肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子HGF及其受體c

1、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子HGF及其受體c         07-11-24 17:07:00     作者：劉瑞娟    編輯：studa20【關(guān)鍵詞】  肝細(xì)胞；生長(zhǎng)因子；c關(guān)鍵詞 肝細(xì)胞；生長(zhǎng)因子；cMet；小細(xì)胞肺癌1HGF及其受體cmet的結(jié)構(gòu)HGF主要由間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，是異二聚體結(jié)構(gòu)，前體由728個(gè)氨基酸殘基組成單鏈，經(jīng)蛋白水解酶水解作用產(chǎn)生活性形式。成熟的HGF分子由分子量為96KD的鏈和分子量為34KD的鏈組成。鏈中有4個(gè)K

2、ringle結(jié)構(gòu)域，其N端有一個(gè)發(fā)夾樣結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)與前兩個(gè)Kringle區(qū)結(jié)構(gòu)為HGF發(fā)揮生物學(xué)作用所必需；鏈中有絲氨酸蛋白酶催化結(jié)構(gòu)和類似結(jié)構(gòu)。兩者之間以一個(gè)二硫鍵相連。HGF基因定位于7q21?1,DNA長(zhǎng)度約70KD，包含18個(gè)外顯子及17個(gè)內(nèi)含子。HGF主要通過細(xì)胞膜上的特異性受體cMet發(fā)揮其生物學(xué)作用。cMet在1991年被識(shí)別，是原癌基因cMet編碼的蛋白，是一類具有自主磷酸化活性的跨膜受體。cMet蛋白是由50KD的亞基和145KD的亞基組成的異二聚體。cMet受體包括三個(gè)功能不同的結(jié)構(gòu)域即胞外區(qū)(由鏈和鏈的N端部分組成)，跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)(由鏈組成)。亞基和亞基的胞外區(qū)作為配體

3、識(shí)別部位識(shí)別并結(jié)合HGF，而胞內(nèi)區(qū)具有酪氨酸激酶活性。HGF與cMet結(jié)合后激活受體發(fā)生自身磷酸化，進(jìn)而導(dǎo)致多種底物蛋白磷酸化。HGF是由間質(zhì)細(xì)胞分泌，但cMet受體卻主要在上皮細(xì)胞表達(dá)，故認(rèn)為HGF是上皮間質(zhì)相互作用的介質(zhì)。天然的HGF以無活性的前體形式(proHGF)被分泌，在細(xì)胞外被特異性絲氨酸蛋白酶水解為雙鏈或在組織損傷的過程中被激活而具有生物活性。多種蛋白酶被報(bào)道可激活HGF，包括尿激酶、組織型纖溶酶原激活物(UPA、tPA)、激肽釋放酶、凝血因子a、a、HGF激活物(HGFA)。研究表明HGFA是HGF激活的關(guān)鍵酶1。2HGF/cMet系統(tǒng)的生理功能及作用機(jī)制HGF是一種多功能的生

4、物因子，它能夠刺激多種上皮、內(nèi)皮和間質(zhì)細(xì)胞的生長(zhǎng)，血管生成、免疫調(diào)節(jié)活性，促進(jìn)細(xì)胞增殖、移動(dòng)和侵襲。HGF通過自分泌(如頸上神經(jīng)節(jié)的交感神經(jīng)元)、旁分泌(如HGF促雪旺氏細(xì)胞的分裂作用)以及經(jīng)典的軸突逆向運(yùn)輸(如舌肌生成HGF，并沿軸突逆向運(yùn)輸至運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元)方式，與特異的cMet受體結(jié)合而起作用。二者結(jié)合后能激活多種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)旁路包括MAPK、磷脂酰肌醇3激酶(P13K)和Stat32，3等。Mishimura等研究證實(shí)HGF與cMet作用后可使尿激酶類纖溶酶原激活劑及其受體表達(dá)上調(diào)。它可直接作用于內(nèi)皮細(xì)胞，使其增生和遷移，另外還可通過上調(diào)VEGF和下調(diào)TSP1啟動(dòng)血管生成。HGF/SF在體外

