Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Пролиферативную активность гепатоцитов связывают с уровнем в крови органоспецифических факторов роста [5, 30], ведущая роль среди которых принадлежит фактору роста гепатоцитов (HGF) [28, 37].

Фактор роста гепатоцитов относится к цитокинам HGF/SF – «рассеивающий фактор» (scatter factor, SF). Это гликопротеин, являющийся сильным митогеном для гепатоцитов и участвующий в регенерации печени. Он стимулирует пролиферацию некоторых типов эпителиоцитов, а также клеток сосудистого эндотелия и меланоцитов. HGF/SF участвует в регенерации печени in vivo [30], является митогеном для гепатоцитов [33]. Известно, что фактор роста гепатоцитов вырабатывается непаренхиматозными клетками печени (клетки Купфера, клетки Ито), макрофагами, клетками селезенки [11, 50]. Установлено, что при культивировании эмбриональные клетки печени вырабатывают фактор роста гепатоцитов (HGF) с максимальной концентрацией на 5-е сутки и увеличением в 3,5 раза по сравнению с начальной концентрацией, что по времени совпадает с пиком митотической активности [3].

Фактор роста гепатоцитов, очищенный из сыворотки или плазмы человека, является гепарин-связывающим гетеродимерным гликопротеином, по структуре состоящим из тяжелой цепи α и легкой цепи β, с молекулярной массой 58–69 и 30–34 кДа соответственно, что показано с помощью электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия [19, 46].

Показано, что фактор роста гепатоцитов, выделенный из среды культивирования клеточной линии фибробластов эмбрионального легкого человека или плаценты человека, представляет собой необработанный про-HGF полипептид с одной цепью с молекулярной массой 87–92 кДа. Анализ последовательности нуклеотидов кДНК фактора роста гепатоцитов показал, что обе полипептидные цепи HGF закодированы в единственной открытой рамке считывания, кодирующей молекулу пре-про-HGF длиной 728 аминокислот. Сигнальный пептид 31 аминокислоты по завершении пре-про- HGF удаляется в эндоплазматическую сеть, чтобы уступить место предшественнику про-HGF [15, 19, 30].

Исследования in vitro, в которых аминокислота в месте протеолиза между α- и β-цепями была изменена путем введения нуклеотидной замены в область к ДНК HGF, четко продемонстрировали, что про-HGF с одной цепью связывается с рецептором HGF, но не вызывает митогенного стимула. Это демонстрирует механизм активации HGF, посредством которого фактор роста гепатоцитов расщепляется протеолизом до зрелой гетеродимерной формы [14].

Рецептором HGF/SF является трансмембранная тирозиновая киназа, кодируемая протоонкогеном c-Met. Рецептор HGF/SF состоит из двух ковалентно связанных субъединиц альфа и бета. Альфа субъединица формирует внеклеточный домен и состоит из α-цепи размером 45 кДа, бета-субъединица включает в себя домен, связывающий лиганд, трансмембранную часть и цитоплазматическую тирозин-киназу и состоит из большой полипептидной цепи с молекулярной массой 145 кДа (так называемой β-цепи). Обе полипептидные цепи с-Met образуются из одной цепи предшественника, которая модифицируется путем протеолиза на участке потенциального расщепления (Lys³⁰³-Arg-Lys-Lys-Arg-Ser³⁰⁸) [7, 13].

Ген Met экспрессируется во многих типах клеток, но с высокой интенсивностью в клетках эпителиального происхождения [8, 10].

Известно, что уникальные фосфотирозиновые остатки трансмембранных тирозин-киназ обладают высоким сродством к Src-гомологичным доменам SH₂ цитоплазматических эффекторов [15]. Благодаря подобному сродству активированный рецептор приобретает способность удерживать у мембраны ряд цитоплазматических белков – трансдукторов, посредством их собственных SH₂ доменов или SH₂ доменов молекул-адапторов. После воздействия HGF, при активации рецептора c-Met аутофосфорилирует остаток тирозина 1235, а киназная активность c-Met положительно регулируется аутофосфорилированием тирозина и отрицательно модулируется активацией протеинкиназы С. Также известно, что аутофосфорилированный рецептор HGF соединяется с фосфатидилинозитол 3-киназой, которая фосфорилирует фосфолипиды инозитола и, как предполагается, является ключевым ферментом в пути сигнальной передачи, индуцированном активацией рецептора фактора роста [8, 16].

