表皮生长因子的基础研究及在耳鼻咽喉科中的临床应用

唐 强(综述)，阮 标(审校)

(1.重庆市合川区人民医院耳鼻咽喉头颈外科，重庆 401520； 2.昆明医科大学第一附属医院耳鼻咽喉科，昆明 650031)

1962年，Cohen[1]【Cohen,1962 #1801】在纯化小鼠颌下腺神经生长因子时发现一种可促进新生小鼠开睑、长牙的蛋白质,称为牙-眼睑因子,随后将这一种活性成分加入培养的表皮时发现可直接促进表皮的生长，定名为表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)。1975年,Gregory[2]将其确认为人表皮生长因子。EGF是一类广泛存在于人和动物体内、可促进或抑制多类细胞生长的多肽，由53个氨基酸残基组成，相对分子质量为6×103左右。天然的EGF在人和动物的体内甚微，难以大量制备供应于临床，20世纪80年代以来，通过基因重组技术，人类已成功地生产出高纯度且活性和天然产物高度一致的重组人表皮生长因子(recombinant human epidernal growth factor,rhEGF)。目前，rhEGF已广泛用于临床。

1 EGF的生物学和生理学

1.1EGF的生物学

1.1.1EGF的分子结构及其功能 EGF的分子结构及其功能的研究是近年来发展较迅速的领域之一。在EGF的一级结构研究方面，已通过氨基酸顺序测定获得了一系列关于人、小鼠、大鼠和豚鼠等来源的EGF有关资料。各类来源的EGF均具有一个同源核心序列，这一核心序列长度为36～40个氨基酸残基，其中包括6个组成3个二硫键的半胱氨酸残基[3]。大鼠EGF(rEGF)的cDNA分析结果表明，EGF前体的C端含有一个Trp-Trp-Asn-Trp-Arg-His-(x)n序列，在Arg-His间经胰蛋白酶内切后即可产生相对分子质量和C端顺序类似人表皮生长因子(human epidernal growth factor，hEGF)和小鼠EGF、含53个氨基酸残基的多肽。正是由于核心序列和C端包含胰蛋白酶专一作用位点，使得各类来源EGF在一级结构上具有高度的同源性。一系列的点突变、片段合成、化学修饰及两个末端切除和共价连接研究结果表明，EGF的生物学活性主要由上述核心序列决定，第23位的异亮氨酸、第37位的酪氨酸及第47位的亮氨酸残基对EGF的活性影响亦较大[4]。N端的第一个半胱氨酸残基以前的序列缺损和共价连接及C端1～3氨基酸残基的缺损均对EGF活性的影响不大。因此，在自然界存在多类分子大小不一但仍具有相似生物活性的EGF序列。

1.1.2EGF的理化特性 各类来源的EGF均为耐热耐酸的多肽，其等电点为酸性，是最稳定的蛋白质之一。

1.1.3EGF受体及其与EGF的结合反应 EGF受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)的研究亦是近年来较为活跃的领域之一。EGFR首先在20世纪80年代初期从人皮肤癌细胞株A-431中分离出，在该细胞株中EGFR过度表达20～50倍。EGFR为相对分子质量170×103的膜嵌糖蛋白，含有EGF的高亲和力专一结合位点，与受EGF激活的酪氨酸蛋白激酶在近细胞质端紧密相连，并具有一个腺苷三磷酸结合位点。

EGF与EGFR结合后可诱导受体酪氨酸激酶活性，迅速增加磷酸脂酶C及酪蛋白激酶Ⅱ的活性改变，并可激活一系列重要基因[5]。在这些基因中，一类是可直接调控或诱导细胞增殖的基因，另一类是调节生长的基因。前类受EGF激活的基因对于细胞增殖的启动和调控具有重要意义，EGF可刺激此类基因迅速转录,这类基因包括：葡糖转运蛋白基因，编码“Zinc-finger”阻断转录因子的Knox-24基因、核抗原Cyclin基因、编码S100类阻断钙结合蛋白的Calcyclin基因、α-肌动蛋白基因、编码Ap-1(activator protein-1)类转录因子的c-Jun基因及c-Fos和c-myc基因。EGF对编码转录因子的激活可刺激总的信使RNA的合成和激活上述第二类基因，但激活效果来得较慢，且这种激活与蛋白质的合成有关。EGF刺激合成的蛋白质包括：糖酵解酶、分泌金属蛋白酶的运载蛋白、血纤维蛋白溶酶激活因子、鸟氨酸脱羧酶、腺苷二磷酸/腺苷三磷酸载体蛋白及细胞附着因子等，这些蛋白在生长的调控方面均起着重要作用[6-7]。因此，EGF与其受体的结合反应可激活直接参与启动和调控细胞增殖的基因及编码与生长调节有关的重要蛋白的基因。

