结缔组织生长因子的生物学特性及其与口腔疾病的研究进展

1、标注蓝色的是修改过的内容不改变原文的语句，只改变表达方式综述结缔组织生长因子的生物学特性及其与口腔疾病的研究进展结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）是Bradham等1于1991年在应用血小板源性生长因子（platete rivied growth factor，PDGF）抗体筛选人脐静脉内皮细胞cDNA（互补脱氧核糖核酸）文库时第一次发现。CTGF在人类多种组织器官中广泛表达，由于其具有促进细胞增殖、介导细胞粘附、刺激细胞迁移、促进血管生成等生物学功能，在生物学领域受到广泛关注2,3。在病理情况下，其过度表达与某些增生性或纤维化疾病及肿

2、瘤的发生发展密切相关，如硬皮病、肾纤维化、肝硬化、肺纤维化、动脉粥样硬化、多种组织恶性肿瘤等。近年研究发现，CTGF在牙周组织分化、牙龈纤维性变、牙齿发育和拔牙后牙槽窝愈合以及正畸牙移动牙周改建中起到了重要作用。本文着重讨论CTGF的分子生物学特性、CTGF的表达调控及CTGF在口腔疾病中的作用。1 CTGF的结构组成以及其生物学功能1.1 CTGF基因及其蛋白质的组成结构CTGF是呈现高度保守状态下CCN（CTGF、CeflO/cyr61和Nov的缩写）多肽家族的成员之一。目前来看，这个家族主要包括鸡胚成纤维细胞经诱导产生的Cyt61、还有3T3细胞经过血清刺激后而长生的Fisp-12、非洲

3、爪螗成纤维细胞产生的Xnov、除此之外，成年鸡肾细胞中的Nov和人类CTGF也是该家族的主要组成成员。这些成员无疑都算是即刻早期基因（immediate early gene），存在于机体内的主要功能就是用来激活或抑制调节细胞的增殖分化功能和细胞的迁移运动功能，这些基因在结构上都有着共同的特点就是具有很高的序列同源性和序列结构的类似性。其中CTGF蛋白属于肝素结合型，它自身包含有349个氨基酸，富舍半胱氨酸，分子量约为3638kD，是由平滑肌细胞、皮细胞成、纤维细胞共同作用分泌出来的。编码人类CTGF的基因定位于染色体6q23.1，包含5个外显子，4个内含子，起始位点为ATG，其3端包含3个A

4、TTTA位点。第1个外显子编码信号肽，另外4个分别编码4个不同的功能结构域2-4，即：（1）胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor，IGF）结合蛋白区，含有12个半胱氨酸残基，与类胰岛素生长因子结合蛋白（IGF-BP）有相一致的序列（GCGCCXXC），是公认的胰岛素结合模式；（2）血管假性血友病因子C（von Willebrand factor C，vWFC）重复区，这个区域与单聚作用和蛋白复合物的形成有关，含有10个半胱氨酸残基；（3）血小板反应蛋白I型重复区（thrombospondin，TSP-1），含有6个半胱氨酸硫酸化糖蛋白；（4）生长因子半胱氨酸群

5、，含有剩余的10个半胱氨酸。其中vWFC区为与TGF相结合的部位，由此介导TGF生物学效应；TSP-1区和生长因子半胱氨酸群则参与肝素结合并介导细胞粘附，以上各区域都具有独立的外显子编码5。CTGF蛋白的38个保守的半胱胺酸残基分二个阶段，其中22个在N末端区，16个在C末端区。1.2 CTGF的生物学功能1.2.1 促进细胞增殖，合成胶原 经过实验表明，CTGF及转化生长因子（transforming growth factor ，TGF）都具有明显的增强正常大鼠肾（normal rat kidney，NRK）成纤维细胞中的I型胶原、整合素酶作用，同时还具有纤连蛋白基因的转录作用，并由此而引

6、起小鼠肾脏纤维化的发生。CTGF是TGF刺激NRK成纤维细胞增殖和生长过程中必须的介质，但不能诱导NRK成纤维细胞悬浮生长。反义CTGF和抗CTGF的抗体都可以分别从蛋白水平和核酸水平特异性的方面来起到阻断TGF对NRK成纤维细胞诱导作用的功能。CTGF则是通过调控周期蛋白依赖性激酶p27从而导致pRb超磷的酸化，从而释放出可以提高释放出可调控cyclin A基因的E2F，继而起到提高cyclin A水平的作用和功能，这样就可以促使细胞由G1 期进入S期，从而起到对TGF有丝分裂活性拉的调控作用6。在人系膜细胞中，CTGF可直接诱导胶原产生7，上调FN的表达。在系统性硬化症患者硬化损害区的成纤

7、维细胞细胞中采用原位杂交技术可以有效的检测到CTGF mRNA表达，硬化期成纤维细胞中CTGF mRNA表达相比比炎症期有显著的提高，而成纤维细胞对CTGF的过度表达可以促进细胞的增长繁殖和迁徙，因此可以证明出CTGF与细胞的纤维化活动密切相关。型肺泡上皮细胞则和激活的成纤维细胞一样，它们都是采用自分泌或旁分泌的方式产生的CTGF，这些调节成纤维细胞和细胞外基质的的不断积聚在肺纤维化的进展中起到了重要作用。而高胰岛素和高糖则是通过CTGF mRNA的表达而引起的纤维化。以上资料均可以表明CTGF对不同器官的纤维化起着重要作用。1.2.2 诱导细胞的凋亡 人体内的CTGF具有显著降低主动脉血管平

