转化生长因子-α与肝再生的关系＊

彭庆慧 荣成 张晓 李可洲

(1.成都医学院临床医学系2007级临床本科1班;2.成都医学院实验技术教研室;3.成都军区总医院肝胆外科,四川 成都 610083)

转化生长因子-α(Transforming growth factor-alpha,TGF-α)在人的多种肿瘤组织、癌细胞及转化细胞中高表达,部分正常组织也含有很少量的TGF-α。近年来发现它在肝再生中也有重要作用。TGF-α是一种多功能的细胞因子,由50个氨基酸组成,具有广泛生物学活性,最早发现于病毒感染的细胞中。此后证实多种肿瘤细胞可分泌 TGF-α,并促进自身的生长。TGF-α主要存在于胎肝和未成年肝及成年人肝部分切除术(PHx)后肝脏,提示在活体内起重要的刺激肝细胞生长的作用[1],PHx后患者与暴发性肝炎患者血中TGF-α增高。TGF-α由肝细胞和非实质细胞产生并以自身分泌、自身调节的方式刺激肝细胞的分裂[2]。在体内和原代培养的肝细胞中,TGF-α与表皮生长因子(EGF)共用相同的受体,能与特定的EGF受体(EGFR)结合并通过自分泌刺激肝细胞的增殖。另外,TGF-α和EGF是参与重型肝炎肝细胞损伤的重要因子。总之,TGF-α不仅刺激多种细胞合成DNA,诱导上皮细胞形成集落,促进伤口愈合,而且诱导细胞恶性转化,诱导新血管生成,形成对肿瘤生长有利的微环境,抑制胃酸的分泌,促进肝细胞增殖和分化。因此,TGF-α在肝再生中也有重要作用。

1 TGF-α与肝再生的关系

在PHx术后,残余肝细胞几乎同时立刻进入G1期 ,约 1周就基本恢复到原有的肝脏重量和功能[3]。一旦恢复到原肝的重量,细胞增殖即停止。肝脏的这种再生并不是重新长出被切除的肝叶,而只是剩余肝细胞的增生,但学术界还是习惯称之为肝再生。肝再生包括3个关键性阶段：启动阶段(G0-G1)、增殖阶段(G1-S)和终止阶段(G1-G0)。TGF-α主要作用于肝再生的增殖阶段,使肝细胞不可逆的进入S期继而增殖。目前认为,参与肝细胞增殖调控的生长因子主要是 TGF-α、EGF、肝细胞生长因子(HGF)。这些因子可促进肝细胞DNA合成及分裂增殖作用,使处于感受态的肝细胞进入进展态,完成从G1期到S期的过程[4]。如果缺少这些特定生长因子,肝细胞将不能进行增殖而返回G0期或进入细胞程序性死亡[5]。体外细胞培养实验显示,TGF-α可直接刺激肝细胞DNA复制和细胞增殖;活体动物实验表明,TGF-α能有效地促进已获得增殖活性肝细胞进行增殖分裂,实现细胞周期循环[6-8]。Moriuchi[9]等分析了有丝分裂原联合应用对培养大鼠肝细胞MAPK、G1相关细胞周期素表达的效应,结果显示TGF-α是强有力的有丝分裂原,能够通过提高Ras/M APK的活性和上调细胞周期素Dl表达对促进肝细胞再生产生相加效应[10]。TGF-α与EGF高度同源性,但与EGF参与肝再生的早期过程相反,TGF-α表现出在较晚的时间发挥作用。

