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表皮生长因子生理功能的研究进展

2021.10.01
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   表皮生长因子(Epidermal Growth Factor,ECF)是非曲直962年 Cohen等首先从小鼠颌下腺分离的一种多肽。此后,人们先后从哺乳动物的不同组织中发现了表皮长因子。现已研究证明,表皮生长因子具有参与表皮细胞分化增殖,促进创伤愈合,抑制胃酸分泌 防治胃肠道溃疡的功能;同时还能够对动物的生殖系统以及生殖激素进行调控,影响动物的生殖功能。本文主要综述了表皮生长因子在这方面的研究进展。

1表皮生长因于的分子结构与理化特性

表皮生长因子是一种低分子量、对热稳定和难透析的多肽.不易被胰蛋白酶、糜蛋白酶和白酶消化。mEGF(mouseEGF,鼠EGF)为具有53个氨基酸残基、3个二硫键的单链多肽。二硫键为其生物活性所必需,活性中心位于48-53个氨残基之间。一级结构不含丙氨酸、苯丙氨酸和赖氨;二级结构排列紧密,稳定性强,相对分子质量为6 045,等电点为4.6。在小鼠颌下腺粗匀浆中,2分子mEGF与2分子结合蛋白(相对分子质量为29 300)结合,以高分子量复合物(相对分子质量近74 000)形式存在。

2表皮生长因子的生理功能

2.1表皮生长因子对初生动物胃肠道的调控作用

EGF具有耐热和不被蛋白酶消化的特性,决定了EGF利于长期持续作用于胃肠道,同时胃肠肠粘膜又是体内增殖和分化zui快的上皮组织之一,因此EGF在胃肠道有广泛的生物学作用。已有许多研究表明,乳中的EGF对初生动物胃肠道生长发育起重要作用[1]。EGF能促进新生大鼠胃和十二指肠鸟氨酸脱羧酶(ODC)的活性:ODG是聚胺(polyamine)合成的*个限速酶,而聚胺又为RNA所必需,ODC 和聚胺通过增强线粒体功能及维持线粒体完整性而提高肠细胞吸收营养物质的能力[2]。EGF能显著增加初生大鼠胃的重量、泌酸粘膜细胞DNA和RNA含量,但基础胃蛋白酶量、胃泌素诱导的胃蛋白酶主量及粘膜胃蛋白酶原含量则不受影响。表明EGF能刺激初生大鼠胃粘膜生长,但对其功能成熟则无作用。

3H-胸苷掺入DNA作为生长的短期指标,EGF能加速3H-胸苷掺入初生大鼠小肠的DNA;饲喂EGF的泌乳大鼠小肠重量、长度及DNA、RNA含量均高于对照组,在乳中加入EGF抗体则抑制小肠长生。这表明EGF对新生大鼠小肠生长有促进作用。用EGF对吮乳大鼠处理3 d后显著增加小肠单位长度的重量,而断奶大鼠则无此现象[3]

EGF对肠消化酶的活性也有作用。研究表明,EGF能显著增加吮乳大鼠乳糖酶活性。EGF还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、碱性磷酸酬酶活性。对5日龄前大鼠施用EGF可增加空肠蔗糖酶和氨基肽酶活性[1] 。对3日龄仔猪施用EGF可使乳糖酶和麦芽糖酶的活性升高;EGF能促进大鼠小肠DNA合成,增强甲状腺素和皮质醇生成,加速水解酶的成熟。断奶后乳中EGF的撤除可能是导致仔猪消化酶活性下降和小肠绒毛变短的一个重要因素。

EGF对肠道的吸收也有影响。EGF能加速吮乳幼鼠肠道对免疫球蛋白吸收的“关闭”。由开放到关闭的过程,实际上是肠道发育由不成熟到逐渐成熟的过程。EGF还能改变肠粘膜转运功能。给初生兔腹腔注射或通过口一胃管施用EGF能增加每厘米肠道对水、钠离子和葡萄糖的吸收。吮乳鼠或注射均能增加葡萄糖的转运[4]

外源性EGF还可能有助于受损伤的胃肠组织的恢复。感染旋病毒的新生仔猪代用乳中添加0.5或1.0mg/LEGF,其小肠绒毛高度与乳糖酶活性的增加呈剂量效应[5]。20kg重的猪每天按0.5µg/kg腹腔注射EGF 5 d,能增加防止胃被损伤的张力强度。兔、大鼠等动物也显示,EGF能防止E.coli等病菌的侵入,改善受损肠道的消化机能。

2.2促进肯皮和角膜内皮的修复

EGF具有促有丝分裂和非促有丝裂二重活性,能刺激外胚层、中胚层和内胚层细胞增殖和分化,促进组织生长、发育和成熟。EGF是哺乳动物眼中zui强的细胞因子之一,在伤口愈合中能刺激角膜上皮细胞增殖、趋化和移行。在体外培养的牛角膜内皮细胞中,EGF表现出潜在的有丝分裂原的特性,增加细胞数量,促进DNA合成和有丝分裂[6]在器官培养的人角膜内皮损伤模型中,EGF促进内皮细胞的DNA合成,加速损伤区愈合[7]兔的动物模型中,EGF促进角膜内皮损伤愈合速度,刺激内皮细胞增殖[8]。2.3EGF与动物生殖功能  

