轉化生長因子β1的生物學作用及應用進展

孫 磊(綜述)，楊鳳昆(審校)

(天津市口腔醫院藥劑科，天津 300041)

轉化生長因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)是新近發現的調節細胞生長和分化的活性多肽類物質，對細胞的生長、分化和多種生理、病理過程發揮重要調節作用，因其能促進成纖維細胞的轉化生長而得名。TGF-β能使正常的成纖維細胞的表型發生轉化，即在表皮生長因子同時存在的條件下，改變成纖維細胞的細胞壁生長特性，從而起到生物活性作用。研究表明,TGF-β受體及信號途徑中的信號分子缺陷與多種疾病的發生、發展有關[1]。TGF-β家族包括TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3,還包括活化素和抑制素。現就TGF-β1的生物學作用及研究進展予以簡要綜述。

1 TGF-β1的生物學作用

1.1基因轉錄 現在已知TGF-β1在很多基因的轉錄和表達中起作用,TGF-β1可參與的基因轉錄包括細胞骨架組成、基質形成和改建、新陳代謝和蛋白生物合成等，目前TGF-β1在基因轉錄中的具體作用仍在探索，不同來源的細胞可用不同信號通路來轉錄不同的基因[2]。

有研究將240例類風濕關節炎患者分為治療組和對照組，對患者的血清進行試驗觀察，采用酶聯免疫吸附測定試劑盒對血清水平量化，結果顯示，TGF-β1血清水平與患者疾病的嚴重程度呈正相關[3]。

孫鳳丹等[4]采用免疫組織化學多聚螯合物酶法檢測了121例乳腺導管癌和21例正常乳腺導管上皮組織芯片中TGF-β1、TGF-βRⅠ、TGF-βRⅡ、Smad2/3和Smad4蛋白的表達水平，并分析了其與乳腺癌臨床病理學特征的關聯性。結果表明，TGF-β1/Smad信號通路轉錄相關蛋白基因與乳腺癌組織形成密切相關，TGF-β1/Smad信號通路相關蛋白檢測可作為判定乳腺癌預后的指標。

1.2創傷愈合 TGF-β1可促進細胞增殖和分化，并促進成纖維細胞分泌膠原蛋白，且對細胞的生長、分化和免疫功能都有重要的調節作用。細胞可通過分泌TGF-β1促進增殖和分化，并誘導自身表達進而進行自我調節[5]。

張連波等[6]對大鼠慢性皮膚潰瘍創面愈合過程中TGF-β1、膠原Ⅰ和膠原Ⅲ的蛋白表達進行了觀察，結果發現外源性TGF-β1能增加肌腱細胞及膠原Ⅰ、膠原Ⅲ的產生，其中膠原Ⅰ產生量最大。實驗發現，TGF-β1的基因表達均發生在膠原合成前，提示TGF-β1對膠原合成有促進作用。TGF-β1可以通過促進各種細胞外基質成分表達，從而促進蛋白多糖、膠原蛋白等細胞的合成，發揮促進創面愈合的作用。

TGF-β1在體內生物學作用廣泛，可以抑制破骨細胞的活化，刺激成骨母細胞的增殖，而且對軟骨的生長和分化也起著關鍵性作用。Hwang等[7]使用免疫組織化學法對動物模型的TGF-β1的表達水平進行了測定，并觀察了原位雜交技術中TGF-β1對動物模型骨涎蛋白表達水平的影響程度，結果顯示：修復性牙本質中TGF-β1水平高于正常牙本質，TGF-β1的高表達可以上調骨涎蛋白在人牙髓細胞中的培養，促進其成骨性。

