肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子在眼科疾病中的相關(guān)研究進(jìn)展

樊淑紅，鄒紅，繆晚虹

肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（hepatocyte growth factor,HGF）是一類具有多功能生物活性的細(xì)胞因子，能刺激多種上皮和內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂運(yùn)動(dòng)，在組織的形成和修復(fù)，形態(tài)發(fā)生和腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。近年來HGF在眼科疾病中的作用日益受到學(xué)者的關(guān)注，故本文就HGF和眼科疾病的研究進(jìn)展綜述如下。

1　HGF結(jié)構(gòu)與功能

肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子由Nakamara等人[1]于1984年首次發(fā)現(xiàn)并命名，是從部分肝切除大鼠的血清成分中分離出的一種能刺激到原代培養(yǎng)的肝細(xì)胞生長(zhǎng)與合成的肝源性因子，主要由間充質(zhì)來源的細(xì)胞分泌和合成。HGF基因位于7q21染色體上，編碼728個(gè)氨基酸，成熟的HGF是由二硫鍵連接分子量為69 kD的α鏈和34 kD的β鏈形成的異二聚體。由α鏈有一個(gè)N端和4個(gè)Kringle結(jié)構(gòu)域，在α鏈的N端有一個(gè)由27個(gè)氨基酸組成的發(fā)夾樣結(jié)構(gòu)，是HGF發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)的主要作用元件；而由88個(gè)氨基酸組成的Kringle結(jié)構(gòu)域的空間取向?qū)GF分子與受體結(jié)合而言非常重要。β鏈包含一個(gè)絲氨酸蛋白酶樣結(jié)構(gòu)[2]，是HGF與其特定受體——細(xì)胞間質(zhì)表皮轉(zhuǎn)化因子（cellular-mesenchymal to epithelial transition factor,c-Met）的結(jié)合位點(diǎn)[3]。

c-Met是由原癌基因c-Met編碼，具有磷酸化活性的跨膜受體。在不同類型的上皮、內(nèi)皮細(xì)胞和造血祖細(xì)胞表達(dá)。c-Met具有促細(xì)胞增殖分裂，誘導(dǎo)刺激上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞移行和運(yùn)動(dòng)的作用，且與多種癌基因產(chǎn)物和調(diào)節(jié)蛋白相關(guān)。它參與調(diào)節(jié)多種體內(nèi)過程，如細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞骨架重建等，是調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂、增殖和修復(fù)過程的一個(gè)重要因子[4]。HGF與其c-Met受體結(jié)合后酪氨酸殘基自動(dòng)磷酸化，引起酪氨酸激酶的活化，從而激活HGF/c-Met信號(hào)通路，誘導(dǎo)相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。

2　HGF生物學(xué)作用

HGF通過自分泌、旁分泌或內(nèi)分泌的方式作用于肝細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞等多種上皮源性細(xì)胞，誘導(dǎo)多種細(xì)胞有絲分裂、刺激細(xì)胞增殖運(yùn)動(dòng)、對(duì)抗細(xì)胞凋亡。參與調(diào)節(jié)許多生物過程，如促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和新生血管形成，組織再生和修復(fù)，抑制炎癥反應(yīng)，保護(hù)神經(jīng)[5]，抗纖維化作用，刺激癌細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移，高濃度時(shí)還可抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[6]。

