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生長因子是具有刺激細胞生長活性的細胞因子,是一類通過與特異性的、高親和性的細胞膜受體結合,調節細胞生長與其他細胞功能等多效應的多胎類物質。生長因子存在于血小板和各種成體與胚胎組織及大多數培養細胞中,對不同種類細胞具有一定的專一性。
一、生長因子的分類
生長因子的種類眾多,主要有表皮細胞因子(EGF)、轉化生長因子(TGFα和TGFβ)、成纖維細胞生長因子(αFGF、βFGF)、類胰島素生長因子(IGF)、神經生長因子(NGF)、血小板來源生長因子(PDGF)、促紅細胞生長素(EPO)、肝細胞生長因子(HGF)、集落刺激因子(CSF)等。
生長因子種類 | 產生細胞 | 功能 |
表皮生長因子(EGF) | 血小板成纖維細胞、巨噬細胞、角質形成細胞 | 促進表皮與上皮細胞生長 |
轉化生長因子α(TGFα) | 血小板巨噬細胞、角質形成細胞 | 促進表皮與上皮細胞生長 |
轉化生長因子β(TGFβ) | 血小板成纖維細胞、巨噬細胞、角質形成細胞 | 對某些細胞有促進劑抑制作用 |
成纖維細胞生長因子(FGF) | 成纖維細胞、巨噬細胞、內皮細胞 | 促進間充質細胞、軟骨細胞和成骨細胞的有絲分裂 |
類胰島素生長因子(IGF) | 成纖維細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、肝細胞 | 促進硫酸鹽進入軟骨組織并促進軟骨細胞分裂,對多種組織細胞起胰島素樣作用 |
神經生長因子(NGF) | 內分泌細胞 | 調節多種細胞生長 |
血小板來源生長因子(PDGF) | 血小板成纖維細胞、血管平滑肌細胞、內皮細胞、巨噬細胞 | 促進間質及膠質細胞生長 |
促紅細胞生長素(EPO) | 腎臟遠曲小管細胞、腎皮質、內皮細胞 | 刺激骨髓紅細胞的發育和成熟 |
肝細胞生長因子(HGF) | 間質細胞 | 刺激肝細胞分化、再生 |
表皮生長因子(EGF)
EGF是一種由53個氨基酸殘基組成的耐熱單鏈低分子多肽,無糖基部位,非常穩定,耐熱耐堿,廣泛存在于體液和多種腺體中,主要由頜下腺、十二指腸合成。EGF與靶細胞上的受體特異性識別結合后,促進受體二聚化并使細胞質位點磷酸化,最終在體內外對多種組織細胞有強烈的促分裂作用。EGF家族成員目前發現有6種,除表皮生長因子(EGF),另外還有轉化生長因子α(TGF-α),雙向調節蛋白(AR),β-細胞素(BTC),肝素結合EGF樣生長因子(HBEGF)和表皮調節素(EPR)。
轉化生長因子(TGF)
TGF是一種細胞質內由氨基酸組成的蛋白質,包括兩類多肽類生長因子,轉化生長因子-α(TGF-α)和轉化生長因子-β(TGF-β)。TGF-α是由巨噬細胞,腦細胞和表皮細胞產生,可誘導上皮發育。TGF-β是一種多功能蛋白質,由成骨細胞和軟骨細胞合成,通過與細胞膜表面特異性受體結合發揮生物學作用,調節成骨細胞增殖、分化。TGF-β對破骨細胞具有促進和抑制的雙向作用,與骨細胞外基質代謝有關,并能夠促進軟骨細胞的生成。
成纖維細胞生長因子(FGF)
FGF是一類由垂體和下丘腦分泌的多肽生長因子,以肝素/硫酸肝素作為輔助因子與其受體結合從而發揮作用,FGF對成纖維細胞有促分裂作用,可通過參與調節細胞增殖、遷移、分化和凋亡在胚胎的發育和維持機體穩定中發揮重要作用。FGF有酸性(αFGF)和堿性(βFGF)兩種。其中αFGF僅分布于神經組織,βFGF普遍存在于多種組織,如腦垂體、視網膜、腎上腺、胎盤、前列腺、免疫組織系統和各種腫瘤細胞中,以垂體中含量最大。
