基本介紹
- 中文名：鹼性成纖維細胞生長因子
- 外文名：BFGF
簡介,性質,分布,作用機制,生物學功能,生物學效應,套用前景,美容套用,獲得榮譽,
簡介
隨著bFGF的高度純化（Bohlen，1984）、測序（Esch，1985，Simpson，1987）和DNA克隆成功（Araham，1986，Gospodarowicz，1984）引入肝素-瓊脂糖親和層析提純bFGF，可得到純度達90%以上，由此bFGF研究進入了新階段。現今資料表明，bFGF的生物學作用極其廣泛，它在血管形成、促進創傷癒合與組織修復、促進組織再生和神經組織生長發育過程中起著十分重要的作用。現就bFGF的一般性質、分布、對神經組織的作用和機制以及臨床套用前景等作一綜述，以促進bFGF的開發和臨床套用。
性質
bFGF是含155個胺基酸的促有絲分裂的陽離子多肽，其胺基酸序的55%和aFGF相同，分子量為16～18.5 KD。bFGF分子結構中有4個半胱胺基酸，以此形成分子的三維空間結構。由絲氨酸取代半胱氨酸的重組bFGF的生物學活性不變，而單鏈多肽則易於在大腸桿菌中表達〔3〕。
bFGF基因位於人的第5對染色體上，為單拷貝基因，呈不連續狀態，其功能區被兩個內含子隔開分為三個外顯子區域。bFGF基因長度大於38 kb，第一個內含子位於第60、61位密碼間，第二個內含子位於第94、95位密碼子之間。bFGFmRNA有4.6 kb和2.2 kb兩種形式，有bFGFmRNA反轉錄的cDNA序列已清楚，在bFGFcDNA可讀框架中可見到一個常見的AUG起始密碼、UGA終止密碼。在AUG前面有起始密碼CUG存在，它可啟動氨基末端的延長。bFGF羧基末端較氨
基末端穩定，如果氨基末端截取少於25個胺基酸時並不影響其生物學活性。bFGF活性比aFGF大30～100倍〔4〕。bFGF在生物進化上具有很強的保守性，各種動物的FGF都有很高的同源性。人和牛bFGF胺基酸順序同源性達98.7%。
bFGF有很強的肝素親和力，在其114～123位胺基酸為高親和力區，其它部位則有低親和力區。抗bFGF與受體結合的單克隆抗體對其與肝素結合力無影響，取消有羥基端42位胺基酸，肝素親和力即消失，而且可喪失部分生物學活性。bFGF基因中未發現信號肽順序，用bFGF的cDNA轉染3 T3細胞，能觀察到bFGF對單個細胞的趨化作用，且用抗bFGF的mcAb可中和這一活性，說明bFGF可經自分泌方式釋放〔5〕。
分布
主要分布於垂體、腦和神經組織及視網膜、腎上腺、胎盤等〔17〕，尤以垂體含量最高，能純化大量的bFGF（0.5 mg/kg），其它組織含量很少，約為其1/10～1/50。bFGF不存在或以極低濃度存在於血清和體液中。
bFGF作為細胞分裂原，主要作用在起源於中胚層和神經外胚層的骨骼肌細胞、成纖維細胞和骨細胞等，其受體也相應的分布於上述細胞表面。FGF存在兩類受體：一類是親和力受體，屬跨膜性酪氨酸蛋白激酶類受體；另一類是低親和力受體，即肝素樣受體，為硫酸乙醯肝素蛋白多糖類物質〔6〕。它們是一條單鏈多肽，約110～150 KD，受體數目約2×103～8×104/細胞，受體對bFGF的親和力KD=18～80 pm。受體至少有4種形式，由細胞外區、跨膜區、胞漿區的近膜區和酪氨酸激酶區組成，由於每種FGF受體均能和FGF家族每個成員結合，而不同FGF受體的表達存在著組織細胞特異性。bFGF與受體親和力顯著大於aFGF。
作用機制
