人表皮生长因子对皮肤的保护作用

医学美学美容杂圭 QQ 生 旦筮 鲞箜 塑 』 垒! ! 垒 !!! !坚!! ! ! ! ： 人皮生长因子对皮肤的保护作用 唐艳红 王泉祥 唐在明 皮肤细胞表达 1O种以上的生长因子 ，它们以自分泌和 旁分泌的方式对细胞 自身和邻近细胞进行多种调节L1]。皮 肤组织的基本细胞成员：表皮细胞、成纤维细胞、血管内皮细 胞等是表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)的靶细 胞，提示：表皮组织、真皮和皮肤血管的微循环系统都要受到 EGF的调控。细胞外基质(extra cellular matrix，ECM)的分 子组成、理化状态和代谢功能，也都要受到EGF直接或间接 通过细胞进行的调节。ECM 是细胞生存的微环境，也担负 着细胞信号转导功能，直接关系到细胞增殖、生长和功能活 动L2]。生长因子是基因表达的产物，反过来基因的表达活动 又依赖于生长因子的调节，离开生长因子的调节，基因将难 免陷于瘫痪。现代医学有可能利用基因技术进行整形美容 ， 但仍要建立在基因复制和转录的基础上，依赖以 EGF为主 的生长因子的调节。 EGF的发现，在医学美容理论和实践上标志着一个新的 里程碑。现将 EGF对皮肤 的调控功能和保护作用做一概 述。 一 、EGF是靶细胞的增殖因子(proliferative Factor) 正常细胞增殖依赖于细胞黏附和细胞分裂。后者是细 胞周期性的活动过程(细胞周期 G。一 Gz—M)，直接受细 胞周期蛋白依赖激酶(cyclin dependent kinases，Cdks)的控 制。Cdks的活性决定于细胞周期蛋白(Cyclin)和 Cdks抑制 剂(CKIS)二者的相对水平。Cyclin与 Cdk结合成为有活性 的复合物 Cyclin／Cdk，而 CKIS的 INK4(包括 P 、 )和 Cip／kip(包括 P 。 )两家族成员，又可分别与 Cyklin／Cdk相 结合，参与其活性调节。EGF细胞增殖功能是通过受体酪氨 酸蛋白激酶(receptor tyrosine kinase，RTK)信号途径，激活 胞浆中分裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein ki— nase，MAPK)的亚族——细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated kinase，ERK)，ERK移位人核，启动处于关 闭状态的与细胞增殖、分化相关的基 因(如延缓反应基因： Cyein D1、Cycin E，Cdk2、Cdk4、Cdk6，E2F等)转录，使细胞 周期由静息 Go期进入起始的 G 期。G。期是决定细胞能否 进入 s期的关口，核内的成视网膜细胞瘤蛋白(retinoblasto— ma protein，P )是限制 G。期发展的关键性抑制物 ，转录因 子 E F则是推动G。期过渡到S期的关键因子口]。Cyclin D1 的表达及其与 Cdk4／Cdk6结合后活化 ，使其底物 P 磷酸化 而失活，导致原来与 P 结合的无活性的E F被释放而活化， 作者单位：132001北华大学医学院(唐艳红、唐在明)；王泉样医 疗美容院 (王泉样) · 53 · 述 · 促使 E F依赖的基因(如 Cyclin A、Cdk2等)及 DNA合成酶 基因(如胸苷激酶等)表达[4]。胞浆中 Cyclin A表达增多，与 Cdk2形成 Cyclin A／Cdk2复合物，使细胞周期由 G1期进入 S期，完成 DNA的复制。由上可见，EGF对细胞周期起启动 和推进作用 ，EGF激活 ERK是细胞增殖的先决条件。 许多研究表明，整连蛋 白(Integrin)介导细胞黏附，细胞 黏附激活黏着斑激酶(focal adhesion kinase，FAK)，FAK的 N末端可与 pI Integrin胞浆尾部结合，因此 ，FAK是 Integrin 信号途径的重要成员，用 EGF处理细胞可同时引起 FAK和 ERK的激活 ，FAK可通过多种机制促进 ERK的活性，起到 ERK增效 剂 的作 用[5]。FAK 还可 降低胞 浆 中 P21 dp 和 P27 的水平，从而允许 G。期 Cyclin D。等的活化、P 的磷 酸化和 G。