肝细胞生长因子在增生性玻璃体视网膜病变中的作用

肝细胞生长因子（HGF）是一种间质来源的多效性生长因子,具有促细胞分裂、增生、迁移以及分化等广泛的生物学活性，在组织损伤修复再生、胚胎发生、血管生成和肿瘤形成过程起重要作用。目前HGF在增生性玻璃体视网膜病变（PVR）的发生发展中的作用备受关注，现就其研究进展综述如下。

1. HGF的生物学特性

1989年,肝细胞生长因子( hepatocyte growth factor ,HGF)被完全纯化[1] 并分子克隆表达成功[2] 。初合成分泌的HGF 前体为728 个氨基酸的单链,经一种与凝血因子12 结构类似的丝氨酸蛋白激酶水解后,生成具有生物活性的成熟HGF。成熟HGF 是由分子量分别为69KD 的α链和34KD 的β链经过二硫键连接形成的异二聚体。HGF 受体多被认为是原癌基因c-met 的产物,属于酪氨酸激酶受体超家族,由暴露于细胞外的50KD 的α链及跨膜的145KD 的β链组成。两条链由同一前体裂解而来,胞外部分为配体识别区,β链胞内部分具酪氨酸激酶活性。HGF 与受体结合引起酪氨酸激酶活化,其胞内酪氨酸残基发生自身磷酸化,从而可被胞内含Src 区域的信号分子识别,并导致与特定细胞反应相一致的基因表达,激活细胞内多个信号级联[3]，进而激活HGF 的多种生物学功能。

目前,已知HGF 是一种间质来源的多效性生长因子,它具有广泛的生物学效应，在组织再生、胚胎发生、血管生成和肿瘤形成过程起重要作用。

HGF有对许多细胞类型具有生长调控活性，对内皮细胞、上皮细胞、基质细胞和肿瘤细胞[4] 具有促有丝分裂活性，其促增生作用强于血管内皮生长因子等血管生长因子[5] , 是强的促新生血管生长因子。 HGF还是对不同类型细胞诱导分化和移动的最有效的促移动因子之一[6]。另外，形态构象发生调控是HGF独特的活性[7]。HGF通过与其受体c-met 蛋白特异性结合后，诱导受体发生构象改变,导致细胞分裂、分化增加，运动、迁移能力增强，从而发挥促有丝分裂、促运动和组织器官形态发生等的生物学活性。同时HGF 介导细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质( ECM) 之间的相互作用，并刺激或活化与ECM 降解有关的蛋白酶解网络，故HGF在组织发展、重建、重塑过程是重要的形态学调控因子，扮演重要角色。研究发现,炎症介质如白细胞介素－1α、白细胞介素－β、白细胞介素－6、肿瘤坏死因子α、干扰素γ及去甲肾上腺素能诱导HGF、c-met 表达的增加；而转化生长因子β、血管紧张素Ⅱ及糖皮质激素能抑制HGF 的表达[8] 。这表明免疫系统和神经参与了其生物学活性的调节，HGF 通过内分泌、自分泌及旁分泌方式发生效力。

2. PVR发病机制

增生性玻璃体视网膜病变（Proliferativevitreoretinopathy, PVR）是指在孔源性视网膜脱离或视网膜复位手术后，以及眼外伤后，由于视网膜色素上皮细胞（retinal pigmentepithelial, RPE）、神经胶质细胞、成纤维细胞、巨噬细胞的迁移、增生、转分化和收缩，在视网膜前、后面及玻璃体内形成的可以收缩的细胞性膜，造成牵拉性视网膜脱离病变。

经过大量的实验和临床研究，已认为PVR属于眼内组织创伤愈合过度修复的过程，即经过了炎症期、增生期和疤痕期。PVR发生发展中的具体机制，目前还未能完全明了。但是越来越多的研究表明[9-13],由于外伤、视网膜裂孔形成、长期视网膜脱离或手术时冷凝、光凝、电凝，导致组织损伤，血管受损，血—视网膜、血—房水屏障破坏，血清中的各种生长因子如HGF、转化生长因子以及炎症产生的炎症因子如肿瘤坏死因子、白介素促进基质金属蛋白酶的大量转录，导致ECM的降解。故RPE细胞从基底膜脱离,并通过基底膜迁移至玻璃体和视网膜下腔，并附着于视网膜内外表面和玻璃体后表面增殖、转分化、收缩导致PVR的形成。

