转化生长因子-β（TGF-β）

转化生长因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β）是属于一组新近发现的调节细胞生长和分化的 TGF-β 超家族。这一家族除 TGF-β 外，还有活化素（activins)、抑制素（inhibins)、缪勒氏管抑制质（Mullerian inhibitor substance,MIS）和骨形成蛋白（bonemorpho-genetic proteins,BMPs）。TGF-β 的命名是根据这种细胞因子能使正常的成纤维细胞的表型发生转化，即在表皮生长因子（EGF）同时存在的条件下，改变成纤维细胞巾壁生长特性而获得在琼脂中生长的能力，并失去生长中密度信赖的抑制作用。TGF-β 与早先报道的从非洲绿猴肾上皮细胞 BSC-1 所分泌的生长抑制因子是同一物。

1.TGF-β 的产生

（1）机体多种细胞均可分泌非活性状态的 TGF-β。在体外，非活性状态的 TGF-β 又称为 latency associated peptide（LAP），通过酸外一时可被活化。在体内，酸性环境可存在于骨折附近和正在愈合的伤口。蛋白本科的裂解作用可使 TGF-β 复合体变为活化 TGF-β。一般在细胞分化活跃的组织常含有较高水平的 TGF-β，如成骨细胞、肾脏、骨髓和胎肝的造血细胞。TGF-β1 在人血小板和哺乳动物骨中含量最高；TGF-β2 在猪血小板和哺乳动物骨中含量最高；TGF-β3 以间充质起源的细胞产生为主。
（2）活化后 T 细胞或B细胞产生 TGF-β 水平比静止细胞明显为高。
（3）几科所有肿瘤细胞内可检测到 TGF-βmRNA。神经胶质细胞瘤在体内可分泌较高水平的 TGF-β。

2.TGF-β 的分子结构和基因

1985 年 TGF-β 的基因克隆成功，并在大肠杆菌内得到表达。在哺乳动物至少发现有 TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β1β2 四个亚型。在鸟类和两栖类动物还分别存在着 TGF-β4 和 TGF-β5，对后两者的生物学作用所知甚少。

TGF-β 是由两个结构相同或相近的、分子量的 12.5kDa 亚单位借二硫键连接的双体。人 TGF-βcDNA 序列研究表明，单体的 TGF-β112 氨基酸残基是由含 400 氨基酸残基的前体份子（per-pro-TGF-β）从羧基端裂解而来。pre-pro-TGF-βN 端含有一个信号肽，在分泌前被裂解掉，成为非活性状态的多肽链前体（pro-TGF-β)，通过改变离子强度、酸化或蛋白酶水解切除掉，成为非活性状态的多肽链前体（pro-TGF-β)，通过改变离子强度、酸化或蛋白酶水解切除N端部分氨基酸残基，所剩余的羧基端部分形成有活性的 TGF-β。TGF-β1 与 TGF-β2 有 71% 氨基酸同源性，TGF-β1 与 TGF-β3 有 77% 同源性，TGF-β2 与 TGF-β3 有 80% 同源性。TGF-β 与 TGF-β 超家族其化成员有 30～40% 同源性。

人 TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3 的基因分别定位于染色体 19q3、1q41 和 14q24，均含有 7 个外显子，核苷酸序列有高度同源性，所编码的前体分子 C 端者有 9 个保守的 Cys，提示 TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3 基因可能来自一个共同的祖先基因。人和小鼠 TGF-β1 的同源性高达 99%，表明在不同种属中 TGF-β 都具有重要的生物学功能。对其人 TGF-β1 基因调控区进行了研究，发现该基因 5` 端序列包含 5 个明显的调控区：一个类增强子（enhancer-like）活性区，二个负调控区和二个启动子区。

3.TGF-β 受体

许多细胞表面都有 TGF-β 受体。大鼠成纤维细胞系 NRK-49F 和 BALB/c 3T3 细胞表面 TGF-β 受体亲和力 Kd 值为 5.6～14*10^-11M，每个细胞 TGF-β 结合点约 1.6～1.9*104。在淋巴细胞表面，TGF-βRKd 值 1～5.1*10-12M。T 细胞、B 细胞每个细胞 TGF-βR 数约 250，活化后受体数量可增加 5～6 倍，但 Kd 值无明显变化。造血细胞表面 TGF-βR 对 TGF-β1 亲和力要比 TGF-β2 明显为高，这可能解释了造血细胞对 TGF-β1 反应要比 TGF-β2 更为敏感。TGF-β1、β2 和 β3 结合细胞表面相同的受体。

最近发现 TGF-βR 存在着 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 型三种形式，分子量分别为 53kDa、70～85kDa 和 250～350kDa，。Ⅰ、Ⅱ 型 TGF-βR 均为糖蛋白，它们和 TGF-β1 的亲和力要比和 TGF-β2 的亲和力大 10～80 倍；Ⅲ 型受体是一种蛋白聚糖（proteoglycan），它与 TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3 的亲和力近似，是为 TGF-β 主要的受体，可能在 TGF-β 发挥生物学功能中起着主要作用。TGF-βRⅢ 又名 Endoglin，CD105，TGF-β1 和 TGF-β3 为其主要配体。

Ⅱ 型 TGF-βR 胞浆区具有丝氨酸/苏氨酸激酶区。这种结构也见于活化受体 Ⅱ（ActRⅡ）和 ActRⅡB。Ⅲ型 TGF-β 受体本身缺乏蛋白激酶活性，对于其如何参与信号的传递还不清楚。当 TGF-β 诱导增殖时 G 蛋白可能参与诱导过程，此外，TGF-β 促进 Ca2+ 内流和胞内 IP3 水平的升高，激活 PKC。

