胸腺素 beta 4

 【概述】

胸腺素 beta 4（thymosin beta 4，Tβ4）,一种由个氨基酸残基组成的小分子量蛋白,广泛分布于人体内多种组织与细胞中。作为人体内主要的肌动蛋白调节分子之一，具有多重生物学功能，在组织再生、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、毛囊发育等生理、病理过程中扮演着极为重要的角色。

【生物学功能及其作用机理】

Tβ4是人体内主要的肌动蛋白调节分子之一，具有多重生物学功能，在组织再生、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、毛囊发育等生理、病理过程中扮演着极为重要的角色。

1.肌动蛋白调节因子 肌动蛋白在非肌肉细胞中约占总蛋白的10%，是细胞结构、细胞运动和创伤愈合所需的重要组分。细胞中的Tβ4足以封闭所有的肌动蛋白，可参与调节肌动蛋白的聚合与解聚。Tβ4能以1:1的比例与肌动蛋白单体结合，阻止F-肌动蛋白聚合体的形成，Tβ4与肌动蛋白的结合还伴随着结合水的解离，其C端与肌动蛋白His-40结合，导致肌动蛋白单体构象发生改变。Tβ4分子结构中含有一个肌动蛋白结合域（LKKTET），是主要的静电接触位点，其N端前片段可通过空间位阻作用抑制肌动蛋白的聚合，单独作用时，Tβ4能抑制肌动蛋白的聚合及肌动蛋白上核苷的交换，这与另一肌动蛋白结合蛋白Profiling的作用相反，后者能促进ADP与ATP的交换，加快肌动蛋白的装配，Tβ4与Profiling可协同调节肌动蛋白的装配。 Tβ4能调节G-肌动蛋白与F-肌动蛋白之间的转化。据报道，在高移动性的血细胞中，Tβ4浓度达300pmol，而Tβ4结合G-肌动蛋白所需的浓度不到20pmol；浓度升高时，Tβ4使F-肌动蛋白的解聚能力降低，这可能是Tβ4具有调节细胞内微丝系统功能的原因。

2.促进内皮细胞迁移和血管生成 小鸡绒毛膜尿囊膜血管生成模型研究显示，当内皮细胞分化为管状时，Tβ4mRNA的含量增加了5倍，而转染Tβ4会加速内皮细胞克隆的管状形成。还有研究发现，通过转谷氨酰胺酶（因子XIIIa）介导，Tβ4能与纤维蛋白和胶原相连，并在血液凝固过程中发挥重要作用。另外，在糖尿病大龄小鼠的全层皮肤损伤实验中，Tβ4能加速大面积皮肤创伤与深度烧伤的愈合，促进皮肤与角膜修复，表现出加速创伤修复的能力。

3.抑制细胞凋亡 Tβ4对暴露于腐蚀性物质（如苯扎氯胺或乙醇）而受损的角膜上皮细胞具有明显的保护作用，Tβ4基因表达上调有利于增强细胞的缺氧抵抗能力。

4.下调关键的炎性分子 伤口愈合是一个复杂的生物学过程，可分为3个明显的阶段：发炎、细胞增殖和组织重塑，每个阶段相关蛋白的基因表达依次上调，然后下调。对于慢性创伤，其调整过程会受到年龄、潜在疾病、免疫抑制药物等不明因素的干扰，导致炎性分子生成过量，引发过度发炎，妨碍细胞增殖与组织重塑。研究发现，Tβ4能降低自由基水平，减缓脂质过氧化，抑制IL-1、巨噬细胞炎症蛋白1α（MIP1α）、MIP1β、单核细胞化学趋化蛋白-1（MCP-1）等炎性细胞因子的生成，降低血栓素和前列腺素2α的水平从而减轻炎症，因此可用于炎症失调性疾病的治疗，如节段性回肠炎、肌肉萎缩症等。

5.刺激成人心外膜干细胞分化 Tβ4对冠脉血管发育的各个环节都非常重要，能显著刺激处于静止期的成年小鼠心外膜移植体的生长，恢复成纤维细胞、平滑肌细胞及内皮细胞的多能性，并诱导其分化；敲除心脏Tβ4基因会使其促血管生成的剪切产物（AcSDKP）水平显著下降，注射AcSDKP虽然不能使心脏恢复，但也能显著增强成年小鼠心外膜前体细胞向内皮细胞分化，这表明Tβ4和AcSDKP是有力的冠脉和促新生血管生成的刺激因子，经Tβ4诱导的成年小鼠心外膜细胞可作为血管再生的来源，使心脏受损后的衰退血管以很低的水平持续再生。

6.刺激毛囊发育 Tβ4可促进毛囊干细胞的迁移、分化和细胞外基质的重建，从而调节毛发生长。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。

7.与肿瘤生成的关系 在多种肿瘤细胞中都发现Tβ4基因的表达上调，如人髓状甲状腺癌、人结肠直肠癌、高度恶性黑色素瘤、乳腺癌、口腔鳞状上皮细胞癌等。Tβ4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。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过程的启动，这也是恶性肿瘤的另一个重要特征。

8.促角膜修复 胸腺素β4在多种眼外伤模型的治疗中均显示出促进角膜烧伤后创面愈合的作用，并调节一些关键细胞因子的产生。研究发现，胸腺素β4可以降低基质金属蛋白酶的表达，促进细胞外基质的改建和细胞因子的激活，即基质金属蛋白酶的活性受到抑制，这与胸腺素β4处理过的皮肤创伤模型得出的结论是相反的，这表明在受损伤组织的修复过程中，特异性酶的调节途径可以是上调的也可以是下调的。

【制备方法】

目前临床和研究中使用的胸腺素β4的来源主要有两种，一是从小牛胸腺提取，二是化学合成。从小牛胸腺中提取胸腺素β4不仅成本高，且受材料来源和提取技术的限制，其纯度不高，含量较低；而杂质多也带来许多问题，尤其是目前牛的病毒越来越多，给动物提取也带来麻烦。随着基因工程的发展，利用基因工程手段来生产胸腺素β4将成为一个新的方向。笔者所在实验室，拟将人工合成的胸腺素β4在植物中进行串联表达，以期获得高效表达胸腺素β4的转基因植株，与天然提取胸腺素β4相比，利用转基因植物生产的胸腺素β4具有比活性高、纯度高、副作用小的特点，同时，也是降低生产成本、减少污染、进行大规模生产的途径。

图1为胸腺素 beta 4

【应用】　

1.皮肤创伤治疗 2.心血管和神经血管创伤治疗 3.眼科创伤治疗 4.其他 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。

【主要参考资料】

[1]刘羽佳,李集临.胸腺素β4研究进展[J].安徽农学通报(下半月刊),2010,16(04):38-44+51.

[2]王玉树.胸腺素β_4的研究与开发进展[J].中国医药生物技术,2009,4(01):43-46.

[3]赵炎波. 胸腺素β4对循环内皮祖细胞的作用及机制[D].浙江大学,2011.