bFGF对大鼠脑缺血再灌注损伤保护作用的研究进展

赵海，张倩云

(沈阳医学院基础医学院解剖学教研室，辽宁 沈阳 110034;2.中国医科大学93期预防医学专业)

早在1940年，Hoftman等在脑和垂体的抽提物中发现一种能够促进成纤维细胞生长的物质。1974年该物被分离纯化，并命名为成纤维细胞生长因子 (fibroblast growth factor，FGF)。FGF因对酸和热敏感，等电点呈碱性 (9.6)，称为碱性FGF(bFGF)。bFGF的生物学作用极其广泛，它在血管形成、促进创伤愈合与组织修复、促进组织再生和神经组织生长发育过程中起着十分重要的作用。现就bFGF的一般性质、分布，对神经组织的作用和机制以及临床应用前景等作一综述，以促进bFGF的开发和临床应用。

1 bFGF的分子结构和生物学特征

bFGF是含155个氨基酸的促有丝分裂的阳离子多肽，分子量为16～18.5 KD，其pH值为9.6，bFGF分子结构中有4个半胱氨基酸，以此形成分子的三维空间结构。包括9个FGF配基，它位于第4号染色体，具有3个外显子和2个内含子，它主要来源于中胚层和神经外胚层，且诱导这些来源的神经分化。bFGF对热和酸敏感，易被蛋白酶降解［1］。bFGF生物学效应广泛，能促进神经元存活和突起生长，是神经元、胶质细胞和毛细血管内皮细胞的促有丝分裂原，并能抵抗兴奋性氨基酸等多种有害物质对神经元的毒性作用而保护神经元。在体外，bFGF可刺激内皮细胞、成纤维细胞、雪旺细胞和胶质细胞增生，与伤口愈合有关［2］。另外，bFGF在体外除了引起细胞增殖外，还包括调节细胞的分化，维持神经组织生长和神经再生中轴突的延伸和存活，同时与动脉粥样硬化斑块的形成，肿瘤的发生、发展和转移过程等有关［3］。

2 FGF受体

bFGF受体广泛分布于神经元、胶质细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞和内皮细胞等多种细胞中，其中尤以神经元中含量最丰富。bFGF与其受体结合，能产生广泛的细胞效应，促进细胞增生分化、血管形成，阻止细胞凋亡，修复损伤组织。中枢神经系统中bFGF的受体包括高亲和力受体 (跨膜性酪氨酸蛋白激酶受体)和低亲和力受体 (肝素样受体)。bFGF到达细胞外后，立即与细胞表面和细胞外基质中的硫酸肝素发生低亲合力结合，bFGF与细胞表面受体结合后，很快进入细胞并从细胞浆移位于细胞核，聚集于核仁中。在细胞短时受损伤或死亡时可以释放出来，通过与靶细胞上受体结合发挥作用。bFGF与高亲和力受体结合时需要低亲和力受体的参与，通过以下途径将信号传到细胞核:(1)激活腺苷酸环化酶与鸟苷酸环化酶，导致蛋白激酶C活化和Ca2+内流;(2)与受体结合后定位于细胞核，影响RNA聚合酶I，加强核蛋白体基因的转录，以加速细胞由G0-G和G1-S期的转换、刺激细胞的DNA合成。bFGF与其受体结合，能产生广泛的细胞效应，促进细胞增生分化和血管生成，阻止细胞凋亡，修复损伤组织。

3 bFGF在神经细胞的表达

有学者认为bFGF主要在星形胶质细胞内表达，并认为bFGF的表达与其功能有关。目前的研究认为在全脑缺血模型中，bFGF表达增高有两个高峰，第一个高峰在缺血1天后，阳性反应主要在神经元内，第二个高峰在缺血后几天，阳性反应主要见于星形细胞内。在局灶性脑缺血中，bFGF表达增高是单向性的，表达见神经元内也见星形细胞内。Chen等用结扎大鼠左侧大脑中动脉并永久性闭塞左侧颈总动脉和暂时性夹闭右侧颈总动脉一天后，bFGF-IR见于梗死灶邻近的神经元内，梗死一周后反应性星形细胞内可见轻到中度bFGF-IR。缺血模型的不同所致bFGF表达不同，可能是由于bFGF在这两种模型中的分子机制和作用不同。至于bFGF是见于核内还是胞浆内各家报道也有差异，这种差异可能是由于所用抗体不同，用单克隆抗体检测阳性反应主要见于胞浆内，用多克隆抗体所检测的阳性反应多见于核内，这也可能由于染色或固定的方法不同所致。脑缺血性损伤通过何种途径激活bFGF基因表达的确切机制尚不清楚，体外实验发现谷氨酸可促进培养细胞增殖和bFGF mRNA的表达增高，MK-801则抑制细胞的增殖和bFGFmRNA的表达，说明细胞bFGFmRNA表达中的一个重要途径是通过N-甲基-D-天冬氨酸受体 (NMDA)的激活［4］。bFGF的表达增高不仅见于皮层，海马还见于其他的皮层下结构，可能与缺血组织释放的一些化学成分 (如兴奋性氨基酸、自由基、NO的释放等)或电信号(扩展性抑制)刺激bFGF的表达有关［5］。用光化学诱导的局灶性缺血后bFGF表达增强，为远隔病灶广泛bFGF基因转录及病灶区谷氨酸能神经元之间的相互关系，部分是由于细胞外液信号的传导，但这些机制与生理学意义有待探究［6］。

