转化生长因子-β

转化生长因子 TGF 转化生长因子 transforming growth factor TGF 是属于一组新近发现的调节细 胞生长和分化的 TGF 超家族 这一家族除 TGF 外 还有活化素 activins 抑制素 inhibins 缪勒氏管抑制质 Mullerian inhibitor substance MIS 和骨形成蛋白 bone morpho genetic proteins BMPs TGF 的命名是根据这种细胞因子能使正常的成纤维细胞的表型发生 转化 即在表皮生长因子 EGF 同时存在的条件下 改变成纤维细胞贴壁生长特性而获 得在琼脂中生长的能力 并失去生长中密度信赖的抑制作用 TGF 与早先报道的从非洲 绿猴肾上皮细胞 BSC 1 所分泌的生长抑制因子是同一物 1 TGF 的产生 1 机体多种细胞均可分泌非活性状态的 TGF 在体外 非活性状态的 TGF 又 称为 latency associated peptide LAP 通过酸外一时可被活化 在体内 酸性环境可 存在于骨折附近和正在愈合的伤口 蛋白本身的裂解作用可使 TGF 复合体变为活化 TGF 一般在细胞分化活跃的组织常含有较高水平的 TGF 如成骨细胞 肾脏 骨髓 和胎肝的造血细胞 TGF 1 在人血小板和哺乳动物骨中含量最高 TGF 2 在猪血小板和 哺乳动物骨中含量最高 TGF 3 以间充质起源的细胞产生为主 2 活化后 T 细胞或 B 细胞产生 TGF 水平比静止细胞明显为高 3 几乎所有肿瘤细胞内可检测到 TGF mRNA 神经胶质细胞瘤在体内可分泌较 高水平的 TGF 2 TGF 的分子结构和基因 1985 年 TGF 的基因克隆成功 并在大肠杆菌内得到表达 在哺乳动物至少发现有 TGF 1 TGF 2 TGF 3 TGF 1 2 四个亚型 在鸟类和两栖类动物还分别存在着 TGF 4 和 TGF 5 对后两者的生物学作用所知甚少 TGF 是由两个结构相同或相近的 分子量的 12 5kDa 亚单位借二硫键连接的双体 人 TGF cDNA 序列研究表明 单体的 TGF 112 氨基酸残基是由含 400 氨基酸残基的前 体份子 per pro TGF 从羧基端裂解而来 pre pro TGF N 端含有一个信号肽 在分泌 前被裂解掉 成为非活性状态的多肽链前体 pro TGF 通过改变离子强度 酸化或蛋 白酶水解切除掉 成为非活性状态的多肽链前体 pro TGF 通过改变离子强度 酸化 或蛋白酶水解切除 N 端部分氨基酸残基 所剩余的羧基端部分形成有活性的 TGF TGF 1 与 TGF 2 有 71 氨基酸同源性 TGF 1 与 TGF 3 有 77 同源性 TGF 2 与 TGF 3 有 80 同源性 TGF 与 TGF 超家族其化成员有 30 40 同源性 人 TGF 1 TGF 2 和 TGF 3 的基因分别定位于染色体 19q3 1q41 和 14q24 均含有 7 个外显子 核苷酸序列有高度同源性 所编码的前体分子 C 端者有 9 个保守的 Cys 提示 TGF 1 TGF 2 和 TGF 3 基因可能来自一个共同的祖先基因 人和小鼠 TGF 1 的同源性高达 99 表明在不同种属中 TGF 都具有重要的生物学功能 对其人 TGF 1 基因调控区进行了研究 发现该基因 5 端序列包含 5 个明显的调控区 一个类增 强子 enhancer like 活性区 二个负调控区和二个启动子区 3 TGF 受体 许多细胞表面都有 TGF 受体 大鼠成纤维细胞系 NRK 49F 和 BALB c 3T3 细胞表 面 TGF 受体亲和力 Kd 值为 5 6 14 101M 每个细胞 TGF 结合点约 1 6 1 9 104 在淋巴细胞表面 TGF RKd 值 1 5 1 10 12M T 细胞 B 细胞每个细胞 TGF R 数约 250 活化后受体数量可增加 5 6 倍 但 Kd 值无明显变化 造血细胞表面 TGF R 对 TGF 1 亲和力要比 TGF 2 明显为高 这可能解释了造血细胞对 TGF 1 反应要比 TGF 2 更为敏感 TGF 1 2 和 3 结合细胞表面相同的受体 最近发现 TGF R 存在着 型三种形式 分子量分别为 53kDa 70 85kDa 和 250 350kDa 型 TGF R 均为糖蛋白 它们和 TGF 1 的亲和力要比和 TGF 2 的亲和力大 10 80 倍 型受体是一种蛋白聚糖 proteoglycan 它与 TGF 1 TGF 2 TGF 3 的亲和力近似 是为 TGF 主要的受体 可能在 TGF 发挥生物学功能中起着主要作用 TGF R 又名 Endoglin CD105 TGF 1 和 TGF 3 为其主要配体 型 TGF R 胞浆区具有丝氨酸 苏氨酸激酶区 