3. HGF在PVR中的作用

3.1 HGF及其受体与RPE细胞

RPE是早期参与PVR 形成的重要细胞成分，RPE 细胞迁移到玻璃体、视网膜表面和视网膜下后表现出活跃的增生现象，且能分化为巨噬样细胞和成纤维样细胞并表达多种相应的生物功能，参与膜纤维化的过程

HGF受体在培养的RPE 细胞、正常人眼RPE 层以及PVR 的增生膜中均有表达[14]。在PVR 增生膜中,HGF及其HGF受体主要聚集在含有色素颗粒的细胞密集区域,而在无细胞区则没有HGF受体表达。RPE 细胞可同时分泌HGF 并表达其受体c-met[15], 可能是多种细胞因子促使了RPE细胞分泌HGF, 产生的HGF 又通过自分泌或旁分泌方式作用于RPE 细胞上的HGF受体,导致RPE 细胞活化。在体外培养的人RPE 细胞中,二者在蛋白和分子水平均有表达，RPE细胞表达HGF受体是HGF对RPE细胞产生作用的基础。

HGF 最为显著的生物学作用是对上皮细胞克隆的分散作用,使之从上皮样向成纤维样细胞形态转化,类似于成纤维细胞,提示RPE 细胞从稳定状态到迁移、增生状态转化的过程中，HGF是一个重要的生长因子,可能在RPE 细胞从上皮向间充质转化的过程中起重要作用[14,16]。而Gamulescu MA [17] 研究却证明转化生长因子β2能够诱导RPE细胞转分化为a-SMA表达阳性的肌成纤维细胞。并且首次在RPE细胞中发现，HGF在翻译和转录水平上调a-SMA的抑制剂，从而抵抗RPE细胞的这种转分化作用。

HGF打破损伤边缘的RPE 细胞与邻近细胞的相互连接, 导致单个细胞游离、进入损伤区, HGF具有促进RPE细胞从基底膜游离的作用,而中等浓度的HGF却促进细胞增生, 及对损伤后的RPE 细胞有促迁移作用[18]。

冷冻可刺激RPE细胞在体外和体内玻璃体环境中HGF的高分泌,且随着冷冻时间增加更为显著，并可促进RPE细胞增生。替德肝素可降低冷冻后RPE细胞分泌HGF水平和抑制促生长环境中的RPE细胞生长,具有预防PVR的作用[19]。

3.2 HGF与玻璃体

在PVR 患者中发现HGF 在玻璃体中的浓度升高,并且随着PVR 分级级数升高,HGF也有升高的趋势[20]。Briggs[21]比较系统地研究了HGF 与PVR 的关系,认为玻璃体中HGF 含量随着PVR 的发展而呈上行性升高。病情较重的PVR 患者玻璃体中的HGF 含量明显较其他患者玻璃体HGF 的含量高,HGF 在玻璃体中浓度的高低反应了PVR 的严重性。

孔源性视网膜脱离发生时, 引起血－视网膜屏障破坏及RPE 细胞对生长因子的反应性增强, 一方面引起眼部血管的渗出增强, 增加玻璃体内外源性生长因子, 增加细胞的趋化能力和有丝分裂活性；另一方面, 血－视网膜屏障的破坏还会引起血管内皮细胞的间隙增大, 促使炎症细胞进入玻璃体腔，局部释放HGF。因此, 来自血液中的外源性HGF 以及眼组织内产生的内源性HGF 使玻璃体HGF 的含量随着PVR 病程的发展增加[22]。

也有研究发现[23]视网膜下腔HGF 质量浓度明显高于玻璃体液。玻璃体腔和视网膜下腔是两个相对独立的液腔, 可能由于视网膜脱离后许多血源性因子首先聚集在视网膜下腔,而后向玻璃体内播散，另一方面视网膜细胞之间的正常结构破坏加上血源性因子的刺激也使得局部细胞产生的HGF 也聚集在视网膜下腔,少部分播散入玻璃体,故视网膜下腔HGF局部浓度比较高。同时认为在PVR 增生明显时期，玻璃体内HGF 质量浓度逐渐升高,而在瘢痕期细胞活动相对稳定,HGF 的浓度也维持在一个水平,甚至有所下降。