在眼科疾病中，HGF是一種修復(fù)性因子，其功能有：（1）HGF的生物作用不僅限于誘導(dǎo)細(xì)胞增殖和運(yùn)動(dòng)本身，還包括諸如促進(jìn)眼部組織形態(tài)的發(fā)生[7]及促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，誘導(dǎo)形態(tài)發(fā)生，刺激T細(xì)胞黏附至內(nèi)皮和遷移，以及抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。（2）不同的營養(yǎng)因子可促進(jìn)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的存活和再生，如睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子（ciliary neurotrophic factor，CNTF）和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BD-NF）。實(shí)驗(yàn)研究證明[8]HGF在支持神經(jīng)節(jié)細(xì)胞存活和軸突再生方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。HGF及其受體在發(fā)育和成年哺乳動(dòng)物的大腦中表達(dá)[9]，與CNTF或BDNF相比，HGF處理的視網(wǎng)膜中的小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞增殖延長(zhǎng)。c-Met在神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和Müller細(xì)胞中表達(dá)，表明HGF可通過與神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)相互作用而具有神經(jīng)保護(hù)作用。（3）HGF通過自分泌或旁分泌等途徑調(diào)節(jié)作用于角膜、晶狀體上皮細(xì)胞，維持其組織結(jié)構(gòu)的完整性。（4）HGF在腫瘤發(fā)生發(fā)展中，具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移等生物學(xué)效應(yīng)。有研究表明[10-11]，HGF可有效增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)凋亡誘導(dǎo)劑如順鉑和喜樹堿的抵抗作用，同時(shí)HGF對(duì)血管緊張素II誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞凋亡可發(fā)揮阻斷作用。國內(nèi)也有研究發(fā)現(xiàn)[6]，當(dāng)HGF濃度降至20 ng·ml-1后無明顯抗細(xì)胞凋亡作用，而50 ng·ml-1以上濃度的HGF才可以拮抗由VP-16誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。其機(jī)制尚不明確。（5）在某些病理?xiàng)l件下，如增生性糖尿病視網(wǎng)膜病變、視網(wǎng)膜靜脈阻塞，HGF參與了新生血管生成這一病理過程，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[12]HGF可能通過直接激活絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（Akt）和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERKs）獨(dú)立于血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）誘導(dǎo)血管生成。HGF同時(shí)通過其自分泌、旁分泌途徑[13]促進(jìn)增殖膜上細(xì)胞分裂生長(zhǎng)。

3　HGF及其受體與眼科疾病

3.1　角膜疾病

角膜是視覺系統(tǒng)的保護(hù)屏障和重要屈光介質(zhì)，角膜由上皮層、前彈力層、基質(zhì)層、后彈力層和內(nèi)皮層組成。角膜的透明性是保障我們良好視力的前提[14]。但由于角膜解剖位置，其表面經(jīng)常受到環(huán)境因素的影響，而一個(gè)完整的角膜上皮對(duì)保持良好視力及抵御眼部感染至關(guān)重要。健康的角膜上皮的傷口愈合相對(duì)較快。然而，持續(xù)的角膜損傷，會(huì)導(dǎo)致角膜愈合不良。克服延遲愈合需要增強(qiáng)上皮細(xì)胞增殖，而上皮的再生包括細(xì)胞外基質(zhì)蛋白和生長(zhǎng)因子等的參與，共同促進(jìn)細(xì)胞黏附、遷移和擴(kuò)散過程。為了應(yīng)對(duì)損傷，細(xì)胞外基質(zhì)和淚腺分泌一些生長(zhǎng)因子，其中HGF已被證明參與角膜上皮細(xì)胞的新陳代謝。HGF受體激活磷脂酰肌醇-3激酶/絲氨酸-蘇氨酸激酶（PI-3K/Akt）及ERK激酶信號(hào)[15-16]，發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞分裂，調(diào)控細(xì)胞周期作用修復(fù)角膜上皮。實(shí)驗(yàn)研究[17]發(fā)現(xiàn)在某些化學(xué)損傷、紫外線輻射、病毒感染、低氧等誘導(dǎo)的角膜損傷動(dòng)物模型及角膜損傷患者中，均可見淚液中HGF和c-Met表達(dá)明顯增加，在角膜損傷期間，HGF主要由基質(zhì)成纖維細(xì)胞分泌，并以旁分泌的方式作用于角膜上皮，促進(jìn)傷口愈合。此外，角膜損傷修復(fù)過程中，若角膜上皮增生及基質(zhì)成纖維細(xì)胞活化產(chǎn)生過多排列紊亂的膠原纖維，將會(huì)導(dǎo)致角膜纖維化。目前已證實(shí)[18]HGF具有抑制成纖維細(xì)胞生成，抗纖維化作用。丁月等[19]通過對(duì)準(zhǔn)分子激光原位角膜磨鑲術(shù)（LASIK）手術(shù)前后淚液中與 HGF含量的定量分析，發(fā)現(xiàn)LASIK術(shù)后淚液中HGF含量存在著一個(gè)由升高到降低的短期動(dòng)態(tài)變化過程，這一結(jié)果提示由淚腺和角膜成纖維細(xì)胞分泌的HGF可能參與了LASIK術(shù)后角膜傷口愈合的早期過程，發(fā)揮了對(duì)角膜損傷反應(yīng)中的上調(diào)作用，促進(jìn)細(xì)胞分裂增殖及遷移等生物學(xué)效應(yīng)作用。因此可以推測(cè)，HGF參與了角膜損傷與修復(fù)作用機(jī)制，并發(fā)揮重要的作用。