这种结构也见于活化受体 ActR 和 ActR B 型 TGF 受体本身缺乏蛋白激酶活性 对于其如何参与信 号的传递还不清楚 当 TGF 诱导增殖时 G 蛋白可能参与诱导过程 此外 TGF 促进 Ca2 内流和胞内 IP3 水平的升高 激活 PKC 4 TGF 的生物学作用 起初对 TGF 的生物学功能研究主要在炎症 组织修复和胚胎发育等方面 近年来 发现 TGF 对细胞的生长 分化和免疫功能都有重要的调节作用 TGF 1 2 和 3 功 能相似 一般来说 TGF 对间充质起源的细胞起刺激作用 而对上皮或神经外胚层来源 的细胞起抑制作用 1 抑制免疫活性细胞的增殖 抑制 IL 3 GM CSF M CSF 所诱导小鼠造血前 体细胞和 LTBMC 的集落形成 并降低巨核细胞对 IL 3T 和 CSF 的反应性 抑制 ConA 诱导或 ConA 与 IL 2 IL 6 联合诱导的胸腺细胞增殖 抑制丝裂原 同种异体抗原刺激 的 T 细胞增殖或 IL 2 依赖的 T 细胞生长 抑制 SAC 刺激后 IL 2 依赖的 B 细胞增殖 2 对细胞表型的调节 抑制 IL 2 诱导的 T 细胞 IL 2R TfR 和 TLiSA1 活化抗原 的表达 对 CD3 表达未见有影响 抑制 IFN 诱导黑素瘤细胞 MHC 类抗原表达 3 抑制淋巴细胞的分化 抑制 IL 2 和 BCDF 依赖的 B 细胞分泌 IgM 促进 B 细 胞分泌 Ig 类型转换为 IgA 和 IgE 抑制混合淋巴细胞培养 MLC 中 CTL NK 和 LAK 功能 这种抑制作用可被 TNF 小鼠 MIC 或 IL 2 人 MLC 所逆转 抑制 PBMC 中 NK 活性以及 NK 细胞对 TNF 的的以应性 抑制 ConA 和 IL 2 IL 6 协同诱导小鼠 胸腺 MHC 非限制杀伤性细胞的活性 4 抑制细胞因子产生 如抑制 PBMC 中 IFN 和 TNF 的产生 5 其它调节作用 促进成纤维细胞 成骨细胞和雪旺氏细胞的生长 TGF 1 TGF 2 促进人成纤维细胞 IL 6 的产生 其机理可能是通过对 IL 6 基因转录的调节 抑制上皮细胞 破骨细胞 内皮细胞生长和脂肪 心肌 骨骼肌的形成 TGF 可拮抗 EGF 的某些生物学功能 促进细胞外基质 ECM 如胶原蛋白 纤粘连蛋白的表达和抑 制 ECM 的降解 对细胞的形态发生 增殖和分化过程起着重要作用 有利于胚胎发育和 细胞修复 动物体内实验表明 局部注射 TGF 可以促进伤口愈合和典型肉芽组织形成 单核细胞和成纤维细胞的趋化剂 但不引起胶颗粒和氧化物的产生 抑制淋巴细胞与 内皮细胞的粘附 促进嗜碱性粒细胞释放组织胺 6 TGF 1 与原癌基因表达 TGF 1 能诱导 c sis 的表达 但抑制 c myc 的表达 这种诱导或抑制作用与作用细胞种类及 TGF 的不同功能有关 如 TGF 诱导成纤维细 胞中 c sis 基因表达 与促进其在软琼脂中生长有关 而对上皮角朊细胞生长的抑制则与 抑制 c myc 基因表达有关 TGF 1 TGF 2 和 TGF 3 在大多数生物学作用方面非常相 似 但在有些作用方面可有很大差异 如 TGF 2 对血管内皮细胞和造血祖细胞的生长抑 制作用仅为 TGF 1 和 TGF 3 的 1 TGF 在治疗伤口愈合 促进软骨和骨修复以及通过免疫抑制治疗自身免疫性疾病和 移植排斥等方面有潜在的应用前景 2 巨球蛋白的细胞因子载体效应 2 巨球蛋白 2M 是由 4 个相同多肽亚单位靠 链同二硫键和非共价键结合形成具有交叉结构的四聚体 每个亚单位内由半胱氨酸的巯基 与邻近的谷氨酰胺残基的羧基形成硫酸键 这种硫酯键易受蛋白水解酶裂解从而使 2M 构 型变化增加其电泳迁移率 称为快型 2M F 2M 硫酯键裂解可与含有巯基的细胞因子 结合成复合物 出现细胞因子载体效应 1 IL 1 IL 1 与 2M 结合的最佳条件为 pH9 0 9 3 这种结合是可逆的 与 2M 结合的 IL 1 呈 隐蔽 状态 如果 IL 1 从复合物中释放出来 仍恢复自然的 IL 1 活 性 2 IL 6 2M 与 IL 6 结合可保护 IL 6 不易被胰蛋白酶 糜蛋白酶以及组织蛋白 酶 G 的作用 从而处长血浆中 IL 6 的半衰期 呈结合状态的 IL 6 并不改变基生物学活性 3 THF 2M 可降低血浆中 THF 的生物学活性 其机理除抑制 THF 与其 相应受体结合外 2M 与 THF 复合物可能被具有 2M 受体的吞噬细胞所清除 4 其它 2M 还可作为巨噬细胞活化因子 MAF 血小板衍生的生长因子 PDGF 碱性成纤维细胞生长因子 bFGF 的载体 对它们的生物学活性产生不同的 影响 胎牛血清中含有较高水平的 2M 因此体外培养测定条件培养液中某引起细胞因子时 应加注意 表 4 10 2M 对所结