肝细胞生长因子在创面修复中的作用

林晓莹，汪 虹，谭 元

昆明医科大学第二附属医院烧伤科 云南省烧伤研究所，昆明 650101

近年来，与人口老龄化高度相关的糖尿病、压力性损伤等所致难愈合创面的发病率日益增高，已成为创伤修复领域研究的重大医学问题[1]。创面愈合是一个严格调控的复杂过程，与多种细胞、细胞因子和细胞外基质等密不可分，其中细胞因子在创面修复中的作用及临床应用一直是研究的热点并取得突出的进展。最强的促进肝细胞生长的细胞因子—肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)被发现后，引起了国内外学者广泛关注，研究表明HGF可由多种细胞分泌产生，具有广泛的生物学效应，其中对于组织的修复功能已经得到肯定，在创面修复中可望发挥重要作用。本文就HGF在创面修复中的相关机制和应用研究，及与其他生长因子的相互作用做一综述，以期为临床治疗尤其是难愈合创面的修复提供新的启示。

HGF及其信号转导

HGF有着高效的促血管形成作用，最早作为“最强的肝细胞再生促进剂”被发现[2]，其分子结构为一个含有α链和β链的异二聚体，由728个氨基酸的单链前体蛋白裂解而来。α链包含N端的“发卡”结构和4个同源的kringle区，β链含有丝氨酸蛋白酶样结构。成纤维细胞、内皮细胞、肿瘤细胞等均可分泌产生HGF，近年研究证实其在创面愈合、组织修复、肿瘤的发生发展中具有重要的作用。

c-met是由原癌基因编码的跨膜蛋白，含有α和β两个亚基，是目前已知的HGF高亲和力受体，β亚基的胞内区具有酪氨酸激酶活性并可转换HGF产生的效应。当HGF与c-met结合后，引起c-met胞内段酪氨酸残基自身磷酸化，磷酸化了的酪氨酸残基可激活胞内蛋白激酶结构域中的酪氨酸激酶，激活的酪氨酸激酶可引起c-met羧基末端的Tyr1349和Tyr1356磷酸化，磷酸化的羧基末端可与c-met 下游关键的多受体蛋白Gab1结合，从而激活包括磷脂酰肌醇3-激酶/Akt、RAS、有丝分裂蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)级联和RAS相关的C3肉毒杆菌毒素基质1在内的信号通路，其中MAPK级联中的细胞外调节蛋白激酶主要参与细胞增殖，p38MAPK主要参与细胞的迁移和存活[3]。肝细胞、上皮细胞、成纤维细胞、角化细胞等表面广泛分布c-met蛋白，如此广泛的分布决定其在多方面发挥作用。临床研究显示，冠心病患者血液HGF水平上升，这与心功能呈相关性[4]。冯翱和林先和[5]从蛋白水平证实HGF/c-met信号通路被激活可抑制缺血再灌注心肌细胞的自噬作用。在肝炎中，HGF通过抑制肝星状细胞且合成纤维减少，从而减缓肝纤维化的进展[6]。另外，HGF和其受体c-met在多种肿瘤的肿瘤细胞中高表达，可影响肿瘤的发生和肿瘤细胞的迁移与增殖[7]，这为肿瘤治疗提供了思路。

HGF在创面修复过程中的表达和作用

创面修复是皮肤在损伤发生后多种修复细胞、生长因子和细胞外基质之间相互作用、严格调控而进行自我修复的复杂动态过程，可人为的分为4个相互重叠的阶段：(1)止血；(2)炎症反应阶段；(3)细胞增殖分化阶段；(4)组织重建或瘢痕形成阶段[8]。在创面愈合的各个阶段HGF与c-met受体结合后，主要发挥促进血管新生、抑制瘢痕形成和促进创面再上皮化的作用。

促进血管新生血管再生是创面修复的限速步骤。严重下肢缺血者的血清中HGF量显着下降，提示HGF与血管形成有关[9]。哈小琴等[10]在放射性损伤皮肤愈合的实验研究中得出了肯定的结论：HGF可有效刺激血管内皮细胞形成新生血管。Huang等[11]使用HGF 7 d后血管内皮祖细胞(endothelial progenitor cells，EPC)数量明显增加，且促进EPC分化和动员[12]，最终实现新生血管数量增加的目的。另外，HGF促进骨髓间充质干细胞迁移至创面，从而增加毛细血管样结构的形成[13]。因此，HGF促进血管形成的作用已得到证实，但所涉及的机制仍在探究中。研究表明HGF可通过增加抗凋亡因子Bcl-2的表达，从而减少凋亡因子caspase3的表达，起到促进血管形成的作用[14]。另有研究显示HGF诱导EPC的动员和促血管生成作用需要NADPH氧化酶依赖活性氧介导的Janus激酶2和c-Jun氨基末端激酶的激活[15]。

