表皮生長因子(Epidermal Growth Factor,ECF)是非曲直962年 Cohen等首先從小鼠頜下腺分離的一種多肽。此后,人們先后從哺乳動物的不同組織中發(fā)現(xiàn)了表皮長因子。現(xiàn)已研究證明,表皮生長因子具有參與表皮細(xì)胞分化增殖,促進(jìn)創(chuàng)傷愈合,抑制胃酸分泌 防治胃腸道潰瘍的功能;同時還能夠?qū)游锏纳诚到y(tǒng)以及生殖激素進(jìn)行調(diào)控,影響動物的生殖功能。本文主要綜述了表皮生長因子在這方面的研究進(jìn)展。
1表皮生長因于的分子結(jié)構(gòu)與理化特性
表皮生長因子是一種低分子量、對熱穩(wěn)定和難透析的多肽.不易被胰蛋白酶、糜蛋白酶和白酶消化。mEGF(mouseEGF,鼠EGF)為具有53個氨基酸殘基、3個二硫鍵的單鏈多肽。二硫鍵為其生物活性所必需,活性中心位于48-53個氨殘基之間。一級結(jié)構(gòu)不含丙氨酸、苯丙氨酸和賴氨;二級結(jié)構(gòu)排列緊密,穩(wěn)定性強,相對分子質(zhì)量為6 045,等電點為4.6。在小鼠頜下腺粗勻漿中,2分子mEGF與2分子結(jié)合蛋白(相對分子質(zhì)量為29 300)結(jié)合,以高分子量復(fù)合物(相對分子質(zhì)量近74 000)形式存在。
2表皮生長因子的生理功能
2.1表皮生長因子對初生動物胃腸道的調(diào)控作用
EGF具有耐熱和不被蛋白酶消化的特性,決定了EGF利于長期持續(xù)作用于胃腸道,同時胃腸腸粘膜又是體內(nèi)增殖和分化zui快的上皮組織之一,因此EGF在胃腸道有廣泛的生物學(xué)作用。已有許多研究表明,乳中的EGF對初生動物胃腸道生長發(fā)育起重要作用[1]。EGF能促進(jìn)新生大鼠胃和十二指腸鳥氨酸脫羧酶(ODC)的活性:ODG是聚胺(polyamine)合成的*個限速酶,而聚胺又為RNA所必需,ODC 和聚胺通過增強線粒體功能及維持線粒體完整性而提高腸細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力[2]。EGF能顯著增加初生大鼠胃的重量、泌酸粘膜細(xì)胞DNA和RNA含量,但基礎(chǔ)胃蛋白酶量、胃泌素誘導(dǎo)的胃蛋白酶主量及粘膜胃蛋白酶原含量則不受影響。表明EGF能刺激初生大鼠胃粘膜生長,但對其功能成熟則無作用。
用3H-胸苷摻入DNA作為生長的短期指標(biāo),EGF能加速3H-胸苷摻入初生大鼠小腸的DNA;飼喂EGF的泌乳大鼠小腸重量、長度及DNA、RNA含量均高于對照組,在乳中加入EGF抗體則抑制小腸長生。這表明EGF對新生大鼠小腸生長有促進(jìn)作用。用EGF對吮乳大鼠處理3 d后顯著增加小腸單位長度的重量,而斷奶大鼠則無此現(xiàn)象[3]。
EGF對腸消化酶的活性也有作用。研究表明,EGF能顯著增加吮乳大鼠乳糖酶活性。EGF還能使新生小鼠蔗糖酶活性提前升高,增加海藻糖酶、葡萄糖淀粉酶、乳糖酶、堿性磷酸酬酶活性。對5日齡前大鼠施用EGF可增加空腸蔗糖酶和氨基肽酶活性[1] 。對3日齡仔豬施用EGF可使乳糖酶和麥芽糖酶的活性升高;EGF能促進(jìn)大鼠小腸DNA合成,增強甲狀腺素和皮質(zhì)醇生成,加速水解酶的成熟。斷奶后乳中EGF的撤除可能是導(dǎo)致仔豬消化酶活性下降和小腸絨毛變短的一個重要因素。
EGF對腸道的吸收也有影響。EGF能加速吮乳幼鼠腸道對免疫球蛋白吸收的“關(guān)閉”。由開放到關(guān)閉的過程,實際上是腸道發(fā)育由不成熟到逐漸成熟的過程。EGF還能改變腸粘膜轉(zhuǎn)運功能。給初生兔腹腔注射或通過口一胃管施用EGF能增加每厘米腸道對水、鈉離子和葡萄糖的吸收。吮乳鼠或注射均能增加葡萄糖的轉(zhuǎn)運[4]
