成纤维细胞生长因子 18

成纤维细胞生长因子（FGF），例如 FGF18，是一个包含一个保守的、大约 120 个氨基酸核心的生长因子和癌基因家族。个体 FGF 在胚胎发育、细胞生长、形态发生、组织修复、炎症、血管生成以及肿瘤生长和侵袭中发挥重要作用（Ohbayashi 等人总结，1998）。

▼ 克隆与表达

大林等人（1998）分离出编码 FGF 家族新成员 FGF18 的人类、小鼠和大鼠 cDNA。推断的 207 个氨基酸的人和大鼠 FGF18 蛋白具有 99% 的相同性。FGF18 在其 N 末端包含一个典型的疏水信号序列。大鼠成体组织的 Northern 印迹分析显示 Fgf18 在肺中大量表达，但未检测到 Fgf18 在其他组织中的表达。在大鼠 14.5 天和 19.5 天的胚胎中，原位杂交显示 Fgf18 在几个离散区域中表达。

孤立地，胡等人（1998）分离人和小鼠 FGF18 cDNA。在已知的 FGF 家族成员中，FGF18 蛋白与 FGF8（600483）和 FGF17（603725）最相似，人FGF18分别与人 FGF8 和 FGF17 显示出 60% 和 58% 的同一性。小鼠成人组织的 Northern 印迹分析显示 Fgf18 在肺和肾中的表达最高，小鼠 15.5 天胚胎的原位杂交检测到主要在肺中的 Fgf18 转录物。

通过检查胚胎第 14.5 天（E14.5） Fgf18 +/- 小鼠胚胎中的 β-半乳糖苷酶染色，Liu 等人（2002）发现 Fgf18 在颅骨沿颅骨的骨内膜和骨膜表面表达。在发育中的肢体中，表达仅限于软骨膜、假定的关节间隙和指间间充质。

▼ 基因功能

大林等人（1998）证明重组大鼠 Fgf18 可以由高五昆虫细胞有效分泌。重组大鼠 Fgf18 在 PC12 细胞中诱导神经突生长。

胡等人（1998）证明重组小鼠 Fgf18 是糖基化的，可以在体外以硫酸乙酰肝素依赖性方式刺激 NIH 3T3 细胞的增殖。将重组小鼠 Fgf18 注射到正常小鼠体内可诱导多种组织增殖，其中肝脏和小肠似乎是主要目标。胡等人（1998）表明，在肝脏中过表达 Fgf18 的转基因小鼠表现出肝脏重量和肝细胞增殖的增加。

Shimoaka 等人使用原代培养物和已建立的小鼠细胞系（2002）研究了 Fgf18 对小鼠成骨细胞和软骨细胞生长和分化的影响。Fgf18 在所有培养物中刺激增殖并抑制分化和基质合成。Fgf18 还上调了成骨细胞和软骨细胞中 ERK 的磷酸化（参见 MAPK3；601795），并且它特别上调了软骨细胞中 p38 MAPK（600289）的磷酸化。Fgf18 的有丝分裂作用被 ERK 和 p38 MAPK 抑制剂阻断。Fgf18 通过 RANKL（ 602642 ）和 cyclooxygenase-2（ 600262 ）诱导破骨细胞形成）并刺激破骨细胞在培养的小鼠牙本质切片上形成吸收凹坑。Shimoaka 等人（2002）注意到这些作用与 FGF2（ 134920 ）的作用相似，并提出 FGF18 和 FGF2 对骨骼和软骨的作用可能是多余的。

通过正常胎鼠的原位杂交，Whitsett 等人（2002）发现 Fgf18 在近端气道软骨周围的基质细胞和外周肺间充质中表达。胎儿发育过程中肺上皮细胞中 Fgf18 的条件性过表达破坏了肺的分支形态发生。引导气道的长度和口径增加，外周气道分支减少，外周球囊明显减少。转基因小鼠还在扩张的远端气道壁中显示出异常的平滑肌和软骨，并伴有非典型的大肺血管。通常在外周肺小管中表达的蛋白质的表达，包括 SP-B（ 178640 ）和 SP-C（ 178620 ）），被抑制。

戴维森等人使用 3 维细胞培养模型（2005）发现从野生型释放的间充质细胞，而不是 Fgfr3（ 134934 ） -/-，E11.5 小鼠肢芽浓缩形成结节并表达软骨细胞谱系特征的分子标记。在低密度培养中，野生型和 Fgfr3 -/- 间充质细胞均响应 Fgf2 而分化，但只有野生型细胞响应 Fgf18 而分化。戴维森等人（2005）得出结论，FGFR3 和 FGF18 是促进软骨前间充质细胞分化为产生软骨的软骨细胞所必需的。