中后期Cyclin E／Cdk2的表达 ，保证细胞周期进入 S期。 新近研究发现，EGF诱发表皮干细胞增多，沿基底层排 列成层 ，在颗粒层和棘层聚集成团(干细胞 岛)[6]。这提示 EGF激活干细胞促进表皮细胞增殖不仅发生在基底层 ，还可 在表皮的多层面上发生，从而能迅速增加表皮细胞数量及表 皮层厚度，增强其屏障功能。也加快表皮更新，使表皮细胞 个体年龄年轻化，兼收护肤美容效果，使皮肤“青春常在”成 为可能。关于干细胞层和干细胞岛从何而来?有学者主张 EGF使颗粒细胞棘细胞发生逆转化，但是至少不能排除来 自 基底层原位于细胞的不对称分裂 (asymmetry division)。近 年已认识到干细胞的再生和分化对适应生理需求有很高的 灵活性 ，这取决于细胞外信号刺激、细胞间相互作用和细胞 内分裂相关的蛋白及调控基因表达的核因子等多种反馈控 制[7]。表皮干细胞的显著特征是 p 整连蛋白的高表达，这 是维持其干细胞增殖分化特性所必需 。EGF诱导表皮干细 胞增多 ，表 明 EGF可促 进 口 蛋 白的表 达，从 而 能利 用 p。integrin来增强 ERK的活性水平，调节表皮细胞和其他类 型细胞的分化。Slack提出单能性(uni-potency)干细胞和多 能性(multi—potency)干细胞的概念[8]。EGF作为局部信号 刺激，可激活休眠状态的多能性干细胞 ，它类似胚胎细胞 ，可 产生多种类型的细胞，因此，EGF对皮肤器官再造和控制皮 肤老化具有重要作用。 二、EGF与成纤维细胞生长因子(Fibroblast growth fac— tor．FGF) EGF与 FGF共同调节成纤维细胞表达多种 ECM成分， 包括非纤维状的蛋白聚糖(proteoglycan，PG)、透明质酸、黏 附分子和纤维状的胶原蛋白和弹性蛋白，它们对维持皮肤细 胞内环境稳定起决定性作用。 维普资讯 http://www.cqvip.com 医学美学美容杂志2004至2月鼻 1o鲞筮! 』 垒塑! 塾 塑 堕! !坚!z ! !： ! ! ECM 中的蛋白聚糖可构成大型 PG聚合体 ，与细胞因子 及多种活性物质结合，起着细胞因子和活性物质贮藏器的作 用。透明质酸分子结合大量 PG单体，构成庞大的分子聚合 物，不仅吸附大量水分，增大 ECM 体积，使皮肤丰满无皱纹。 同时，可容纳大量阳离子如 Na 、k 、Ca 等，参与维持细胞 水盐代谢平衡及酸碱平衡。小型 PG可修饰胶原分子、调节 胶原形成。胶原蛋白的杆状螺旋分子结构，抗张强度大，使 皮肤富有张力与弹性『9]。透明质酸促进 Ⅲ型胶原的合成，有 利于避免皮肤发生菲薄透明、脆弱、皮下血管显露以及维持 Ⅲ型／I、Ⅱ型胶原的正常比值，限制创面愈合后瘢痕形成 。 三、EGF促进皮肤毛细血管网及小血管形成 这关系到创面肉芽组织形成及减轻老年血管退化。另 一 方面，EGF通过受体 酪氨酸激 酶(RTK)激活磷脂酶 C (PLC)启动肌醇磷脂信使系统，生成前列腺素 E，其扩张血 管、增加皮肤血流量，改善皮肤微循环的作用，具有不容忽视 的生理意义：(1)避免皮肤温度的调节能力和抗寒能力下降； (2)避免 ECM氧分压过低，胶原酶丧失活性，导致皮肤张力和 弹性缺乏；(3)避免营养状态不 良，代谢产物淤积所带来的一 切不良后果。(4)避免辅酶 Q(CoQ)脱离呼吸链发生自动氧 化、黄嘌呤氧化酶形成，增加细胞活性氧(ROS)的生成。也 避免超氧化物岐化酶 S0D、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH—PX) 等活性降低，对自由基清除能力削弱，加重 自由基在皮肤的 蓄积，导致细胞衰老凋亡或癌变。 四、EGF与细胞存活 离体培养的表皮细胞在无血清的培养液 中必须加入 EGF，在缺少 EGF的情况下，细胞不能分裂，生长不旺盛，成 活率很低，胞浆蛋白裂解，出现凋亡小体，细胞枯萎死亡。 EGF促进细胞存活是通过(ERK)激活核糖体 S6激酶(ribo- somal s6 kinase，RSK)活化后 易位入核，激活转 录因子 CREB，与 DNA的顺式作用元件结合，启 动存活相关基 因 Bcl-2转录的结果『1 。 五、EGF与表皮细胞凋亡(apoptosis)： 细胞凋亡是近年来被重视，并逐渐认识到是极其复杂的 生命过程，对皮肤具有重要保护意义。