肝細胞生長因子在眼科疾病中的相關研究進展

樊淑紅，鄒紅，繆晚虹

肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor,HGF）是一類具有多功能生物活性的細胞因子，能刺激多種上皮和內皮細胞進行有絲分裂運動，在組織的形成和修復，形態發生和腫瘤轉移中發揮重要作用。近年來HGF在眼科疾病中的作用日益受到學者的關注，故本文就HGF和眼科疾病的研究進展綜述如下。

1　HGF結構與功能

肝細胞生長因子由Nakamara等人[1]于1984年首次發現并命名，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的肝細胞生長與合成的肝源性因子，主要由間充質來源的細胞分泌和合成。HGF基因位于7q21染色體上，編碼728個氨基酸，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N端和4個Kringle結構域，在α鏈的N端有一個由27個氨基酸組成的發夾樣結構，是HGF發揮生物學效應的主要作用元件；而由88個氨基酸組成的Kringle結構域的空間取向對HGF分子與受體結合而言非常重要。β鏈包含一個絲氨酸蛋白酶樣結構[2]，是HGF與其特定受體——細胞間質表皮轉化因子（cellular-mesenchymal to epithelial transition factor,c-Met）的結合位點[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、內皮細胞和造血祖細胞表達。c-Met具有促細胞增殖分裂，誘導刺激上皮細胞和成纖維細胞移行和運動的作用，且與多種癌基因產物和調節蛋白相關。它參與調節多種體內過程，如細胞信號轉導、細胞骨架重建等，是調節細胞分裂、增殖和修復過程的一個重要因子[4]。HGF與其c-Met受體結合后酪氨酸殘基自動磷酸化，引起酪氨酸激酶的活化，從而激活HGF/c-Met信號通路，誘導相應的生物學效應。

2　HGF生物學作用

HGF通過自分泌、旁分泌或內分泌的方式作用于肝細胞、腎小管上皮細胞等多種上皮源性細胞，誘導多種細胞有絲分裂、刺激細胞增殖運動、對抗細胞凋亡。參與調節許多生物過程，如促進血管內皮細胞增殖和新生血管形成，組織再生和修復，抑制炎癥反應，保護神經[5]，抗纖維化作用，刺激癌細胞增殖、侵襲和轉移，高濃度時還可抑制腫瘤細胞的生長[6]。

在眼科疾病中，HGF是一種修復性因子，其功能有：（1）HGF的生物作用不僅限于誘導細胞增殖和運動本身，還包括諸如促進眼部組織形態的發生[7]及促進細胞生長，誘導形態發生，刺激T細胞黏附至內皮和遷移，以及抑制內皮細胞凋亡。（2）不同的營養因子可促進視網膜神經節細胞的存活和再生，如睫狀神經營養因子（ciliary neurotrophic factor，CNTF）和腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor，BD-NF）。實驗研究證明[8]HGF在支持神經節細胞存活和軸突再生方面具有明顯優勢。HGF及其受體在發育和成年哺乳動物的大腦中表達[9]，與CNTF或BDNF相比，HGF處理的視網膜中的小神經膠質細胞增殖延長。c-Met在神經節細胞和Müller細胞中表達，表明HGF可通過與神經元和神經膠質相互作用而具有神經保護作用。（3）HGF通過自分泌或旁分泌等途徑調節作用于角膜、晶狀體上皮細胞，維持其組織結構的完整性。（4）HGF在腫瘤發生發展中，具有促進腫瘤細胞增殖、侵襲、轉移等生物學效應。有研究表明[10-11]，HGF可有效增強腫瘤細胞對凋亡誘導劑如順鉑和喜樹堿的抵抗作用，同時HGF對血管緊張素II誘導的內皮細胞凋亡可發揮阻斷作用。國內也有研究發現[6]，當HGF濃度降至20 ng·ml-1后無明顯抗細胞凋亡作用，而50 ng·ml-1以上濃度的HGF才可以拮抗由VP-16誘導的細胞凋亡。其機制尚不明確。（5）在某些病理條件下，如增生性糖尿病視網膜病變、視網膜靜脈阻塞，HGF參與了新生血管生成這一病理過程，動物實驗發現[12]HGF可能通過直接激活絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（Akt）和細胞外信號調節激酶（ERKs）獨立于血管內皮生長因子（VEGF）誘導血管生成。HGF同時通過其自分泌、旁分泌途徑[13]促進增殖膜上細胞分裂生長。