4 bFGF在脑缺血再灌注损伤时的保护机制

4.1 抗神经元凋亡和促进神经元轴突生长 在脑缺血整体动物模型中，bFGF可显著防止神经元退化，延长神经元的存活，缩小永久性局部脑缺血所造成的梗死灶［7］，减少局灶性脑缺血时的神经细胞凋亡，可能与Bcl-2基因表达上调，抑制Bax基因表达有关。而且bFGF可显著促进神经元轴突的生长，并形成复杂的枝状突起，其原因是:(1)bFGF可能对轴突生长更具特殊作用;(2)bFGF可简单地产生一些具有更大生物合成能力的健康细胞，促进轴突网络的形成。这是其他神经生长因子所不具备的，说明bFGF是轴突分枝生长因子。bFGF在缺血缺氧、兴奋性氨基酸、Ca2+、自由基等损伤时，对神经元的保护机制可能与基因表达、蛋白合成、调节蛋白激酶，包括钙结合蛋白，自由基清除酶有关。尤其在脑缺血过程中，由于能量丧失和兴奋性氨基酸受体激活而致神经元内Ca2+水平异常升高，bFGF通过影响特殊的钙调节机制和能量代谢来稳定Ca2+平衡，从而保护神经元对抗缺血损伤［8］。

4.2 促进胶质细胞活化 实际上bFGF就是胶质细胞的丝裂原，在胶质细胞中刺激DNA的合成(包括胶质纤维酸性蛋白)。bFGF抗损伤作用可能与星形胶质细胞的增生有关。实验表明，在脑缺血的损伤条件下，可使胶质细胞核中的bFGF/bFGFR表达增强，这种表达增强在缺血后对于维持和修复CNS有重要作用［9］。脑缺血后 bFGF系统的活化能够迅速促进星形胶质细胞肥大、增生与迁移，形成反应性星形细胞胶质化。随着胶质细胞的活化，它们本身可持续、大量生成bFGF，以旁分泌的方式维持星形胶质化进程。而增生的胶质细胞能产生更多神经营养因子，促进脑损伤后修复过程。bFGF还可以促进少突胶质细胞的增殖，并增加其髓鞘脂相关蛋白和类脂含量，从而促进脑损伤后脱髓鞘神经纤维的再髓鞘化［10］。

4.3 激活NMDA信号途径 NMDA是一种谷氨酸受体的兴奋剂，NMDA受体的激括导致细胞内Ca2+的增加，bFGF可对抗NMDA的毒性，它和NMDA的受体拮抗剂都能减轻Ca2+诱导的皮质、海马神经元损伤。

5 bFGF在临床中的应用研究

bFGF在生物进化上具有很强的保守性，人和牛的bFGF氨基酸序列的同源性达98.7%，因此由甲种动物来源的bFGF用于乙种动物体内同样有效，这就是临床应用外源性bFGF进行替代补充治疗的最基本依据。研究发现脑缺血再灌注损伤时的炎症反应促进了脑梗死的继发性脑损害［11］。研究表明，bFGF的浓度为10 pg/ml时即可发挥有效的神经营养和神经保护效应，但由于bFGF是一种大分子蛋白质 (分子量为16～18.5 KD)，从而限制了其临床应用。近几年研究结果表明，bFGF可以通过，其原因有二:其一，实验采用新生鼠，其发育尚未完全;其二，缺血后的脑组织受到破坏，通透性增加，导致bFGF易通过BBB。另外也有研究表明，BBB存在bFGF转运体，可通过完整的BBB［12］。因此，尝试外源性加入bFGF，把各种细胞因子和细胞外基质物质的表达程度改变，使反应性胶质化调控至一个适当状态，有可能创造一个有利于神经功能恢复的微环境。bFGF是一个很有应用前景的神经营养因子，相信通过不断深入的探索和研究，bFGF一定会为缺血性脑血管病的治疗提供新思路、开辟新途径和寻找新方法。

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