调亡的发生曾有核途 径和线粒体途径之说 ，实际上两种途径不可分割。 凋亡过程的直接执行者是胞浆的半胱氨酸天 门冬酶 (easpase)[“]，线粒体是决定凋亡的整合机构『1 ，生长因子起 着凋亡调节的作用。 Caspase是一组对天门冬氨酸特异性的半胱氨酸水解酶 家族，可 裂 解 细 胞 内多 种 功 能 蛋 白。其 中 Caspase-3 (CPP32)，Caspase-6和 Caspase-7催化活性最活跃。无活性 的 Caspase酶原的活化都是由于分子的天门冬氨酸位点的 裂解 ，这又正是其底物被水解的位点，提示 Caspse可通过自 家催化而活化，形成 Caspase活化的级联放大反应 。 近年发现体内外多种因素具有凋亡信号作用，如 ：活性 氧(Ros)、细胞毒、皮质激素、抗癌药、射线、低温、营养饥饿、 生长因子缺乏、a肿瘤坏死因子(TNF-a)，7干扰素(IFM-)') 以及细胞内多种凋亡蛋白如 P53、细胞色素 C、C—myc等都直 接或间接作用于 CPP32而诱发细胞凋亡。CPP32裂解核酸 酶的抑制亚单位 ，使之产生催化活性，可切断核小体的基 因 组 DNA，变成 DNA碎片；裂解 DNA修复酶-ADP核糖聚合 酶，使细胞丧失修复 DNA 能力，大大增强对 凋亡的敏感 性 。 B细胞淋巴瘤／白血病基因(B cell lymphoma／leukemia- 2，Bcl一2)家族可区分为抗凋亡和促凋亡两类 ，两类在细胞中 的表达水平，相互通信和相互作用，决定细胞对凋亡的反应。 抗凋亡蛋白Bel一2定位于线粒体外膜，它的抗凋亡作用是通 过控制线粒体渗透传递小孔(permeability transition pore， PTP)的开放，从而限制凋亡蛋白细胞色素 C的释放及其对 胞浆 Caspase的活化[1 。 EGF通过 ERK途径促进 Bcl一2的表达 ，阻止细胞调亡。 离体实验的培养液 中移去 EGF，凋亡信号可通过 SAPK／ JNK、P38两种信号途径诱发细胞凋亡。用 CPP32抑制剂 ZVAD、ROS清除剂或提供 EGF，则对因移去 EGF而发生的 细胞凋亡有效的抑制。 不难理解，向皮肤提供外源性 EGF，借以增强 MAPK／ ERK途径活性 ，抵制应激诱导的凋亡信号分子的活化，可保 护皮肤 ，避免应激损伤。 六、EGF抗衰老作用 皮肤细胞衰老是皮肤疾病发病的基础，因此抗衰老既是 美容的根本问题，也是皮肤保健的关键。随年龄增长，基底 细胞分裂能力逐渐降低，而细胞凋亡则随年龄增长而增加。 细胞培养试验可以观察到：(1)由于基因反复的转录、细胞多 次分裂，染色体端粒变短，许多功能性结构域丧失，DNA减 少，DNA甲基化程度降低，使它的稳定性变小，这些因素致 使 DNA复制的保真性降低，差错率增大。(2)细胞 自分泌和 旁分泌的生长因子减少，受体表达和信号传递活性下降，导 致细胞机能状态衰退和存活能力减弱。(3)ERK活化性水平 降低，以致cyclin和 cdk呈现低表达。另一方面，细胞丧失对 P21(cipJ)下调的能力 ，P21 pl 呈现高表达[15_。导致转录因子 E2F不能被激活，细胞周期停滞 ，细胞更新能力减弱，皮肤呈 现衰老表型。 补偿外源性 EGF，目的在于恢复衰老细胞 EGF的正常 生理水平 ，阻遏细胞衰老的进程：(1)上调细胞 cyclin／cdk的 表达，抑制 P21 ”的表达，解除对 cdk的抑制，使细胞恢复 DNA合成及基因表达能力；(2)细胞保持适当的 EGF水平， 可限制凋亡信号途径的活性，使皮肤细胞降低对各种凋亡因 素的反应性。(3)EGF促进血管新生，抑制老年皮肤血管退 化 ，增加皮肤血流量。 由上可知，基因是细胞衰老的重要环节，而 EGF从多方 面限制了衰老进程。 人体皮肤随年龄增长，皮肤生长因子水平降低，作用减 弱，另一方面，皮肤对生长因子缺乏更为敏感，导致对外源性 EGF的需求和依赖随年龄增长而相应地增大。 七、EGF对皮肤癌的抑制作用 EGF对癌细胞的生长和增殖呈双相影响，低浓度(1 rig／ 维普资讯 http://www.cqvip.com 医学美学美容杂志2004年2旦筮 鲞筮 』 △塑 堕， 盟 ! !： ! ： m1)EGF使癌细胞产生分裂反应，高浓度(100 ng／m1)可通过 激活蛋 白激 酶 C(PKC)和 信 号转 导 及 转 录 活 化 蛋 白 (STAT)，诱导 Cdk抑制剂 P21 ”表达，从而阻止鳞状上皮 癌细胞的增殖 16．