外源性EGF還可能有助于受損傷的胃腸組織的恢復(fù)。感染旋病毒的新生仔豬代用乳中添加0.5或1.0mg/LEGF,其小腸絨毛高度與乳糖酶活性的增加呈劑量效應(yīng)[5]。20kg重的豬每天按0.5µg/kg腹腔注射EGF 5 d,能增加防止胃被損傷的張力強度。兔、大鼠等動物也顯示,EGF能防止E.coli等病菌的侵入,改善受損腸道的消化機能。
2.2促進(jìn)肯皮和角膜內(nèi)皮的修復(fù)
EGF具有促有絲分裂和非促有絲裂二重活性,能刺激外胚層、中胚層和內(nèi)胚層細(xì)胞增殖和分化,促進(jìn)組織生長、發(fā)育和成熟。EGF是哺乳動物眼中zui強的細(xì)胞因子之一,在傷口愈合中能刺激角膜上皮細(xì)胞增殖、趨化和移行。在體外培養(yǎng)的牛角膜內(nèi)皮細(xì)胞中,EGF表現(xiàn)出潛在的有絲分裂原的特性,增加細(xì)胞數(shù)量,促進(jìn)DNA合成和有絲分裂[6]在器官培養(yǎng)的人角膜內(nèi)皮損傷模型中,EGF促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的DNA合成,加速損傷區(qū)愈合[7]兔的動物模型中,EGF促進(jìn)角膜內(nèi)皮損傷愈合速度,刺激內(nèi)皮細(xì)胞增殖[8]。2.3EGF與動物生殖功能
2.3.1EGF對雄性動物生殖功能的影響
2.3.1.1ECF對下丘腦--垂體性腺軸的作用
EGF可以通過抑制促黃體素釋放激素(LHRH)的釋放而暫時性地降低血漿中促性腺激素和雄激素的濃度,但并不影響垂體對LHRH的敏感性。EGF能促進(jìn)黃體生成素(LH)、生長激素(GH)、垂體泌乳素(PRL)的合成。經(jīng)免疫組織化學(xué)方法證明,人和大鼠的垂體前葉組織內(nèi)存在著EGF特異性受體。這表明EGF可通過特異性受體直接作用于垂體前葉,促進(jìn)LH和PRL的分泌。通過大鼠垂體前葉瘤細(xì)胞體外培養(yǎng),可觀察到EGF對PRL分泌有刺激作用,并伴有 PRL mRNA的增加,而對LH分泌的刺激作用可能與EGF同受體結(jié)合后磷脂酶A2活性增加、花生四烯酸釋放有關(guān)[9]。
2.3.1.2EGF對生精功能的影響
EGF作為促細(xì)胞分裂劑也作用于精子發(fā)生上。切除頜下腺的小鼠血清中EGF含量迅速下降,術(shù)后3周,附睪中精子數(shù)量可下降30%,4周后下降55%,睪丸中精母細(xì)胞增多,精細(xì)胞減少,給予外源性 EGF則可糾正上述情況[10],表明 EGF與精子發(fā)生有關(guān),并且作用于精子發(fā)生的減數(shù)分裂時相。EGF對精子發(fā)生的調(diào)節(jié)作用是通過控制支持細(xì)胞合成和分泌的轉(zhuǎn)鐵蛋白(Transferrin)來實現(xiàn)。
3.32 EGF對雌性動物生殖系統(tǒng)的影響
EGF對大鼠、小鼠、牛、豬、人等哺乳動物的卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的重新啟動具有促進(jìn)作用(對由牛小卵泡獲得的卵丘細(xì)胞卵母細(xì)胞復(fù)合物(COCS)有作用,而對中大卵泡的COCS沒有作用)[11][12]。在小鼠使用孕酮合成的關(guān)鍵酶3β--HSD的抑制劑Epostance,可抑制EGF促進(jìn)單層培養(yǎng)顆粒細(xì)胞的孕酮合成,從而降低EGF對卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的促進(jìn)作用。因此,EGF的作用是通過促進(jìn)顆粒細(xì)胞分泌孕酮實現(xiàn)的。