8、滑肌细胞的活性功能，同时具有增加caspase-3活性，促进细胞凋亡的作用8。人乳腺癌细胞中的CTGF也可以作为前凋亡因子对bcl-2蛋白进行部分下调，介导TGF诱导的凋亡9。程。1.2.3 介导细胞粘附 CTGF不但是可以与肝素相结合的ECM蛋白，又是可以与血小板相结合的反应蛋白、其中von Willebrand 因子与其它ECM 等与细胞上的整合素也具有结合的功能。CTGF通过内皮细胞的53整合索、血小板的2b3整合素、b1整合素及成纤维细胞表面的乙酰肝素硫酸酯蛋白聚糖（heparan sulfate proteoglycans，HSPGs）介导完成了促进细胞粘附、增殖和存活功能10。整合

9、素同时也可以与局部粘附的激酶相结合，细胞间信号以片状伪足的方式或者纤毛方式进行传播。，CTGF相比成纤维细胞粘附至纤维结合素而言，与介导粘附作用的范围就呈现出更加广泛的趋势，由此产生的激活细胞内信号转导分子则至少可以维持P42/P44MAPKs（mitogen activated protein kinase，丝裂原激活的蛋白激酶）的激活状态达9h之久，从而延长了基因的表达时间。经过实验研究发现，CTGF蛋白可剂量依赖性地促进人皮肤微血管内皮细胞和牛动脉内皮细胞（BAECs）的粘附，细胞粘附可被CTGF的抗体所阻断。1.2.4 刺激细胞迁移CTGF在整合素v3的参与下具有化学运动性和化学趋化性

10、，可以促进内皮细胞的迁移11。Fan等12人经过实验研究发现，体外实验中如果出现CTGF表达过度现象，那么血管平滑肌细胞将会明显的出现生长率和迁移率增加的现象，并且改作用也可以被CTGF中和性抗体逆转。Shimo等13人经过实验研究发现，培养皿中那些处于增殖期和正在迁移至空白区域的细胞的CTGF表达明显呈现阳性，应用CTGF反义寡核苷酸和反义RNA则可以减缓和阻滞细胞的增殖和迁移。CTGF的趋化活性被v3的单克隆抗体所抑制。1.2.5 促进血管形成 1.2.5 促进血管形成 在损伤修复和纤维化疾病过程中，常常同时出现细胞外基质沉积和血管形成。重组CTGF（rCTGF）则可有效的促进血管内皮细胞

11、的粘附、增殖和迁移作用，同时也可以诱导血管内皮细胞形成管状结构，在这方面比比其他的生长因子（碱性成纤维细胞生长因子或血管内皮生长）作用强。包含0.52ug CTGF的玻璃光纤圆盘植入鸡胚胎鸟囊膜中，5天后即可快速刺激毛细血管的生成。把包含有100ng CTGF重组蛋白的吸水性丙烯酸聚合小球植入大鼠的角膜内时，可观察到明显的血管新生的效应。CTGF缺陷的小鼠的生长曲线上血管内皮生长因的表达和血管新生减少，呈现出由于软骨细胞增殖和细胞外基质产生的缺陷从而导致骨骼发育的缺陷。CTGF在对血管的促进作用可以有效的发生在体内和体外。由于CTGF在肿瘤细胞中高度表达从而增加了肿瘤发生的可能性并增加了肿瘤的

12、体积。人的乳腺癌细胞MDA231和人纤维肉瘤HT1080注入裸鼠中呈现出强烈的血管新生反应。与非血管新生肿瘤比较，免疫组化和mRNA的检测证实该血管新生与CTGF的表达呈正相关14。有体外实验15研究表明，内皮细胞中的CTGF在bFGF和VEGF作用下活化，促进内皮细胞生长、移行、粘附及存活。除受炎症、损伤刺激外，CTGF可能还参与正常内皮细胞及血管的生成过程。CTGF能够刺激细胞外基质产生、成纤维细胞增殖、肉芽组织形成和纤维化。Twigg等16发现在人成纤维细胞中，重组CTGF诱导纤维连接蛋白mRNA的表达和蛋白质的合成，并呈剂量依赖性关系。CTGF中和性抗体可以显著降低但不能完全抑制这种作

13、用。Shi-wen等17通过对体外培养的人皮肤成纤维细胞的研究发现转染CTGF反义基因或用中和性抗体都能抑制TGF1诱导的细胞外基质如胶原等的合成。而转染CTGF重组体使之表达或直接应用、重组CTGF刺激都能导致细胞外基质合成，这表明CTGF能够直接诱导结缔组织细胞增殖和细胞外基质合成。在多种细胞中，CTGF蛋白作用或CTGF基因转染都能刺激纤维连接蛋白、型胶原、层粘连蛋白、整合素等细胞外基质成分合成。用抗CTGF中和抗体或CTGF反义核酸来阻滞CTGF的作用，能抑制某些药物或TGF所诱导的细胞外基质成分产生。动物实验表明，在许多纤维化疾病模型都有CTGF的高表达。在人体多种器官纤维化疾病、创

