胸腺素β4研究概况及展望

胸腺素β4研究概况及展望1261旦医学预防,诊断治疗用生物制品分册胸腺素研究概况及展望军事医学科学院卫生学环境医学研究所(300050)王先远.金宏高兰兴审校无津市第一中心医院国际诊疗中心(300192)朱晓颖综述摘要胸朦素是一由43个氰基酸残基组成的多肚,在机体内分布广泛.胸腺素与机体免疫功能,神经系统发育,刨伤愈台及叽动蛋白功能均密切相关.本文综述了国外有关胸腺翥4研究的进展情况.关键词啕腺索免疫功能神经发育创伤愈合肌动蛋白胸腺素4是从胸腺素片段5和5A中分离得到的,属于胸腺素p家族中的一员.尽管胸腺素阻是从胸腺中分离得到的,但机体众多组织中均育它的踪迹,在参与调节细胞及生理活动等一系列过程中呈现功能多样性,因此自它诞生时起,就引起生物医学工作者的注意.本文对国外胸腺素p4的研究概况作一综述.化学结构胸腺素p4是由43个氨基酸残基组成的多肽,分子量4963,等电点5.1,在哺乳动物中高度保守.与胸腺素a原或类胸腺素不同,胸腺素84是胞浆蛋白而非核蛋白].并且它只含有较少的疏水性氨基酸,不含有Iys—LysXaa—Iys结构区域其氨基酸序列如下一:1SetAsp—Lys—Pro—AMet—Aia—Giu—Iie～GIu一101】LysPke—Asp—Lys—Ser—Iys—Leu—Lys—Lvs--Thr—-2021Gin—Thr-Gin—-Glu—.Lys——Ash—.Pro—.Leu—PTo—-Ser—-3031Lys—Glu—Thr—lie—Glu—Gin—Giu—Lys—Gk—Ala一4041Giy—-Giu—-Ser化学构象研究表明,胸腺素阻是以单链形式存在及发挥作用,其第31～43残基和第18～3O残基间是一内部重复区域,有6个氨基酸相同.虽然存在第4～12残基和第32～40残基两个高度螺旋区,但是胸腺素阻没有p转角形成.生物学分布及表达情况因为胸腺索口4首先是从胸腺中分离纯化得到的.因此最早人们认为它是一种胸腺激素作用于T细胞成熟早期,但是胸腺素p4叉广泛存在于其他组织,器官和细胞中,其中台量最高的分别是脾脏,胸腺,肺和腹膜巨噬细胞,其次是脑,肝,肾脏,睾丸,心脏,甚至非网状内皮系统的细胞如啦叽细胞啦纤维细胞等也能合成胸腺素3.胸腺细胞中胸腺素阻mRNA含量高于胸腺基质细胞7倍,并且各型血细胞中均有胸腺素S4表达..研究胸腺素84eDNA发现,胸腺素p4缺少信号肽.尽管体内也存在一些没有信号肽的分泌蛋白如白细胞介素1(IL一1),内皮生长因子等,但专家们依然认为胸腺素阻不太可能是分泌蛋白,而有可能是某些细胞基本功能所必需.科学家从急性淋巴性白血病人的白细胞中提取Po|y(A)RNA构建eDNA文库时,得到一重组质粒含有插入的人胸腺素4基因.对该质粒进行研究发现,人与大鼠胸腺素口4生墨堑鲞整塑有93的同源性.用重组干扰素(IFN一)处理单核细胞系时,胸腺素84mRNA水平降低,而用佛波酯处理时胸腺素口4转录增加.此外,成熟粒细胞中胸腺素口4mRNA水平明显高于未成熟粒细胞.胸腺素口4基因表达模式与B细胞中HLA抗原,Fc受体,补体受体相同.在骨髓瘤细胞中,胸腺素84mRNA水平与HLAI类抗原,Fc受体及补体受体同步降低.现有研究结果表明,对于血清中胸腺素B4的含量看法各异,有人认为随年龄增加有上升趋势一.有人认为没有明显变化..也有人认为.由于胸腺素S4不是分泌蛋白,所以血中的胸腺素阻可能来自损伤或死亡的淋巴细胞-.这可能由于观察的对象及其年龄不同或检测方法不同所致.免疫学功能胸腺素B4不但在胸腺依赖性淋巴细胞的调节与分化方面具有重要功能,可显着增强胸腺细胞,骨髓细胞末端核苷酰转移酶活性(该酶是一种特异的DNA聚合酶,不需要模板即可催化任一脱氧桉苷三磷酸在脱氧寡聚或多聚核苷酸引物的3LOH端的聚合反应),抑制巨噬细胞游走活性;胸腺素口4还可刺激下丘脑促黄体激素释放激素以及黄体激素的分泌,诱导T细胞系分型转变,在CD4细胞增殖抑制时激活CD8细胞.