《醫學新知》β型轉化生長因子 抑癌促癌雙面刀

日期:2007/04/14 09:00 記者:【張翠芬／台北報導】

日前外電報導放療或化療會使癌細胞轉移，這項消息讓許多民眾既恐慌又疑惑，紛紛向各大醫院詢問：「到底要不要繼續進行化療或放射線治療？」台大醫學院外科教授張金堅表示，國外這項研究僅止於動物及體外細胞株試驗，目前正統醫學所使用的化療及放射線治療，則是經過大規模而且長期的人體臨床試驗，並已累積廣泛使用經驗，以乳癌患者而言，確實有實證療效，不可偏廢。

目前擔任乳癌防治基金會董事長的張金堅教授最近不斷接到乳癌患者的諮詢，大家關心的焦點是日前外電的一則報導，因為美國田納西州范德比大學亞爾提加博士等研究團隊發現轉殖人類乳癌細胞的小鼠用放射線或化學藥物加以治療時，血液中的β型轉化生長因子濃度會升高，反而使癌細胞轉移到肺部。

在人體內β型轉化生長因子到底扮演何種角色，抑癌呢？還是促癌呢？張金堅教授指出，β型轉化生長因子(TGF-beta)是一種多功能的調控蛋白，早在1970年，即有很多專家學者進行研究，它與細胞增生、分化、移動、凋亡及血管新生，甚至免疫調節都有關係。

張教授表示，目前研究結果看法相當一致，對於癌細胞而言，β型轉化生長因子同時具有抑癌以及促癌兩種功能，以乳癌為例，對正常上皮細胞以及初期乳癌來說，它會抑制其生長，使初期乳癌消滅，但對於晚期乳癌作用則相反；因為晚期的癌細胞會利用β型轉化生長因子的其他訊息傳遞功能，進一步促進癌細胞侵襲，活化血管新生並造成癌轉移，不只是乳癌，在結腸癌、肺癌、胰臟癌及前列腺癌等，雖然作用機轉不盡相同，但都與β型轉化生長因子訊息傳遞途徑變化有關。

張金堅說，國內外很多專家學者正積極在這方面進行研究，試圖偵測乳癌病患血液中β型轉化生長因子濃度，並設法了解濃度高低是否影響癌症預後，針對β型轉化生長因子的藥物研發也在世界各地進行中，但尚未實際應用在臨床病人身上。

張金堅教授強調，β型轉化生長因子，確實在癌細胞進行過程中扮演極重要角色，但影響癌化及轉移因子很多，不能以單一生長因子濃度高低決定是否轉移，況且有關β型轉化生長因子的研究仍僅止於動物及體外細胞株試驗；相對的，正統醫學所使用的化療及放療已經過大規模且長期人體臨床試驗，並有一定療效，民眾千萬不可因此放棄治療，而讓癌細胞伺機坐大。

◎轉化生長因子-β（TGF-β）

　　轉化生長因子-β（transforming growth factor-β,TGF-β)是屬于一組新近發現的調節細胞生長和分化的TGF-β超家族。這一家族除TGF-β外，還有活化素（activins)、抑制素（inhibins)、繆勒氏管抑制質（Mullerian inhibitor substance,MIS)和骨形成蛋白（bone morpho-genetic proteins,BMPs）。TGF-β的命名是根據這種細胞因子能使正常的成纖維細胞的表型發生轉化，即在表皮生長因子（EGF）同時存在的條件下，改變成纖維細胞巾壁生長特性而獲得在瓊脂中生長的能力，並失去生長中密度信賴的抑制作用。TGF-β與早先報道的從非洲綠猴腎上皮細胞BSC-1所分泌的生長抑制因子是同一物。

　　1.TGF-β的產生

　　（1）機體多種細胞均可分泌非活性狀態的TGF-β。在體外，非活性狀態的TGF-β又稱為latency associated peptide（LAP），通過酸外一時可被活化。在體內，酸性環境可存在于骨折附近和正在愈合的傷口。蛋白本科的裂解作用可使TGF-β復合體變為活化TGF-β。一般在細胞分化活躍的組織常含有較高水平的TGF-β，如成骨細胞、腎髒、骨髓和胎肝的造血細胞。TGF-β1在人血小板和哺乳動物骨中含量最高；TGF-β2在豬血小板和哺乳動物骨中含量最高；TGF-β3以間充質起源的細胞產生為主。

　　（2）活化後T細胞或B細胞產生TGF-β水平比靜止細胞明顯為高。

　　（3）幾科所有腫瘤細胞內可檢測到TGF-βmRNA。神經膠質細胞瘤在體內可分泌較高水平的TGF-β。



　　2.TGF-β的分子結構和基因　1985年TGF-β的基因克隆成功，並在大腸桿菌內得到表達。在哺乳動物至少發現有TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β1β2四個亞型。在鳥類和兩棲類動物還分別存在著TGF-β4和TGF-β5，對後兩者的生物學作用所知甚少。

