促肝细胞生长因子 [肝细胞生长因子在整形外科领域的研究进展]

　　肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)是一种体液性介质，具有多种生物学效应。它通过旁分泌或自分泌机制，借助上皮间质的相互作用，在胚胎发生、创伤愈合、血管发生、组织器官再生、形态发生和致癌作用等方面发挥重要作用。本文就HGF的生物学功能及在整形外科领域的研究进展做一综述。
　　
　　1　肝细胞生长因子的概况
　　
　　1．1　HGF的发现及来源：1984年，Michalopoulus等发现肝部分切除后，大鼠血浆内含有刺激肝细胞DNA合成的物质，称之为肝细胞生成素(hepatopoietin，HPTA)。同年，Nakamura等从肝部分切除的大鼠血小板中提取到纯度较高的多肽因子，并命名为肝细胞生长因子(hepatocyte growthfactor，HGF)。1985年，Stoker等发现一种主要作用于细胞活动的成纤维细胞衍化因子，因为它能分散结合紧密的细胞克隆集落，故命名为扩散因子(scatter factor，sF)，实际上它们是同一种因子，现通称为HGF。
　　HGF存在于动物和人体内多种组织和细胞中，HGF主要来源于肝脏枯否氏细胞(Kupffer cell)、内皮细胞(endothelial cell)、成纤维细胞(libroblasts)、贮脂细胞(fat－storlng cell)、肺脏内皮细胞以及恶性肿瘤细胞。胰腺、肠、甲状腺、脑、颌下腺等组织也能合成和表达HGF，而肝实质细胞和肾脏仅产生极微量的HGF。Traktuev和Shingemura发现脂肪干细胞能合成与分泌大量HGF。
　　
　　1．2　化学结构：人HGF基因约70kb，有18个外显子和17个内含子，定位于7号染色体，由728个氨基酸构成的单链分子衍生而成。HGF的活性形式为一条α链和β链通过二硫键连接而成的异二聚体多肽，α链有4个功能域，β链则由1个无功能的丝氨酸蛋白结构域构成。HGF与肝素有很强的亲和性，对DNA酶和RNA酶均不敏感，蛋白酶可使其失去活性。HGF具有高度同源性，不同来源和不同种属的HGF结构基本相似。
　　
　　1．3　HGF c－Met受体：现已证实，HGF受体是由原癌基因c－Met(protooncogene c－Met)编码产生的一种与酪氨酸激酶相关的受体。c－Met编码蛋白质是一相对分子量为190×10的杂二聚体，由45×10的α链和145×10的β链通过二硫键结合而成，称为p190c-Met。该蛋白在合成过程中首先合成一相对分子量为170×10的单体。再经糖基化和在某一特定水解位点裂解形成α链和β链，β链N端和α链显露细胞膜外，β链c端则在细胞膜内，其中包括酪氨酸激酶区域和自动磷酸化位点，从而形成一包括膜外结合位点、跨膜蛋白、膜内激酶区域完整的细胞膜受体，HGF与之结合后发生一系列生物调节效应。
　　
　　1．5　HGF生物学功能：HGF除具有肝脏损伤后启动肝再生的功能，还具有显著的促细胞分裂、细胞运动及血管生成作用。HGF刺激原代无血清培养的肝细胞DNA的合成，对多种组织器官的生长发育有重要的生理调节功能。HGF的主要功能：①具有促进血管内皮细胞增生和新生血管形成的作用，一般认为在血管生成过程中，内皮细胞需要表现出一系列特殊、复杂的行为，包括增殖、迁移、细胞间互相粘着、排成直线以及形成开放的腔样结构，在兔与小鼠缺血模型中，HGF能刺激新生血管生成，且不论在体内还是体外试验HGF的血管生成活性比血管内皮生长因子(VEGF)及碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)更为强大；②HGF还可促进组织细胞的发生、生存和再生，抑制细胞凋亡。