5、介導(dǎo)VEGF的表達(dá)，另有實(shí)驗(yàn)表明HGF可不依賴VEGF誘導(dǎo)血管生成，可能與AKT及ERKs的直接激活有關(guān)4。Sengupta5等研究表明COX2在HGF介導(dǎo)的血管生成中是一下調(diào)信號(hào)，與分裂原激活的蛋白激酶有關(guān)。Koike H6發(fā)現(xiàn)前列環(huán)素合成酶與HGF基因共同轉(zhuǎn)導(dǎo)比單基因轉(zhuǎn)導(dǎo)更能促進(jìn)血管生成并顯著改善神經(jīng)疾病。肝素和硫酸軟骨素與HGF有高度親和性，可引起HGF構(gòu)象改變。Matsumori等7發(fā)現(xiàn)肝素能迅速誘導(dǎo)HGF釋放到循環(huán)中，HGF是肝素介導(dǎo)的血管生成的主要因子。另外，血栓形成致巨細(xì)胞激活也可使HGF釋放入循環(huán)。Dings等8發(fā)現(xiàn)cMet在蛋白和mRNA水平上都由細(xì)胞密度調(diào)節(jié)，cMet表達(dá)上

6、調(diào)的內(nèi)皮細(xì)胞更易與HGF反應(yīng)，抗cMet細(xì)胞外區(qū)抗體在體外可阻止血管生成。由于cMet在不同細(xì)胞、不同分化階段作用的底物不同，使其在特定的條件下表現(xiàn)出多種功能:促進(jìn)肝細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和黑色素細(xì)胞的分裂;引起上皮細(xì)胞的分散，在胚胎發(fā)育過程中控制細(xì)胞的移動(dòng);誘導(dǎo)細(xì)胞形態(tài)變化9。3HGF/cMet在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的作用大量的臨床和實(shí)驗(yàn)研究表明原癌基因cMet 和HGF 在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用10。腫瘤細(xì)胞cMet的表達(dá)與正常細(xì)胞有著明顯的區(qū)別。在正常細(xì)胞中,原癌基因cMet mRNA呈低表達(dá)或不表達(dá),雖然在組織器官切除或損傷后,cMet的表達(dá)有暫時(shí)性的增加,但表達(dá)水平很快回復(fù)正常狀態(tài)。表明正

7、常細(xì)胞有能力通過減少cMet的表達(dá)控制其對(duì)HGF的反應(yīng)。而在許多人的腫瘤細(xì)胞中,cMet則呈持續(xù)過度表達(dá),并呈現(xiàn)高水平的自體磷酸化。通常cMet的過度表達(dá)是由于基因的擴(kuò)增所致。CMet的過度表達(dá)可見于人的胃癌、肝癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、肺癌、甲狀腺癌和腦膠質(zhì)瘤等,在直結(jié)腸癌、肝癌、甲狀腺癌和腦膠質(zhì)瘤中,cMet的表達(dá)與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。Ivan等11和Webb等12用激活的ras和ret基因共轉(zhuǎn)染腫瘤細(xì)胞,可以導(dǎo)致cMet的過度表達(dá),促進(jìn)HGF依賴的腫瘤細(xì)胞的侵襲。有研究發(fā)現(xiàn),在GF的誘導(dǎo)下,cMetcDNA可使那些最初對(duì)HGF及其受體轉(zhuǎn)染呈陰性的細(xì)胞出現(xiàn)活動(dòng)能力并易于向基底膜侵襲。Rong

8、19證明轉(zhuǎn)染cMet基因能增加癌細(xì)胞的腫瘤基因性,使cMet高表達(dá)水平的腫瘤細(xì)胞對(duì)HGF更敏感和更具侵襲性。Schmidt等13研究發(fā)現(xiàn)在遺傳性乳頭狀腎癌(HPRC)家族成員中存在大量cMet基因的突變。而且,在HPRC患者中常有cMet基因的重排激活。同樣,在散發(fā)性乳頭狀腎癌和小兒肝細(xì)胞癌患者中也存在cMet的突變。Jeffers等14應(yīng)用從HPRC患者中發(fā)現(xiàn)的突變型cMet 基因轉(zhuǎn)染NIH3T3細(xì)胞,結(jié)果表明,這種cMet基因在體外可促進(jìn)NIH3T3細(xì)胞的轉(zhuǎn)化,在體內(nèi)可促進(jìn)其腫瘤的形成。提示cMet的突變與HPRC腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。在腫瘤中,除cMet 的過度表達(dá)之外,也有HGF的過度表