3.2　后發(fā)性白內(nèi)障

Weng等[20]人使用逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（RT-PCR）和蛋白質(zhì)印跡技術(shù)在晶狀體組織、晶狀體上皮細(xì)胞中檢測(cè)到c-Met和HGF-mRNA。目前已證實(shí)[21]HGF及其受體c-Met在晶狀體組織及晶狀體上皮細(xì)胞中均有表達(dá)。HGF結(jié)合其受體誘導(dǎo)刺激晶狀體上皮細(xì)胞（LECs）增殖，可能是引起白內(nèi)障術(shù)后最常見的后囊膜混濁（PCO）的主要原因。白內(nèi)障術(shù)后剩余的晶狀體上皮細(xì)胞保留在前囊上，誘導(dǎo)HGF釋放，激活其受體并誘導(dǎo) ERK和c-Jun氨基末端激酶/應(yīng)激活化蛋白激酶（JNK/SAPK）以及磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）的活化[22]，從而誘導(dǎo)細(xì)胞周期蛋白D1的表達(dá)，刺激LECs增殖造成后囊混濁。這些研究提示我們參與HGF刺激的增殖的這些信號(hào)傳導(dǎo)途徑可以成為PCO的潛在治療靶點(diǎn)。

3.3　增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變

目前認(rèn)為[23]肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子/分散因子（HGF/SF）的增加，是誘導(dǎo)視網(wǎng)膜色素上皮（RPE）遷移和增殖進(jìn)入玻璃體腔并導(dǎo)致增生性玻璃體視網(wǎng)膜病變（PVR）發(fā)展重要細(xì)胞因子，并通過c-Met信號(hào)通路促進(jìn)新生血管形成。有研究發(fā)現(xiàn)[24]c-Met在RPE細(xì)胞中高度表達(dá)，在視網(wǎng)膜脫離小鼠模型HGF/SF水平增加引發(fā)c-Met上調(diào)，然后增加RPE增殖和遷移。體外實(shí)驗(yàn)證明[25]，HGF及其受體c-Met、成纖維細(xì)胞特異蛋白-1（fibroblast-specific protein 1,FSP-1）等其它細(xì)胞因子可在RPE細(xì)胞中表達(dá)，外源性HGF破壞了RPE細(xì)胞間連接的完整性，促細(xì)胞增生、遷移，促使細(xì)胞表型向成纖維細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化，從而參與了PVR病理過程。國內(nèi)研究者[26]亦在視網(wǎng)膜脫離（RD）患者血清、玻璃體液和或伴有PVR視網(wǎng)膜前膜中發(fā)現(xiàn)HGF及其受體，隨著PVR病程進(jìn)展，玻璃體內(nèi)HGF濃度逐漸升高。Yu Jung Chen等[27]研究發(fā)現(xiàn)表皮生長(zhǎng)因子（EGF）和HGF受體通過激活蛋白激酶C（protein kinase C,PKC）活化和ERK磷酸化兩條途徑誘導(dǎo)RPE細(xì)胞遷移，并且這兩種生長(zhǎng)因子具有協(xié)同作用，即不僅可以被每個(gè)自身配體激活，而且可以被異源配體交叉激活，從而增強(qiáng)信號(hào)傳導(dǎo)和細(xì)胞遷移。但其潛在機(jī)制目前尚不完全清楚。除此之外，PKCδ（PKC同工酶）能夠反式激活c-Met和EGF受體，介導(dǎo)PVR相關(guān)病理過程的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，或許PKCδ可作為基因治療預(yù)防PVR的更具體的靶點(diǎn)；microRNA-182（miR-182）[28]表達(dá)的變化可以影響HGF及其受體所誘導(dǎo)的RPE增殖和遷移這一病理過程，可以通過上調(diào)miR-182與PVR組織中的c-Met下調(diào)來抑制RPE細(xì)胞增殖和遷移，為PVR治療提供新的靶點(diǎn)和選擇。