　　TGF-β是由兩個結構相同或相近的、分子量的12.5kDa亞單位借二硫鍵連接的雙體。人TGF-βcDNA序列研究表明，單體的TGF-β112氨基酸殘基是由含400氨基酸殘基的前體份子（per-pro-TGF-β)從羧基端裂解而來。pre-pro-TGF-βN端含有一個信號肽，在分泌前被裂解掉，成為非活性狀態的多肽鏈前體（pro-TGF-β)，通過改變離子強度、酸化或蛋白酶水解切除掉，成為非活性狀態的多肽鏈前體（pro-TGF-β)，通過改變離子強度、酸化或蛋白酶水解切除N端部分氨基酸殘基，所剩餘的羧基端部分形成有活性的TGF-β。TGF-β1與TGF-β2有71%氨基酸同源性，TGF-β1與TGF-β3有77%同源性，TGF-β2與TGF-β3有80%同源性。TGF-β與TGF-β超家族其化成員有30～40%同源性。

　　人TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3的基因分別定位于染色體19q3、1q41和14q24，均含有7個外顯子，核苷酸序列有高度同源性，所編碼的前體分子C端者有9個保守的Cys，提示TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3基因可能來自一個共同的祖先基因。人和小鼠TGF-β1的同源性高達99%，表明在不同種屬中TGF-β都具有重要的生物學功能。對其人TGF-β1基因調控區進行了研究，發現該基因5`端序列包含5個明顯的調控區：一個類增強子（enhancer-like)活性區，二個負調控區和二個啟動子區。

　　3.TGF-β受體　許多細胞表面都有TGF-β受體。大鼠成纖維細胞系NRK-49F和BALB/c 3T3細胞表面TGF-β受體親和力Kd值為5.6～14*10-11M，每個細胞TGF-β結合點約1.6～1.9*104。在淋巴細胞表面，TGF-βRKd值1～5.1*10-12M。T細胞、B細胞每個細胞TGF-βR數約250，活化後受體數量可增加5～6倍，但Kd值無明顯變化。造血細胞表面TGF-βR對TGF-β1親和力要比TGF-β2明顯為高，這可能解釋了造血細胞對TGF-β1反應要比TGF-β2更為敏感。TGF-β1、β2和β3結合細胞表面相同的受體。

　　最近發現TGF-βR存在著Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型三種形式，分子量分別為53kDa、70～85kDa和250～350kDa，。Ⅰ、Ⅱ型TGF-βR均為糖蛋白，它們和TGF-β1的親和力要比和TGF-β2的親和力大10～80倍；Ⅲ型受體是一種蛋白聚糖（proteoglycan)，它與TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3的親和力近似，是為TGF-β主要的受體，可能在TGF-β發揮生物學功能中起著主要作用。TGF-βRⅢ又名Endoglin，CD105，TGF-β1和TGF-β3為其主要配體。

　　Ⅱ型TGF-βR胞漿區具有絲氨酸/蘇氨酸激酶區。這種結構也見于活化受體Ⅱ（ActRⅡ）和ActRⅡB。Ⅲ型TGF-β受體本身缺乏蛋白激酶活性，對于其如何參與信號的傳遞還不清楚。當TGF-β誘導增殖時G蛋白可能參與誘導過程，此外，TGF-β促進Ca2+內流和胞內IP3水平的升高，激活PKC。

　　4.TGF-β的生物學作用　起初對TGF-β的生物學功能研究主要在炎症、組織修復和胚胎發育等方面，近年來發現TGF-β對細胞的生長、分化和免疫功能都有重要的調節作用。TGF-β1、β2和β3功能相似，一般來說，TGF-β對間充質起源的細胞超刺激作用，而對上皮或神經外胚層來源的細胞起抑制作用。

　　（1）抑制免疫活性細胞的增殖：①抑制IL-3、GM-CSF、M-CSF所誘導小鼠造血前體細胞和LTBMC的集落形成，並降低巨核細胞對IL-3T和CSF的反應性。②抑制ConA誘導或ConA與IL-2、IL-6聯合誘導的胸腺細胞增殖。③抑制絲裂原、同種異體抗原刺激的T細胞增殖或IL-2依賴的T細胞生長。④抑制SAC刺激後IL-2依賴的B細胞增殖。

　　（2）對細胞表型的調節：①抑制IL-2誘導的T細胞IL-2R、TfR和TLiSA1活化抗原的表達，對CD3表達未見有影響。②抑制IFN-γ誘導黑素瘤細胞MHCⅡ類抗原表達。