На С-конце рецептора HGF/SF имеется участок, содержащий два фосфотирозиновых остатка, локализованных в последовательности YVH/NV. Одновременное фосфорилирование этих фосфотирозиновых остатков способствует связыванию рецептора HGF/SF с SH₂ доменами фосфолипазы С, что ведет к активации протеинкиназы С и мобилизации внутриклеточного кальция; с SH₂ доменами белка-активатора ras GTP-азы, фосфатидилинозитол-3-киназы [38].

Добавление HGF к культуре гепатоцитов индуцирует быстрое фосфорилирование протеинов, которые в большинстве случаев остаются неидентифицированными. При инкубации этих клеток с HGF инициируются вторичные мессенджеры, такие как инозитол-1,4,5-трифосфат и возможно – диацилглицерол путем активации фосфолипаза-С-опосредованного расщепления фосфатидилинозитола 4,5-бифосфата и быстрой мобилизации (15 с) внутриклеточного Са²⁺, что приводит к активации пролиферативной активности гепатоцитов [9, 12, 23, 45].

Рецепторы к фактору роста гепатоцитов обнаружены на гепатоцитах, эпителиальных клетках, тучных клетках, микроглии головного мозга, на клетках пищевода, двенадцатиперстной и толстой кишки, панкреатических эндокринных клетках, Т- и В-лимфоцитах. При отделении Т-клеток от стромы селезенки синтез HGF уменьшается [21, 45].

Следует отметить, что HGF человека гомологичен кошачьему, мышиному, крысиному (93,2–93,3 %) и свиному фактору роста гепатоцитов [21, 49].

Интересные результаты по механизмам синтеза факторов роста получены при совместном культивировании непаренхиматозных клеток печени с гепатоцитами и стволовыми клетками. Гепатоциты активно пролиферировали, а стволовые клетки дифференцировались при добавлении к культуре непаренхиматозных клеток или фактора роста гепатоцитов [26, 44]. Мотогенное воздействие HGF на эпителий вызывает нарушение межклеточных контактов в эпителиальном пласте, изменение дисковидной формы эпителиоцитов на фибробластоподобную с активной миграцией клеток из эпителиального пласта. Приобретение эпителиоцитами под влиянием HGF/SF поляризованной фибробластоподобной формы контролируется цитоскелетной системой микротрубочек, которые подавляют поляризацию клеток, хотя при этом сохраняют миграционную активность [12, 39, 43].

Видимо, мотогенный эффект рассеивающего фактора обусловлен не только его поляризующим действием на эпителиальные клетки, но также, возможно, стимулирующим влиянием на формирование клетками псевдоподий и их адгезию к внеклеточному матриксу. Кроме того, HGF обладает морфогенным действием [16, 24, 40].

Реакция клеток в культуре на HGF/SF инициируется связыванием с его специфическим рецептором – трансмембранной тирозинкиназой, продуктом протоонкогена c-met. Связывание вызывает в клетке сложный каскад сигналов, ведущих в конечном счете к ее пролиферации (митогенный эффект) или к приобретению «локомоторного» фенотипа (мотогенный эффект) [16, 24, 40].

Дополнительным свойством фактора роста гепатоцитов является защита гепатоцитов при холодовом повреждении [25].

Роль непаренхиматозных клеток печени и микроциркуляторного компонента подчеркивается в литературе как важнейший фактор устойчивости печени к температурному повреждению при криоконсервации [22].

Меченный с помощью радиоактивного йода HGF использовали для исследования кинетики плазменного клиренса и тканевого поглощения фактора роста гепатоцитов у крыс. После внутривенной инъекции фактор роста гепатоцитов исчезает из крови в двухфазном режиме, состоящем из быстрой фазы (период полувыведения равен 4 минутам) и последующей медленной фазы, при которой высокие уровни фактора роста гепатоцитов остаются в периферической крови (окончательный период полувыведения равен 85 минутам). Было выявлено, что основной орган поглощения фактора роста гепатоцитов у крыс – печень и, в меньшей степени, почки. В противоположность большому количеству HGF в периферической крови после системной инъекции, введение фактора роста гепатоцитов, меченного радиоактивным изотопом, в портальную вену привело к возникновению гораздо меньшей радиоактивности в периферической крови (более 70 % введенного фактора роста гепатоцитов осталось в печени). Это свидетельствует о том, что печень является главным местом поглощения фактора роста гепатоцитов [28, 31].