1.2EGF的生理学功能 小鼠中存在EGF信使RNA的部位或组织有颌下腺、肾、肝、口腔、乳腺、胰腺、十二指肠、脑垂体、肺、脾、脑、泪腺等。灵敏的放射免疫分析技术现已探明，hEGF几乎遍布人体所有体液，唾液和尿液中hEGF的平均含量分别为9.2×103ng/L和8×103ng/L，而血液中只有(0.2×103～1.5×103) ng/L，因此EGF不是循环激素。

由于EGF广泛分布于体内，而多类表皮细胞群对EGF的刺激能作出灵敏的反应，且EGF为这些表皮的高度更新所必需。因此,在理论上EGF在活体内亦参与同样的生理反应。外源性EGF给药实验可产生广泛的生理学反应。对于胃肠道来说，EGF主要起着保护细胞、促进溃疡愈合及抑制胃液分泌的作用。在口腔中，EGF可以刺激口腔黏膜的生长和分化。EGF对角膜的损伤亦有促进修复的作用。Kim等[8]报道浓度为5 g/L的EGF即可刺激兔角膜烧伤模型的上皮细胞的增殖而加快角膜创面的修复。

2 EGF与体表创面愈合

McCarthy等[9]应用免疫组织化学法研究儿童烧伤患者的深Ⅱ度创面渗液发现，在创面再生皮岛中及其边缘，以及汗腺导管及附近均可见HB-EGF(heparin-binding EGF)。这种HB-EGF的非正常性分布表明EGF在创面修复中发挥作用，提示伤后创缘表面有反应性的EGF沉积及再分布。因此，理论上完全可以通过EGF刺激细胞增殖、组织增生和重要胞间基质的合成来促进各类创面的愈合。Andree等[10]研究发现，被hEGF转染后培养的人成纤维细胞被移植到大鼠深Ⅱ度烧伤创面上较对照组在7 d内扩增了180倍，明显加快创面的愈合时间。Cribbs等[11]外用EGF于深Ⅱ度烧伤创面时发现，创面愈合时间较对照组显著缩短。付小兵等[12]对人体慢性创面外用EGF进行免疫组织化学研究发现，EGF治疗8 d的创面表皮干细胞与短暂扩充细胞不仅数量多，而且体积增大，治疗14 d后的创面再生表皮的棘细胞层中有“干细胞岛”出现，未经EGF治疗组治疗8 d与14 d创面未见干细胞出现，结果提示，EGF促进皮肤再生的主要机制之一可能与其诱导皮肤干细胞快速定向分化有关。EGF的促进创面愈合作用无论在动物还是人体效果均是明显的。

3 EGF在耳鼻咽喉科疾病中的临床应用

3.1EGF与鼓膜穿孔的愈合 O′Daniel等[13]用EGF治疗猫急性创伤性鼓膜穿孔的愈合率为93%。Chauvin等[14]将EGF和透明质酸用于治疗猪慢性鼓膜穿孔，治愈率为100%。Mondain等[15]用免疫组织化学定位法发现豚鼠鼓膜创伤性穿孔后EGF表达，穿孔3 d表达达到高峰，5 d开始下降，说明EGF参与鼓膜修复调控。段文彬等[16]观察EGF对豚鼠鼓膜穿孔的作用时发现，实验组50例中2周内77.8%鼓膜穿孔愈合，对照组50例中仅36.4%愈合，12周实验组治愈率为91.7%，对照组为75%，该实验观察EGF组除上皮细胞增生外，纤维层血管也明显增生，从而促进鼓膜上皮增生，这是实验组较对照组愈合率高和愈合快的原因，通过扫描电镜观察EGF组，内耳毛细胞无损伤，听性脑干反应及眼球震颤电流描记检查治疗前后也无明显改变，证明对内耳功能无明显不良反应。熊观霞等[17]亦发现rhEGF能促进创伤鼓膜的组织修复,且rhEGF局部应用于创伤鼓膜后,在短期内不会引起组织钙化、瘢痕增生。龙海珊等[18]使用rhEGF明胶海绵贴补治疗人外伤性鼓膜穿孔，依穿孔部位及形态分为前下、下半、后半和后下4组，发现治疗组较对照组愈合时间(4周内)分别提前7.5、7.6、12.2、12.6 d未见明显不良反应。崔万明等[19]在外伤性中等鼓膜穿孔和大穿孔中应用rhEGF或rhEGF与贴膜联合应用,可以显著地缩短愈合时间,并减轻鼓膜瘢痕,提高治愈率。林刃舆等[20]亦发现EGF有明显促进鼓膜穿孔愈合的能力，此外EGFR在鼓膜穿孔部位邻近皮肤中等表达,表明使用表皮生长因子治疗有诱发中耳胆脂瘤的风险。