bFGF通過與靶細胞上的受體結合而發生作用，因此細胞內合成的bFGF需分泌至細胞外才能發揮生物學作用。但bFGF的mRNA翻譯產物缺少引導它們向細胞外分泌的信號序列，其分泌途徑與經典途徑不同，除了可能是細胞受損或死亡後釋出〔7〕，還有自分泌和旁分泌起作用〔8〕。
bFGF與高親和力受體結合時需低親和力受體的參與，提示低親和力受體的結合使高親和力受體結合更容易、更牢固〔9〕。bFGF與受體結合後可能通過以下途徑將信號傳至胞核：（1）激活腺苷酸環化酶與鳥苷酸環化酶，磷脂酶C（PLC-rl）磷酸化，又使磷脂醯肌醇-4，5二磷酸（PIP2）分解為甘油二酯（DG）和三磷酸肌醇（IP3），導致蛋白激酶C激活和Ca2+內流；（2）與受體結合後定位於細胞核，影響RNA聚合酶Ⅰ，加強核蛋白體基因的轉錄，以加速細胞由G0→G1和→G1→S期的轉換，刺激細胞的DNA合成增強，促進細胞的分裂與增殖〔9〕；（3）bFGF與FGFR複合物的內部化。
生物學功能
bFGF的生物學效應分體內和體外兩大部分。體內作用十分強烈，成纖維細胞、骨細胞、軟骨細胞、血管內皮細胞、腎上腺皮質和髓質細胞、神經元和神經膠質細胞等具有很強的促細胞分裂增殖活性〔10〕。體外細胞培養中能在低濃度（1 mg·ml－1）發揮其作用。bFGF是重要的促有絲分裂因子，也是形態發生和分化的誘導因子〔11〕。其主要生物學作用有：（1）作為血管生長因子；（2）促進創傷癒合與組織修復；（3）促進組織再生；（4）參與神經再生等。
生物學效應
bFGF在神經組織的表達
從多種神經外胚層和中胚層起源的組織(如大腦皮質、下丘腦、垂體和視網膜等)可提取、純化出bFGF。採用免疫組織化學方法測出神經元胞體、軸突與樹突近端bFGF濃度為40～120 pm*g－1〔12〕。在星形膠質細胞和海馬神經元、腰段脊髓神經元、神經膠質細胞及坐骨神經的雪旺氏細胞、郎飛氏結等也發現有bFGF的分布〔13，14〕。在鵪鶉的胚胎期，發現神經管和神經嵴有bFGF表達，後期在脊索和脊索神經節根表達。
中樞神經損傷後，有關bFGF表達情況的研究較多。Finklestine等（1988）發現腦損傷後bFGF明顯增加，尤其病灶周圍星形膠質細胞最為顯著；Salley（1991）報導大腦損傷後3天，患側皮層、室管膜和海馬神經元中bFGF增加；Christine等（1994）誘發成年大鼠癲癇發作時，前腦神經元和膠質中bFGFmRNA顯著增多。但在周圍神經有關神經損傷後bFGFmRNA的表達，尚未見文獻報導。
bFGF作為神經營養因子
（1）是神經膠質細胞和雪旺氏細胞的促有絲分裂原。bFGF有刺激神經膠質細胞的非有絲分裂活性，如促進星形膠質細胞的遷移和纖溶酶活劑的釋放；調節膠質細胞纖維酸性蛋白（GFAP）的表達及谷氨酸和S-100蛋白的合成；改變星形膠質細胞的典型的細胞進程和細胞膜結構；促進星形膠質細胞的增殖並形成纖維狀外形；也可促進少突膠質細胞的增殖，並增加其髓磷脂相關蛋白和類脂的含量。
(2)對體外培養神經元的作用
bFGF能延長培養液中多種中樞和外周神經元的存活，刺激膽鹼乙醯化酶的合成以及突起的生長。Aoyagi等〔15〕報導在培養的胎鼠海馬神經元中加入bFGF，可使神經元成活時間增加和其軸突延長。在培養的胎鼠海馬神經元中加入bFGF10～30pg·ml－1，使原只能存活5～7天的神經元生命延長14天，數目增加4倍；當濃度增至200～500pg·ml－1時，可使原只30μm的突起延長至100μm。Patner等（1988）在培養的雪旺氏細胞中加入bFGF後，5%～10%的細胞進入分裂期。bFGF對培養中的胚鼠腦的額區、頂區、紋狀體、丘腦的膽鹼能神經元和多巴胺能、γ-氨基丁酸能神經元，大鼠小腦皮質神經元、交感節細胞、雞胚脊髓前角神經元等都有營養和促進作用。