2 TGF-α在肝再生中的作用

2.1 促进增殖

TGF-α是促进肝细胞DNA合成的细胞因子之一。肝细胞生长因子(HGF)是目前已知的对成熟肝细胞作用最强烈的增殖刺激因子和促有丝分裂原。但Tomiya等的研究表明[11],肝内与血中的TGF-α水平和肝细胞增殖的相关性强于HGF,认为TGF-α在肝再生过程中起关键作用。肝细胞原代培养研究表明,一些HGF的功能可能是由肝细胞中TGF-α的合成诱导的,用TGF-α的反义mRNA封闭TGF-α合成后,HGF的丝裂原效果大大降低,对TGF-α的受体EGFR用相应抑制剂或抗体封闭后可以产生相似的效果[12,13]。以上研究表明,TGF-α在肝再生过程中即使不起最关键的作用也可能是紧跟在HGF之后的关键因子。肝再生过程中TGF-αmRNA量的升高时间与DNA合成时间是一致的。Masson等[14]研究发现肝大部切除术后2-3 h内,TGF-αmRNA就已开始表达,在12-24h内达到高峰,然后有所下降,到72h又出现一高峰,促进细胞从G1-S期过渡。而PHx后24小时肝细胞DNA的合成达到高峰,这就表明TGF-α在肝再生过程中起着关键作用。陈栋[15]等研究表明肝硬变大鼠肝再生的延迟、缓慢与TGF-a水平密切相关,TGF-α表达减少是引起肝再生启动延迟和肝再生缓慢的重要原因之一。研究发现,将TGF-α直接注入肝脏能引起正常大鼠肝细胞DNA合成[16]。TGF-α的过度表达能引起肝细胞过度增殖和小鼠肝癌,表明TGF-α是肝切除后评价肝再生的一个重要参数。

TGF-α主要是通过旁分泌形式发挥作用,它由肝细胞和非实质细胞合成,Kuffer细胞是其主要来源[17]。TGF-α与EGF有30%～40%的序列同源性,通过同一受体结合并激活EGF受体(EGFR)的酪氨酸激酶自身和蛋白质底物磷酸化,进而激活蛋白激酶和依赖的蛋白酶,引起细胞的分裂增殖,促进肝脏再生[18]。TGF-α及 EGF竞争同一受体,形成受体一配体复合物,EGF对肝细胞的亲和力高于 TGF-α,但 TGF-α诱导肝细胞的DNA合成力略强,可能与它们和受体结合后EGFR不同的后加工有关[19]。EGF复合物受溶酶体降解,而 TGF-α-EGFR复合物则不受它降解而进入再循环。EGF刺激肝细胞增殖[2]的可能机制为：EGF作用于肝细胞后能部分地引发连续的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细胞溶质与细胞核中的靶目标,包括磷脂酶A2[20,21]、转录因子ELK-1,c-myc及C/EBPβ,它们能介导好几种肝细胞增殖所必需的基因表达[21,22]。

2.2 肝切除量对TGF-α的影响

Scotte等人对进行30%、80%肝切除的大鼠采用RT-PCR进行TGF-α基因转录的检测,并通过流式细胞光度术及Ki-67表达评估增生反应,结果发现再生肝内TGF-α的表达与肝细胞有丝分裂密切相关,并且其表达水平与肝再生反应及肝切除的体积有关。进一步的研究显示,在70%肝切除除后3h TGF-α增加,24 h达高峰而后下降,72 h又有一小高峰,促进肝细胞G1/S期过渡,12h TGF-αmRNA表达增加,TGF-α肽在24-48 h增加,1d达高峰;80%肝切除后12h TGF2-αmRNA表达增加,2d达高峰,而30%肝切除后2d TGF-αmRNA表达增加,6d达高峰。以上均说明了肝切除量的不同直接影响残肝再生的能力和时程[23]。

综上可看出,TGF-α是一种多功能的细胞因子,在肝再生增殖阶段起着重要作用。然而还有一些研究表明TGF-α对肝再生的作用也许是非依赖型的。TGF-α基因纯合缺陷的小鼠PHx后肝再生和肝脏发育正常进行,这一现象可解释为其它EGFR配体代偿性增加所致。近年来,由化学因素和生物因素(如肝炎病毒)导致的的肝硬化和肝癌的发病率逐年增高,而区域性切除病变肝脏是治疗这类疾病的重要手段。在肝脏部分切除或者大范围肝切除后,如何有效地激发残余肝细胞的再生潜能是术后病人得以存活的关键。因此,进一步研究TGF-α的性质和生物学功能具有非常重要的临床意义。

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