周一军等证明HGF干预后可显著降低不同时间的内皮细胞凋亡率，且内皮细胞抗凋亡基因Bc1－2表达明显升高，而促凋亡基因Bax表达无明显变化。Gopalkr Ishnapilla等研究发现HGF能够抑制高糖环境下内皮细胞的程序性死亡(凋亡)，促进血管内皮细胞再修复；③HGF还能调节胶原纤维的合成和炎性反应，在促进创伤愈合与防治组织纤维化中起重要的作用。
　　
　　2　肝细胞生长因子在整形外科的研究进展
　　
　　2．1　在创面修复方面的研究：随着分子生物学的研究进展，人们对创面愈合的调控机制认识不断深化，组织细胞的修复能力取决于创面本身内环境的变化、内源性生长因子含量以及因子受体及其活性变化等因素，生长因子在创面修复中起着举足轻重的调控作用。生长因子促进组织再生的作用表现在以下三个方面：①生长因子作为化学趋化剂，趋化炎性细胞与组织细胞，为创面杀菌以及后期修复创造了条件；②直接作用于组织修复细胞上的生长因子受体，通过其促分裂效应加速细胞周期转变以促进创面修复；⑧通过竞争性作用，可以上调组织修复细胞上生长因子受体的活性，从而加速信号的传递。既往生长因子促进创面修复的研究集中在bFGF VEGF、EGF、PDGF。哈小琴等以新西兰兔为动物模型，将携带人HGF基因的重组质粒(pUDKH)直接涂抹创口，发现外源性HGF能促进伤口愈合。其机制可能是HGF除了刺激血管内皮细胞的迁移、增殖，形成新生血管，促进局部伤口的有效循环外还可刺激皮肤角质形成细胞运动、增埴，加速伤口的再上皮化，另外，HGF能够明显地抑制转化生长因子－β(TGF－β)的产生和增强胶原酶的活性，TGF－β作用于损伤组织的成纤维细胞，促使其合成大量的Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白、弹性蛋白、整合素、蛋白多糖等多种ECM成分，抑制基质降解酶的产生、促进该酶降解物的合成并加强基质与细胞的结合，促使伤口张力增加和局部纤维化，从而促进创伤的愈合。Ono等证实了局部给予HGF基因能显著促进肉芽组织生长，加速急性切割伤创面再上皮率以及增加创面愈合口抗张力强度等作用。为了寻求一种能够在创面持续合成释放生长因子的方法，金丽娟等选取MSCs作为靶细胞，将外源性HGF基因通过腺病毒载体导入MSCs，然后注射于烧伤创面下，结果显示伤后12天创缘有新生表皮生成，21天大部分创面愈合，且治疗组表皮明显厚于其他对照组，并可见钉脚的下伸、毛囊及皮脂腺的较早再生。
　　
　　2．2　在病理性瘢痕方面的研究：病理性瘢痕包括增生性瘢痕(Hypertrophic Scar，Hs)和瘢痕疙瘩(Keloid，K)，是异常伤口愈合过程中的两种形式。它们的形成机制包括成纤维细胞的过度增生和凋亡减少，胶原合成增加和基质降解减少，细胞因子和生长因子的产生异常。Sullivan等已证实了过度表达的TGF－β在纤维化的进展中起关键作用，且瘢痕大小与TGF－β浓度成正比。相对而言正常皮肤组织中TGF－β的表达却很少。TGF－β通过增加胶原合成和减少降解来促进细胞外基质(EcM)堆积，它也是一个潜在的抑制上皮和内皮细胞生长因 子，例如抑制角质化细胞，诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，造成瘢痕的形成和挛缩。