3.4　眼部腫瘤

近代研究[29]認(rèn)為來源于癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（cancer-associated fibroblast,CAF）的HGF，是侵襲性和轉(zhuǎn)移性腫瘤行為的重要觸發(fā)因素。HGF在腫瘤細(xì)胞上激活其同源受體c-Met而促成腫瘤微環(huán)境。腫瘤細(xì)胞分泌生長(zhǎng)因子，上調(diào)CAF中HGF的產(chǎn)生，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。研究顯示[30]，通過建立抗HGF和抗c-Met模型治療，HGF/c-Met軸的破壞可以減少腫瘤的侵襲和生長(zhǎng)，從而為抑制腫瘤發(fā)展提供新的臨床途徑。Topcu-Yilmaz P等[31]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在人和自發(fā)性葡萄膜黑色素瘤的動(dòng)物模型中，HGF的過度表達(dá)可以激活RAS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑結(jié)合受體c-Met促進(jìn)皮膚黑素生成。在葡萄膜黑色素瘤中，c-Met參與調(diào)節(jié)黑色素瘤的基因表達(dá)，其表達(dá)增高可增加腫瘤轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)，此外，細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4（CDK4）[32]在功能上使腫瘤抑制基因p16/INK4a失活，從而促進(jìn)黑素瘤發(fā)育。最新研究[33]還發(fā)現(xiàn)，miR-182在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中起關(guān)鍵作用。miR-182可抑制HGF誘導(dǎo)的肺癌細(xì)胞遷移，侵襲和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial-mesenchymal transition,EMT）。另外，血管的發(fā)生也是腫瘤形成和維持非常重要的因素。近年發(fā)現(xiàn)[34-35]，HGF和VEGF對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和毛細(xì)血管形成均有明顯的促進(jìn)作用，二者聯(lián)合應(yīng)用對(duì)腫瘤血管形成有協(xié)同作用。此外，HGF可能具有刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生VEGF的作用從而刺激腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移等，但高濃度時(shí)還可抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。同時(shí)，HGF及其受體在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤[36]、血管瘤[37]、眼眶橫紋肌肉瘤[38]等腫瘤組織中亦有表達(dá)。

3.5　其他

HGF可能與近視形成有關(guān)。Western blotting研究[39]HGF的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)照組鞏膜成纖維細(xì)胞中HGF蛋白表達(dá)量低，凹透鏡成功誘導(dǎo)的近視豚鼠鞏膜成纖維細(xì)胞HGF蛋白表達(dá)增加，與基質(zhì)金屬蛋白酶-2（MMP-2）表達(dá)趨勢(shì)相同。由此推測(cè)HGF可能參與調(diào)節(jié)鞏膜正常生理功能。另有研究發(fā)現(xiàn)[40]，HGF及其受體在翼狀胬肉組織也有表達(dá)，均在鱗狀上皮細(xì)胞層的基底細(xì)胞表達(dá)最強(qiáng)，提示HGF與翼狀胬肉的生成發(fā)展可能相關(guān)。除此之外，王書華[41]采用雙抗體夾心法酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）測(cè)定三種類型青光眼患者房水中的HGF濃度并與單純白內(nèi)障患者相比較，結(jié)果表明：三種青光眼組房水HGF濃度均高于白內(nèi)障組，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的差異（P＜0.05），但慢性閉角型青光眼組與開角型青光眼組比較差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.815）；而急性閉角型青光眼組與其他兩組青光眼組比較差異明顯（P＜0.01），故推測(cè)HGF可能與青光眼發(fā)病后的組織損傷有關(guān)。

4　小結(jié)

綜上所述，HGF作為一種多功能的細(xì)胞因子，不僅在正常眼組織的生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮重要作用，且在多種眼科疾病中通過多種方式參與疾病的發(fā)生發(fā)展。但同時(shí)，HGF仍有許多生物學(xué)功能尚未明確，由HGF及其受體c-Met所參與的信號(hào)通路途徑還需進(jìn)一步探索，以期為眼科疾病的藥物治療提供新的途徑。