(3)體內神經營養作用
當bFGF用於損傷的大腦時，能促使海馬神經元存活，而無bFGF時海馬神經死亡。在外周神經系統，當bFGF加入緊靠坐骨神經切斷處，能夠促進神經的髓鞘化，防止背根神經節神經元的死亡〔16〕。Seivers（1987）、Gospodarowicz（1990）等也證實bFGF可使切斷視神經後的視網膜後的視網膜節細胞成活。將bFGF注入大鼠腦中，也可保持切斷軸突的大腦皮層的膽鹼能神經元的存活（Anderson，1988）。Ferrari等（1989）經體內實驗證實，bFGF能提高中腦腹側多巴胺能神經元移植物的成活。
(4)對周圍神經再生的促進作用
在周圍神經損傷修復的研究中，有資料表明，bFGF有明顯的促進外周神經纖維再生的作用是比較肯定的，也已在體的神經“套管”模型實驗中得到證實〔16〕。自Lundborg（1982）建立神經再生模型後，有關加入某些因子對神經再生影響的研究很多。Cuevas〔17〕等給切斷坐骨神經灌注bFGF，可提高神經的再生率。Laquerriere等〔18〕在橋接大鼠7mm長坐骨神經缺損中使用bFGF，4周后發現神經再生成功。Koshinaga等〔19〕研究了脊髓損傷後bFGF、aFGF的表達情況後認為，aFGF、bFGF參與脊髓損傷的修復過程。有研究表明bFGF的促神經再生作用可與NGF家族、睫狀節神經營養因子（CNTF）、胰島素樣生長因子（IGFs）等的神經營養活性相互協同〔2〕。
(5)促進神經前體細胞分化
套用前景
bFGF是一種促細胞分裂的肝素結合蛋白，可誘導多種細胞的增殖與分化，對神經系統有重要作用。在不同種間bFGF結構的高度守恆性，提示它在個體發育中起著原始的促進作用。鑒於以往bFGF的研究多集中於中樞神經系統，在周圍神經損傷後，bFGFmRNA的表達情況、bFGF受體表達的細胞、bFGF如何與受體識別以及結合後的變化?bFGF促周圍神經再生的機制，生理狀態下存在多種生長因子，它們的相互協調作用以及調節關係怎樣?等，這些問題的闡明將為臨床提高周圍神經損傷後的修復效果提供理論依據。此外，由於bFGF易被酶分解，其在體內作用的發揮需持續長時間與靶細胞受體結合，如研究一種既能讓bFGF穩定不受蛋白酶降解，又能使bFGF持久緩慢釋放的載體，則解決了bFGF臨床的一大難題。雖然bFGF在體內含量甚微，但分布廣泛，生理功能複雜多樣。bFGF生物活性的多效性以及神經營養的廣譜性，為其從基礎走向臨床提供了保證，bFGF對於神經損傷再生的研究，是對於神經損傷治療領域的一個新的探索和拓寬，目前在動物實驗上已現成效。國內第二代基因重組h-bFGF也已經問世〔4〕，它的出現，展示著bFGF臨床套用的光明前景。
美容套用
護膚、修復作用
bFGF能夠改善細胞生長的微環境，促進彈性纖維和膠原蛋白的合成，使肌膚富有彈性，使皮膚處於滑嫩的狀態。
抗皺、防衰老作用
能夠促進成纖維細胞的生長發育，不斷以新的細胞取代老化細胞，因此產生防皺、祛皺作用。
美白、祛斑作用
更新衰老細胞，從而降低皮膚細胞中黑色素和有色細胞的含量，減輕皮膚色素的沉著。
防曬及曬後修復作用
能迅速修復受損細胞，減輕紫外線輻射對皮膚造成的傷害。
防粉刺、去疤痕作用
刺激皮膚肉芽組織的形成和促進肉芽組織的上皮化，還可調節膠原降解及更新，從而縮短創傷癒合時間以及減少疤痕形成的作用。
獲得榮譽
1986年，榮獲人類科學的最高獎——諾貝爾獎
