角質(zhì)細(xì)胞生長因子2及其在皮膚科中的應(yīng)用

角質(zhì)細(xì)胞生長因子-2(keratinocyte growth factor-2，KGF-2)是成纖維細(xì)胞生長因子家族的一員，其生物學(xué)功能研究結(jié)果顯示:KGF-2 在體外不僅能夠促進(jìn)角質(zhì)細(xì)胞的生長和增殖，而且對其凋亡具有抑制作用，還對細(xì)胞的移行具有影響。動物模型研究表明，KGF-2在促進(jìn)皮膚創(chuàng)口愈合，預(yù)防放療引起的粘膜炎，以及治療潰瘍和腸炎等方面都有顯著療效[1-2]，這些提示該蛋白質(zhì)可以作為生物美容的新成員，將其應(yīng)用于美容化妝品行業(yè)中，將是一種新的嘗試。

1KGF-2 的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)、來源及生物學(xué)特性

人KGF-2 cDNA由Emoto等[3]于1997年首次從人的肺中克隆，是成纖維細(xì)胞生長因子(FGFs)家族中的一員，因與角質(zhì)細(xì)胞生長因子(KGF，又稱FGF-7) 在結(jié)構(gòu)上有54%的序列同源性以及來源、性質(zhì)和作用方式上的相似性，故又被稱為KGF-2。KGF-2基因位于染色體的5p12-p13區(qū)域，其編碼的蛋白質(zhì)與小鼠KGF-2的同源性高達(dá)95.6%，是由208個(gè)氨基酸組成的單體，其N端是由39個(gè)疏水氨基酸組成的信號肽序列，成熟蛋白含169個(gè)氨基酸(40～208aa)，理論相對分子質(zhì)量為19.3×103[4]。KGF-2主要是由成纖維細(xì)胞及其他間充質(zhì)來源的細(xì)胞分泌，如成纖維細(xì)胞、損傷修復(fù)中的肉芽組織以及上皮組織周圍的γδT 細(xì)胞均可分泌KGF-2。此外，上皮組織的損傷還可上調(diào)KGF-2的表達(dá)。成纖維細(xì)胞生長因子的受體包括四種類型，即FGFR1～FGFR4。KGF-2可以高親和力特異結(jié)合于FGFR2的剪切變異體FGFR2-Ⅲb，尚可以較低親和力結(jié)合于FGFR1剪切變異體FGFR1-Ⅲb。這兩種受體都特異性地表達(dá)于上皮細(xì)胞表面，同為跨膜蛋白質(zhì)，主要由3個(gè)部分組成，即胞外段、跨膜區(qū)和胞內(nèi)段。胞外段為配體結(jié)合區(qū)，包括2或3個(gè)免疫球蛋白樣功能區(qū)。KGF-2與這兩種酪氨酸激酶型受體結(jié)合后，通過激活特定的信號通路以間充質(zhì)-上皮相互作用的方式發(fā)揮其生理功能。KGF-2對所有內(nèi)胚層及外胚層上皮特異性作用的發(fā)揮還依賴于其與肝素及硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(HSPG) 的親和力。KGF-2 通過作用于硫酸乙酰肝素(HS)鏈的特異部位，選擇性形成FGFR-KGF-2-HS復(fù)合體調(diào)節(jié)自身在作用部位的濃度和信號傳遞，KGF-2通過HSPG 的介導(dǎo)，特異性地作用于上皮細(xì)胞。KGF-2充當(dāng)上皮-間質(zhì)相互作用的重要信號， 因而是多種器官發(fā)育各個(gè)階段所必需的形態(tài)發(fā)生因子，如肺-支氣管、胰腺、皮膚、腎臟、前列腺、四肢等，并對多種組織器官內(nèi)胚層上皮和外胚層上皮的損傷修復(fù)過程起決定性作用[5]。