　　（3）抑制淋巴細胞的分化：①抑制IL-2和BCDF依賴的B細胞分泌IgM，促進B細胞分泌Ig類型轉換為IgA和IgE。②抑制混合淋巴細胞培養（MLC）中CTL、NK和LAK功能，這種抑制作用可被TNF-α（小鼠MIC）或IL-2（人MLC）所逆轉。③抑制PBMC中NK活性以及NK細胞對TNF-α的的以應性。④抑制ConA和IL-2、IL-6協同誘導小鼠胸腺MHC非限制殺傷性細胞的活性。

　　（4）抑制細胞因子產生：如抑制PBMC中IFN-γ和TNF-α的產生。

　　（5）其它調節作用：①促進成纖維細胞、成骨細胞和雪旺氏細胞的生長。TGF-β1、TGF-β2促進人成纖維細胞IL-6的產生，其機理可能是通過對IL-6基因轉錄的調節。②抑制上皮細胞、破骨細胞、內皮細胞生長和脂肪、心肌、骨骼肌的形成。TGF-β可拮抗EGF的某些生物學功能。③促進細胞外基質（ECM）如膠原蛋白、纖粘連蛋白的表達和抑制ECM的降解，對細胞的形態發生、增殖和分化過程起著重要作用，有利于胚胎發育和細胞修復。動物體內實驗表明，局部注射TGF-β可以促進傷口愈合和典型肉芽組織形成。④單核細胞和成纖維細胞的趨化劑，但不引起膠顆粒和氧化物的產生。⑤抑制淋巴細胞與內皮細胞的粘附。⑥促進嗜堿性粒細胞釋放組織胺。

　　（6）TGF-β1與原癌基因表達：TGF-β1能誘導c-sis的表達，但抑制c-myc的表達，這種誘導或抑制作用與作用細胞種類及TGF-β的不同功能有關。如TGF-β誘導成纖維細胞中c-sis基因表達，與促進其在軟瓊脂中生長有關；而對上皮角朊細胞生長的抑制則與抑制c-myc基因表達有關。TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3在大多數生物學作用方面非常相似，但在有些作用方面可有很大差異，如TGF-β2對血管內皮細胞和造血祖細胞的生長抑制作用僅為TGF-β1和TGF-β3的1%。

　　TGF-β在治療傷口愈合，促進軟骨和骨修復以及通過免疫抑制治療自身免疫性疾病和移植排斥等方面有潛在的應用前景。

　　[α2-巨球蛋白的細胞因子載體效應]α2-巨球蛋白（α2M）是由4個相同多肽亞單位靠鏈同二硫鍵和非共價鍵結合形成具有交叉結構的四聚體。每個亞單位內由半胱氨酸的巰基與鄰近的谷氨酰胺殘基的羧基形成硫酸鍵。這種硫酯鍵易受蛋白水解酶裂解從而使α2M構型變化增加其電泳遷移率，稱為快型α2M（Fα2M）硫酯鍵裂解可與含有巰基的細胞因子結合成復合物，出現細胞因子載體效應。

　　（1）IL-1β：IL-1β與α2M結合的最佳條件為pH9.0～9.3，這種結合是可逆的，與α2M結合的IL-1β呈“隱蔽”狀態，如果IL-1β從復合物中釋放出來，仍恢復自然的IL-1β活性。

　　（2）IL-6：α2M與IL-6結合可保護IL-6，不易被胰蛋白酶、糜蛋白酶以及組織蛋白酶G的作用，從而處長血漿中IL-6的半衰期。呈結合狀態的IL-6並不改變基生物學活性。

　　（3）THF-β：α2M可降低血漿中THF-β的生物學活性，其機理除抑制THF-β與其相應受體結合外，α2M與THF-β復合物可能被具有α2M受體的吞噬細胞所清除。

　　(4)其它：α2M還可作為巨噬細胞活化因子（MAF）、血小板衍生的生長因子（PDGF）、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF)的載體，對它們的生物學活性產生不同的影響。

　　胎牛血清中含有較高水平的α2M，因此體外培養測定條件培養液中某引起細胞因子時應加注意。

表4-10　α2M對所結合細胞因子活性的影響

所結合的細胞因子 細胞因子活性變化 影 響 機 理
IL-1β 部分降低 使IL-1β活性部位呈隱蔽狀態
IL-6 不　　變 抑制多種酶裂解IL-6，從而延長IL-6在血漿中的半衰期
TGF-β 降　　低 抑制TGF-β與相應受體結合，加速TGF-β的清除
MAF 不　　變 保護作用
PDGF 降　　低 加快PDGF的清除
bFGF 失　　活 促進b-FGF的酶解，加速從血循環中排出




TGF-beta pathway

	主持人	JOSS

癌﹝cancer﹞
美國田納西范德比大學(Vanderbilt University)
癌﹝cancer﹞
台大醫學院外科教授張金堅
乳癌防治基金會