本文原载于《中华危重病急救医学》年第11期
角质细胞生长因子-2（KGF-2）又称纤维细胞生长因子-10（FGF-10），由个氨基酸残基组成，是一种能与肝素结合的多肽生长因子，属于成纤维细胞生长因子（FGFs）家族中KGFs亚群中的一员，由胚胎间充质细胞分化而来。KGF-2变性聚集的温度较低（37?℃），已有研究证明，聚阴离子与FGFs之间的静电相互作用能提高FGFs的热稳定性，使KGF-2变性温度提高9～17?℃，从而提高其稳定性[1]。KGF-2有FGFR1Ⅲb及FGFR2Ⅲb两种重要的细胞膜表面受体。FGFR1Ⅲb与KGF-2亲合力低，目前有关其介导的信号通路生物学功能尚不清楚；而KGF-2的诸多生物学功能主要是通过FGFR2Ⅲb介导C端酪氨酸残基磷酸化从而调控酪氨酸蛋白激酶活性来完成的[2]。KGF-2广泛存在于气道和肺组织，近年来研究发现其对组织器官发育、维持肺稳态具有重要意义。现就KGF-2对呼吸系统组织器官发育、细胞增殖及损伤修复等方面的研究进展进行综述。
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?KGF-2与呼吸系统组织器官发育
1.1?气管发育：
在胚胎发育过程中，气管软骨环由腹侧间充质细胞分化增殖形成，而平滑肌则来源于背侧间充质细胞[3]。Sala等[4]研究发现，KGF-2对腹侧间充质细胞分化并形成周期交替出现的软管环具有重要意义。腹侧间充质细胞表达合成的KGF-2作为信号分子，其表达水平以及精确的时空模式对胚胎第11.5～13.5天能够形成正常的气管软骨环至关重要。然而，KGF-2的表达量应维持在一定范围内，过高或过低表达都不好，否则可能造成气管软化。
1.2?肺支气管树形成：
哺乳动物肺形成支气管树状结构是一个非常复杂有序的过程，虽然已知某些基因在其中起到重要作用，但有关如何协调已有分支生长和促进新的分支形成的机制尚未阐明[5,6]。KGF-2是肺末梢出现肺间质细胞的早期标志物，作用于邻近上皮细胞的FGFR2Ⅲb使上皮细胞维持祖细胞状态，诱导分支形成[7]。研究表明：在胎肺第12天，移植远端肺间质组织到气管并表达KGF-2，可以使本来不会有分支的支气管出现分支萌芽形成，并检测到远端上皮标志性表面活性蛋白C；使用KGF-2与肝素琼脂凝胶重组物会同样出现上述结果，表明KGF-2可以诱导肺发育时支气管分支萌芽形成[8]。但KGF-2诱导肺分支树形成的具体机制尚不明确。研究发现，FGF激活的ETV转录因子基因（ETV4、ETV5）丧失会导致已有分支末梢继续生长，而新的分支不再形成，此时KGF-2表达大量增加[9,10]。进一步研究表明，ETV通过FGF-ETV-SHH反馈回路直接促进SHH信号通路基因表达来抑制KGF-2过表达[11]，从而防止支气管无休止的定向生长，有利于形成新的支气管分支萌芽。总之，反馈回路FGF-ETV-SHH调控着肺树状结构的形成。
KGF-2参与介导细胞排列、迁移、炎症反应、脂质代谢及肿瘤浸润，而对肺上皮细胞增殖并无影响，仅作为肺上皮细胞的趋化因子。早期有学者认为，KGF-2通过Ras介导的细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）信号通路控制肺上皮细胞有丝分裂的主轴方向，从而决定肺的支气管树状结构[7]。随后Ramasamy等[12]在观察鼠肺发育过程中发现，KGF-2的功能与表达量有关，若肺中KGF-2的表达量只有正常肺的20%，将出现肺支气管树状形成不完全，甚至血管畸形。表明KGF-2的含量对肺上皮细胞祖细胞的增殖至关重要。近年来研究证实，肺间质组织KGF-2是通过简单扩散来引发特异的上皮细胞增殖[13]。研究表明，炎性介质能活化核转录因子-κB（NF-κB），从而抑制Sp1核蛋白介导的KGF-2表达，限制支气管树状形成，导致支气管肺发育不良[14]。