9、達(dá)。研究證實(shí)腫瘤細(xì)胞可以通過釋放白介素1、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子和血小板源生長(zhǎng)因子等細(xì)胞因子,刺激鄰近的成纖維細(xì)胞分泌HGF。有些腫瘤細(xì)胞還可通過自分泌途徑,同時(shí)表達(dá)cMet和HGF。許多腫瘤可見HGF的過度表達(dá),包括胰腺癌、非小細(xì)胞肺癌、腦膠質(zhì)瘤、黑色素瘤、內(nèi)皮細(xì)胞癌、平滑肌肉瘤和多發(fā)性骨髓瘤等。Taniguchi等15和Toi等16的研究結(jié)果顯示乳腺癌患者組織和血液中HGF的表達(dá)水平顯著高于非乳腺癌患者,且以具有淋巴結(jié)或肝轉(zhuǎn)移者表達(dá)水平為最高。Nagy等17研究還發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織HGF的表達(dá)明顯高于正常組織,且HGF和cMet的表達(dá)水平與腫瘤的復(fù)發(fā)有關(guān)。在乳腺癌和非小細(xì)胞肺癌患者中,HGF的表達(dá)

10、可作為患者預(yù)后和監(jiān)測(cè)疾病復(fù)發(fā)的獨(dú)立指標(biāo)。有研究表明HGF可通過調(diào)節(jié)腫瘤間質(zhì)成分,間接或直接地促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)。因?yàn)槟[瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移依賴于血管的形成,而HGF在體內(nèi)又可通過促使上皮細(xì)胞的增生和運(yùn)動(dòng)來刺激新生血管的發(fā)生。因此,在行肝、腎切除等促使HGF產(chǎn)生的環(huán)境下,cMet表達(dá)陽性的癌細(xì)胞將更具侵襲性和易向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。體外研究結(jié)果顯示,HGF可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的侵襲,這一發(fā)現(xiàn)在乳腺癌、結(jié)腸癌、鱗狀細(xì)胞癌和黑色素瘤等細(xì)胞系的研究中均得到了進(jìn)一步證實(shí)。其機(jī)制可能與HGF/cMet系統(tǒng)有關(guān)。首先,HGF可通過誘導(dǎo)細(xì)胞骨架的重排和粘附分子的激活,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。Matsumoto等18研究顯示HGF可誘導(dǎo)與局部粘附有關(guān)分子的酪氨酸磷酸化,從而促進(jìn)細(xì)胞的擴(kuò)散和遷移,另外,HGF還可誘導(dǎo)整合素的激活,刺激細(xì)胞的粘附和遷移。其次,侵襲細(xì)胞cMet的激活可促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的降解,上調(diào)與細(xì)胞外基質(zhì)蛋白水解有關(guān)分子如uPA及其受體的表達(dá)。體內(nèi)動(dòng)物模型研究已證實(shí)HGF/cMet系統(tǒng)與腫瘤的發(fā)生有關(guān)。Rosen等19報(bào)道用HGF刺激轉(zhuǎn)染cMet基因的NIH3T3細(xì)胞,可增加這些細(xì)胞在裸鼠體內(nèi)形成腫瘤和轉(zhuǎn)移的能力。其結(jié)果在人的平滑肌肉瘤SKLMS1細(xì)胞和鼠的乳腺癌細(xì)胞的研究中也得到了證實(shí)20。在平滑肌肉瘤模型中,上調(diào)uPA及其受體的表達(dá),可增加HGF/cMet系統(tǒng)的信號(hào)傳遞,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的