重組人酸性成纖維細胞生長因子的功能！
小楊 / 2019-12-26 08:35:05
一、背景
中國微生物菌種查詢網(wǎng)：1974 年，Gospodarwicz 等首次從牛腦垂體中分離純化出一種促進卵巢細胞系分裂增殖的富含賴氨酸和精氨酸的堿性多肽，并將其命名為成纖維細胞生長因子。成纖維細胞生長因子是一個大的蛋白質(zhì)家族，到目前為止已發(fā)現(xiàn)了不少于23 個成員。酸性成纖維細胞生長因子（aFGF）是由Thomas 等于1984 年從牛腦中分離純化得到的，它的等電點為5-7，呈酸性，故以之命名，是第二個被分離純化的成纖維細胞生長因子家族成員，因此相對應(yīng)的命名第一個堿性多肽為堿性成纖維細胞生長因子bFGF）。
aFGF 是哺乳動物組織中存在的一種正常而微量的物質(zhì)，主要分布于腦、腎臟等器官或組織中，對來源于中胚層及神經(jīng)外胚層的多種細胞均具有促分裂作用。因其在促進胚胎發(fā)育、器官形成、血管再生、潰瘍愈合及創(chuàng)面修復(fù)等臨床應(yīng)用多方面作用明顯而成為國內(nèi)外研究的熱點。
aFGF 具有廣泛的生物學效應(yīng)，在臨床上有重要的作用，既可用于治療燒燙傷、潰瘍、切口等創(chuàng)面愈合，又可治療機體缺血損傷、心腦血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、骨骼修復(fù)及眼晶狀體再生等多種疾病，越來越受到人們的重視。nhaFGF 改構(gòu)體的研究大大拓寬了aFGF 的應(yīng)用范圍，使aFGF 更加廣泛地應(yīng)用于臨床。
aFGF 廣泛的臨床應(yīng)用價值使其與其他多種藥物相比展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，但由于受到活體試驗和倫理學的限制，人們對aFGF 多種活性的作用機制并不是十分清楚，還需要研究者通過大量的動物驗作進一步完善。今后還應(yīng)繼續(xù)對aFGF 的結(jié)構(gòu)組成、功能活性和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等基礎(chǔ)領(lǐng)域進行深入研究，為aFGF 的實際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和試驗依據(jù)，以期在臨床應(yīng)用中使aFGF 的作用得到更大的發(fā)揮，使aFGF 具有更為廣闊的應(yīng)用前景。
二、生物學功能
haFGF 具有廣泛的生物學活性，能夠通過和受體結(jié)合實現(xiàn)對中胚層及神經(jīng)外胚層來源的多種細胞的生長、分化及功能產(chǎn)生影響。其生物學活性分為兩大類型：（1）促有絲分裂活性，可促進組織細胞分裂、增殖，包括胚胎發(fā)育、形態(tài)發(fā)生、血管生成及組織損傷修復(fù)等；（2）非促有絲分裂活性，包括舒張血管、心肌保護、局部缺血保護和神經(jīng)保護等。
1）胚胎發(fā)育
研究大鼠胚胎發(fā)現(xiàn)，aFGF 廣泛分布于大鼠胚胎的中胚層和神經(jīng)外胚層組織中，在胚胎發(fā)育過程中隨著細胞的生長、遷移和分化而不斷變化。aFGF 能增加胚胎早期轉(zhuǎn)錄因子的表達，誘導(dǎo)背側(cè)中胚層的形成，因此被視為胚胎早期背側(cè)發(fā)育的營養(yǎng)因子。在對爪蟾的研究發(fā)現(xiàn)，aFGF 及FGFR 作為中胚層的誘導(dǎo)因子集中分布在半球，低水平刺激酪氨酸蛋白激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，持中胚層基因的表達，誘導(dǎo)中胚層的形成。
2）血管生成
haFGF 可以直接參與新生血管的形成過程。向內(nèi)皮細胞的培養(yǎng)液中加入一定量的aFGF，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其對血管內(nèi)皮細胞的生長有非常明顯的促進作用，而血管內(nèi)皮細胞的增殖和分化是血管新生的重要環(huán)節(jié)。aFGF 發(fā)揮促血管生成作用尚需有組織缺血、缺氧的因素存在，在正常組織內(nèi)，aFGF 無促進血管生長的作用，在缺血或缺氧的狀態(tài)下，組織對aFGF 的表達上調(diào)，刺激毛細血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生膠原酶和纖維蛋白水解酶，促進膠原的水解和血管內(nèi)皮細胞管腔樣結(jié)構(gòu)的形成。
3）損傷修復(fù)
皮膚的創(chuàng)傷修復(fù)是一個復(fù)雜的動態(tài)的生物學過程，aFGF 在這個過程中發(fā)揮著重要作用：趨化炎細胞浸潤創(chuàng)面，促進血管內(nèi)皮細胞和成纖維細胞分裂增殖，加速肉芽組織形成和創(chuàng)面的再上皮化，抑制膠原纖維的過量形成，避免瘢痕的產(chǎn)生。通過大鼠創(chuàng)傷模型觀察重組人酸性成纖維細胞生長因子在創(chuàng)面愈合中的作用發(fā)現(xiàn)，aFGF 在創(chuàng)面愈合的前期可以促進肉芽組織生長，加快傷面愈合；后期又可直接或間接的促進成纖維細胞的凋亡，維持細胞增殖與凋亡的平衡，避免瘢痕組織的形成。