1.3?肺泡：
肺泡表面活性物质减少是导致呼吸窘迫综合征的主要原因，常会造成新生儿尤其是早产儿呼吸暂停，甚至死亡[15]。KGF-2能够通过调节Ⅱ型肺泡上皮细胞（AECⅡ）的分化，从而影响表面活性蛋白的含量。Pbx1是肺间质表达KGF-2所必需的一种同源结构域的转录因子。肺间质缺乏Pbx1的胚胎鼠出生后会出现肺泡不张，致围生期死亡。Pbx1直接与表达KGF-2的启动子结合，协助转录并激活KGF-2，从而调控肺泡表面活性物质生成[16]。
含脂肺泡间质成纤维细胞（LIFs）是鼠肺上皮干细胞的重要成员，其最初被认为仅是在新生儿期促进AECⅡ产生的肺泡表面活性物质；最近研究表明，其对成年期上皮干细胞的存活和生长也是不可或缺的，KGF-2可用来确定LIFs主细胞的亚群[17]。AlAlam等[18]对大鼠肺发育研究发现，虽然只有一部分LIFs来自KGF-2阳性表达的主细胞，但是如果降低FGFR2Ⅲb配体活性同时抑制KGF-2表达，到肺发育第18.5天时，LIFs的数量会明显减少。说明FGFR1Ⅲb及FGFR2Ⅲb都参与了LIFs的形成，且其作用可能相辅相成。故KGF-2是肺发育后期LIFs形成不可缺少的信号分子。
1.4?肺平滑肌：
肺平滑肌源于肺间质分化，平滑肌形成依赖于正分化的上皮细胞和相邻的间充质细胞之间的自分泌及旁分泌信号。Goss等[19]研究发现，Wnt2是肺发育过程中肺间质表达较多的一种配体，作为最早调节肺平滑肌形成的重要调节器，它能够激活转录信号网络，包括心肌素、转录因子Mrtf-B和KGF-2等，从而促进肺平滑肌的形成及分化，说明KGF-2对肺平滑肌分化形成有重要意义。
1.5?肺稳态：
胎儿出生后肺内仍可检测到一定量的KGF-2，说明KGF-2不仅在胚胎期，在出生后亦有重要作用[20]。追踪小鼠胚胎发育及出生后KGF-2阳性细胞，证明了KGF-2表达的两个阶段：第一阶段为假腺管型早期阶段，KGF-2阳性细胞主要位于肺间质；第二阶段KGF-2阳性细胞来源于后期假腺管型。在肺泡期，KGF-2阳性细胞作用于LIFs，而对肺泡肌成纤维细胞无影响[21]；在成年期，KGF-2阳性细胞部分位于间充质干细胞。综上，从胚胎到出生后，肺中部分KGF-2阳性细胞都位于间充质干细胞，这为应用KGF-2阳性细胞对肺间质疾病进行干细胞治疗奠定了基础[22]。
正常肺稳态不需要FGFR2Ⅲb配体，而是在肺高氧损伤后需要其修复肺稳态[23]。若出生后肺中过表达KGF-2，将刺激肺上皮细胞过度增殖，产生较多的肺泡表面活性蛋白（Sftpc）阳性细胞，甚至造成先天性肺囊性腺瘤样畸形[24]。总之，无论在胚胎期还是出生后，KGF-2的生物学功能及作用机制还有待进一步研究。深入研究KGF-2阳性细胞，选择性抑制KGF-2表达，获得KGF-2在体内详细的作用途径，有助于了解其在正常情况和病理情况下所起到的作用。
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KGF-2与肺部疾病