3　HGF及其受體與眼科疾病

3.1　角膜疾病

角膜是視覺系統的保護屏障和重要屈光介質，角膜由上皮層、前彈力層、基質層、后彈力層和內皮層組成。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，其表面經常受到環境因素的影響，而一個完整的角膜上皮對保持良好視力及抵御眼部感染至關重要。健康的角膜上皮的傷口愈合相對較快。然而，持續的角膜損傷，會導致角膜愈合不良?？朔舆t愈合需要增強上皮細胞增殖，而上皮的再生包括細胞外基質蛋白和生長因子等的參與，共同促進細胞黏附、遷移和擴散過程。為了應對損傷，細胞外基質和淚腺分泌一些生長因子，其中HGF已被證明參與角膜上皮細胞的新陳代謝。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[15-16]，發揮促進細胞分裂，調控細胞周期作用修復角膜上皮。實驗研究[17]發現在某些化學損傷、紫外線輻射、病毒感染、低氧等誘導的角膜損傷動物模型及角膜損傷患者中，均可見淚液中HGF和c-Met表達明顯增加，在角膜損傷期間，HGF主要由基質成纖維細胞分泌，并以旁分泌的方式作用于角膜上皮，促進傷口愈合。此外，角膜損傷修復過程中，若角膜上皮增生及基質成纖維細胞活化產生過多排列紊亂的膠原纖維，將會導致角膜纖維化。目前已證實[18]HGF具有抑制成纖維細胞生成，抗纖維化作用。丁月等[19]通過對準分子激光原位角膜磨鑲術（LASIK）手術前后淚液中與 HGF含量的定量分析，發現LASIK術后淚液中HGF含量存在著一個由升高到降低的短期動態變化過程，這一結果提示由淚腺和角膜成纖維細胞分泌的HGF可能參與了LASIK術后角膜傷口愈合的早期過程，發揮了對角膜損傷反應中的上調作用，促進細胞分裂增殖及遷移等生物學效應作用。因此可以推測，HGF參與了角膜損傷與修復作用機制，并發揮重要的作用。

3.2　后發性白內障

Weng等[20]人使用逆轉錄-聚合酶鏈反應（RT-PCR）和蛋白質印跡技術在晶狀體組織、晶狀體上皮細胞中檢測到c-Met和HGF-mRNA。目前已證實[21]HGF及其受體c-Met在晶狀體組織及晶狀體上皮細胞中均有表達。HGF結合其受體誘導刺激晶狀體上皮細胞（LECs）增殖，可能是引起白內障術后最常見的后囊膜混濁（PCO）的主要原因。白內障術后剩余的晶狀體上皮細胞保留在前囊上，誘導HGF釋放，激活其受體并誘導 ERK和c-Jun氨基末端激酶/應激活化蛋白激酶（JNK/SAPK）以及磷脂酰肌醇 3-激酶（PI3K）的活化[22]，從而誘導細胞周期蛋白D1的表達，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傳導途徑可以成為PCO的潛在治療靶點。