1 7]。EGF抑癌作用可视为 EGF对皮肤 的 另一重要保护作用。 志谢 本文承中国科学院上海生物化学研究所甘人宝教授审 阅。 参 考 文 献 1 Shirakata Y，Komurasaki T，Toyada H，et a1．Epiregulin，a no— vel member of the epidermal growth factor family，is an auto— crine growth factor in normal human keratinocytes．J Biol Chem， 2000，275：5748—5753． 2 Almeida EAC，Ilie D，Hang，Q，et a1．Matrix surival signaling： from fibronectin via focal adhesion kinase to C-Jun N—terminal ki— nase．J Cell Biol，2000，149：74卜745． 3 Welsh CF，Assoian RK．A growing role for Rho family GTPases as inter-mediaries in growth factor and adhesion—dependent cell cycle progression．Bio—Chemica Biophysica Acta，2000，1471：21— 29． 4 Miiller H，Helim K．The E2 F transcription factors：key regula— tors of cell proliferation， Beochimica Biophysica． Acta，2000， 1470，1—12． 5 Schaller MD．Biochemical signs and biological responses elicited by the focal adhesion kinase． Bioehimiea et Biophysiea Acta， 2001，1540：1—21． 6 Xiaobing Fu，Xiaoging Sun，Xiaokun Li，et a1．Dedifferentiation of epidermal cells to stem cells in vivo．The lancet，2001，358： 影响形体 朱武 if'X,亮 l067一l068． 7 Watt FM ，Hogan BLM． Out of Eden：Stem cells and their niches．Science，2000，287：1 427—1 430． 8 Slack JMW．Stem cells in epithelial tissues．Science，2000，287： 1431—1433． 9 张维杰．糖复合物生化研究技术．杭州：浙江大学出版社，1999． 372—374． 1O Bonnl A，Brunet A，west AE，et a1．Cell survival promoted by the Ras——MAPK signaling pathway by transcription—— dependent and independent mechani sms．Science，1999，286：1358—1362． 11 Hengaetner Mo．The biochemistry of apoptosis．Nature，2000， 404：770—776． 12 Desagher S，Martinous JC．Mitochondria as the central control point of apoptosis．Tread in Cell Biol，2000，10：369-377． 13 Wang TS，Lenardo MJ．Roles of caspases in apoptosis develop— ment，and eytokine maturation revealed by hoimozygous gene de— ficiencies．J Cell Sci，2000，113：753-757． 