减少瘢痕的形成胶原的表达量及所存在的时间决定着创面的转归，其中HGF/c-met信号通路在最近的研究中备受关注。Jeong等[16]研究显示在脊髓损伤后HGF可抑制星形胶质细胞瘢痕形成并促进轴突生长。Xiao和Xi[17]在兔耳缺损模型中应用HGF治疗后发现瘢痕形成显着减少。Dias Garcia等[18]证实对有瘢痕声带的兔注射HGF 10 d后胶原密度下降且新生血管密度升高。由此可见，HGF在创面愈合过程中起抑制瘢痕形成和减少胶原沉积作用，机制可能与HGF抑制转化生长因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)的表达量有关。TGF-β被认为是与瘢痕形成密切相关的因子[19]。研究证实HGF可以抑制TGF-β的诱导成纤维细胞分化，减少胶原的合成[20]。陈国钦等[21]在糖尿病心肌梗死模型中应用HGF治疗后TGF-β表达量明显下降，且增加了基质金属蛋白酶的表达量，从而促进细胞外基质的分解代谢以减少瘢痕形成[22]。HGF通过MAPK信号对基质金属蛋白酶的表达量产生影响，特别是通过MAPK级联中的细胞外调节蛋白激酶信号通路调控Est1和Fli1的表达以及结合活性来实现，且这种作用可被MAPK特异性抑制剂阻断[23]。因此，HGF在发挥抑制瘢痕形成和减少胶原沉积作用的过程中，HGF/c-met下游的MAKP级联信号发挥着重要作用。

促进创面再上皮化皮肤最外层的表皮在机体和外环境之间提供了一个保护屏障。表皮形成过程需要角质形成细胞从基底层向角质层的逐渐迁移。再上皮化主要是指表皮的再生性修复，通过创缘周围的表皮细胞和来源于毛囊或汗腺的表皮干细胞向创面中心迁移实现。HGF基因在促进创面再生方面的作用已得到证实。当创面形成时，由皮肤成纤维细胞立即产生的HGF，可刺激角质形成细胞增殖和迁移[24]。HGF可诱导表皮细胞增殖和迁移，并通过整合素β1/整合素连接激酶信号通路促使表皮细胞去分化为可再生的表皮干细胞样细胞，促使创面闭合[25]。HGF/c-met信号通过激活Stathmin的表达及其磷酸化促进角质形成细胞的增殖，Stathmin是一种高度保守的相对分子质量为17 000的蛋白，对细胞骨架的调控至关重要[26]。另有研究发现HGF/c-met信号诱导角质形成细胞中的小G蛋白Arf 6 mRNA的表达，该mRNA恰是创面愈合所必需的[27]。因此，HGF对创面再上皮化的促进作用是肯定的，但所涉及的机制需进一探究。

HGF在慢性难愈合创面修复过程中的作用

国际创伤愈合学会将慢性难愈合创面定义为：无法通过正常有序而及时的修复过程达到解剖和功能上的完整状态，以二期愈合的伤口最为常见。临床上多指各种原因形成的创面，经1个月以上治疗未能愈合，也无愈合倾向者。流行病学研究显示，超过1/3的慢性难愈合创面患者是因糖尿病造成的，已经代替创伤成为造成慢性难愈合创面的首要原因[1]。

糖尿病所致创面的难愈与高糖环境、血管内皮细胞功能紊乱及胰岛素抵抗有关。研究显示给小鼠给予高脂饮食后，其肝脏、骨骼肌和脂肪组织内HGF表达量增加以抑制高脂饮食所致的肥胖的进展[28]，这与HGF增加骨骼肌对葡萄糖的摄取并改善全身糖耐量及激活肝脏中的HGF/c-met信号通路从而促进对葡萄糖摄取有关[29]。在糖尿病的高糖环境下，血清HGF的浓度明显升高[30]，这与高糖环境下内皮受损、内皮细胞分泌HGF受抑制及引起远端脏器如肝脾等代偿性分泌HGF有关。对于因下肢缺血而形成溃疡的患者应用与质粒重组的HGF治疗后溃疡愈合面积达25%以上[31]。因此，在治疗难愈性创面时，除针对病因治疗和有效的清创外，还可应用HGF，增加血管新生、促进创面再上皮化，以此加速慢性难愈性创面的愈合，改善患者生活质量。虽然HGF对创面修复的作用得到证实，但在糖尿病所致的慢性难愈性创面中的应用鲜有报道，且相关机制是否与HGF和c-met结合后促进肝脏及骨骼肌对葡萄糖的摄取以改善胰岛素抵抗，从而改善高糖环境使内皮细胞能发挥正常作用，进而实现创面的修复有关；或是通过促进与创面修复有关的细胞及细胞因子表达仍需进一步研究。