3.3　增殖性玻璃體視網膜病變

目前認為[23]肝細胞生長因子/分散因子（HGF/SF）的增加，是誘導視網膜色素上皮（RPE）遷移和增殖進入玻璃體腔并導致增生性玻璃體視網膜病變（PVR）發展重要細胞因子，并通過c-Met信號通路促進新生血管形成。有研究發現[24]c-Met在RPE細胞中高度表達，在視網膜脫離小鼠模型HGF/SF水平增加引發c-Met上調，然后增加RPE增殖和遷移。體外實驗證明[25]，HGF及其受體c-Met、成纖維細胞特異蛋白-1（fibroblast-specific protein 1,FSP-1）等其它細胞因子可在RPE細胞中表達，外源性HGF破壞了RPE細胞間連接的完整性，促細胞增生、遷移，促使細胞表型向成纖維細胞表型轉化，從而參與了PVR病理過程。國內研究者[26]亦在視網膜脫離（RD）患者血清、玻璃體液和或伴有PVR視網膜前膜中發現HGF及其受體，隨著PVR病程進展，玻璃體內HGF濃度逐漸升高。Yu Jung Chen等[27]研究發現表皮生長因子（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RPE細胞遷移，并且這兩種生長因子具有協同作用，即不僅可以被每個自身配體激活，而且可以被異源配體交叉激活，從而增強信號傳導和細胞遷移。但其潛在機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PVR相關病理過程的信號轉導，或許PKCδ可作為基因治療預防PVR的更具體的靶點；microRNA-182（miR-182）[28]表達的變化可以影響HGF及其受體所誘導的RPE增殖和遷移這一病理過程，可以通過上調miR-182與PVR組織中的c-Met下調來抑制RPE細胞增殖和遷移，為PVR治療提供新的靶點和選擇。

3.4　眼部腫瘤

近代研究[29]認為來源于癌相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblast,CAF）的HGF，是侵襲性和轉移性腫瘤行為的重要觸發因素。HGF在腫瘤細胞上激活其同源受體c-Met而促成腫瘤微環境。腫瘤細胞分泌生長因子，上調CAF中HGF的產生，從而促進腫瘤的發生發展。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，從而為抑制腫瘤發展提供新的臨床途徑。Topcu-Yilmaz P等[31]實驗發現，在人和自發性葡萄膜黑色素瘤的動物模型中，HGF的過度表達可以激活RAS信號轉導途徑結合受體c-Met促進皮膚黑素生成。在葡萄膜黑色素瘤中，c-Met參與調節黑色素瘤的基因表達，其表達增高可增加腫瘤轉移風險，此外，細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，從而促進黑素瘤發育。最新研究[33]還發現，miR-182在腫瘤發生和發展中起關鍵作用。miR-182可抑制HGF誘導的肺癌細胞遷移，侵襲和上皮間質轉化（Epithelial-mesenchymal transition,EMT）。另外，血管的發生也是腫瘤形成和維持非常重要的因素。近年發現[34-35]，HGF和VEGF對血管內皮細胞增殖和毛細血管形成均有明顯的促進作用，二者聯合應用對腫瘤血管形成有協同作用。此外，HGF可能具有刺激血管內皮細胞產生VEGF的作用從而刺激腫瘤生長、轉移等，但高濃度時還可抑制腫瘤細胞的生長。同時，HGF及其受體在視網膜母細胞瘤[36]、血管瘤[37]、眼眶橫紋肌肉瘤[38]等腫瘤組織中亦有表達。

3.5　其他

HGF可能與近視形成有關。Western blotting研究[39]HGF的表達，結果發現對照組鞏膜成纖維細胞中HGF蛋白表達量低，凹透鏡成功誘導的近視豚鼠鞏膜成纖維細胞HGF蛋白表達增加，與基質金屬蛋白酶-2（MMP-2）表達趨勢相同。由此推測HGF可能參與調節鞏膜正常生理功能。另有研究發現[40]，HGF及其受體在翼狀胬肉組織也有表達，均在鱗狀上皮細胞層的基底細胞表達最強，提示HGF與翼狀胬肉的生成發展可能相關。除此之外，王書華[41]采用雙抗體夾心法酶聯免疫吸附試驗（ELISA）測定三種類型青光眼患者房水中的HGF濃度并與單純白內障患者相比較，結果表明：三種青光眼組房水HGF濃度均高于白內障組，有統計學意義的差異（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計學意義（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HGF可能與青光眼發病后的組織損傷有關。

4　小結

綜上所述，HGF作為一種多功能的細胞因子，不僅在正常眼組織的生長發育中發揮重要作用，且在多種眼科疾病中通過多種方式參與疾病的發生發展。但同時，HGF仍有許多生物學功能尚未明確，由HGF及其受體c-Met所參與的信號通路途徑還需進一步探索，以期為眼科疾病的藥物治療提供新的途徑。