14、口愈合等过程，都伴随有CTGF表达的增高，提示CTGF广泛地参与了生成细胞外基质的生理或病理过程。1.2.7 促进软骨增生和骨骼发育 研究表明，处于生长期的体外培养兔软骨细胞可高水平表达CTGF mRNA，而处于休眠期的软骨细胞则不表达CTGF mRNA；但在某些病理状态下，如高血压、高血流等导致器官组织承受较高机械负荷时，该组织器官CTGF的表达可显著上调18。一定的压应力可明显促进体外培养的兔髁突软骨细胞CTGF mRNA的表达19。体外实验研究发现20，牛磺酸能通过激活细胞间信号调节（ERK）途径明显增强CTGF mRNA在成骨细胞中的表达。此外，前列腺素E2则可以有效的提高C

15、TGF基因的表达功能和作用，调节成骨细胞的分化从而对骨骼的发育有着重要的影响作用。因此，CTGF对于在软骨的发生和骨骼的发育以及重塑中也起着十分重要的作用。1.3 CTGF的作用机制CTGF在细胞内具体的作用机制现在还不是很清楚，目前主要有两种结论。一是调控细胞周期（Cyclin A）的活性：在悬浮培养的NRK成纤维细胞，CTGF等通过周期依赖蛋白激酶抑制剂（Cyclin-dependent kinase inhabitor，CDKI）降低细胞内p15（INK4）、p21（Cipl）、p27（Kipl）的水平，使pRb磷酸化并释放出E2F（一种调节Cyclin A基因转录的分子），E2F出现上

16、调以后可以有效的促进细胞周期由G1晚期进入S期，从而对成纤维细胞的增殖起到重要的促进作用。二是影响信号转导通路：CTGF通过p44/42有丝分裂原蛋白激酶/细胞外信号调节激酶（ERK）信号通路诱导软骨细胞增生，通过p38有丝分裂原蛋白激酶（p38MAPK）信号通路诱导软骨细胞分化。1.4 CTGF的分布研究证实CTGF广泛存在于人类多种组织器官中，多种细胞都可表达。RNA印迹分析CTGF polya RNA在成年人的脾脏、卵巢、胃肠道、前列腺、心脏和睾丸中发现有较高的表达水平，在胸腺、胎盘、肺、骨骼肌、肾脏和胰腺则表达较低，而在脑、肝和外周红细胞则不表达。免疫组织化学分析在大脑皮层和脊髓灰质均

17、有CTGF的表达，在大脑室的室管膜细胞、大脑皮层的星形细胞、脊髓中央管的脑室膜细胞以及皮层III和V的锥体细胞中也检测到有较强的阳性信号。研究表明，CTGF在鼠胚胎4.56.5天就有表达，大多数分布在内胚层和中胚层，而胚胎发育至1418天后就在各组织中表达，且多数分布在具有排泄分泌功能的组织中：如肾小管和唾液腺等。2 CTGF表达的调控2.1 刺激CTGF表达的因素2.1.1 TGF1       Igarashi等21 人经过实验研究发现：在体外TGF1也可以通过对人包皮细胞中的成纤维细胞进行有效的诱导，从而产生高水平的C

18、TGF及细胞外基质成分，而其他的生长因子在体外则没有这种作用（如PDGF、表皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子），由此可见环己亚胺并不能有效的阻断这样的刺激作用，这表明是由TGF1直接对CTGF基因的表达进行调控的。实验表明在修复组织创伤的过程中，再生组织中TGF1表达的增高明显发生在CTGF增高之前，这就表明生物体内一定会存在控制组织再生和修复的级联反应。而持续纤维化组织的形成则需要不同因子的共同作用，例如TGF1主要用来诱导纤维化，而CTGF则维持纤维化的不断发展22。有学者研究了人牙龈成纤维细胞和牙周膜细胞中TGF1表达水平的变化和CTGF之间的关系时发现，CTGF mRNA和蛋白表达呈

19、TGF1剂量和时间依赖性，提示牙周组织中CTGF的表达也受到TGF1的诱导23。2.1.2 血管紧张素II（angiotensin II，Ang II） 通过近几年的研究我们发现Ang II可以通过非血流动力学的机制，从而导致肾的纤维化过程。黄颂敏等24 人通过研究也发现Ang II可以促进系膜细胞CTGF mRNA表达。区彩文等25发现Ang II能以浓度-时间依赖的方式促进大鼠心肌成纤维细胞CTGF mRNA及蛋白水平的表达。Ruiz-Ortega26等发现，Ang II是肾脏炎症反应和纤维化的关键因子，Ang II与AT1受体结合后可通过Smad信号转导通路和Rho/Rho激酶系统来调控

20、CTGF的表达。而它与AT2受体结合可激活NF-B使肾脏炎症因子聚集并促进肾脏纤维化。Ang II对人近端肾小管细胞CTGF mRNA和蛋白的表达可呈时间、剂量依赖性的诱导方式。AngII也能够通过促进CTGF的表达从而促进肾的纤维化。2.1.3 糖皮质激素（glucocorticoid）糖皮质激素主要用来治疗纤维化疾病。Dammeier等27 人经过研究发现在体外培养皿中培养的成纤维细胞中，CTGF的表达在受到地塞米松干预后呈现出明显的增高趋势，并且和时间和剂量依赖有着密切关系。显而易见的是这种现象没有TGF1的介入，因为糖皮质激素是可以有效的下调TGF1的表达的。当皮肤受到损伤以后，在未经