2 KGF-2 與受體

KGF-2 有兩種細(xì)胞膜表面受體:FGFR1Ⅲb和FGFR2Ⅲb。KGF-2與FGFR2Ⅲb的親和力很高，而與FGFR1Ⅲb的親和力很低，只有在高濃度KGF-2存在時(shí)才與FGFR1Ⅲb結(jié)合。FGFR1Ⅲb在許多類型的細(xì)胞中都表達(dá)，但對其介導(dǎo)的KGF-2的生物學(xué)作用仍不清楚。FGFR2Ⅲb僅在上皮細(xì)胞中表達(dá)，是KGF-2的主要受體，KGF-2的眾多重要的生物學(xué)功能主要是通過FGFR2Ⅲb介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑完成。FGFR2 Ⅲb基因敲除鼠表現(xiàn)出KGF-2基因敲除鼠類似的發(fā)育缺陷和特征[6]。KGF-2與受體結(jié)合后， 促使受體胞內(nèi)的C端酪氨酸殘基磷酸化，磷酸化的受體具有了酪氨酸蛋白激酶活性，并與一系列靶蛋白發(fā)生作用， 引發(fā)信號級聯(lián)反應(yīng)， 發(fā)揮生物學(xué)功能。Brian等[7]獲得了人KGF-2與其受體FGFR2Ⅲb復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。對KGF2-FGFR2Ⅲb結(jié)構(gòu)模型的分析表明KGF-2與受體在D3的選擇性剪接區(qū)的作用界面上形成了大量特定的相互作用，表明這一作用界面對KGF-2與FGFR2Ⅲb親和力和結(jié)合特異性起到了決定性作用。同時(shí)，KGF2-FGFR2Ⅲb 結(jié)構(gòu)模型也揭示了KGF-2與FGFR2Ⅲb之間眾多的特異相互作用，以及參與這些相互作用的氨基酸殘基。

3KGF-2 在正常組織中的生理功能

KGFs亞家族目前有兩個(gè)成員，即KGF-1(即FGF-7)和KGF-2 (即FGF-10)，它們功能極為相似。KGF-2具有促進(jìn)上皮細(xì)胞生長和增殖的特異性作用，具有很多重要的生物學(xué)功能。在個(gè)體發(fā)育過程中，KGF-2參與并調(diào)控多種組織和器官的形成和分化[8]。

3.1 KGF-2在組織、器官中的研究:Kinoshita等在正常鼠粘膜結(jié)締組織中檢測到KGF mRNA的表達(dá)，KGF-2受體僅在胃粘膜深層上皮中表達(dá)。李紅等[9]從體外受精-胚胎取卵的卵泡液中分離出顆粒細(xì)胞體外培養(yǎng)，在KGF-2誘導(dǎo)下顯示人卵泡顆粒細(xì)胞內(nèi)的Ca2+和DNA呈顯著增加。表明促進(jìn)了顆粒細(xì)胞的生長，參與了調(diào)控卵泡的發(fā)育。

3.2 KGF-2促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞生長、血管形成:馬雁冰等從人胚肺二倍體細(xì)胞KMB17中抽提總RNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)擴(kuò)增獲得編碼人KGF-2的cDNA，克隆于硫氧環(huán)蛋白表達(dá)載體pTHioHisA ，獲得了95%純度的具有生物活性的重組人KGF-2。它能夠促進(jìn)成纖維細(xì)胞NIH/3T3增殖，誘導(dǎo)雞胚背根神經(jīng)節(jié)軸突的生長，促進(jìn)雞胚尿囊膜血管生成。KGF-2通過旁分泌刺激上皮細(xì)胞增殖、加快血管形成和纖維組織的生長以支持上皮細(xì)胞的生長，并給上皮提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，是維持正常組織結(jié)構(gòu)的重要機(jī)制。

4KGF-2促進(jìn)創(chuàng)面愈合功能

KGF-2不僅在維持正常組織結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用，而且還參與組織損傷的修復(fù)。KGF-2可促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖與分化，維持細(xì)胞骨架穩(wěn)定，加快上皮細(xì)胞和肉芽組織的形成，加速皮膚創(chuàng)面的愈合。在皮膚創(chuàng)傷早期，F(xiàn)GFs家族的FGF-1(aFGF)、FGF-2 (bFGF)、FGF-5、FGF-7(KGF-1)和KGF-2(FGF-10)等的表達(dá)均明顯上調(diào)，提示它們可能參與了皮膚創(chuàng)傷愈合的過程。KGF-2作為一個(gè)旁分泌生長因子對上皮的修復(fù)、再生起著重要的作用。

