中图分类号 R96 文献标志码 A 文章编号 1001-0408（2018）09-1291-06
DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2018.09.34
摘 要 目的：为开发粒细胞集落刺激因子（G-CSF）的新型临床靶向药物，发掘现有药物新的临床应用领域提供参考。方法：以“粒细胞集落刺激因子”“机制”“临床药理”“G-CSF”“Mechanism”“Signal”“Pharmacology”“Pharmacokinetic”“Pharmacodynamic”等为关键词，组合查询中国知网、万方、维普、PubMed、ScienceDirect、SpringerLink等数据库自建库起至2017年12月的相关文献，对G-CSF作用于靶细胞的分子生物学机制及其常用制剂的临床药理研究和应用进展等进行综述。结果：共检索到相关文献2 167篇，其中有效文献53篇。G-CSF与其受体结合后，经多种信号传导途径，如Janus激酶/信号转导与转录激活因子（JAK/STAT）、Ras/丝裂原活化蛋白激酶（Ras/MAPK）、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKT）等，使细胞核发生基因转录，促进细胞增殖、分化、迁移，抑制炎症和抗凋亡等。G-CSF的临床常用制剂有非格司亭、来格司亭、聚乙二醇非格司亭等，相比于前两者，聚乙二醇非格司亭在体内半衰期较长、清除率较低且临床疗效更好，提高了患者依从性。G-CSF主要用于各种原因引起的粒细胞减少症，且在帕金森病、心肌梗死、脑卒中、肝衰竭及子宫内膜疾病等方面也有新的探索。结论：有关G-CSF的分子生物学机制研究尚浅，需要深入研究其作用机制以促进开发新的药物，并且应充分发挥G-CSF长效制剂的优势，积极探索其在不同临床疾病中的应用。
关键词 粒细胞集落刺激因子；常用制剂；作用机制；临床药理；应用
粒细胞集落刺激因子（Granulocyte colony-stimulating factor，G-CSF）从被发现、提纯、命名的更替经历了20余年，在1983年被命名为G-CSF[1]，目前又称为集落刺激因子3（CSF-3）。除了造血组织，G-CSF还可以由血管内皮细胞、成纤维细胞、神经细胞等产生。恶性实体肿瘤如膀胱、胃肠道肿瘤及恶性胶质瘤细胞也能大量分泌G-CSF，使造血干细胞增殖分化周期缩短、循环血液的中性粒细胞水平升高，促进细胞存活和迁移[2-4]。
为更深入地了解G-CSF的作用机制和药理性质，笔者以“粒细胞集落刺激因子”“机制”“临床药理”“G-CSF”“Mechanism”“Signal”“Pharmacology”“Pharmacokinetic”“Pharmacodynamic”等為关键词，组合查询中国知网、万方、维普、PubMed、ScienceDirect、SpringerLink等数据库自建库起至2017年12月的相关文献。结果，共检索到相关文献2 167篇，其中有效文献53篇。现对G-CSF与粒细胞集落刺激因子受体（G-CSFR）结合后在细胞内发生的具体信号分子改变，以及G-CSF常用制剂的临床药理作用和临床疾病应用进行综述，以了解G-CSF的作用机制，为开发新的药物作用靶点，发掘现有药物新的应用领域提供参考。
1 G-CSF分子生物学机制
G-CSF与G-CSFR结合后，经过多种信号传导通路，将信号传递至细胞核内促进基因转录和表达，引起细胞增殖分化、促进迁移、抑制炎症和细胞凋亡等，见图1。
1.1 G-CSFR结构
G-CSFR是跨膜蛋白，如图1所示，包括胞外的免疫球蛋白样（Ig）结构域、细胞因子受体同源域（CRH）、3个纤连蛋白Ⅲ型（FNⅢ）模块，胞内结构域由3个氨基酸序列组成（Box1～3），是信号传导的关键结构，其中位于结构域远端的Box3含有4个酪氨酸残基磷酸化位点，分别是Y704、Y729、Y744、Y764，这些磷酸化位点可以募集很多含Src同源域2（SH2）或磷酸酪氨酸结合（PTB）结构域的信号分子，发挥特定的分裂、分化等作用[5-6]。
1.2 分子通路
G-CSF与G-CSFR结合后，相邻的2个受体-配体二聚物形成四聚体复合物[5]，引起细胞内一系列信号分子活化，主要激活Janus激酶/信号转导与转录激活因子（JAK/STAT）、Ras/丝裂原活化蛋白激酶（Ras/MAPK）、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（PI3K/Akt）这3条信号通路。
1.2.1 JAK/STAT通路 细胞膜上的受体和配体形成四聚体，活化细胞内JAKs激酶家族中的JAK1、JAK2和Tyk2，这些JAKs激酶对受体胞内结构域进行酪氨酸磷酸化，进一步募集含SH2结构域的信号蛋白如STATs、细胞因子信号抑制物3（SOCS3）、生长因子受体结合蛋白2（Grb2）、Src同源区结构域蛋白C（Shc）、Lyn等，影响胞内核基因表达或线粒体变化，从而改变细胞分化、增殖、凋亡、迁移或炎症等过程[7-8]。其中，STATs家族有STAT1、STAT3、STAT5参与了G-CSF诱导的细胞增殖或分化，STAT3结合于受体胞内远端的酪氨酸位点，在生理和病理状态下有不同的活化过程，细胞周期蛋白依赖激酶（CDK）抑制剂p27Kip1通过结合STAT3发挥促细胞分化的功能，STAT1、STAT5结合并作用于受体胞内近端结构域，STAT5在G-CSFR活化后迅速到达高峰且快速衰减，持续时间约30 min，但上下游机制并不清楚[9-11]。而SOCS蛋白是JAKs/STATs通路的负性调节因子，SOCS3的SH2结构域与受体膜远端磷酸化的Y729结合，抑制JAKs酶活性从而降低STATs磷酸化水平，该抑制蛋白在调控骨髓来源细胞的增殖分化过程中发挥着重要作用[5，12]。
1.2.2 Ras/MAPK通路 Ras的激活需要完成从非活化GDP结合状态到活化GTP结合状态的转换，完成该转变过程的鸟苷酸转换因子包括Ras鸟嘌呤核苷酸释放蛋白1（RasGRP1）、Sos、Vav等。独立生长因子（Gfi1）是锌指状转录因子，能促进RasGRP1表达，活化Ras，在G-CSF激活的Ras/MAPK通路中发挥作用[13]。Grb2类似支架蛋白，虽然自身缺乏催化活性，但能结合很多信号分子形成复合物如Sos、Shc、Vav、p90等。Grb2具有不同的结合模块，包括N端同源域（PH）、SH3结合点、SH2结合点[14]，Grb2借助SH2结构域与pY764结合，通过SH3结构域结合鸟苷酸转换因子Sos，活化Ras，激活Raf1，使下游的MEK和MAPK发生磷酸化，诱导基因表达；Shc也能通过SH2结构域被pY764募集，在p145的参与下发生磷酸化活化，再结合Grb2形成p145/Shc/Grb2复合物，参与Ras激活过程；Vav通过SH2结构域与Grb2结合并产生协同作用[15-17]。