1.3瘢痕化及纖維化 研究表明,TGF-β1在瘢痕的形成過程中發揮了重要的作用,TGF-β1在瘢痕發生初期就有高水平轉錄,進而翻譯成蛋白質,后者刺激組織中成纖維細胞的增殖和以膠原為主的細胞外基質的沉積,增殖的成纖維細胞又會產生更多TGF-β1,如此反復循環,最終形成大量的纖維化組織,導致膠原等細胞外基質的形成與降解之間的動態平衡破壞，出現愈合紊亂，進而導致瘢痕增生[8]，因此提示抑制TGF-β1的表達可以減少瘢痕的形成。

Tang等[9]研究了積雪草苷對膠原蛋白表達的影響和TGF-β1對瘢痕成纖維細胞的體外作用，將瘢痕組織和正常皮膚組織分離出成纖維細胞，分別使用不同濃度的積雪草苷，并測定了積雪草苷對成纖維細胞活力的抑制作用。結果顯示，積雪草苷可以減少兩種皮膚組織的TGF-β1表達，使蛋白轉錄水平降低，減少成纖維細胞的生成，從而達到預防和治療增生性瘢痕的效果。

凌佼佼等[10]認為，TGF-β1既可以促進細胞外基質的合成，又可以通過促進基質金屬蛋白酶2及金屬蛋白酶組織抑制劑1的分泌，抑制細胞外基質的降解；還可以通過促進細胞分泌轉谷氨酰胺酶，改變細胞外基質的結構，使其交聯，增強細胞外基質對蛋白酶降解的抵抗力，從而減少細胞外基質的降解，促使瘢痕的形成。Naim等[11]對14例傷口愈合后形成瘢痕患者的瘢痕組織進行了分析，結果顯示，通過給予外源性肝細胞生長因子/擴散因子可以降低TGF-β1在細胞中的水平，從而發揮減少瘢痕的作用。

此外，口腔黏膜的纖維化也與TGF-β1密切相關，TGF-β1促進成纖維細胞轉化為α平滑肌肌動蛋白分泌的肌纖維母細胞，提示可以通過控制整合素αvβ6來降低TGF-β1的表達，從而達到延緩黏膜纖維化的目的[12]。

2 TGF-β1的臨床應用

TGF-β1可溶于水和其他溶劑，可作為外用溶液和注射劑直接應用于臨床。也有學者將其制成凝膠劑、微球等劑型，延長其作用時間并增加靶向性，增強了其藥理作用。

2.1溶液劑 TGF-β1可直接溶于水進行體外給藥。李良勇等[13]通過經鼻給藥研究了TGF-β1溶液對氯化鋰-匹羅卡品所致癲癇持續狀態大鼠海馬神經元的保護作用及其潛在的機制，實驗將60只健康雄性SD大鼠隨機分為轉化生長因子組、匹羅卡品組和正常對照組，建立了氯化鋰-匹羅卡品癲癇持續狀態模型并分別觀察各組大鼠海馬神經元的原位凋亡及變性死亡的情況表明，經鼻給予TGF-β1可以顯著地抑制或減輕癲癇持續狀態大鼠海馬神經元的變性與凋亡，從而發揮神經保護作用。

2.2注射劑 TGF-β1也可以作為注射劑進行局部注射給藥。顏貽站等[14]觀察了TGF-β1局部注射聯合經皮自體骨髓移植對骨折愈合的促進作用，首先預制家兔骨延遲愈合模型，制備模型后將40只新西蘭白兔隨機分為4組，每組10只，分別在第5日和第10日于骨延遲愈合區注入自體血液加生理鹽水、自體紅骨髓加生理鹽水、自體血液加TGF-β1、自體紅骨髓加TGF-β1治療。結果表明，第4組成骨細胞的平均體積密度、骨痂厚度改變、鈣含量等各項指標顯著高于其他3組，證明局部注射TGF-β1對于骨折的恢復有治療作用。

