走近堿性成纖維細胞生長因子——bFGF
早在1940年，Hoftman等人在腦和垂體的抽提物中發現一種具有促進成纖維細胞生長作用的物質。1974年，這種物質經過成功分離純化后被命名為成纖維細胞生長因子（fibroblast growth factor，FGF）。隨后，科研人員又分離出了一種與FGF高度同源的物質，由于它富含酸性氨基酸堿基，且等電點為酸性（pH=5.6），因此被命名為酸性成纖維細胞生長因子（aFGF）。而先發現的FGF因為對酸和熱較為敏感，且等電點呈堿性（pH=9.6），所以被稱為堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）。
bFGF的結構
bFGF是一種含有155個氨基酸的陽離子多肽，具有促進細胞有絲分裂的作用。其氨基酸序列中有55％與aFGF相同，分子量在16～18.5 KD之間。在bFGF分子結構中，存在4個半胱氨基酸，它們在形成分子的三維空間結構中發揮著關鍵作用。值得注意的是，由絲氨酸取代半胱氨酸的重組bFGF的生物學活性不變。此外，單鏈多肽的結構使得它更易在大腸桿菌中表達。
bFGF的空間結構
bFGF有很強的肝素親和力，特別是在其114～123位氨基酸處，顯示出高親和力，其它部位則有低親和力。抗bFGF與受體結合的單克隆抗體并不會影響它與肝素的結合能力。然而，如果去除bFGF分子中有羥基端的第42位氨基酸，其肝素親和力將消失，并可能導致部分生物學活性的喪失。
bFGF與肝素的相互作用
bFGF的作用機理
bFGF通過與靶細胞上的受體結合來發揮其生物學功能，因此，在細胞內合成的bFGF需要被分泌到細胞外才能發揮其作用。然而，bFGF的mRNA翻譯產物缺少指導其向細胞外分泌的信號序列，這表明其分泌途徑與經典途徑不同。除了可能是細胞受損或死亡后釋放外，bFGF還可能通過自分泌和旁分泌的方式起作用。
bFGF與受體結合后，可能通過以下途徑將信號傳至細胞核：
bFGF可能激活腺苷酸環化酶與鳥苷酸環化酶，使磷脂酶C（PLC-rl）發生磷酸化。這一過程會導致磷脂酰肌醇-4，5二磷酸（PIP2）分解為甘油二酯（DG）和三磷酸肌醇（IP3），進而激活蛋白激酶C并引發Ca2＋內流；
bFGF與受體結合后，可能定位于細胞核，影響RNA聚合酶Ⅰ的功能，從而增強核蛋白體基因的轉錄。這有助于細胞加速從G0期到G1期及G1期到S期的轉換，刺激細胞的DNA合成增強，促進細胞的分裂與增殖；
bFGF還可能通過與受體FGFR結合形成復合物，進而通過內化過程來傳導信號。
bFGF的信號傳導示意圖
在細胞培養中的應用
1.bFGF在原代內皮細胞培養中的應用
在原代內皮細胞培養中，bFGF發揮著重要的生物學作用。一般將bEGF和肝素配合使用，能夠顯著促進內皮細胞的增殖，還能促進內皮細胞的遷移，對內皮細胞的增殖以及形態的維持具有重要作用。
2.bFGF在干細胞培養中的應用
bFGF是干細胞培養中的一種關鍵生長因子，它不僅是重要的促有絲分裂因子，還是形態發生和分化的誘導因子。
bFGF對細胞增殖以及維持細胞的未分化狀態非常重要。在鼠源干細胞培養過程中，添加白血病抑制因子(Leukemia inhibitory factor, LIF) 通常能有效抑制干細胞的分化。然而，在人源干細胞培養過程中，需要使用bFGF來抑制細胞的分化。在使用飼養層細胞培養時，飼養層細胞分泌的bFGF也發揮著類似作用。
3.bFGF對神經細胞的作用
bFGF是一個重要的促有絲分裂因子，能夠刺激神經干細胞的增殖。以幼鼠為例，在皮下注射bFGF的實驗中，可以觀察到海馬體和小腦的顆粒層等神經生發區域的神經干細胞增殖明顯增加。此外，bFGF還能與胰島素樣生長因子（IGF）和血小板衍生的生長因子（PDGF）等協同作用，共同調節神經干細胞的增殖。
然而，bFGF不僅能夠促進神經干細胞的增殖，還能影響神經干細胞的分化過程。在促進增殖的過程中，bFGF會抑制神經干細胞的分化。當減少bFGF的加入量時，神經干細胞便能夠分化為神經元、膠質細胞和少突膠質細胞，這表明bFGF在神經干細胞分化過程中起重要調節作用。
此外，bFGF在神經細胞培養中可能還具有促進神經再生和修復的功能。基于bFGF能夠全面啟動皮膚各層的更新功能并促進成纖維細胞生長，因此，推測在神經細胞培養中，bFGF可能發揮類似的作用，有助于神經細胞的再生和修復。
參考文獻
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