肝细胞生长因子在干细胞领域的研究进展*

孙 宁 陈剑秋 孙晋津 李辰运 王嘉玺

肝细胞生长因子在干细胞领域的研究进展*

孙 宁 陈剑秋△孙晋津 李辰运 王嘉玺

肝细胞生长因子 间质干细胞 多潜能干细胞 心肌干细胞 肝干细胞移植 综述

干细胞（stem cells,SC）是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。目前干细胞移植已广泛应用于造血系统、肾病、下肢缺血及脑瘫等疾病。但如何让干细胞更有效地动员并发挥作用仍然是干细胞治疗的难点。本文旨在就肝细胞生长因子（hepato⁃cyte growth factor，HGF）对干细胞的影响综述如下。

1HGF概述

1.1 HGF与其受体的结构特点 肝细胞生长因子是从部分肝切除大鼠的血清中分离出的一种能刺激DNA合成和原代培养的因子。HGF是由69 ku的α链和34 ku的β链以二硫键相连的异二聚体。它包含6个域：α链的1个氨基末端发夹环（HL）和4个Kringle结构（K1~K4），以及β链的丝氨酸蛋白酶同源结构域[1]。HGF受体是由原癌基因c-Met编码产生的一种酪氨酸激酶，也被称为c-Met。HGF受体由45 ku的α链和145 ku的β链通过二硫键结合而成的异二聚体。α链全部在细胞外，而β链是包含酪氨酸激酶结构域的跨膜亚单位。其胞外区包括3种功能域：Sema结构域、PSI结构域和IPT结构域。胞内区包括3个部分：近膜序列、含酪氨酸Tyr1234和Tyr1235的催化区，羧基末端包含酪氨酸（Tyr1349 and Tyr1356）的多功能连接位点[2]。

1.2 HGF/c-Met系统的生物学特点 肝细胞生长因子与c-Met受体结合后，通过受体二聚体化和酪氨酸残基（Tyr1234和Tyr1235）的转磷酸化而激活激酶活性。随后羧基端的2个酪氨酸（Tyr1349和Tyr1356）磷酸化，这些磷酸化的酪氨酸可调节多种信号分子。与HGF结合后，c-Met的c末端尾巴连接序列可结合许多含有SH2结构域的效应蛋白，如PI3K，非受体酪氨酸激酶Src，生长因子受体结合蛋白2（GRB2）和转化蛋白（SHC）配体。C-Met与GRB2连接蛋白GAB1结合后，促使其磷酸化，为SHC，PI3K，SHP2，CRK，PLCγ1和P120RasGTP激酶提供活化蛋白。C-Met还可通过CD44与细胞骨架相联系。C-Met与HGF和CD44通过细胞外结构域相结合，随后激活MET信号。其中c-Met的c末端尾巴对于信号从活性MET转移到Ras是必须的[3]。随后活化的Ras通过SOS发挥作用。MAPK级联、JNK通路、p38MAPKs通路、PI3K-Akt通路、STAT通路和IκBα-NF-κB复合体对于MET信号起重要的调节作用。

2 HGF对干细胞的影响

2.1 HGF促使内皮祖细胞（EPCs）增殖、迁移及血管形成 研究表明，HGF能够促进人类CD34+造血干细胞的增殖与生存，并在肺部受到损伤后能够从骨髓动员EPCs至受损伤的局部[4]。但HGF促内皮祖细胞增殖、迁移的机制尚不十分明确。目前研究表明，HGF一方面能以旁分泌方式诱导VEGF产生[5]。VEGF可提供EPCs增值、分化和迁移的有利微环境，从而促使内皮祖细胞增殖、迁移。HGF/SF诱导VEGF与MARK信号通路有关。外源性HGF可促使内皮祖细胞增殖、迁移，但却不能诱导分化[6]。另一方面，HGF可以不通过VEGF 而单独动员内皮祖细胞[4]。MARK（ERKs）和 PI3K（Akt）信号通路与此过程有关[7]。最近有研究表明，HGF和VEGF明显刺激EPCs增殖和脐静脉内皮细胞（HUVECs）管状结构形成，但是它们增加活性氧（ROS)产生，导致EPC的成熟前衰老；HGF治疗后则明显减少血管紧张素II诱导的ROS生成，并且通过血管紧张素II诱导的PIP3/rac1活性减少来延缓EPCs衰老，促进EPCs功能的维持和脐静脉内皮细胞管状结构形成，而VEGF无此影响[8]。Shi等[9]发现HGF促进EPCs的增殖效应部份依赖于通过钙库操作性钙通道（SOCCs）内流的钙离子。SOCCs的一个重要调节因子——间质交感分子1（STIM1）的表达在其中起重要调节作用。近期研究显示，HGF诱导的EPCs动员、迁移和促血管生成作用需要Nox2依赖的ROS介导的Jak2和Jnk激活[10]。