HGF可通过抑制TGF－β的表达来改善瘢痕形成。Ha等在动物模型瘢痕内一次性注射不同剂量的Ad－HGF，注射后第52天肉眼观察可见治疗组瘢痕较治疗前明显减小或与周围皮肤在同一水平，呈剂量依赖性，大、中剂量组(8.6×10，8.6×10 pfu)治疗前后肥大指数的减少有统计学意义(P＜0.05)，尚可见不同程度再生的丛状生毛，而对照组多数瘢痕大小无明显变化，有的甚至更高；光学显微镜观察显示，治疗组真皮纤维组织明显少于对照组，并可见毛囊及皮脂腺分裂相的存在；天狼猩红染色显示大、中剂量组创口中胶原薄且稀少，而低剂量组和对照组刨口中仍有丰富大而粗的Ⅰ型胶原，证明了外源性的HGF可预防或治疗皮肤瘢痕形成。Shanon等探讨口腔粘膜损伤修复时瘢痕形成明显少于皮肤损伤修复的原因，惊奇地发现口腔细胞产生的H6F、KGF(角质化生长因子)的水平比皮肤高，这也间接地说明了HGF能减少瘢痕的形成。HGF基因能明显减少硬皮征皮下组织胶原纤维的沉着，与对照组相比皮肤厚度降低2～3倍。
　　
　　2．3　在脂肪移植方面的研究：前脂肪细胞理论(阐明了脂肪细胞中含有两种不同的细胞成分一包含脂质的脂肪细胞和无脂质的基质细胞，基质细胞中含有干细胞，在某些特定情况下可以分化为成熟的脂肪细胞，并能合成及储存脂质)的诞生为自体脂肪游离移植的可行性提供理论支持。众多学者认为脂肪游离移植后，有血运的脂肪细胞能成活，如何加速移植体的血管重建和促进前脂肪细胞的分化是目前脂肪移植研究的方向。Traktueue等证实脂肪细胞能分泌大量的HGF，使得移植脂肪能够存活，预测脂肪移植将来在修复组织缺损中将扮演重要的角色。Shingemura等研究发现在体外培养的脂肪干细胞能分泌HGF且明显多于其他生长因子，可达到(15112±1628)pg／10cells，将脂肪干细胞移植到肺气肿动物模型的损伤肺泡中，损伤肺组织中的HGF表达时间持续达4周，能修复损伤肺泡的上皮细胞，改善肺通气。HGF能促进血管内皮细胞等的增生与分裂，并且它的血管生物活性要强于VEGF和FGF，在人和大鼠的内皮细胞培养液中加入外源性的HGF，8天后血管内皮细胞的数量增加16倍。综上所述，把HGF应用于脂肪移植中，有助于提高移植脂肪的存活率。
　　
　　3　存在问题及展望
　　
　　HGF活性半衰期只有几个小时，其在体内发挥作用需持续长时间与靶细胞受体结合，倘若研究一种既能让HGF稳定，又能使HGF持久缓慢释放的载体，延长HGF活性周期，则解决了HGF临床应用中的一大难题。目前研究最多的是以腺病毒为载体，腺病毒载体的优点是导入效率明显高于逆转录病毒，可制备的病毒滴度高，对分裂和非分裂细胞都有感染性，而且在受染细胞内不发生整合，因此没有致癌和致突变的危险；可插入大片段的外源基因。实验证明一次给Ad－HGF，停药后一个月不出现抗体，说明一次给药是安全的，而且多次局部注射后才有抗腺病毒抗体出现。
　　因为HGF影响和调控细胞周期，应用HGF的安全性成为争论的焦点。文献报道了HGF－c－Met信号通路有潜在致瘤性和致肿瘤浸润、转移的可能性，HGF也可通过诱导VEGF的产生间接诱导肿瘤的血管生成。因此，在研究HGF作用的同时对其安全性的研究也不能忽视。
　　HGF有强大的血管活性，但未见国内外在皮瓣存活、颗粒脂肪移植方面研究的相关报道。从理论上分析，向这方面研究是可行的。
　　HGF在整形外科的研究逐步深入，应用虽为初期，但已展示出它的潜力。随着对HGF作用机制认识的不断增强，相信HGF在整形外科中有比较广泛的应用前景。