2.1?慢性阻塞性肺疾病（COPD）：
COPD呈进行性发展，常表现为不完全可逆的气流受限，可能与有害颗粒或气体引起的异常炎症反应有关[25]。COPD的发生可能与遗传（如影响肺功能的遗传危险因素）及多种微小RNA（miRNA）差异表达密切相关，特别是miR-30c、miR-、miR-b等[26]。有研究表明，改变KGF-2表达可能诱发COPD；而KGF-2下游作用目标Stat3基因一直被认为与COPD有关，这也为KGF-2与COPD密切相关提出了佐证[27]。Klar等[28]通过调查KGF-2基因突变患者的肺功能发现，其肺功能参数明显低于控制组，患者第一秒用力呼气容积占预计值百分比（FEV1%预计值）为65%，低于80%预计值；用特布他林进行可逆试验后，患者FEV1%预计值仅增加了3.7%。说明KGF-2基因缺陷患者肺功能参数可预示COPD的发生，同时特布他林可逆性试验表明COPD是不可逆的气流受限。因此，遗传变异通过影响KGF-2信号通路来决定肺功能，可能诱发COPD。具体而言，KGF-2表达量不足可影响肺功能，为确定KGF-2治疗COPD的有效剂量提供了理论依据。
2.2?支气管肺发育不良（BPD）：
BPD是早产儿易出现的并发症之一。这种慢性肺疾病常由于炎症刺激引起囊状气道异常发育[29]。研究发现，局部炎症导致肺发育时KGF-2合成不足，可影响肺上皮与间充质之间的相互作用[30]。气道分泌物中可溶性炎性介质能抑制气道囊性分叉形成。用脂多糖（LPS）处理气道使局部产生炎性介质，将抑制气道分支形成。白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等炎性介质能激活NF-κB，通过Sp1间接抑制KGF-2合成，导致BPD。因此，KGF-2表达与BPD密切相关[14]。另外，KGF-2表达严重不足还会引起肺泡表面活性物质不足，而表面活性物质是肺泡扩张和气体交换所必需的，故特别是早产儿，易出现呼吸窘迫综合征。但若出生后肺中过表达KGF-2，将刺激肺上皮细胞过度增殖而形成先天性肺囊性腺瘤样畸形[24]。因此，KGF-2和FGFR2Ⅲb高表达能鉴别诊断先天性肺囊性腺瘤样畸形及Ⅰ型胸膜肺母细胞瘤[31]。
2.3?铜绿假单胞菌肺炎：
铜绿假单胞菌肺炎由铜绿假单胞菌感染所致，是最严重的肺部感染疾病之一，常见于呼吸机相关性肺炎（VAP）、特别是大面积重度烧伤患者[32]；而肺炎患者往往免疫功能低下，因而可发展为重症肺炎。重症肺炎本质为肺损伤，随着各种抗菌药物的应用，多重耐药甚至泛耐药患者屡见不鲜，病死率居高不下，目前治疗除加强抗感染外，还包括中西医结合等对症辅助措施[33]。Feng等[34]研究显示，KGF-2可以改善铜绿假单胞菌株PAO1致重症肺炎小鼠的存活率，减轻PAO1感染致小鼠非重症肺炎和肺损伤，其机制可能是KGF-2促进肺内细菌的清除，增加巨噬细胞数量。因此，有关KGF-2的治疗机制尚需进一步研究，可能为临床治疗铜绿假单胞菌肺炎提供新的手段。
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KGF-2与急性肺损伤（ALI）
3.1?吸入性损伤：
吸入性损伤为热力、烟雾引起的呼吸道以至肺实质损害。目前一般治疗方法有：①支气管扩张剂：降低气道阻力，改善肺动态顺应性；②黏液溶解剂：N-乙酰半胱氨酸（NAC）可分解浓稠气道分泌物，但本身也会刺激气道，产生支气管狭窄，故给药前应给予支气管扩张剂；③抗凝血剂：肝素、肝素类似物、抗凝血酶可改变纤维蛋白管型形成，缓解气道阻塞，减少气道压力，改善气体交换；④抗炎剂：减轻炎症反应，反馈回路通过中性粒细胞迁移引入气道而产生活性氧和过氧亚硝基[35,36]。