21、过糖皮质激素治疗的小鼠伤口处， CTGF的表达呈现出十分明显的增加趋势。然而应用糖皮质激素治疗后的皮肤与没有应用糖皮激素治疗的皮肤相比， CTGF mRNA的表达则没有呈现出进一步增加的趋势。以上实验表明糖皮质激素可以在一定条件下促进正常组织和器官中CTGF的表达，但在严重炎症区域就不能起到刺激CTGF表达的作用。 2.1.4 纤维蛋白酶（thrombin） 纤维蛋白酶主要是在止血、炎症前期和纤维化前期等阶段中扮演着十分重要的角色。Chambers等28 人经过研究发现生理浓度的纤维蛋白酶对CTGF mRNA的表达可以有效的提高速度，比如对胎儿成纤维细胞的CTGF mRNA的表达上调五倍的速度

22、，对人体外原代培养的成纤维细胞CTGF mRNA的表达上调7倍的速度，并同时可以增加CTGF蛋白。环己亚胺和TGF1中和性抗体对这种效用都不能起到影响作用。这表明纤维蛋白酶在正常组织修复和纤维化的过程中能够有效的诱导CTGF的表达，从而对结缔组织的形成起到有效的促进作用。2.1.5 机械应力基于创伤愈合、纤维化与瘢痕增生的前提下，机械力的改变极其容易影响成纤维细胞。Schild等专家29发现，在受到机械力的影响之后，成纤维细胞中的CTGF这一基因，在表达时，不仅可逆，而且其上调程度最为显著。机械力英激影响消除6小时之内，CTGF基因中的 mRNA的表达，能够达到崭新的稳定状态。由于机械力影响之

23、后所产生的TGF1的数量，低于刺激CTGF基因进行高水平表达的要求，因此，机械力应激对CTGF基因的高水平表达是一种直接性刺激。经常用于研究机械力应激反应对成纤维细胞的生物特性影响的三维立体模型是基于I型胶原基质进行构建的。在这个基于I型胶原基质进行构建的模型系统之中，随着机械力应激的增加， CTGF基因的上调程度也会增加；反之，在解除机械力应激时， CTGF基因表达就会立刻产生下调反应30。Xiao等31发现周期性张应力可以使人成骨细胞CTGF mRNA和蛋白表达增高，并呈时间依赖关系。Wong等专家，32对影响原代培养的软骨细胞中的CTGF基因表达的两个因素-周期性张力与流体静压，进行了对

24、比分析。结果表明，周期性张力对CTGF基因的表达起到了上调的作用，但流体静压却没有上调的作用。然而，当流体静压作用于肾小球系膜细胞（mesangial cells，MC）时，该细胞中的CTGF基因的表达却上调了33。2.1.6 高糖高糖浓度也被公认可以有效地诱导CTGF在细胞和组织中的表达，常常采用这种方式来诱导纤维化的发生，以建立细胞或动物模型。Kobayashi等34发现高糖可以刺激鼠近曲小管上皮细胞高表达CTGF，还可刺激肾成纤维细胞分泌致纤维化物质。同时上调的CTGF又可诱导肾纤维细胞的致纤维化作用。2.1.7 其他 Suzuma等35研究发现在牛视黄醛内皮细胞与上皮细胞之内，血管内皮

25、中的生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）能够诱导CTGF基因的表达。VEGF对CTGF基因表达的作用，主要是通过信号途径进行诱导的，包括两个方面：一是磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）；二是Akt/PKB被激活。Chambers等28发现凝血酶和Xa因子可CTGF基因中的 mRNA和蛋白水平进行上调的原因，在于凝血酶与Xa因子在对蛋白水解酶受体-1进行激活之后，又激活了MAPK磷酸化和NF-B，从而，对CTGF基因的表达进行诱导。细胞的外表面的凝血因子VIIa(FVIIa 有催化的功能，它能够与组织因子(TF进行相互作用，进而，触发了细胞内的

26、信号传递， CTGF基因的表达进行了上调，呈现出一定的依赖性36。Park等专家37发现，晶状体中的上皮细胞在受到 H2O2的刺激之后，CTGF的表达作用提高了。Villacorta等专家38发现，人平滑肌细胞中CTGF基因的表达可以受维生素E的影响。此外，IGF-1与肝细胞中的生长因子等，可以诱导上皮细胞中CTGF的表达。可刺激肾小管上皮细胞中CTGF的表达，受草酸钙-水化合物晶体刺激时，可以增加。溶血磷脂酸（LPA）和血液含有的复合胺，对 GTP酶RhoA进行活化之后，可作用于CTGF基因的表达，而且可以刺激LPA、TGF的上调。2.2 抑制CTGF表达的因素2.2.1 肿瘤坏死因子（tu