氧硫基胸腺素阻是单核细胞在糖皮质激素刺激下产生的一种抗炎物质.它作为一种信号分子抑制炎症反应.在体外氧硫基胸腺素口4抑制中性粒细胞趋化性反应,在体内可抑制角叉菜胶引起的鼠爪肿.胸腺素B4的这种活性可能与氧化形式增强其细胞外信号功能有关一]研究还发现胸腺索阻对白血病细胞系有抑制作用,但只有高浓度时才发挥作用,此时对正常细胞没有影响.此外胸腺素口4可与粒细胞一巨噬细胞集落刺激因子(GM—CSF)协同作用促进骨髓祖细胞分化,并且胸腺素阻的这种作用与肿瘤坏死因子(TNF)相同,也具有双重性.低剂量刺激骨髓细胞分化增殖,高剂量则起抑制作用.胸腺素口4参与免疫作用的另一个证据是人们在研究HIV—l感染的T细胞,巨噬细胞时,发现被感染的细胞胸隙素口4翻译量降低2～3倍,AIDS病人淋巴细胞中胸腺素84mRNA量减少5倍.此外,研究发现成纤维细胞株NIH3T3中胸腺素B4高表达的细胞,对抗TNF或紫外线诱导的细胞凋亡的能力强2倍而有意思的是,在静息期用TNF或紫外线处理细胞,其对抗凋亡的能力则丢失.由于在胸腺素阻高表达细胞和对照细胞中,bcl2含量没有差别,而在胸腺素口4高表达细胞中PP125FAK(一种激酶,与细胞凋亡相关)表达增加1.4倍,同时,该激酶磷酸化程度也较对照高两倍.这些证据表明,胸腺素口4可能具有抗损伤诱导型细胞侗亡的功能.当然,对于胸腺素口4的免疫作用也有不同意见.如Bonnet认为,由于胸腺素B4含有独特的N一末端,与生血抑制因子乙酰四肽序列(Ac—N—SerAsp—Iys—Pro)相同,所以胸腺素阻抑制正常骨髓祖细胞生长,妨碍粒细胞,巨噬细胞系及红细胞系祖细胞生长,减少它们S相的百分数一.而Moscinski等认为胸腺素B4不但不抑制骨髓祖细胞分化,还可在实验后期(第五天)保持GM—CSF诱导的分化高峰.但是无GM—CSF时,胸腺素阻则没有这种作用.Zalvide等在NIH3T3细胞株培养时发现,如无血清或细胞处于静息期.则检测不到胸腺素[34mRNA;一旦恢复血清供应,细胞开始增殖,细胞处于G1/s转换期,胸腺素84mRNA水平即显着增加.据此他认为胸腺素口4基因被细胞分化所调节,而不是一个细胞周期调节基因,所以胸腺素口4不太可能具有调节T细胞分化功能.128在神经系统发育中的重要作用胸腺素阻的重要性还体现在神经系统的发育过程中.研究发现胸腺素p4在脑发育中显示复杂的表达模式,尽管在体内未成熟的粒细胞表达较高,当粒细胞分化后减弱至消失,但在星形神经胶质细胞及小神经胶质细胞中一直高水平表达.原位杂交表明,胸腺素口4在中枢神经系统及外周神经节中与神经分化同步高效表达.大鼠前脑中胸腺素口4表达最高,其中尤以海马形式区,新大脑皮层,杏仁核,少突神经胶质细胞为高]给大鼠注射钾盐镁矾(kainite)2～3小时后,海马和新皮质中胸腺素4mRNA水平明显增加.从长远来看,钾盐镁矾可诱导海马CA1,CA3区神经元形成及相关功能结构,引起上述区域胸腺素4mRNA降解,但胸腺素阻mRNA水平在钾盐镁矾注射2星期以后即可恢复..结果说明大鼠前脑几个区域存在高水平胸腺素阻mRNA,这提示晌腺素口4可能在大脑这些区域神经元的产生和再塑过程中起着重要调节作用.促进创伤愈合国外最新报道表明胸腺素阻具有促进剖伤愈合功能.原位杂交研究发现,内皮细胞在形态学分化至形成管状时,胸腺素阻的mRNA量增加5倍”Ⅲ转染胸腺素口4的内皮细胞克隆显示内皮细胞附着及在培养基中伸展增加,管状形成加速.而使用胸腺素口4反义核酸则抑制管状形成.这些研究提示胸腺素阻可能通过介导内皮细胞分化,从而在血管形成中起重要作用.对脐静脉内皮细胞来说,胸腺素阻是一种化学诱引剂,可使内皮细胞迁移增加4到6倍,并且胸腺素口4的促迁移活性是内皮细胞特异的.使用胸腺素B4不但显着增加内皮细胞向培养单层《国外医学》预防,诊断,治疗甩生物制品分册刮擦损伤区域迁移,还可促进培养基金属蛋白酶产生(该酶可在血管生成时降解基底膜培养基).