胸腺素

胸腺素β4研究的进展摘要：胸腺素β4是真核生物细胞中的一种主要的肌动蛋白调节因子，广泛分布于脊椎动物和无脊椎动物的多种组织中及有核细胞中。

尽管其分子水平的作用机制尚不明确，但胸腺素β4却与人类的许多生理及病理过程密切相关。

近年来对胸腺素β4的研究，发现其具有多重生物学功能，与组织再生、重塑、创伤愈合、维持肌动蛋白平衡、肿瘤发病与转移、细胞凋亡、炎症、血管生成、毛囊发育、角膜及心肌修复等密切相关。

随着研究的进一步深入，胸腺素β4在临床上的潜在应用价值将被开发，这对于一些疾病的诊断、治疗及预防均具有重要意义。

文中拟对近年来胸腺素β4在生物学功能上所取得的进展进行综述。

关键词胸腺素β4；肌动蛋白调节因子；伤口愈合；肿瘤转移；瘢痕疙瘩胸腺素(Thymosins)是由胸腺产生的一种淋巴生长因子，由Goldstein和White于1966年首次从胎牛胸腺蛋白提取液中发现，是一组小分子多肽，含有40多种组分[1]。

胸腺素根据等电点不同可分为α、β、γ三类，其中等电点位于5．0～7．0的为β族胸腺素(β-thymosins，Tβ)。

Tβ含40～44个氨基酸，结构高度保守，相对分子质量约为5000，广泛存在于脊椎动物和无脊椎动物中。

迄今已发现的Tβ成员有15个，人体内有3种，即Tβ4、Tβ10和Tβ15。

其中，胸腺素B4分布最广泛、含量最多，占β族胸腺素总量的70-80％ [2,3]。

近年来，Tβ4的生物学功能倍受人们关注，它在许多生理和病理活动中起重要作用。

研究证明，Tβ4具有多重生物学功能，与组织再生、重塑、创伤愈合、维持肌动蛋白平衡、肿瘤发病与转移、细胞凋亡、炎症、血管生成、毛囊发育、角膜及心肌修复等密切相关。

目前，人工合成的Tβ4已大量用于实验中，以探讨其在不同生理和病理活动中的作用机制。

1 Tβ4的结构与分布Tβ4首先于1981年由Low等从胸腺中分离所得，含43个氨基酸，相对分子质量为4921(乙酰化后为4963)，等电点为5.1。

人染色体上有7个Tβ4基因位点，是其广泛分步的基础。

Tβ4缺乏疏水性氨基酸，以单链形式存在并发挥作用。

对Tβ4结构的描述一般以 Dan Safer模型为基础，认为其在溶液中基本不折叠；与肌动蛋白结合后，α螺旋含量会有所提高，但仍不折叠，而是悬挂在肌动蛋白周边。

人脾脏、胸腺、肺和腹膜巨噬细胞中的Tβ4含量最高，其次是脑、肝、肾脏、睾丸和心脏，另外，Tβ4还存在于非网状内皮细胞如成肌细胞、成纤维细胞中，在血小板中高度表达[3]，达2.5～3.0g/L，且可从血浆及损伤处或脓液中分离得到，浓度甚至可达13mg/L[4]，但这些存在于细胞外的Tβ4来源于损伤或死亡的细胞，还是由特定的细胞分泌尚不清楚。

2Tβ4的生物学功能及其作用机理2.1 肌动蛋白调节因子在绝大多数哺乳动物细胞中，Tβ4是主要的肌动蛋白调节因子，其作用是使肌动蛋白处于单体的状态[5]。

肌动蛋白在非肌肉细胞中约占总蛋白的10％，是细胞机构、细胞运动和创伤愈合所需的重要成分。

细胞中的Tβ4足以封闭所有的肌动蛋白。

Tβ4的多肽链中存在2个螺旋结构。

这种结构与肌动蛋白的结合有关。

因此Tβ4在维持细胞骨架的动态平衡中起着重要作用。

Tβ4是主要的肌动蛋白分离蛋白，它可以促进细胞中所有G-肌动蛋白的解离，是活细胞中调节肌动蛋白聚合的有效因子，能够作为肌动蛋白结合的竞争性抑制蛋白同肌动蛋白解聚的协调蛋白一起共同调节肌动蛋白的多聚化和解聚[6,7]。