4.1 KGF-2對皮膚切割傷、燒傷愈合作用:重組人角質(zhì)細(xì)胞生長因子2 ( recombinant human keratinocyte growth factor -2 ，rhKGF-2) 是KGF-2基因的全序列克隆到大腸桿菌載體pET30a(+)表達(dá)的基因工程產(chǎn)物。有文獻(xiàn)報(bào)道，rhKGF-2對實(shí)驗(yàn)動物燒(燙)傷和皮膚切割傷的愈合有效[10]?？娫破嫉萚11]觀察rhKGF-2涂膜劑能明顯加快家兔皮膚深Ⅱ°燙傷和皮膚全層切除后創(chuàng)面周圍上皮細(xì)胞的增生與遷移，愈合過程明顯縮短。王根虎等[12]研究rhKGF-2涂膜劑對大鼠皮膚深Ⅱ°燙傷和全層切除后的皮膚損傷的愈合有明顯的促進(jìn)作用，使新生上皮移行距離和新生上皮厚度明顯增加。Jimenez 等應(yīng)用rhKGF-2對小鼠背部皮膚切割傷口進(jìn)行治療，發(fā)現(xiàn)損傷口處表皮變厚，傷口愈合速度明顯加快、抗張強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。提示此類生物制劑可用于治療燒(燙)傷的患者，促進(jìn)患者大面積身體表皮損傷的修復(fù)和加速移植手術(shù)后的傷口愈合。Smith等觀察了rhKGF-2對皮膚移植后裸鼠的皮膚愈合作用，結(jié)果顯示rhKGF-2對移植皮膚的愈合作用顯著。KGF-2 在體外對成纖維細(xì)胞生長無刺激作用，但在體內(nèi)能促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長和肉芽組織形成，可能是通過刺激另外某些生長因子如血小板衍生生長因子AB、轉(zhuǎn)化細(xì)胞生長因子a 等分泌間接作用于成纖維細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等途徑實(shí)現(xiàn)的[27]。

4.2 KGF-2對皮膚、粘膜的潰瘍、放化療損傷的修復(fù)作用:Xia 等比較了rhKGF-2 ，KGF-1和轉(zhuǎn)化細(xì)胞生長因子β對局部缺血損傷的兔耳真皮潰瘍的治療作用顯示，rhKGF-2 能促進(jìn)動物表皮細(xì)胞生長，促進(jìn)上皮及肉芽組織的形成，而KGF-1則無此功效。Miceli 等采用rhKGF-2 皮下注射給藥治療硫酸葡聚糖鈉鹽誘導(dǎo)的小鼠腸潰瘍，結(jié)果顯示rhKGF-2 使受損的腸道上皮細(xì)胞完全恢復(fù)正常，表明它對炎性腸病和Crohn 病有治療作用。KGF-2受體也存在于口腔、呼吸道、胃腸道粘膜上皮細(xì)胞，刺激上皮細(xì)胞的增殖和分化，促進(jìn)DNA合成修復(fù)，對射線所致的口腔潰瘍、呼吸道粘膜炎，對放化療過程中引發(fā)的胃腸道粘膜損傷具有保護(hù)效應(yīng)及明顯的治療作用[13]。王小華等應(yīng)用KGF防護(hù)腸道輻射損傷探討作用與機(jī)制，結(jié)果表明，KGF具有促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖作用，其輻射防護(hù)作用表現(xiàn)為降低細(xì)胞輻射敏感性，抑制輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡可能是其作用機(jī)制之一。Frank 等觀察到KGF可上調(diào)細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽過氧化酶的表達(dá)，此酶在氧應(yīng)激反應(yīng)中清除細(xì)胞內(nèi)氧自由基過程中起重要作用，因而認(rèn)為KGF可增強(qiáng)細(xì)胞抵抗氧自由基損傷的機(jī)制。