3.3 HGF与PVR增生膜

对PVR 患者的增生膜进行研究发现[24] ：PVR增生膜中HGF/HGFR表达增强，而且HGF表达量在增生膜的细胞成分区明显高于纤维成分区。Jin 等[25]用牛眼色素上皮细胞实验证明HGF 加速PRE 细胞的分离并参与增殖膜的形成。但是HGF的离散活性在孔源性视网膜脱离中比PVR强，并且病情越重，HGF的表达也越高，认为HGF在疾病早期起着更为重要的作用。向视网膜裂孔注射白介素-1β诱导兔PVR 模型，术后24小时HGF受体磷酸化达到高峰，表明视网膜裂孔和白介素-1β激活HGF，活化的蛋白激酶激活MAPK，c-jun，以及ECM重建，导致创伤视网膜中细胞的迁移和增生[26]。

对增生性糖尿病视网膜病变及PVR 患者增生膜的研究发现[27]，除了RPE表达HGF外, 在碱性成纤维细胞生长因子和血清等作用下, 视网膜外层膜的神经胶质细胞也同时表达HGF及其受体c-met。并且在PVR的不同阶段，HGF和神经胶质细胞的共表达比RPE细胞多。认为HGF促使神经胶质细胞产生血管内皮生长因子,还可以促进神经胶质细胞迁移,但对其增殖作用甚微。但是，Cui JZ[28]研究发现，HGF表达高峰在PVR中期。

4. 展望

综上所述，HGF及其受体在RPE细胞、神经胶质细胞、PVR玻璃体及增生膜中均有表达。PVR是一个多细胞、多细胞因子参与的损伤愈合过度修复的过程。 HGF作为一种多效性生长因子参与PVR的形成和发展，但其在PVR发病中的确切机制仍不清楚，有待于进一步深入研究。

参考文献

〔1〕Zarnegar R, Michalopoulos G ,Purification and biological characterization of human hepatopoietin A, a polypeptide growth factor for hepatocytes[J]. Cancer Res. 1989;49(12):3314-20.

〔2〕 Nakamura T, Nishizawa T, Hagiya M, Molecular cloning and expression of human hepatocyte growth factor[J]. Nature. 1989;342(6248):440-3.

〔3〕Yamashita Y, Jeschke MG ,Wolf SE. Differential expression of hepatocyte growth factor in liver , kidney , lung , and spleen following burn in rats[J]. Cytokine.2000;12: 1293-1298.

〔4〕Uehara Y, Minowa O, Mori C, et al. Placental defect and embryonic lethality in mice lacking hepatocyte growth factor/scatter factor[J]. Nature.1995;373:702-705.

〔5〕 Nakamura Y, Morishita R, Higaki J , et al. Hepatocyte growth factor is a novel member of the endothelium－specific growth factor: additive stimulatory effect of hepatocyte growth factor with basic fibroblast growthfactor[J]. J Hypertens, 1996;14: 1967-1972.

〔6〕 Matsumoto K, Nakamura T and Kramer RH, Hepatocyte growth factor/scatter factor induces tyrosine phosphorylatin of focal adhesion kinade(p125FAK) and promotes migration and invasion by oral squamous cell carcinoma cells[J]. J Biol Chem. 1994;269:31807-31813.

〔7〕 Soriano JV, Pepper MS, Nakamura T, et al. Hepatocyte growth factor stimulates extensive development of branching duct-like structures by cloned mammary gland epithelial cells[J]. J Cell Sci.1995;108:413-430.

〔8〕 Nakamura Y, Morishita R, Higaki J, et al. Hepatocyte growth factor is a novel member of the endothelium-specific growth factors: additive stimulatory effect of hepatocyte growth factor with basic fibroblast growth factor but not with vascular endothelial growth factor[J]. J Hypertens. 1996;14(9):1067-72.

〔9〕 Liou GI, Pakalnis VA, Matragoon S, et al. HGF regulation of RPE proliferation in an IL-1beta/retinal hole-induced rabbit model of PVR[J]. Mol Vis. 2002; 20(8): 494-501.