肌动蛋白的多聚化是各种细胞运动，如趋化、神经生长运动、细胞扩散、血小板激活等所必需。

Tβ4以1:1的比例与游离型肌动蛋白单体结合，从而抑制纤维型肌动蛋白聚合，通过延长这一过程的解聚期，从而刺激细胞运动，并影响细胞的增殖和分化。

也可以通过组织中的符氨酰胺转移酶与纤维蛋白和胶原蛋白交联，影响细胞运动。

2.2Tβ4促进创伤愈合的作用创伤愈合的关键是血管再生和再上皮化。

新生血管可为修复过程中增殖、分化的细胞提供营养和氧气，促进伤口处的毒性物质、坏死细胞和组织的转运。

Tβ4具有促进血管形成和内皮细胞分化，以及趋化新生细胞的迁移来促进创伤愈合[8,9]。

血管内皮生长因子能诱导内皮细胞增值,促进一氧化氮释放,增加血管的通透性和血管形成,并与伤口部位肉芽组织形成有关。

Cha等[10]在感染表达Tβ4的腺病毒细胞中发现血管内皮生长因子水平升高，用处理B16－F10肺癌细胞，发现低剂量的Tβ4可上调血管内皮生长因子的表达，而高剂量时血管内子表达减少。

结果提示，可能通过内皮生长因子的水平来促进血管生成，而过多Tβ4可能会抑制血管内皮生长因子的表达，进而影响血管的形成。

Saghizadeh等[11]在糖尿病性视网膜病变模型中研究发现, Tβ4能上调碱性成纤维细胞生长因子受体，使碱性成纤维细胞生长因子的表达升高，促进创伤愈合。

Tβ4作为一种潜在的化学趋化因子，能够刺激内皮细胞的迁移[12]，促进角质细胞的分化、迁移进而再上皮化[13]。

皮肤、角膜等组织的创伤愈合过程包括血管再生和细胞的增值、分化、迁移以及上皮的重建和封闭创面，多种细胞参与愈合过程中的细胞外基质（Extracellular matrix，ECM)合成和更新。

细胞间粘附分子（Intercellular adhesion molecule，ICAM-1)、细胞基质金属蛋白酶家族( Matrix metallopr0teinase，MMPs )和层粘连蛋白家族(Laminin，LN)是调节细胞外基质的重要细胞因子。

Tβ4早期增强ICAM表达，加速炎症反应，保持较高的 MMP-2以利于损伤早期加速清除坏死组织和基膜的降解；晚期成纤维细胞和内皮细胞及基膜的表达有利于上皮和表皮的增殖和血管重建；早期抑制L N-5的表达，可能是直接抑制，也可能是通过增强MMP-2和MMP-14的表达促进LN-5的清除。

有利于细胞的增值、分化；晚期上调LN-5的表达，促进表皮细胞的迁移 [14]。

2.3与肿瘤生成、转移的关系恶性肿瘤的发生发展、转移、播散是一个多阶段、多步骤和多因素参与的复杂过程。

涉及到肿瘤细胞与肿瘤细胞，以及肿瘤细胞与宿主细胞之间的细胞黏附、细胞的运动、细胞外基质的降解和血管生成等过程。

在这个过程中，存在许多促进和(或)抑制因子。

近年来，T β4与肿瘤的关系引起研究者的关注，发现Tβ4 在已转移的瘤细胞中的含量较正常组织高。

对于促进肿瘤组织血管生成具有重要作用，可有效诱导血管内皮细胞生长因子的表达而促进血管生成，激活细胞迁移性，使肿瘤恶性化[15]。

Tβ4表达上调，导致E钙黏蛋白表达下调，细胞间黏连减弱，连环蛋白表达增加，使癌细胞获得生长优势和侵袭特性从而趋于恶性化。

Tβ4具有抗凋亡能力，其表达增加可使细胞凋亡程度降低，可能是因为Tβ4抑制细胞色素C的释放而破坏了细胞凋亡，这也是恶性肿瘤的另一个重要特征。

2.4 刺激毛囊发育Tβ4可促进毛囊十细胞的迁移、分化和细胞外基质的重建，从而调节毛发牛长。

大鼠和小鼠实验发现，在毛发生长周期中，源于毛囊突出部位的特异性毛囊角质细胞亚群能高度协同表达Tβ4，而皮肤干细胞即存在于毛囊突出处。

当Tβ4浓度在纳摩尔水平时，干细胞的迁移和分化增强，而 Tβ4的存在也促使细胞外基质降解酶 MMP-2的表达与分泌增加[16]。

2.5 Tβ4 在瘢痕疙瘩和增生性瘢痕形成中的表达瘢痕疙瘩和增生性瘢痕是创伤修复过程中组织过度纤维化修复的表现，它们被归类为病理性瘢痕。

临床上把皮肤瘢痕增生性病变局限于伤区范围之内者称为增生性瘢痕；而增生性病变超出原伤区或没有明显诱因而发生的、有“肿瘤样生长”倾向、切除后容易复发的病变称为瘢痕疙瘩。