4.TGF-β 的生物学作用

起初对 TGF-β 的生物学功能研究主要在炎症、组织修复和胚胎发育等方面，近年来发现 TGF-β 对细胞的生长、分化和免疫功能都有重要的调节作用。TGF-β1、β2 和 β3 功能相似，一般来说，TGF-β 对间充质起源的细胞超刺激作用，而对上皮或神经外胚层来源的细胞起抑制作用。
（1）抑制免疫活性细胞的增殖：①抑制 IL-3、GM-CSF、M-CSF 所诱导小鼠造血前体细胞和 LTBMC 的集落形成，并降低巨核细胞对 IL-3T 和 CSF 的反应性。②抑制 ConA 诱导或 ConA 与 IL-2、IL-6 联合诱导的胸腺细胞增殖。③抑制丝裂原、同种异体抗原刺激的 T 细胞增殖或 IL-2 依赖的 T 细胞生长。④抑制 SAC 刺激后 IL-2 依赖的 B 细胞增殖。
（2）对细胞表型的调节：①抑制 IL-2 诱导的 T 细胞 IL-2R、TfR 和 TLiSA1 活化抗原的表达，对 CD3 表达未见有影响。②抑制 IFN-γ 诱导黑素瘤细胞 MHCⅡ类抗原表达。
（3）抑制淋巴细胞的分化：①抑制 IL-2 和 BCDF 依赖的 B 细胞分泌 IgM，促进 B 细胞分泌 Ig 类型转换为 IgA 和 IgE。②抑制混合淋巴细胞培养（MLC）中 CTL、NK 和 LAK 功能，这种抑制作用可被 TNF-α（小鼠 MIC）或 IL-2（人 MLC）所逆转。③抑制 PBMC 中 NK 活性以及 NK 细胞对 TNF-α 的的以应性。④抑制 ConA 和 IL-2、IL-6 协同诱导小鼠胸腺 MHC 非限制杀伤性细胞的活性。
（4）抑制细胞因子产生：如抑制 PBMC 中 IFN-γ 和 TNF-α 的产生。
（5）其它调节作用：①促进成纤维细胞、成骨细胞和雪旺氏细胞的生长。TGF-β1、TGF-β2 促进人成纤维细胞 IL-6 的产生，其机理可能是通过对 IL-6 基因转录的调节。②抑制上皮细胞、破骨细胞、内皮细胞生长和脂肪、心肌、骨骼肌的形成。TGF-β 可拮抗 EGF 的某些生物学功能。③促进细胞外基质（ECM）如胶原蛋白、纤粘连蛋白的表达和抑制 ECM 的降解，对细胞的形态发生、增殖和分化过程起着重要作用，有利于胚胎发育和细胞修复。动物体内实验表明，局部注射 TGF-β 可以促进伤口愈合和典型肉芽组织形成。④单核细胞和成纤维细胞的趋化剂，但不引起胶颗粒和氧化物的产生。⑤抑制淋巴细胞与内皮细胞的粘附。⑥促进嗜碱性粒细胞释放组织胺。
（6）TGF-β1 与原癌基因表达：TGF-β1 能诱导 c-sis 的表达，但抑制 c-myc 的表达，这种诱导或抑制作用与作用细胞种类及 TGF-β 的不同功能有关。如 TGF-β 诱导成纤维细胞中 c-sis 基因表达，与促进其在软琼脂中生长有关；而对上皮角朊细胞生长的抑制则与抑制 c-myc 基因表达有关。TGF-β1、TGF-β2 和 TGF-β3 在大多数生物学作用方面非常相似，但在有些作用方面可有很大差异，如 TGF-β2 对血管内皮细胞和造血祖细胞的生长抑制作用仅为 TGF-β1 和 TGF-β3 的 1%。

TGF-β 在治疗伤口愈合，促进软骨和骨修复以及通过免疫抑制治疗自身免疫性疾病和移植排斥等方面有潜在的应用前景。

[α2-巨球蛋白的细胞因子载体效应]α2-巨球蛋白（α2M）是由 4 个相同多肽亚单位靠链同二硫键和非共价键结合形成具有交叉结构的四聚体。每个亚单位内由半胱氨酸的巯基与邻近的谷氨酰胺残基的羧基形成硫酸键。这种硫酯键易受蛋白水解酶裂解从而使 α2M 构型变化增加其电泳迁移率，称为快型 α2M（Fα2M）硫酯键裂解可与含有巯基的细胞因子结合成复合物，出现细胞因子载体效应。
（1）IL-1β：IL-1β 与 α2M 结合的最佳条件为 pH9.0～9.3，这种结合是可逆的，与 α2M 结合的 IL-1β 呈「隐蔽」状态，如果 IL-1β 从复合物中释放出来，仍恢复自然的 IL-1β 活性。
（2）IL-6：α2M 与 IL-6 结合可保护 IL-6，不易被胰蛋白酶、糜蛋白酶以及组织蛋白酶 G 的作用，从而处长血浆中 IL-6 的半衰期。呈结合状态的 IL-6 并不改变基生物学活性。
（3）THF-β：α2M 可降低血浆中 THF-β 的生物学活性，其机理除抑制 THF-β 与其相应受体结合外，α2M 与 THF-β 复合物可能被具有 α2M 受体的吞噬细胞所清除。
（4）其它：α2M 还可作为巨噬细胞活化因子（MAF）、血小板衍生的生长因子（PDGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF) 的载体，对它们的生物学活性产生不同的影响。

胎牛血清中含有较高水平的 α2M，因此体外培养测定条件培养液中某引起细胞因子时应加注意。

表 4-10　α2M 对所结合细胞因子活性的影响