皮下移植实验还证实胸腺素口4在体内也可刺激细胞迁移.这些证据则表明胸腺素4促血管生成功能的第二条途径可能是通过刺激内皮细胞迁移实现的.血管生成是机体损伤后修复的一个基本步骤,因而血管再生程度是剖伤愈合的一个重要指标.在大鼠完全厚度损伤模型研究中发现,无论是表面应用还是静脉注射胸腺素口4,均可使伤口上皮形成增加.与盐水对照组相比,伤后4天上皮再生增加42,伤后7天增加61.与此同时,伤后7天伤口收缩至少11,伤口处胶原沉积和血管生成均增加.此外,10pg胸腺素p4作用4～5小时后,可刺激角化细胞迁移增加2～3倍.可见胸腺素4是一潜在的多功能性,具有临床应用价值的伤口愈合因子.肌动蛋白分离剂现在,人们倾向于认为,胸腺素阻在免疫系统,神经系统以及创伤愈合方面的作用,均与胸腺素分离肌动蛋白并保持肌动蛋白单体库平衡有关,因为肌动蛋白是构成细胞内微丝系统功能的一个先决条件.一般认为胸腺素p4是依化学计量法结合肌动蛋白并维持细胞中肌动蛋白单体库的稳定.胸腺素阻结合MgATP肌动蛋白的自由能决定于反应起始时的焓(对CaATP肌动蛋白来说决定于熵),二者结合伴随着结合水的分离.当胸腺素口4的C末端靠近并结合于MgATP肌动蛋白4O位His附近时,肌动蛋白水解位点(第二亚功能域46位Gly)的水解速度增加12倍.而Feinberg则认为胸腺素B4也可通过N一末端第5～20位氨基酸残基形成a螺旋与肌动蛋白单体结合.可见,胸腺素阻可改变肌动蛋白单体的构象和结构动力学.这可能正是胸腺素阻分离肌动至蔓鲞塑塑蛋白单体阻止核苷酸结合的独特性.文献表明,在高移动性的血细胞中,胸腺素阻的浓度可达300皮摩尔.而胸腺素阻作为G一肌动蛋白分离剂时其浓度较低,只有不到20皮摩尔.胸腺素阻浓度增加时,由于与F一肌动蛋白相互作用,使F一肌动蛋白解聚合能力降低.可见胸腺素34可能不仅仅与一种或几种肌动蛋白起作用.这可能正是胸腺素阻具有调节细胞内微丝系统功能的因.小结综上所述,胸腺素阻不但在调节免疫系统,神经系统功能和发育方面具有重要作用,还可调节肌动蛋白的聚合与分离.而最重要的.也是今后最有发展前途的则是其血管再生作用,因为血管再生是创伤后愈合的前提条件.目前基础医学研究和临床应用研究均集中于这一方面,这也是胸隙素口4将来应用于I描床的主要方向参考文献1292OGomezMarquezJetalBiochimBiophysActa,1996{1306(2—3):18719321GrantD6eta1.JCellsc】,1995{108(ptl2):3685369422MalindaKMeta1.FASEBJ,1997}ll(6):47448123MaliodaKMal_JlnvestDermatol,1999}113(3)384368L.wTLAe¨1Meth0dsEnzyn~01,1.85;¨6:24824DLacEM叭l.phyj’2D()078(5)2516—25525272HannappelEetalProcNatlAcadSc】USA,1982;79(77:21722153WattsJDetal_EurJBiochem,l990{192:643—6514XuGJetalProcNatlAcadSciUSA.1982{79:4006400925Feinbergje【al,BiochemBiophysResComn~un一1996;222(1):12713226C~rlierMFeta1.JBiolChen~,1996:27l(16j:92319239(20011130收镐2001—12—24修回)在转基因植物和动物中生产蛋白质摘要对大量治疗用蛋白的需求激发了对转基因植物和转基固动物的兴趣.用此途径生产的第一个商业产品已获成功,这预示了未来将RJN这些天然生物反应器来大量生产药用蛋白.关键词转基因植物转基固动物生物反应器在转基因植物和动物中廉价生产数以公斤计的重组蛋白已经造就了一个新型产业一兰着一