類胰島素生長因子(IGF)
IGF是一種受生長激素(GH)調節的單鏈多肽,由70個氨基酸組成,分子量為7649 Da,結構有45%與胰島素相似。可由肝、腎、肺、心、腦和腸等組織產生,其中大部分在肝臟合成,再釋放入血液中作用于靶細胞,以達到促進生長、調節代謝的作用。IGF有IGF-1和IGF-2兩種,IGF-2,主要對胎兒的生長起作用,而IGF-1是AKT信號轉導途徑中的一種有效天然激活劑、細胞生長和增殖的刺激因子、細胞程序性死亡的有效抑制因子。
神經生長因子(NGF)
NGF是最早發現和最典型的神經營養因子,同時也是影響神經系統最重要的生物活性分子之一,其包含α、β、γ三個亞基組成,其中只有β亞基(β-NGF)是一個具有生物學活性的亞基。β亞單位通過非共價鍵結合而構成活性二聚體,其中,六個半胱氨酸殘基之間由二硫鍵相連,若二硫鍵結構不正確,NGF將喪失其生物活性。NGF的表達水平通常在慢性神經系統疾病中增加,NGF與其受體TrkA結合激活TrkA細胞內結構域激酶和下游信號通路的磷酸化,導致神經遞質的產生和異位放電,從而致使了疼痛的產生。
血小板來源生長因子(PDGF)
PDGF是一種刺激組織細胞增長的肽類調節因子,由細胞分泌,生理狀態下存在于血小板α顆粒內,當血液凝固時由崩解的血小板激活釋放出來。其家族成員包含PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C、PDGF-D。該家族基因編碼了4種同源二聚體(PDGFR-AA、PDGFR -BB、PDGFR -CC、PDGFR -DD)和1種異源二聚體(PDGFR -AB)。PDGF須與細胞膜上相應的受體PDGFR結合才能發揮其生物學效應,研究發現,PDGF通過磷酸化激活PDGFR,啟動PDGF/PDGFR信號通路來發揮其相應的生物學作用。
促紅細胞生長素(EPO)
EPO是體內一種分子量為30.4 kDa的酸性蛋白質,由腎臟分泌,具有疏水性、熱穩定性,且不受PH值的變化所影響的特點,與促紅細胞生長素受體結合共同作用,促進紅細胞生成、骨細胞髓紅系祖細胞生長 、促進血管生成等過程。
肝細胞生長因子(HGF)
HGF是一種干細胞來源的生長因子,其結構實質是含728個氨基酸的肝素結合糖蛋白,它來自間質細胞,存在于動物和人體內多種組織和細胞中,以旁分泌方式作用于鄰近細胞,與細胞表面的受體結合并激活酪氨酸激酶活性,從而發揮其較強的促有絲分裂、誘導血管生成等生物學作用。
二、生長因子的應用
1.肺血管重塑:
肺血管重構在慢性阻塞性肺疾病(COPD)和肺功能正常的重度吸煙者中常見,生長因子能促進肺血管重塑,如VEGF,PDGF,EGF。
2.傷口愈合:
生長因子是調節細胞對傷口愈合過程反應的內源性信號分子,其通過分泌方式與受體結合,激活細胞機制,促進傷口愈合,包括PDGF,VEGF,FGF,EGF,TGF-β,GM-CSF[1]。
3.軟骨修復:
生長因子可以刺激細胞分裂、生長和分化,在關節軟骨中,通過調節局部微環境,多種生長因子協同調節關節軟骨的發育和體內平衡[2]。TGF-β超家族、FGF超家族、IGF-1和PDGF的成員都被研究作為軟骨損傷和早期關節炎管理中可能的治療手段。
4.對肝臟再生的調節作用:
肝臟在調節全身代謝和復合解毒中起中心作用,生長因子在再生肝臟細胞的活化、增殖、遷移、分化和存活中起作用,能在損傷部位表達或通過循環系統到達肝臟,與此相關的生長因子有TNF-α、TNF-β、HGF、EGF、FGF、VEGF、IGF。
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