aFGF能促進血管內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞和肌纖維母細胞等多種細胞的分裂增殖并能誘導(dǎo)血管新生，因此其對內(nèi)臟的缺血性損傷亦有保護作用。研究發(fā)現(xiàn)，腸缺血- 再灌注損傷后注射aFGF，一段時間后測得肝腎功能指標：丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、血尿素氮和血肌酐均有升高，明aFGF 對腸缺血-再灌注損傷后的肝、腎功能均有保護作用。轉(zhuǎn)基因小鼠心肌特異性過表達人類aFGF，其微動脈和主冠狀動脈分支的數(shù)目明顯增多，從而使冠狀動脈的血流量增多，延緩心肌梗塞面積的擴大，降低心肌缺失損傷，保護心肌。
因此，將aFGF 同時用于促進皮膚組織損傷的修復(fù)與內(nèi)臟缺血性損傷的修復(fù)，顯示出aFGF 在臨床應(yīng)用的極大優(yōu)越性。有實驗研究重組人酸性成纖維細胞生長因子( rh-aFGF)對兔創(chuàng)傷的促愈合作用。采用兔背部刀割傷模型，將重組人酸性成纖維細胞生長因子( rh-aFGF)溶液隔日一次滴注于創(chuàng)面，用創(chuàng)面照像、透明膜描記稱量法記錄傷后第4、8、12、16天創(chuàng)面面積，用注水法測量傷腔容積，傷后第8、16天取創(chuàng)面組織，觀察創(chuàng)面的病理學變化，包括肉芽組織生長與再上皮化情況。
結(jié)果rh-aFGF可明顯加速兔皮膚創(chuàng)傷的愈合，使創(chuàng)面面積明顯縮小，使傷腔容積明顯減少。組織學檢查：重組人酸性成纖維細胞生長因子( rh-aFGF)組創(chuàng)面?zhèn)?天成纖維細胞生長活躍、數(shù)量多，其毛細血管胚芽與成纖維細胞數(shù)量顯著多于對照組；傷后16天，創(chuàng)面收縮與再上皮化明顯，新生上皮向創(chuàng)面中心爬行較快。重組人酸性成纖維細胞生長因子( rh-aFGF)對兔背部刀傷創(chuàng)面有明顯的促修復(fù)作用。
4）神經(jīng)營養(yǎng)
在體外培養(yǎng)條件下，aFGF 能對多種神經(jīng)元如海馬、下丘腦、脊髓等中樞性神經(jīng)元及睫狀體、視網(wǎng)膜等外周性神經(jīng)元有神經(jīng)營養(yǎng)作用。aFGF 能促進神經(jīng)元的存活和軸突的生長。研究發(fā)現(xiàn)，向大鼠腹膜腔或側(cè)腦室注射葡萄糖能夠有效的改善大鼠的記憶功能。
這是因為注射葡萄糖后大鼠腦室的室管膜細胞會產(chǎn)生aFGF，經(jīng)過2 h 擴散到下丘腦、海馬等大腦軟組織，aFGF 通過作用于海馬從而促進記憶功能的改善。aFGF 對視神經(jīng)元同樣具有營養(yǎng)作用，在對新生大鼠的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞的培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，結(jié)合肝素的aFGF 具有促進軸突的起始和延伸的作用。此外，aFGF 還能夠促進中樞神經(jīng)和外周神經(jīng)損傷后的修復(fù)和再生，研究證實aFGF 能夠促進成年大鼠切斷脊神經(jīng)根的功能性復(fù)原。
5）骨骼生長
aFGF 通過影響軟骨細胞和成骨細胞的活動從而促進骨骼生長。aFGF 在體外培養(yǎng)中可促進分化中的軟骨細胞發(fā)生遷移和集落形成，促進離體的軟骨細胞前質(zhì)的分化、軟骨細胞的增殖和成熟。向關(guān)節(jié)腔注射重組人酸性成纖維細胞生長因子可以較好地延緩?fù)孟ス顷P(guān)節(jié)炎軟骨退行性變和預(yù)防骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)展。
研究發(fā)現(xiàn)，向試驗側(cè)管內(nèi)注入aFGF，2 周后即在骨斷端髓腔、骨內(nèi)膜及皮質(zhì)斷面處有新骨形成，并長入管內(nèi)血腫，8 周后血腫已基本被骨組織代替，達到骨愈合，說明aFGF 可有效促進大鼠引導(dǎo)性骨再生，增強其修復(fù)骨缺損的能力。這一作用是因為骨基質(zhì)中的由成骨細胞分泌的aFGF具有有絲分裂活性，在骨損傷修復(fù)過程中，可刺激骨生成細胞增殖和毛細血管生成，促進骨再生。
6）其他功能
此外，aFGF 還有攝食的調(diào)節(jié)、抗輻射、影響人體免疫系統(tǒng)、激素調(diào)控、細胞抗凋亡、細胞遷移、止疼和催眠等多種功能。
三、藥代動力學
有研究觀察重組人酸性成纖維細胞生長因子皮膚用藥的藥代動力學，在兔健康及破損皮膚上均勻涂抹125 I-rhaFGF 180 U·cm -2 后，在不同的時間測血漿及組織中的放射性計數(shù)，結(jié)合紙層析的方法測定組織和血漿中的125 IrhaFGF的含量。結(jié)果 破損皮膚用藥后，血中rhaFGF 原型物濃度呈快速上升狀態(tài)，0.5 h 達最大值(73.03 pg·mL-1)，其后迅速下降，3 h 后接近0.125 I-rhaFGF 給藥后96 h，放射性主要濃集于皮膚，其次是腎，大腦最少。
結(jié)論 rhaFGF不能通過健康皮膚進入體內(nèi)，可通過破損皮膚進入血循環(huán)，但吸收量少，原形物半衰期短，無蓄積作用；吸收后的rhaFGF 對皮膚有較大親和力，可分布于遠處皮膚，且含量較高。