Количество фактора роста гепатоцитов увеличивается в организме при повреждении печени. У пациентов, страдающих различными заболеваниями печени (цирроз, хронический или острый гепатит, резекция печени) количество фактора роста гепатоцитов в сыворотке крови значительно возрастает [5, 48].

В эксперименте c моделированной острой печеночной недостаточностью различного генеза (токсическое повреждение печени четыреххлористым углеродом, резекция печени, ишемия) было показано быстрое увеличение уровня фактора роста гепатоцитов в плазме крови во время ранней фазы регенерации печени [18, 27, 37].

Продукция фактора роста гепатоцитов, активизируясь после повреждения гепатоцитов, индуцирует ангиогенез, стимулирует пролиферацию и миграцию клеток, ингибирует Fas-индуцированный апоптоз и тормозит развитие фиброза после воспаления [11, 27, 41].

Каковы эффекты фактора роста гепатоцитов при токсическом повреждении печени четыреххлористым углеродом? Рассмотрим известные результаты.

Существуют прямые указания на протекторное воздействие фактора роста гепатоцитов на клетки печени при остром токсическом повреждении, индуцированном четыреххлористым углеродом, а также улучшение конъюгации билирубина и транспорта желчи [4, 20, 35, 36].

Фактор роста гепатоцитов, повышая внутриклеточную концентрацию глутатиона и ферментов антиоксидантной защиты, защищает гепатоциты от продуктов перекисного окисления липидов, предотвращает образование жировых вакуолей в гепатоцитах [4, 11, 35].

Ингибирование Fas-индуцированного апоптоза связано с активацией экспрессии генов Bcl-xL. Фактор роста гепатоцитов снижает и тормозит реакции острого и хронического отторжения аллогенного трансплантанта, ингибируя экспрессию ТФР-β1 и повышая экспрессию ИЛ-10. Снижение экспрессии ТФР-β1 ингибирует фиброгенез и апоптоз гепатоцитов и вызывает полное разрешение фиброза печени при циррозе [27, 29].

С другой стороны, важным промежуточным событием при повреждении гепатоцитов четыреххлористым углеродом является нарастание концентрации Са²⁺ в цитозоле, предшествующее активации фосфолипазы А₂ с последующей деструкцией клеточной мембраны, а защитное воздействие HGF может быть реализовано на уровне перераспределения маршрутов Ca²⁺ в цитозоле, что препятствует разрушению клеточных мембран при активации перекисного окисления липидов [6, 50].

Таким образом, фактор роста гепатоцитов, согласно данным литературы, играет ведущую роль в регенерации печени, поврежденной четыреххлористым углеродом, и таким образом, увеличивает выживаемость животных при токсическом повреждении печени [11, 27, 36]. Активизирует белково-синтетическую функцию поврежденной печени, увеличивается синтез альбумина, повышается концентрация глутатиона, повышается активность ферментов супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы в гепатоцитах (активирует ферменты антиоксидантной защиты и инактивации токсических метаболитов (CCl₃‒ и CCl₃OO‒)) [2, 17, 18, 41, 42].

Известно, что HGF, ограничивая цитолиз гепатоцитов, способствует нормализации уровня цитолитических ферментов, восстанавливает секрецию триацилглицеролов из гепатоцитов [18, 41, 42].

После обширных резекций фактор роста гепатоцитов способствует регенерации поврежденной печени, снижает уровень летальности, активизирует белково-синтетическую функцию печени и вызывает обратное развитие цирроза [34, 35, 37, 47]. Установлена нормализация показателей неспецифической резистентности при токсическом повреждении печени в условия трансплантации клеток печени, продуцирующих фактор роста гепатоцитов [1, 2].

Известны последствия введения HGF при трансплантации гепатоцитов. Оказывается, этот регуляторный пептид стимулирует пролиферацию аллогенных гепатоцитов, обеспечивая замещение поврежденных клеток реципиента [9]. Установлено повышение уровня фактора роста гепатоцитов в крови после включения донорских клеток в процессы метаболизма, обнаружена стимуляция функций трансплантированных гепатоцитов при введении фактора роста гепатоцитов [32, 40].

Рецензенты:

Власов Б.Я., д.м.н., профессор кафедры органической и биологической химии, ФГОУ ВПО ИрГСХА, Иркутский р-он, п. Молодежный;

Пивоваров Ю.И., д.м.н., профессор, ведущий научный сотрудник ФГБУ «Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии», г. Иркутск.

Работа поступила в редакцию 15.04.2014.