,2000,8：109-110.

23 Masson S,Da VM,Hiron M,et al.Differential regenerative response and expression of g rowth facto rs following hepatectomy of variable extent in rats[J].Liver,1999,19：312-317.