體外培養(yǎng)成熟的卵子*極體排出和受精的比率較體內(nèi)成熟的卵子低很多,這是因為體外培養(yǎng)成熟的卵母細(xì)胞核成熟而細(xì)胞質(zhì)沒成熟。但當(dāng)牛帶卵丘的卵母細(xì)胞培養(yǎng)液(無促性腺激素和胎牛血清)中加入EGF,卵母細(xì)胞體外成熟和體外受精率明顯提高,并且使受精后正常原核形成和發(fā)育到囊胚的比率都增高。囊胚內(nèi)細(xì)胞數(shù)目比同期發(fā)育的囊胚細(xì)胞數(shù)目增多,而且能提高胚胎移殖的成功率。在體外EGF對牛帶牛丘卵母細(xì)胞的*作用濃度是30/ngml[13]。
EGF可維持體內(nèi)管道上皮的完整性,對輸卵管的作用是很明顯的。輸卵管的作用并不是簡單地收集卵巢內(nèi)排出的卵子,而且是精卵結(jié)合、早期胚胎發(fā)育及輸送胚胎進(jìn)人子宮的管道。
在胚胎發(fā)育過程中,自分泌生長因子的作用可由EGF對小鼠胚胎的體外培養(yǎng)中胚胎濃度變化的影響得到證實[14]。豬卵母細(xì)胞中不表達(dá)表皮生長因子受體(EGFR),懷孕7-22 d的胚胎中部檢測到 EGFR的 mRNA及EGFR存在,而 EGF的mRNA只有到第15天才開始表達(dá),并持續(xù)上升到第22天。豬9-22 d胚胎;牛 13-16d胚胎中有 EGF表達(dá);而山羊交配后20-30 d胚胎;綿羊附殖前胚胎;奶羊懷孕15一30 d孕體中沒有EGF表達(dá)[15][16]。鼠胚胎發(fā)育期間,從沒受精的卵母細(xì)胞到附植前胚胎都有EGFR的mRNA及蛋白存在。這都說明在輸卵管中EGF以旁分泌的形式影響早期胚胎的生長和發(fā)育。
另外,EGF具有促進(jìn)哺乳動物卵母細(xì)胞受精和受精后發(fā)育的能力,EGF可提高體外成熟卵子的精子穿透率。
2.4增加體內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和糖代謝
EGF能促進(jìn)K+的轉(zhuǎn)運和H+-Na+交換,能導(dǎo)致肝細(xì)胞的Ca2+濃度增加,還能激活糖酵解和糖的異生。
2.5增加前列腺素的合成和釋放
EGF能激活磷脂酶人,從而促進(jìn)上皮細(xì)胞膜釋放花生四烯酸。EGF也能直接通過調(diào)節(jié)環(huán)加氧酶和脂加氧酶的含量或活性來影響前列腺素的合成。
綜上所述,EGF是一種非常重要的多肽類生長因子,在哺乳動物的生殖過程中起著重要作用。利用EGF可以改善體外操作卵和胚胎的質(zhì)量,提高胚胎的發(fā)育率,促進(jìn)胚胎的著床,增加雄性動物的產(chǎn)精量以及提高動物的繁殖效率。在胃腸道中,可以調(diào)節(jié)消化腺的分泌,刺激粘膜增生,影響營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運,而且在胃腸道組織的成熟、再生和修復(fù)的過程中都起重要的作用。因此,對EGF進(jìn)一步深入研究,對哺乳動物卵子的體外成熟、體外受精、胚胎的體外發(fā)育等胚胎移植技術(shù)和早期斷奶幼畜胃腸道發(fā)育有重要意義。
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