27、mor necrosis factor ，TNF）TNF不仅可以促进炎症的发生，对基质金属蛋白酶的表达具有诱导作用，而且对于创伤愈合的初始阶段起着极其关键的作用。在间质起源的细胞，TNF 能够抑制TGF对CTGF基因的诱导。Abraham等39专家发现，TNF对皮肤纤维母细胞进行刺激时，TGF所诱导的CTGF基因的表达将会失效。kappa B（NF-kappaB，NF-B）这一核转录因子中的抑制剂，可以使这种作用失效，说明了TNF发挥作用时，可能需要经过NF-B的信号路径。此外，TNF能够阻断内皮细胞中CTGF基因的表达，其主要调节方式，包括一下几个方面：NF-B的激活、MAPK的激活、Akt

28、/PKB以及PI3K的磷酸化。2.2.2 环磷腺苷（Cyclic Adenosine monophosphate，cAMP）能够阻断TGF诱导正常大鼠肾成纤维细胞、NIH3T3细胞和心肌成纤维细胞中CTGF的表达的可能原因，包括两个方面：一是cAMP类似物的应用，二是细胞内cAMP含量的提高。，硬皮病患者的皮肤纤维母细胞内cAMP水平的提高，可以阻断CTGF基因的表达，纤维化症状进而减轻在于合成的前列环素的使用40。2.2.3 切线应力 McCormick等专家41发现，人脐静脉中的内皮细胞，在处于切线应力6h与24h之后，可以提高CYP1A1与CYP1B1的表达，并且，CTGF 中mRNA的

29、表达随之减少。原因可能在于，内皮细胞处于切线应力时，CTGF基因内含子4中的沉默基因CYP1A1，作用于 CTGF基因的下调表达。切线应力产生的CTGF的下调表达，另一可能原因是NF-B的失活。这是因为，高浓度的NO是NF-B的抑制剂，而是产生NO需要切线应力这一强刺激。2.2.4 高氧Honda等42发现暴露于40%O2中的视黄醛色素上皮细胞CTGF mRNA水平较对照组（20% O2）明显减少，说明高氧环境抑制CTGF表达。2.3 CTGF的调控机制2.3.1 调控CTGF表达的信号传导分子Leask等43专家发现，软骨瘤细胞膜上的280kDa中的CTGF结合蛋白，可能是一种低密度的脂蛋白

30、受体的相关蛋白/(2-巨球蛋白受体（LRP）。，目前认为，纤维母细胞中存在的此种相关蛋白，是CTGF在该种细胞内的受体。另一协同受体是LPR在wnt等的信号路径。LPR不仅参与了CTGF的快速内化，而且还参与了被核内体（endosome）降解。目前存在两种关于CTGF与LRP结合的争论，一种是反映CTGF的清除机制；另一种是反应了信号传导机制。Grotendorst等44专家，率先确定在TGF应答元件TGFRE/BCE-1与位十启动子序列-162bp和-128bp中， TGF对CTGF基因的诱导有特异性，能够作用于CTGF的基础表达，而且这种特异性不存在于其他基因中。在正常人的皮肤纤维母细胞中

31、，由于CTGF启动子序列中包括TGFRE，从而促进了 CTGF基因的基础表达。在硬皮病患者的皮肤纤维母细胞中，TGFRE的前体-BCE-1，是增加CTGF的基础表达的一个主要影响因素。目前，已经明确了CTGF启动子中含有的功能性SMAD结合位点，它存在于肺、皮肤成纤维细胞和肾系膜细胞之内，TGF是CTGF基因表达中，必不可少的一个因素。由电泳分析，可知：SMAD3与SMAD4这两种蛋白是CTGF启动子上与SMAD结合位点相结合的产物。另一CTGF基因表达的调节，存在于不同类型细胞之间，主要靠Spl转录因子。CTGF启动子中的一种功能性的Spl结合位点，可以激活皮肤成纤维细胞中的CTGF启动子，

32、但是，TGF诱导的CTGF基因表达中，不需要这种结合位点45。Chen等专家发现46，细胞经过突变分析以及Spl抑制剂普卡霉素作用后，肾系膜细胞中的CTGF启动子的激活不需要这种结合位点。Kubota等专家47发现较多的调节序列存在于CTGF基因3端的非翻译区。某顺式作用的抑制成分内，包含TNFR沉默基因、AT区域和IFN沉默基因等成分。在91个碱基以顺向与反向方式，克隆到荧光素酶受体结构时，荧光素酶的表达抑制可分别达到65.4%和46.1%。2.3.2 调控CTGF表达的信号通路生物体内，关于绝大部分的成纤维细胞的研究中，TGF是诱导CTGF基因表达的一个主要影响因素。TGF对CTGF的诱导

33、表达，可以通过很多种信号路径，TGF利用受体激活的方式，对细胞内信号的传导过程进行启动，主要有以下4种途径48：（1）SMADs途径：一般情况下，首先，TGF与TGFRII相结合，并形成一种复合物，促使TGFRI磷酸化、激活， TGFRI的丝氨酸/苏氨酸激酶活化之后，磷酸化细胞质中的SMAD2和SMAD3的C端SSXS基序，然后SMAD2/3与SMAD4结合，并形成复合物SMAD2/3-4，进而转移至细胞核内，并结合SMAD这一反应元件（Smad response element，SRE），从而，该基因的转录实现了启动或抑制；Holmes等专家在研究CTGF基因启动子的结构与功能的过程中发现，