〔10〕 Eichler W, Friedrichs U, Thies A, et al. Modulation of matrix metalloproteinase and TIMP-1 expression by cytokines in human RPE cells[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2002; 43: 1767-1773.

〔11〕 Yashinori M, Shionbu T, Akira M, et al. Hepatocyte growth factor levels in the vitreous of patients with proliferative vitreoretinopathy[J]. Am J Ophthalmol. 2000; 129(5): 678-680.

〔12〕 Hiroyuki Fuke, Yukiko Saitou, Takeshi Nakano, et a1. Matrix metalloproteinase, hepatocytegrowth factor, and tissue inhibitor ofmatrix metalloproteinase during human liver regeneration. Liver International. 2006;26: 380-381

〔13〕Ioachim E, Stefaniotou M, Gorezis S, et al. Immunohistochemical study of extracellular matrix components in epiretinal membranes of vitreoproliferative retinopathy and proliferative diabetic retinopathy[J]. Eur J Ophthalmol. 2005; 15(3): 384-391.

〔14〕 Lashkari K, Hirose T, Yazdany J. Vascular Endothelial growth factor and hepatocyte growth factor levels are differentially elevated in patients with advanced retinopathy of prematurity[J]. Am J Pathol,2000;156:1337-1344.

〔15〕Lashkari K, Rabimi N , Kazlauskas A. Hepatocyte growth factor receptor in human RPE cells: implication in proliferative vitreoretinopathy[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci ,1999 ,40 :149-156.

〔16〕He PM，He S，Garner JA , et al. Retinal pigment epithelial cells secrete and respond to hepatocyte growth factor [ J ] . Biol.Biop1Res.Comm , 1998 ,249 :253－257.

〔17〕 Gamulescu MA, Chen Y, He S, et al. Transforming growth factor beta2-induced myofibroblastic differentiation of human retinal pigment epithelial cells: regulation by extracellular matrix proteins and hepatocyte growth factor[J]. Exp Eye Res. 2006；83(1):212-22.

〔18〕 张喜梅, 张皙. 肝细胞生长因子对视网膜色素上皮细胞增生及损伤愈合的影响.临床眼科杂志[J].2004;12(4):291-295.

〔19〕 王方,宋正宇,陶晓锋. 替德肝素抑制冷冻后视网膜色素上皮细胞分泌肝细胞生长因子的研究[J].中华眼科杂志.2005,41(2):106-109.

〔20〕Mitamura Y, Takeuchi S, Matsuda A, et al. Hepatocyte growth factor levels in the vitreous of patients with proliferative vitreoretinopathy[J]. Am J Ophthalmol, 2000; 129(5):678-680.

〔21〕Briggs MC , Grierson I , Hiscott P ,et al. Active scatter factor (HGF/ SF) in proliferative vitreoretinal disease[J]. Invest Ophthalmol Vis Sci ,2000 ,41:3085

〔22〕黄玲，惠延年，徐磊等. 增生性玻璃体视网膜病变玻璃体中肝细胞生长因子的变化[J]. 第四军医大学学报，2002，23（14）:1300.

〔23〕 张喜梅,张皙,王方. 增生性玻璃体视网膜病变患者血清和眼内液HGF 水平检测[J].眼科研究, 2003,21 (6):645-647.

〔24〕Hinton DR , He S , Jin ML , et al. Novel growth factors involved in the pathogenesis of proliferative vitreoretinopathy[J]. Eye , 2002 , 16 :422-428.

〔25〕In M, Barron E , He S , et al . Regulation of RPE intercellular junction integrity and function by hepatocyte growth factor [ J ] .Invest Ophthalmol Vis Sci , 2002 , 43∶2782- 2790.

〔26〕Liou GI , Pakalnis VA , Matragoon S , et al. HGF regulation of RPE ]

〔27〕 Hollborn M , Krausse C , Iandiev I , et al. Glial cell expression of hepatocyte growth factor in vitreoretinal proliferative disease[J]. Lab Invest , 2004 ,84 :963-972.

〔28〕 Cui JZ, Chiu A, Maberley D，et al. Stage specificity of novel growth factor expression during development of proliferative vitreoretinopathy[J]. Eye. 2006；10：1－9