4.3 KGF-2可抑制瘢痕組織的形成:Xia等采用rhKGF-2對局部缺血損傷的兔耳真皮潰瘍治療，幾乎不產(chǎn)生瘢痕。該研究認(rèn)為KGF-2能促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖，刺激傷口周圍上皮細(xì)胞的再生、分化和遷移，但對成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞則無直接作用，因此可以減輕傷口愈合過程中的瘢痕組織形成?；酎Z琦等[14]運(yùn)用3T3 BALB/c細(xì)胞和Wister大鼠CCl4 肝纖維化模型對rhKGF在體內(nèi)外的生物活性測定顯示rhKGF-2明顯抑制成纖維細(xì)胞的生長，減少纖維組織增生。

5KGF-2在美容化妝品中的應(yīng)用及其前景

KGF-2不僅具有促進(jìn)皮膚創(chuàng)口愈合，預(yù)防放療引起的粘膜炎，以及治療潰瘍和腸炎等方面都有顯著療效，而且能特異促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖、分化。它僅作用于上皮細(xì)胞，而不作用于成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，有助于改善血液微循環(huán)，但不會促進(jìn)微血管生成。相關(guān)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該細(xì)胞生長因子用于皮膚是安全的、無任何刺激性反應(yīng)。因此， KGF-2對保護(hù)和療養(yǎng)皮膚、粘膜具有十分獨(dú)特的功效。除了用于各種醫(yī)療藥品(如:角質(zhì)細(xì)胞生長因子2滴眼液， 外用凍干重組角質(zhì)細(xì)胞生長因子2制劑等) 外， KGF-2在護(hù)膚保健化妝品中也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和市場前景。隨著KGF-2生物學(xué)功能的不斷發(fā)展，已日益引起高科技美容專家對KGF-2的重視，這種細(xì)胞生長因子與目前美容領(lǐng)域里所用的aFGF、bFGF等成纖維細(xì)胞因子不同，它僅作用于上皮細(xì)胞，而不作用于成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，有助于改善血液微循環(huán)，但不會促進(jìn)微血管生成。KGF-2促進(jìn)上皮細(xì)胞的生長、分化和遷移，使新生的表皮細(xì)胞取代衰老的角質(zhì)細(xì)胞，維持皮膚厚度，防止水分散失，達(dá)到使皮膚細(xì)嫩而富有光澤的目的。同時(shí)KGF-2還可以防止結(jié)締組織大量取代脂肪組織，維持兩者處于適當(dāng)比例，避免真皮過度增厚，防止皮膚變皺。由于KGF-2可以啟動上皮細(xì)胞對皮下組織的協(xié)同信號反饋，故可以促進(jìn)皮膚各種組織新陳代謝的平衡，改善包括結(jié)締組織在內(nèi)的皮膚各組織的功能，增加皮膚的彈性，使肌膚煥發(fā)出新的生命力。KGF-2還可以祛除臉上的色斑，因?yàn)樗梢源偈股掀ぜ?xì)胞的分化和遷移，使表皮細(xì)胞的代謝和更新加速，避免色素在皮膚上沉積形成色斑。KGF-2促進(jìn)上皮再生的過程是皮膚損傷修復(fù)的關(guān)鍵步驟，因此該因子修復(fù)皮膚創(chuàng)面的功能具有其他產(chǎn)品無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。這對于那些需要進(jìn)行美容手術(shù)的人士無疑是一個(gè)莫大的驚喜。

研究還發(fā)現(xiàn)KGF-2與肽類化合物和透明質(zhì)酸等保濕因子具有優(yōu)良的正協(xié)同作用， 因此在配制含KGF-2化妝品中應(yīng)考慮添加天然肽和透明質(zhì)酸， 起到保護(hù)KGF-2生物活性、提高KGF-2透滲性和有利皮膚吸收KGF-2的作用。據(jù)報(bào)道，我國目前已有科研單位及化妝品企業(yè)在對KGF-2進(jìn)行開發(fā)研究，其中吉林農(nóng)大生物反應(yīng)器與藥物開發(fā)工程研究中心在KGF-2護(hù)膚品方面的研發(fā)已取得一定的進(jìn)展。在我國美容化妝品市場快速增長的良好態(tài)勢下，含KGF-2的美容化妝品具有廣闊的市場潛量， 由此引入生物美容的新觀念與新時(shí)尚， 引發(fā)美容化妝品行業(yè)的又一次革命。

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[收稿日期]2010-02-23 [修回日期]2010-04-13

編輯/李陽利