34、在其-175到-168位，包含一个SMAD反应元件，凝胶迁移试验表明，DNA基序（CAGACGGA）能够识别并结合SMAD3和SMAD4，类似于其他TGF靶基因启动子中所包含的SRE基序（GTCTAGAC）的结构，经过TGF刺激后，SMAD3/4能够有效地上调CTGF启动子的活性；（2）丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）途径：MAPK途径与SMADs途径之间，存在着信号串活效应，在R-SMADs分子连接区中的某些位点经过磷酸化后，MAPK阻断了SMAD2/3-4复合物进入到核内，最终阻断了SMADs途径；（3）cAMP/PKA（cAMP依赖性蛋白激酶，cAMP-dependent protein

35、kinase，PKA）途径：Groterdorst等专家经过研究发现，cAMP/PKA通路可负向作用于TGF所诱导的CTGF基因表达；Duncan等49专家发现，在提升靶细胞中的cAMP水平时， CTGF的基因表达和胶原合成可以进行选择性的抑制；（4）经过活化的磷脂酶C、蛋白激酶C（protein kinase，PKC）等途径来实现表达。蛋白激酶C的活化能够抑制CTGF中 mRNA的表达，在PKC和酪氪酸激酶活性得到抑制以后，CTGF的基因表达得到刺激诱导。此外，通过减少TGF刺激的Smad3过度表达过氧化物酶体增殖物激活受体(（peroxisome proliferator-activate

36、d receptory，PPAR(）可以CTGF启动子活性进行抑制，前列腺素可通过其抑制TGF对CTGF的基因表达与诱导；TNF，可以通过NF-B、JNK激酶、MAPK活化的PI3K的磷酸化等途径抑制CTGF基因表达50, 51。此外，PGE2通过提高cAMP活性，激活PKA或PKA活化酶，促进转录因子CPB/P300的磷酸化，抑制其与APl之间的作用，从而对CTGF的转录进行抑制。2.3.3 CTGF转录水平的调控当发生机体损伤和纤维化时，CTGF进行表达，同时影响了细胞外基质的生成。TGF对CTGF表达，起到选择性的作用。TGF的顺式调控元件（TGFRE）存在于CTGF基因启动子序列之中，

37、当该元件的突变时，TGF将会完全丧失其诱导活性。另外，PDGF、成纤维细胞中的生长因子（fibroblast growth factor，FGF）对CTGF的诱导作用不大。TGF通过SMAD2、3和4影响基因的表达，SMAD6和7的特性则是对SMAD受体的相互作用产生拮抗作用。SMAD2和3与I型TGF受体激酶立刻产生相互作用，羧基端进行磷酸化，接着SMAD2或SMAD3与SMAD4结合成复合物，转移到核内，从而对靶基因表达进行激活。DNA中的GTCTAGAC这一基序，可提供SMAD3与SMAD4所形成的复合物的结合位点。当SMAD3与SMAD4转染为纤维细胞时，可极大地促进CTGF中启动子的

38、活性，但是，SMAD7则抑制TGF诱导的CTGF基因表达。当原癌蛋白snoN和ski结合SMADs以后，可有效地阻断依赖于SMAD的基因表达，大大地减少了TGF诱导CTGF。由于SMAD结合位点不作用于CTGF的启动活性，因此不影响硬皮病成纤维细胞中的CTGF启动子活性的提高。但是TGFRE不仅能够提高硬皮病成纤维细胞中CTGF启动活性，而且能够影响正常成纤维细胞中CTGF的基因启动的活性。其它参与TGF应答反应的因子，如AP-1、CREB与Spl等，都不能结合TGFRE，SMAD途径所影响的TGF信号通路，不能维持真皮硬化表型，而是依赖于提高CTGF的表达水平。位于CTGF启动子-244bp

39、与-166hp之间的序列，是TGF和TNF对CTGF的表达的共同作用的区域，其在TGFRE的上游位置。TNF能够促进I B的磷酸化，活化NF-B，并促进其进入核内，进而对基因转录进行激活，并且能够提示NF-B，抑制了CTGF的表达。同时，TNF可提高SMAD7水平，从而抑制基因的转录。TNF虽可以抑制TGF在正常的和硬皮病患者皮肤成纤维细胞内CTGF的诱导和胶原的合成，然而其对于抑制硬皮病患者成纤维细胞内的CTGF表达没有明显的效果。导致皮肤过度瘢痕的形成以及内部器官的纤维化的主要因素可能是， CTGF基因表达过于高以及对TNF这一副调控细胞因子的无响应性。2.3.4 稳定化CTGFmRNA激

40、肽l受体激动剂去-10精氨酸-胰激肽，能够上调人胚胎肺成纤维细胞中的1受体，诱导胞浆Ca2+升高， CTGF中的 mRNA结合1受体，增加COL-(1（I）mRNA，并且可以利用剂量与时间依赖的途径，引起I型腔原的形成，但是，在2受体激活的成纤维细胞中并没有发现上述现象。1受体的拮抗剂去-10精氪酸-9亮氨酸-胰激肽，能够有效地阻断1受体上调CTGF mRNA。CTGF3的非转录区（996核苷酸）具有三个AUUUA五聚物，其中每一个AUUUA五聚物形成九聚物核心，能够去稳定mRNA，其与UUAUUU（U/A）高度同源。去稳定蛋白结合CTGF中的AUUUA元件，可以聚集 RNase与其他的胞浆蛋