2.3凝膠劑 將TGF-β1制成凝膠劑，可以達到緩釋作用，使TGF-β1更長時間滯留在治療部位發揮治療作用。有學者將TGF-β1制成凝膠劑用于椎間盤褪變的治療。吳健等[15]將TGF-β1制成纖維蛋白凝膠主體膠，主體膠與催化劑未混合前為液態，具有可注射的優點，注射后在作用部位混合凝固成凝膠狀，與髓核相似，并且凝固時間可控性強，作為間充質干細胞的載體植入到椎間盤內有諸多優點。吳健等[15]將家兔隨機分為褪變模型組、纖維蛋白凝膠組、骨髓干細胞纖維蛋白凝膠組，每組18只，建立椎間盤褪變模型后，纖維蛋白凝膠組和干細胞纖維蛋白凝膠組分別移植入纖維蛋白凝膠TGF-β1復合物及骨髓間充質干細胞纖維蛋白凝膠TGF-β1復合物進行療效觀察，褪變模型組不做處理，作為陰性對照。結果表明，骨髓間充質干細胞聯合纖維蛋白凝膠TGF-β1能很好地抑制椎間盤褪變。

2.4微球 微球是指藥物分散或被吸附在高分子、聚合物基質中而形成的微粒分散體系。微球是近年來發展的新型給藥體系，它既能保護藥物免遭破壞，又與某些細胞組織有特殊親和性，能被器官組織的網狀內皮系統所內吞或被細胞融合，集中于靶區逐步擴散釋出藥物，因此微球在臨床治療上屬于靶向制劑。

楊亞冬等[16]將TGF-β1包裹在殼聚糖微球內制成緩釋微球,將該微球負載在殼聚糖-絲素支架上。將培養的骨髓間充質干細胞搭載到支架上,體外構建組織工程軟骨,移植到兔關節軟骨缺損處。以移植空白支架的家兔為對照組,移植體外構建的組織工程軟骨為實驗組，對支架移植后的兔關節修復情況進行研究，結果顯示：搭載TGF-β1殼聚糖微球的殼聚糖-絲素支架治療修復兔膝關節軟骨缺損具有較好的療效。

陳良建等[17]用改良乳化法制備TGF-β1明膠緩釋微球，負載在多孔鈦中，體外研究了其對兔軟骨細胞增殖和分化的影響，結果顯示載有TGF-β1的明膠微球涂層具有緩釋功能，無細胞毒性，有利于細胞的黏附、增殖和分化。

3 臨床意義和研究前景

實驗研究表明，TGF-β1對創面修復有重要作用，TGF-β1導致的基因轉錄與皮膚傷口閉合率有密切關系[18]。適量的TGF-β1有益于促進傷口的愈合，在皮膚創傷修復實驗中，能夠觀察到TGF-β1被激活和表達，進而促進成纖維細胞的增殖和細胞外基質的沉積，加速創面愈合。TGF-β1是創傷愈合過程中重要的調控因子，能夠引發炎性反應，調節表皮重構和細胞外基質的生成，促進結締組織再生等[19]。

同時，TGF-β1對細胞的生長具有雙重作用，既可以通過促進成纖維細胞生長起到促進愈合的作用，又可以抑制包括間充質和髓樣細胞來源的多肽細胞，導致創傷愈合后瘢痕化的形成。因此，在加入外源性TGF-β1促進愈合的治療時，應考慮到TGF-β1對于瘢痕產生的影響。在傷口愈合的過程中，作為炎性細胞與修復細胞間信號載體的TGF-β1的持續存在會不斷刺激成纖維細胞誘導基質產生，導致過度的細胞外基質沉積的纖維反應，并使其活性增強，導致組織增生，瘢痕形成；而抑制TGF-β1的生物活性會抑制基質生成和調節纖維化過程，阻礙TGF-β1的信號轉導，對抗瘢痕形成有一定的作用。

目前TGF-β1的部分作用機制仍不完全明確，在愈合及瘢痕形成過程中，除了TGF-β1以外還有其他相關炎性因子的作用,因此如何能通過控制TGF-β1促進愈合并取得讓人滿意的抗瘢痕效果,仍需要進一步研究[20-21]。

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