在创面修复中HGF与其他生长因子的关系

由于生长因子在创面修复治疗中的作用已得到公认，目前已有较多产品研发应用于临床，除HGF外还包括血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)、成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，FGF)等[32]。VEGF是促进血管形成的生长因子，参与血管形成的早期阶段，在动脉和静脉系统的形成过程中VEGF对血管内皮细胞的迁移和增殖的作用已得到证实[33]。EGF通过促表皮细胞和成纤维细胞分裂在创面修复中发挥作用。在皮肤全层损伤后，Gainza等[34]证实应用EGF纳米结构脂质载体可生成新的皮肤[35]。FGF也是在创面血管化过程中起重要作用的生长因子，其可刺激成纤维细胞增殖，调节胶原代谢的同时刺激内皮细胞分裂，促进血管新生。这些生长因子与HGF之间是否存在协同或拮抗作用也引起了广大学者的关注和研究。

Awada等[36]研究显示VEGF和HGF的联合使用可增强血管内皮细胞的增殖、迁移和成管能力。HGF可诱导VEGF的表达[37]。研究证实HGF/c-met信号可以激活MAPK、磷脂酰肌醇3-激酶和信号传导及转录激活因子3使VEGF的表达量增加，从而促进血管生成[38]。此外，在眼部血管生成过程中应用VEGF拮抗剂后HGF的表达量增加[39]。故在促血管新生方面VEGF和HGF起协同作用。另有研究显示HGF/c-met信号可以抑制MAPK的激活，减少FGF的表达量，影响胶原的合成，实现抗纤维化的作用[40]。因此在减少胶原沉积和瘢痕形成方面，除TGF-β外，还与FGF有关，同样也可能存在剂量问题，若FGF过少则会影响成纤维细胞的增殖、迁移，从而不利于创面修复。Dulak等[41]研究显示EGF可使c-met延迟激活，并且因EGF受体与c-met存在交互作用，可促进肿瘤细胞迁移和侵入，但在创面修复中的相互作用鲜有报道。

由此可见，虽然部分生长因子已应用于创面修复中，但它们之间的相互作用的生物学效应和机制尚不清楚，若能研究透彻，则在治疗创面时，众多生长因子可望实现优势互补。

展 望

HGF具有多种生物学功能，主要通过与其受体c-met结合进行信号转导完成。其促进EPC的增殖实现血管的新生、促进角质形成细胞由基底层向角质层迁移完成再上皮化过程、抑制TGF-β的表达量减少瘢痕组织形成，从而实现创面愈合的作用已逐渐得到证实，且所涉及的相关机制也逐渐被阐明。在创面形成初期，HGF便开始表达，但与其他因子之间的相互作用尚有待深入研究，现有资料表明VEGF、EGF与HGF若联合应用，则能增强促血管新生的生物学效应；而FGF与HGF联合应用有可能减弱FGF过表达时胶原沉积，减少瘢痕形成。此外，在HGF促进创面愈合的各个阶段所涉及的细胞调控途径中，由HGF/c-met下游的MAPK级联发挥着重要作用，但在HGF与其他生长因子联合作用时MAPK所处的状态仍是需要探究的点。因此，对于创面修复方面，在传统的治疗方案基础上，若利用HGF及其与VEGF、EGF和FGF相互作用促使皮肤创面更好地修复，将有机会改善患者的生活质量，减少住院时间。另外，HGF可促进肝脏及骨骼肌对葡萄糖的摄取改善葡萄糖耐量，从而改善糖尿病的高糖环境，这将为今后治疗糖尿病等代谢综合提供一定的思路，也为修复糖尿病等所致的难愈性创面、为调控瘢痕的形成与转归提供新的考量因素，但HGF在肿瘤细胞中高表达，利于肿瘤细胞的侵袭和转移，故需深入地研究和评估，可望实现外源性HGF的有效合理的应用。