41、白，从而去稳定 CTGF mRNA；去-10精氨酸-9亮氨酸-胰激肽，利用去稳定蛋白的前转录，降低去稳定蛋白结舍RNA蛋白的亲和力，或者是提高空间位，从而阻断去稳定蛋白结合其他胞浆蛋白形成复合物，促进CTGF中的 mRNA稳定。2.3.5 机械应力调控CTGF基因表达的相关机制机械应力作用作用于细胞时，能够产生信号级联反应，重排基因表达程序以及产生生长因子。机械应力中，最重要的传感器是整合素，它能够连接细胞外基质和细胞内的骨架蛋白肌动蛋白。整合素所产生的复合物的类型依赖于基质分子，而且基质物理状态能够对其进行调控52。整合素连接激酶等整合素，是由受体分子连接成一对，然后连接细胞骨架肌动蛋白以及

42、信号分子，包括MAP激酶以及小分子GTP酶53。力学传导的中心是Rho中的小分子GTP酶，它能够影响局部复合物的产生与形成，同时，能够作为信号转换器，引起基因表达及细胞形态学的变化54。研究结果表明，在三维胶原凝胶中培养成纤维细胞，可以改变细胞形态学，重排细胞内的粘附斑（facal adhesion complexes，FACs）、改变肌动蛋白纤维（F-actin）的结构以及影响CTGF基因表达。目前认为，对于相互影响信号调节者的网络内，RhoA中的小分子 GTP酶可以维持CTGF中 mRNA的基本循环，同时刺激CTGF基因表达。利用toxinB对RhoA信号途径进行干扰，能够阻断CTGF的上

43、调55。同理，血管紧张素可以通过MAP激酶和RhoA GTP酶的信号，对CTGF信号传导途径产生影响。，RhoA信号和血管紧张素II阻断MAP激酶的激活，进而影响肾脏成纤维细胞CTGF中 mRNA表达水平56。在药理学中，RhoA是干扰CTGF基因表达的重要因素。Muehlich等专家57，通过运用药理学的方法，对人内皮细胞中的CTGF信号途径进行研究，研究发现，当p42/44 MAP激酶的活化受到抑制时，只有一部分的CTGF基因表达受到影响。反之，羟甲基戊二酰辅酶A还原酶抑制剂辛伐他汀或Rho激酶抑制剂Y27632在作用于RhoA信号途径时，能够抑制CTGF的表达，可以为临床上，使用其他汀类

44、药物治疗动脉粥样硬化的案例提供了实验依据。RhoA的激活，是由于RhoA相关激酶（RhoA-associated kinase，ROCK）的作用促进形成F-actin张力丝58。力学传导的另一个分子机制：运用ROCK的抑制剂，能够有效地抑制CTGF基因表达，改变肌动蛋白的组成形式直接影响了CTGF基因表达。改变肌动蛋白单体（G-actin）与F-actin比例，在体外模型实验与体内均能检测到。研究结果表明，当机械张力中作用于患糖尿病大鼠的肾小球并不断增加时，肌动蛋白的组成将会紊乱，同时F-actin的结构将会被破坏59。运用jasplakinolide（能通过稳定F-actin而不是抑制其形成

45、而阻止肌动蛋白骨架的重排）处理CTGF基因表达的增加，反之，latrunculin B直接分解F-actin，将会减少CTGF基因表达60。但经另一研究表明，细胞松弛素D能够阻止肌动蛋白丝聚合，将增加CTGF基因表达，说明了F-actin并不是CTGF基因表达的唯一影响因素。实际上，细胞松弛素D能够分解G-actin，由于G-actin的减少，将增加CTGF基因表达，反之，G-actin的增加，将减少CTGF基因表达。研究数据表明，CTGF基因表达与G-actin水平的变化更加密切。Chaqour等61专家经过研究发现，在体外，对膀胱平滑肌细胞进行周期性拉伸以及在实验性尿道梗阻大鼠模型中的膀胱

46、逼尿肌超负荷时，均能对CTGF基因表达做出迅速反应，其分子学机制：在力学因素作用下，先诱导NF-B易位，然后结合到位于CTGF基因启动子临近区域的高度保守的位点。Bourgier等62专家经过研究表明，RhoA相关激酶抑制剂Y-27632能够抑制依赖于激活的CTGF启动子，经研究表明，该抑制剂不仅能够改变肌动蛋白的网络，而且能够经诱导IB（NF-B的抑制剂）抑制NF-B的结合活性。所以说，在膀胱平滑肌细胞中，由伸展介导的CTGF基因启动子的活化和肌动蛋白细胞骨架动力学重排相关的IB的失稳是相偶联的。3 口腔疾病中CTGF的研究现状3.1 口腔疾病中CTGF的作用3.1.1 CTGF对牙齿发育的