3.2EGF与鼻窦炎

3.2.1EGF与慢性鼻窦炎 姜振东等[22]研究EGF在慢性鼻窦炎患者窦口鼻道复合体区域黏膜表达中发现，EGF在鼻窦炎Ⅰ型与Ⅱ型病变窦黏膜中的假复层纤维柱状细胞、增生的杯状细胞以及黏膜下炎性细胞与正常对照相比较有较强的表达，Ⅰ型与Ⅱ型之间无明显差异。EGF在慢性鼻窦炎病变黏膜的过度表达可能是慢性鼻窦炎病因与黏膜病理改变的重要原因。姜振东等[22]和丁国强[23]研究发现，EGF和EGFR在慢性鼻窦炎伴鼻息肉患者鼻窦黏膜中均有明显表达，EGFR信号通路可能在慢性鼻窦炎的病理机制中发挥重要作用。

Hansson等[24]研究认为，人鼻黏膜受到损伤后，再生的细胞胞质中EGF水平明显增加，这表明EGF参与了鼻窦黏膜创面修复。姜振东等[22]发现，EGF、EGFR在鼻窦内镜术后术腔的表达是一个动态的过程，EGF、EGFR在术腔的表达，一方面可能促进术腔创伤愈合，另一方面EGF、EGFR在术腔的过度表达可能与术腔囊泡、肉芽以及纤维结缔组织的增生有密切的联系。王鹏举等[25]亦发现慢性鼻窦炎患者术后血液中的EGF开始降低，术后4周左右降到最低水平，与术前相比差异有统计学意义，6周后血液中的EGF水平逐渐升高，8周后接近正常水平，术后血液中EGF的变化模式与鼻内镜术后黏膜的转归以及创面修复过程一致，进一步说明EGF在鼻内镜术后黏膜创面修复过程中具有重要作用。

王丰等[26]将rhEGF用于鼻内镜术后术腔换药，发现用rhEGF侧鼻腔黏膜水肿反应较轻，上皮化快，完全上皮化时间为5～7周，患者疼痛症状轻，分泌物较少；而生理盐水组则完全上皮化时间为6～8周，患者疼痛症状重，黏膜水肿较重，分泌物较多。说明rhEGF能促进术腔上皮化，缩短上皮化的时间。林潮楷等[27]对120例Ⅱ型鼻窦炎患者术后使用rhEGF喷洒术腔，临床观察发现，rhEGF能有效地促进鼻窦炎术腔创面早日上皮化，缩短治愈时间。

3.2.2EGF与慢性萎缩性鼻炎 尤景敏等[28]将EGF应用于萎缩性鼻炎的治疗，观察组治疗后鼻腔黏膜红润，痂皮消失，嗅觉改善，自觉头痛、头昏、鼻腔干痛症状消失，观察组的有效率远高于对照组，观察组与对照组间差异有统计学意义。提示，应用EGF治疗萎缩性鼻炎较复方薄荷滴鼻剂方法效果有明显的提高。

4 小 结

EGF发现和研究已有50余年历史，生物学效应及生理学功能决定了其广泛的应用。EGF是促生长因子，它的缺乏或过度表达，均会破坏组织细胞增殖凋亡的动态平衡，造成疾病的发生，目前已发现EGF在头颈部肿瘤的发生、发展中起重要作用，针对EGF的靶向治疗可以成为今后头颈肿瘤治疗的新方向。由于EGF能促进黏膜和上皮修复，能加快耳鼻咽喉手术后的术腔上皮化，随着对EGF研究的深入，EGF必将在临床应用与生命科学研究中占据重要的地位。

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