Cinque 等人（2015）研究了自噬在骨生长过程中的作用，自噬由生长板中的软骨细胞增殖率、肥大分化和细胞外基质（ECM）沉积介导。他们表明，自噬在出生后发育过程中在生长板软骨细胞中被诱导，并调节 II 型胶原蛋白（Col2）的分泌，这是软骨 ECM 的主要成分。软骨细胞中缺乏自噬相关基因 7（ATG7; 608760 ）的小鼠经历 II 型前胶原的内质网储存（见120140）和 ECM 中 Col2 原纤维网络的缺陷形成。令人惊讶的是，软骨细胞自噬的产后诱导是由生长因子 FGF18 通过 FGFR4 介导的（ 134935）和 JNK（ 601158 ）依赖性激活自噬起始复合物 VPS34（ 602609 ）-beclin-1（ 604378 ）。自噬在 Fgf18 -/- 胚胎的生长板中被完全抑制，而 Fgf18 +/- 杂合子和 Fgfr4 -/- 小鼠在出生后发育过程中未能诱导自噬，并显示生长板中的 Col2 水平降低。引人注目的是，Fgf18 +/- 和 Fgfr4 -/- 表型可以通过自噬的药理学激活在体内挽救，这表明自噬是骨中 FGF 信号传导的新效应物。Cinque 等人的数据（2015）证明自噬是骨骼生长所必需的发育调节过程，并确定 FGF 信号传导是软骨细胞自噬的关键调节因子。

▼ 测绘

通过辐射混合分析和 FISH，Whitmore 等人（2000）将 FGF18 基因定位到染色体 5q34。

▼ 动物模型

大林等人（2002）注意到 Fgf18 在小鼠颅骨发育过程中在成骨间充质细胞和分化成骨细胞中均有表达。通过基因靶向，他们开发了 Fgf18 缺陷小鼠。突变小鼠显示颅骨缝合延迟。颅骨成骨间充质细胞的增殖减少，向颅骨成骨细胞的终末分化被特异性延迟。在突变小鼠的长骨发育中也观察到成骨分化的延迟。相反，软骨细胞增殖和分化的软骨细胞数量增加。大林等人（2002）得出结论，Fgf18 对小鼠的成骨有积极作用，对软骨形成有消极作用。

刘等人（2002）发现 Fgf18 -/- 小鼠在胚胎发育中幸存下来，但在出生后 30 分钟内死于紫绀，可能是由于呼吸衰竭。Fgf18 -/- 骨骼元素的骨化比野生型落后大约 2 天。所有 Fgf18 -/- 小鼠均表现出肋骨变形，一些表现出腓骨发育不全，颅骨骨化减少，上颌骨发育不全。Fgf18 -/- 小鼠的生长板由于增殖和肥大软骨细胞区域扩大以及骨化延迟而增大。Fgf18 -/- 小鼠的软骨形成而非矿化缺陷概括了在 Fgfr3 -/- 小鼠中观察到的缺陷，表明 Fgf18 可能是 Fgfr3 的配体。刘等人（2002）得出结论，Fgf18 负调节软骨细胞增殖和/或分化。

通过光学和电子显微镜，Usui 等人（2004）发现早期发育过程中 Fgf18 -/- 小鼠肺没有明显异常。然而，到 E18.5，Fgf18 -/- 肺的肺泡空间减少，间质间质变厚，有许多嵌入的毛细血管。上皮细胞比例逐渐降低，E17.5开始上皮细胞不能与间充质细胞分化。Fgf18 的丢失对近端或远端气道分支没有影响。臼井等人（2004）得出结论，Fgf18 在终末囊状阶段在远端肺的重塑中发挥作用。

刘等人（2007）发现 Fgf18 -/- 小鼠的延迟骨化与软骨细胞增殖减少和软骨细胞肥大起始延迟、骨骼血管化和破骨细胞募集有关，这需要血管扩张。Fgf18 -/- 小鼠还表现出 Ihh（600726）的表达降低，Ihh（ 600726 ）是一种控制软骨细胞增殖的信号分子，并且软骨细胞 Vegf（VEGFA; 192240 ）的表达降低，同时 Vegfr1（KDR; 191306 ）的表达降低。在体外肢体外植体培养系统中，Fgf18 足以诱导 Vegf 表达。刘等人（2007）得出的结论是，FGF18 在发育中的骨骼中协调软骨细胞增殖和分化、血管侵袭和成骨细胞增殖。