另外，体外实验发现，骨髓间充质干细胞（MSCs）能逆浓度梯度定位于肺部损伤和炎症区域，调控炎症反应，从而减轻肺水肿，改善肺损伤[37]。陈雯等[38]研究也发现，MSCs移植能调控烟雾吸入性肺损伤早期促炎/抗炎因子失衡，改善全身炎症反应，对肺组织起到保护作用。还有研究发现，高频振荡通气（HFOV）联合呼气末正压（PEEP）递增法肺复张的肺保护性通气策略能有效改善烟雾吸入性损伤犬组织氧合及肺部炎症反应，减轻肺损伤[39]；与常规正压通气相比，HFOV可明显提高重度吸入性损伤兔的氧合及肺顺应性，改善心肌功能[40]。但目前仍缺乏直接修复肺损伤的治疗方法。
Tong等[41]研究表明，KGF-2对LPS致ALI有显著保护作用，其机制可能与KGF-2减少肺内炎性细胞聚集和炎性因子表达、促进表面活性蛋白合成和AECⅡ增生、维持肺稳态及免疫调节等因素有关。顾一飞等[42]研究表明，脊髓损伤后肺水肿可能导致肺泡上皮细胞膜表面角质细胞生长因子受体（KGFR）表达降低，KGF-KGFR信号通路受损可使肺表面活性物质合成减少，KGF-2能激活KGF-KGFR信号通路，在一定程度上改善肺水肿。肺损伤后KGF-2能够诱导支气管平滑肌细胞（PBSMCs）生成，而PBSMCs与幸存的克拉拉细胞之间的FGF-10/FGFR2Ⅲb信号通路是肺上皮细胞再生的关键[21]。故笔者认为：吸入性损伤本质为ALI，是否可以用KGF-2治疗来减轻炎症反应、改善气体交换、修复肺损伤，值得进一步研究。本课题组有关重组人KGF-2对吸入性肺损伤兔的肺保护作用研究正在进行，现阶段研究表明KGF-2对吸入性肺损伤兔的肺病理改变有改善作用。
3.2?呼吸机相关性肺损伤（VILI）：
VILI是危重患者机械通气所致的严重并发症之一，主要机制包括局部炎症、屏障功能破坏及肺泡上皮细胞破坏、凋亡。目前对VILI的治疗除小潮气量肺保护性通气策略外，尚无其他有效手段。研究表明，KGF-2能显著抑制大鼠肺局部炎症反应，减少相关趋化因子聚集；KGF-2能对受损的肺泡上皮细胞进行修复，有利于AECⅡ生长及增殖，提高表面活性物质蛋白含量，进一步修复肺内弥散屏障功能，从而有效减轻机械通气所致大鼠的VILI[43]。另外，Toll样受体2单克隆抗体（TLR2-mAb）[44]、Toll样受体4（TLR4）或髓样分化因子88（MyD88）[45]基因缺失可通过抑制NF-κB信号通路、减少ERK磷酸化，从而减少肺部炎性细胞因子的释放，减轻VILI。这可能与NF-κB被抑制，通过Sp1抑制KGF-2表达有关。
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小结与展望
综上所述，KGF-2参与了气管、肺发育过程，对气管软骨环、肺支气管树、肺泡等形成具有重要意义；能够减轻肺部炎症反应，促进上皮细胞修复，增强AECⅡ的分泌及增殖能力，维持肺稳态；与COPD、BPD、铜绿假单胞菌肺炎、吸入性损伤、VILI等多种肺部疾病的发生发展密切相关。运用KGF-2重组蛋白或KGF-2阳性细胞干细胞可能为相关肺部疾病的治疗及预防提供新策略，但如何提高KGF-2稳定性及其修复ALI的具体机制等尚待进一步深入研究。
参考文献略