有研究表明，Tβ4 mRNA在瘢痕疙瘩组织中的表达较增生性瘢痕和正常皮肤均明显减少；而增生性瘢痕和正常皮肤组织间比较Tβ4 mRNA表达量差异无显著性。

Tβ4在瘢痕疙瘩和增生性瘢痕中表达差异明显，提示Tβ4参与了瘢痕的形成，可能是瘢痕疙瘩发生、发展的重要因素。

其发生机制可能是Tβ4的表达减少，可能使从 F-肌动蛋白向G-肌动蛋白的转化发生障碍，微丝不能很好地解聚以致大量沉积，从而影响细胞的移动与排列，最终引起细胞无序排列，瘢痕疙瘩形成[17]。

但Tβ4具体作用机制，给予与其他瘢痕相关因素关系如何，还有待于深入研究。

3 展望目前的研究已证实了Tβ4与很多生理过程紧密相关，具有非常广泛的应用领域，而且Tβ4局部应用与静脉注射的效果相同，预示着Tβ4将有多种应用方式。

在对于创伤修复,尤以慢性难愈性创面修复、角膜修复中作用明显。

由于Tβ4具有促进内皮细胞迁移、预防细胞凋亡、抗炎、促进毛囊发育等生物学功能，所以其对日晒、皮肤老化、毛发再生等也可具有非常明显的保健护理功效。

而进一步研究Tβ4在瘢痕的表达情况将有助于揭示瘢痕发生机制及为寻找瘢痕治疗药物提供新思路。

总之，Tβ4的深入研究为其应用带来了巨大的空间。

参考文献[1] Goldstein AL，Slater FD，White A．Preparation，assay, and partial purification of a thymic lymphocytopoietic fatcor(thymosin)．Proc Natl Acad Sci USA，1966 ，56(3)：1010—1017．[2] Goldstein AL，Hannappel E，Kleinman H K．Thymosinβ4：actin-sequestering protein moonlights to repair injured tissues[J]．TrendsMolmed，2006，l1(9)：421-429．，[3] Huff T，Muller C S G，Otto A M．β-Thymosins，small acidic peptides with multiple functions [J]．Int．J．Biochem．Cell Biol，2007，33：205-220．[4] Bodendorf S，Born G，Hannappel E．Determination of thymosin beta 4 and protein in human wound fluid after abdominal surgery．Ann N Y Acad Sci，2007，1112：418—424 ．[5] Morn C A ，Baumann C A ，Piano J E，et a1．Biodistribution of synt- hetic thymosin beta 4 in the serum，urine，and major organs of mice [J].Int.J. Immunopharmacol ，1997 ，19(1)：1-8 ．[6] Ghosh M，Song X，Mouneimne G，et a1．Cofilin promotes actin poly- merization and defines the direction of cell motility [J]. Science,2006，304:743—746．[7] Nagamalleswari K，Safer D．Sequestered actin in chick embryo fibro- blasts [J]．Mol Cell Bioehem．2000，209：63—67．[8] Li XK，Zheng LS，Peng FW，et a1. Recombinant thymosin beta 4 can promote full-thickness cutaneous wound healing．Protein Expr Purif 20O7：56(2)：229—236.[9] Sosne G, Siddiqi A, Kurpakus-Wheater M ，et a1．Thymosin —beta 4 inhibits comeal epithelial cell apoptosis after ethanol exposure in vitro ． Invest Ophthalmol Vis Sci 2OO4：45：1095-1100.[10］ Cha HJ ,Jeong MJ ,K1einman HK．Role of thymosin beta4 in tumormetastasis and angiogenesis [J]．Natl Cancer Inst 2008:95:1674- 1680.[11] Saghizadeh M，Kramerov AA，Taibakhsh J,et a1．Proteinase and Growth Factor Alterations Revealed by Gene Microarray Analysis of Human Diabetic Comeas ．Invest Ophthalmol Vis Sci 2005；46 (10)：3604－3615.[12] Francis GM．Pressure ulcers： a role for thymosin beta 4[J]．Ann N Y Acad Sci．2007:1l12：413—417．[13] Malinda KM，Sidhu GS，Mani H，et a1．Thymosin beta 4 accelerates wound healing [J]．J Invest Dermatol，1999，113(3)：364—368．[14] 李艳，王冠，于虎,等.重组胸腺素β4调节ICAM-1、MMP-2和L N -5 促进创伤愈合的实验研究[J].组织工程与重建外科杂志，2008 , 4(3):142-145.[15] Wang WS，Chen PM， Hsiao HL，et a1 ．Overexpression of the thymosin beta-4 gene is associated with increased invasion of SW48O colon carcinoma cells and the dist-ant metastasis of human colorectal carcinoma [J]．Oncogene ，2004，23(39): 6666—6671.[16] ] Philp D，Nguyen M，Scheremeta B，et a1. Thymosin be- ta 4 increases hair growth by activation of hair follicle- stem cells．FASEB J，2006，18(2)：385—387．[17] 聂芳菲，吴江群，秦泽莲.瘢痕疙瘩和增生性瘢痕中胸腺素β4基因表达变化及其意义[J].中国危重病急救医学，2005,17(2):80- 83.。