2.2 肝细胞生长因子促使间充质干细胞（MSC）增殖、迁移、分化为肝样细胞 Forte等[11]通过加入K252A细胞因子激酶抑制物、p38抑制物SB203580及PI3K抑制剂渥曼青霉素来研究HGF对骨髓源性间充质干细胞（BMSC）增殖、迁移的影响，发现HGF可促进MSC的增殖和迁移，并且其促增殖作用需要p38的参与，促迁移作用则须通过PI3K信号通路。另外，HGF长期诱导可促使MSC分化。Schwartz等[12]将体外培养的BMSC中加入HGF及成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor,FGF）后诱导分化出具有肝细胞特异性标志及超微结构的肝样细胞。

研究表明，SDF-1/CXCR4的相互作用对移植的干细胞定位到受损肝组织起到了关键作用，移植的BMSC在损伤肝组织中正性调节SDF-1的表达[13]。SDF-1可以促进骨髓单个核细胞向肝脏迁移，并且迁移至肝脏的骨髓单个核细胞可以向肝细胞分化。

2.3 肝细胞生长因子促进神经干细胞增殖、迁移和分化 Kokuzawa等[14]通过观察鼠胚胎脑源性神经干细胞（NSCs）在加入或不加入HGF的培养基中的细胞数量及形态改变发现，培养基中仅加入HGF能诱导神经球形成，而加入HGF到包含FGF2或表皮生长因子（EGF）的培养基则明显增加新生神经球形成的数量；且机械分离后再培养神经球数量会减少，表明HGF诱导形成的神经球包含重要的前体细胞参与神经元或神经胶质系形成，证实了HGF可促进鼠胚胎脑源性NSCs的增殖及分化。随后，该小组又证实HGF可促进鼠胚胎干细胞源性神经干细胞的增殖及分化[15]。Takeuchi等[16]通过将DiI标记的人NSCs注入裸鼠脊髓损伤模型，观察其迁移情况，发现NSCs迁移到脊髓损伤区域与HGF及SDF-1有关。此外，研究报道多种肿瘤源性细胞因子可促进NSCs对神经胶质瘤的趋向性，其中HGF的作用最强，它可通过Ras-PI3K信号通路参与NSCs的迁移[17]。

2.4 肝细胞生长因子促进心肌干细胞的增殖、迁移和分化 Shabbir等[18]证实多种生长因子（包括HGF）的过度表达可能与心肌干细胞（CSCs）聚集到心肌受损区域有关，同时他们发现将BMSCs或包含高浓度HGF、VEGF和IGF的MSC条件培养基注入TO2仓鼠体内，发现都有c-kit阳性心肌前体细胞（CPCs）动员。Linke等[19]证实HGF和胰岛素样生长因子IGF-1都能促进CSCs的增殖和存活，但仅HGF可以促进CSCs的迁移，且基质金属蛋白酶MMP-2/MMP-9参与此过程。

2.5 肝细胞生长因子促进肝卵圆细胞的增殖、分化及抗凋亡 Suzuki等[20]研究显示，HGF可促进不产生白蛋白的肝干细胞分化为产生白蛋白的肝前体细胞，CCAAT/增强子结合蛋白（C/EBP）与此过程有关，当C/EBP受抑制时，肝干细胞的增殖及分化都受影响。研究表明，PI3K/AKT信号通路参与增殖过程[21]。Del Castillo等[22]将有功能的c-Met基因和无功能的c-Met基因通过病毒载体转入肝卵圆细胞，发现在有血清培养基中两组细胞增殖率相似，在无血清培养基或有促凋亡因子TGF-β存在情况下，无功能的c-Met基因转染组凋亡明显，提示了HGF/c-Met可以抗肝卵圆细胞凋亡。近期研究表明，表皮生长因子受体（EGFR）对于HGF/c-Met介导的肝卵圆细胞增殖和存活至关重要[23]。

综上所述，干细胞移植作为一种新的治疗方法，具有光明的前景，但如何更好的动员干细胞并使其发挥作用，是目前研究的热点。肝细胞生长因子可以促进多种干细胞的增殖、迁移及分化能力，增强干细胞移植的疗效。目前已有学者将肝细胞生长因子基因转染到内皮祖细胞和间充质干细胞，并进行前期的动物实验，发现其可明显增强干细胞治疗的疗效[24-25]。然而目前肝细胞生长因子动员干细胞的机制尚不十分明确，亦不能排除其致癌性的可能，因此应用于临床尚需进一步深入研究。

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10.3969/j.issn.0253-9896.2012.08.043

*天津市自然科学基金资助项目（项目编号：08JCYBJC27600）；天津市高等学校科技发展基金项目（项目编号：20040226）

300211 天津医科大学第二医院外科（孙宁，陈剑秋，孙晋津，李辰运）；天津市解放军第四六四医院（王嘉玺）

△通讯作者 E-mail：chenchunjianqiu@yahoo.com.cn

（2011-10-24收稿 2012-03-06修回）

（本文编辑 闫娟）