47、影响牙易网5efNmFv,M( 5efNmFv,M其他系统器官发育的信号蛋白为Fisp12/CTGF，Shimo等研究了在牙胚发育时Fisp12/CTGF是否起到调控作用，并且其在牙胚发育时是否表达。通过研究，Shimo首先在牙板中检测到了Fisp12/CTGF得转录。在发育的蕾状期牙胚的间充质中发现了它的存在，其蛋白水平、和表达都达到了峰值，这些表达在牙齿的发育过程中逐渐减弱。Fisp12/CTGF存在于牙发育的全过程，是由其在密集的间充质中表达得出的。经过CTGF抗体的处理，除了颈环，均能够观察到细胞的增殖。在维持牙的细胞增殖的过程中，Fisp12/CTGF具有其他因子不可替代的作用。有研

48、究人员认为CTGF抗体进入颈环的量过少而不能够干扰内源性的Fisp12/CTGF，甚至CTGF抗体不能够进入颈环。有人认为可能存在途径以促进颈环处的细胞的有丝分裂。根据相关学者对CTGF 中和抗体的功能失活的研究，上皮和间充质的增殖可能在较大程度上因干涉内源因子的活动而受到抑制。在牙发育过程中，Fisp12/CTGF还具有调控细胞分化的功能。Fisp12/CTGF自前成釉细胞至分泌性的成釉细胞的转化过程中起到负调控作用的理由即是：其在已完全分化的成釉细胞中成低效表达，然而在前成釉细胞中的表达很高。通过将CTGF 抗体注射到培养的牙胚中可以发现，成牙本质细胞的分化出现抑制，同时成釉细胞分化也被抑

49、制。3.1.2 牙周组织分化中CTGF的作用在牙周组织分化中，CTGF主要起促进细胞基质矿化及胶原形成的作用。针对在在牙周膜细胞增殖和分化中的体外条件下CTGF的作用，Asano等进行了研究。通过研究发现，通过将重组的CTGF加入到鼠类牙周膜来源细胞系（MPL）培养物中，DNA合成和细胞生长会受到刺激，并且表现出剂量依赖的关系。与此同时，I型胶原、periostin的mRNA以及碱性磷酸酶的表达均随着重组CTGF的加入得到提高，其中periostin为牙周膜和骨膜的特异标记物。这说明了CTGF可以促进胶原合成和进碱性磷酸酶活性。另外，类似于成纤维细胞生长因子2（FGF2），CTGF可以较为明显

50、的提高二聚糖和periostin再生、牙周组织中胶原纤维（I型和型）的表达，高密度的periostin也随着聚集于胶原纤维束。以上说明CTGF对于成熟的牙周膜样组织再生具有促进作用。虽然在型胶原和二聚糖基因表达过程中，CTGF和FGF2均表现出协同作用，然而他们在矿化过程中起相反的作用：即FGF2抑制矿化而CTGF提升矿化。以上说明在牙周组织的发育和再生中，CTGF起到了重要作用。3.1.3 CTGF对牙龈的影响根据现有的研究，目前对CTGF对牙龈的影响的研究主要集中在药物诱导的牙龈增生方面。药物诱导下增生的牙龈组织是纤维性变的组织，而在促进药物诱导的牙龈增生纤维性病变的发展中，CTGF起到了

51、比较重要的作用。免疫组化检测结果显示，在经过环孢菌素A和硝苯地平处理过的大鼠牙龈组织中，细胞内外的CTGF在硝苯地平组于环孢菌素A组和对照组相比，标记强度更高。在非药物诱导的增生形式中，例如原发性牙龈增生和遗传的纤维性变中，CTGF起一定的作用。在纤维化牙龈组织的结缔组织细胞和上皮细胞中，CTGF都有表达。以上研究结果表明，CTGF参加了上述病变租住组织的牙龈改建。3.1.4在拔牙后牙槽窝愈合中CTGF的作用牙易网4=#Pi( 4=#Pi在拔牙后牙槽窝愈合过程中，CTGF作为血管再生因子起着相当重要的作用。在牙后，拔牙创内的内皮细胞在愈合早期表达CTGF，并且CTGF阳性的内皮细胞也迁移到拔牙

52、窝底部的肉芽组织。相关实验证实，CTGF作用于血管再生的多个阶段，是一种强分泌标记因子。血管内皮细胞的粘附、增殖和迁移等可受到重组CTGF的促进，而抗CTGF 的抗体可以抑制这些促进作用。在此阶段，阳性细胞迁移入拔牙窝底的肉芽组织，并且残留的牙周韧带纤维样细胞也表达CTGF。通过以上研究，创口的愈合通过引发血管再生和肉芽组织的形成受到促进，可以推测，在拔牙创内残留的牙周韧带细胞即为CTGF 的供应者之一。CTGF 也是成骨细胞分化和增殖效应因子。CTGF可刺激基质的矿化和胶原的合成，同时可增强碱性磷酸酶的活性和型胶原蛋白的表达。CTGF 在拔牙创伤的愈合晚期阶段，其在成骨细胞样细胞中的表达呈阳性，说明了在新骨的形成过程中，CTGF也进行了参与。3.1.5在正畸牙移动牙周组织改建中CTGF的作用在正畸牙移动牙周组织改建过程中，CTGF具有重要的作用，也是参与正畸牙移动细胞信号传导的生物活性分子。通过利用原位杂交技术对正畸牙移动大鼠牙周组织中CTGF mRNA的表达进行检测，Yamashiro等发现在正畸力作用超过12小时后，在近牙周膜的骨细胞，张力侧和压力侧的成骨细胞中CTGF mRNA均有强阳性表达，这显示了在正