14 Geske FL，Nelson AC，lieberman R，et a1．DNA repair is acti— vated in early stages of P53一induced apoptosis． Cell Death and Differentiation，2000，7：393—401． 15 杨东丽，张崇玉，等．表皮生 长因子对 人二倍体成纤 维细胞 P21wAF一1基因表达的双向性影响．中国生物化学与分子生物 学报，2000，16：1l6一l19． 1 6 Yoichi Murayama MD． Growth—inhibitory effects of epidermal growth factor on human breast cancer and carcinoma of esopha— gus transplanted into nude mice．Ann Surg，1 989，2 1 1：263—268． 17 Toyada M ，Gotoh N，Handa H，et a1．Involvement of MAP ki— nase-independent protein kinase C signaling pathway in EGF．in— duced Pz,(wAF1／Cip1)expression and growth inhibition of A 43 1 cells． Biochemical and Biophysical Research Communicati ons，1998，250：430—435． (收稿 日期：2001一l1—16) 美的肥胖者的内科治疗进展 肥胖是因人体热量摄人大于消耗，造成体 内脂肪积累过 多，体重超常。近 2O年来，肥胖现象日益普遍，1997～1999 年爱尔兰成人超重者比 1990年增 了 1倍多，48 的人需要 控制体重I x]；美 国的肥胖者发生率从 1991年 12 上升到 1998年 17．9 l_2]。我国随着国民收入的增加，膳食结构的 改变，肥胖者亦越来越多。肥胖已成为全球的公共健康问 题，1997年世界卫生组织倡议开展肥胖症的研究。 一 、控制饮食 饮食控制在肥胖的治疗中是一个重要的环节 ，每 日能量 摄人减少，使能量的收支处于一种负平衡状态。如果负平衡 为 1～2 MJ／d，1个月就可以减重 1～2 kg。常用的饮食控制 有以下 3种。 1．极低能量和低能量饮食：极低能量饮食(very-low-en— ergy diets，VLED)每天热量小于 3 350 kJ，完全用流质食物， 特殊配制，含有供人体需要的最低能量，可以使体重下降很 快。女性每周可减少 1．5～2 kg，男性每周可减少 2～2．5 kg，平均 12周减重2O kg。而低能量饮食(1ow-energy diets， LED)每天热量为 5 000 kJ，一般可使体重每周减少 0．4～0． 作者单位：41001中南大学湘雅二医院皮肤科 5 kg，平均 2O～24周减重 8．5 kg l_3]。应用 VLED，体重减轻 快，但缺点是：(1)减肥者顺应性差，不易坚持，只适于短期治 疗；(2)停止这种饮食 1年后 75 肥胖者体重又复增加，2年 后 85％～95 的人增加到减肥前的基础体重水平；(3)可以 导致身体总的骨无机物密度下降，有发生骨质疏松 的危险， 只有增加摄人能量达 3 900 kJ／d，才可以防止身体总的和腰 椎的骨无机物密度的下降，但还是不能控制股骨颈和大转子 部位的下降 ]。LED虽然减重速度较慢，但容易坚持、维持 时间较长。 2．基于常规饮食的治疗 ：以前多在常规饮食基础上减 少脂肪的摄人。膳食脂肪的摄人虽是一种环境因素，但可影 响肥胖的遗传表达，因此根据每个人的遗传背景，限制膳食 脂肪可引起程度不同的体重下降。单纯减少饮食中脂肪的 摄人，对短到中期的减重虽然合适，但长期坚持却很困 难。在饮食中增加碳水化合物和纤维素的摄人(多食全米、 全面、蔬菜、水果，补充维生素和矿物质)，更适合于长期阻止 体重的增加和减重后体重的维持。高碳水化合物、低脂肪饮 食很少导致过度饮食，而且同样体积的食物，所含能量却大 大减少，导致了能量摄人的减少和长期的体重下降。糖在体 重控制中应是一个正性的角色，因为糖摄人增加了碳水化和 维普资讯 http://www.cqvip.com