2.3.1EGF对雄性动物生殖功能的影响

2.3.1.1ECF对下丘脑--垂体性腺轴的作用

EGF可以通过抑制促黄体素释放激素(LHRH)的释放而暂时性地降低血浆中促性腺激素和雄激素的浓度,但并不影响垂体对LHRH的敏感性。EGF能促进黄体生成素(LH)、生长激素(GH)、垂体泌乳素(PRL)的合成。经免疫组织化学方法证明,人和大鼠的垂体前叶组织内存在着EGF特异性受体。这表明EGF可通过特异性受体直接作用于垂体前叶,促进LH和PRL的分泌。通过大鼠垂体前叶瘤细胞体外培养,可观察到EGF对PRL分泌有刺激作用,并伴有 PRL mRNA的增加,而对LH分泌的刺激作用可能与EGF同受体结合后磷脂酶A2活性增加、花生四烯酸释放有关[9]。

2.3.1.2EGF对生精功能的影响

EGF作为促细胞分裂剂也作用于精子发生上。切除颌下腺的小鼠血清中EGF含量迅速下降,术后3周,附睾中精子数量可下降30%,4周后下降55%,睾丸中精母细胞增多,精细胞减少,给予外源性 EGF则可纠正上述情况[10],表明 EGF与精子发生有关,并且作用于精子发生的减数分裂时相。EGF对精子发生的调节作用是通过控制支持细胞合成和分泌的转铁蛋白(Transferrin)来实现。

3.32 EGF对雌性动物生殖系统的影响

EGF对大鼠、小鼠、牛、猪、人等哺乳动物的卵母细胞减数分裂的重新启动具有促进作用(对由牛小卵泡获得的卵丘细胞卵母细胞复合物(COCS)有作用,而对中大卵泡的COCS没有作用)[11][12]。在小鼠使用孕酮合成的关键酶3β--HSD的抑制剂Epostance,可抑制EGF促进单层培养颗粒细胞的孕酮合成,从而降低EGF对卵母细胞减数分裂的促进作用。因此,EGF的作用是通过促进颗粒细胞分泌孕酮实现的。

体外培养成熟的卵子*极体排出和受精的比率较体内成熟的卵子低很多,这是因为体外培养成熟的卵母细胞核成熟而细胞质没成熟。但当牛带卵丘的卵母细胞培养液(无促性腺激素和胎牛血清)中加入EGF,卵母细胞体外成熟和体外受精率明显提高,并且使受精后正常原核形成和发育到囊胚的比率都增高。囊胚内细胞数目比同期发育的囊胚细胞数目增多,而且能提高胚胎移殖的成功率。在体外EGF对牛带牛丘卵母细胞的*作用浓度是30/ngml[13]

EGF可维持体内管道上皮的完整性,对输卵管的作用是很明显的。输卵管的作用并不是简单地收集卵巢内排出的卵子,而且是精卵结合、早期胚胎发育及输送胚胎进人子宫的管道。

在胚胎发育过程中,自分泌生长因子的作用可由EGF对小鼠胚胎的体外培养中胚胎浓度变化的影响得到证实[14]。猪卵母细胞中不表达表皮生长因子受体(EGFR),怀孕7-22 d的胚胎中部检测到 EGFR的 mRNA及EGFR存在,而 EGF的mRNA只有到第15天才开始表达,并持续上升到第22天。猪9-22 d胚胎;牛 13-16d胚胎中有 EGF表达;而山羊交配后20-30 d胚胎;绵羊附殖前胚胎;奶羊怀孕15一30 d孕体中没有EGF表达[15][16]。鼠胚胎发育期间,从没受精的卵母细胞到附植前胚胎都有EGFR的mRNA及蛋白存在。这都说明在输卵管中EGF以旁分泌的形式影响早期胚胎的生长和发育。

另外,EGF具有促进哺乳动物卵母细胞受精和受精后发育的能力,EGF可提高体外成熟卵子的精子穿透率。

2.4增加体内物质的转运和糖代谢

EGF能促进K+的转运和H+-Na+交换,能导致肝细胞的Ca2+浓度增加,还能激活糖酵解和糖的异生。

2.5增加前列腺素的合成和释放

EGF能激活磷脂酶人,从而促进上皮细胞膜释放花生四烯酸。EGF也能直接通过调节环加氧酶和脂加氧酶的含量或活性来影响前列腺素的合成。

综上所述,EGF是一种非常重要的多肽类生长因子,在哺乳动物的生殖过程中起着重要作用。利用EGF可以改善体外操作卵和胚胎的质量,提高胚胎的发育率,促进胚胎的着床,增加雄性动物的产精量以及提高动物的繁殖效率。在胃肠道中,可以调节消化腺的分泌,刺激粘膜增生,影响营养物质的转运,而且在胃肠道组织的成熟、再生和修复的过程中都起重要的作用。因此,对EGF进一步深入研究,对哺乳动物卵子的体外成熟、体外受精、胚胎的体外发育等胚胎移植技术和早期断奶幼畜胃肠道发育有重要意义。




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