肺泡上皮间质转分化原理
上皮细胞间质化与间质细胞上皮化相互转化机制-细胞生物学论文-生物学论文
上皮细胞间质化与间质细胞上皮化相互转化机制-细胞生物学论文-生物学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——上皮细胞间质化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）是上皮细胞通过特定程序从黏附细胞形态向具有间质表型游离细胞形态转化，并获得侵入细胞外基质能力的一系列转化过程。
这种后天获得运动能力的细胞在移行过程中可再次向上皮细胞或其他细胞类型转变，即间质细胞上皮化（mes-enchymal-epithelial transition,MET）。
EMT与MET的相互转化与肿瘤的发生、发展、转移关系密切[1-2].目前，EMT与肿瘤关系及其临床应用已成为研究热点。
1 EMT在生理过程中的作用1.1上皮细胞和间质细胞的特点根据上皮细胞和间质细胞在形态和功能上的不同，参与EMT 过程的这两种类型细胞有以下特点：（1）上皮细胞由单层/多层立方细胞或柱状细胞有规律的排列，它们由细胞间黏附复合体紧密黏附在一起，其基底膜具有使上皮细胞与其他组织分离的特性，显示出顶端-基底极性。
（2）间质细胞由于缺乏细胞间连接和极化作用，以个体细胞的形式存在于基质中[3].1.2 EMT的功能分型EMT过程根据不同的功能影响分为3种类型Ⅰ型EMT与胚胎形成、器官发育相关，包括在胚胎发育时期原始的上皮细胞向移行的间充质细胞转变的过程。
着床后第1次EMT发生在胚层分化清楚后的原肠胚，初级EMT分化产生不同的细胞类型，中胚层细胞沿着胚胎中轴线压缩形成不同的细胞。
除脊索以外，所有来源于早期中胚层的胚胎结构都将通过连续的EMT和MET改变最后形成不同的器官和组织[1,4].Ⅰ型EMT 与创伤修复，组织再生和器官纤维化有关[5-6].在创伤和炎症损伤刺激下，组织中成熟上皮或内皮细胞转化形成成纤维细胞及其他相关细胞，导致组织重构，这种EMT过程在刺激消失后终止[2,7].Ⅰ型EMT与肿瘤形成及转移相关，发生转化的上皮癌细胞在基因（特别是与克隆产物相关的基因）和表观遗传学方面与正常上皮细胞不同，在局部肿瘤的发展过程中起重要作用：癌细胞向间质细胞表现转化而具有侵袭性并向肿瘤发展[5].成人生理的EMT 是一个形态学过程，特征是从上皮表型到间质特性的转变，细胞凋亡和替换比率与组织功能保持着平衡，从而维持内环境的稳态。
IL-33调控NF-κB
doi：10.3969/j.issn.1000-484X.2023.09.005IL-33调控NF-κB/Twist信号通路促进肺泡上皮细胞上皮-间质转分化的机制研究①高云星②付裕③陈晓李泽朋何晓伟李先伟（皖南医学院药学院药理学教研室，芜湖 241002）中图分类号R392.12 文献标志码 A 文章编号1000-484X（2023）09-1814-08［摘要］目的：探究IL-33是否通过激活NF-κB/Twist信号通路，进而诱导Ⅱ型肺泡上皮细胞发生上皮-间质转分化（EMT）而促进肺纤维化（PF）的进程。
方法：C57BL/6小鼠48只，随机分成对照（CON）组、博莱霉素（BLM）组、BLM+IL-33 （30 μg/kg）组和BLM+抗IL-33抗体（Anti-IL-33 Ab）（100 μg/kg）组，每组12只。
气管注射BLM（5 000 U/kg）诱导PF小鼠模型。
造模后每隔1 d腹腔注射1次重组IL-33和抗IL-33抗体，连续注射3周。
HE和Masson染色观察肺组织病理变化及胶原沉积情况。
ELISA检测血浆IL-33的水平。
免疫组化检测肺组织IL-33跨膜受体ST2L的表达。
体外培养小鼠Ⅱ型肺泡上皮细胞，实验设Control组、IL-33（100 ng/ml）组、IL-33+二甲基亚砜（DMSO）组及IL-33+吡咯烷二硫代氨基甲酸盐（PDTC， 100 μmol/L）组，每组设复孔6个。
细胞先用PDTC或DMSO预处理1 h，再用IL-33处理48 h。
RT-PCR检测肺组织或肺泡上皮细胞中Collagen Ⅰ、Collagen Ⅲ、E钙黏蛋白（E-cadherin）、波形蛋白（Vimentin）和α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）mRNA的表达。
Western blot检测肺组织和（或）肺泡上皮细胞IL-33、Collagen Ⅰ、Collagen Ⅲ、E-cadherin、Vimentin、α-SMA、p-IκBα、p-NF-κB p65蛋白表达及细胞核内NF-κB p65和Twist的蛋白水平。
肺泡上皮细胞的功能及作用机制
肺泡上皮细胞的功能及作用机制肺泡上皮细胞是一种位于肺泡壁内的细胞，其主要功能是帮助肺部完成气体交换。
在呼吸过程中，肺泡上皮细胞与气道紧密联系，通过吸入氧气和释放二氧化碳来维持人体的呼吸系统正常运作。
在本文中，我们将介绍肺泡上皮细胞的功能及其作用机制。
肺泡上皮细胞的类型肺泡上皮细胞主要有两种类型：Ⅰ型和Ⅱ型肺泡上皮细胞。
Ⅰ型肺泡上皮细胞是薄而平坦的细胞，其表面积非常大，可以用来扩大肺泡壁的面积，以利于氧气和二氧化碳的交换。
Ⅱ型肺泡上皮细胞是圆形或立方形的细胞，主要负责产生和分泌一种称为表面活性物质（surfactant）的化学物质，这种物质能够降低肺泡表面张力，以利于肺泡的膨胀和气体交换。
肺泡上皮细胞的功能肺泡上皮细胞在肺部呼吸过程中扮演着重要的角色，主要有以下几个方面的功能：1. 气体交换：肺泡上皮细胞是高效的气体交换器，通过其II型和Ⅰ型肺泡上皮细胞，呼吸系统可以实现氧气和二氧化碳的交换，以提供给全身所需的氧气和排出体内产生的二氧化碳。
2. 产生和分泌表面活性物质：Ⅱ型肺泡上皮细胞是肺泡中表面活性物质的主要产生者，这种物质能够有效地减少肺泡表面张力，防止肺泡塌陷。
3. 清除外来物质：肺泡上皮细胞能够清除吸入的杂质和有害物质，保持肺部的清洁和健康。
4. 维持免疫功能：肺泡上皮细胞能够识别和清除损伤细胞、细菌，发挥肺部免疫功能。
肺泡上皮细胞的作用机制肺泡上皮细胞的作用机制涉及到许多方面的生物学过程，如细胞膜通道、离子泵、酸碱平衡和信号转导等。
以下是其中一些机制的简要介绍：1. 维持肺泡膜的稳定性：表面活性物质能够降低肺泡内的表面张力，使肺泡膜保持稳定，以利于气体交换。
2. 调节细胞分化：Ⅱ型肺泡上皮细胞的表面活性物质能够通过调节细胞分化途径，促进肺泡发育和功能。
3. 清除有害物质：肺泡上皮细胞能够通过产生黏液、纤毛运动和胞吞等方式清除吸入的杂质和有害物质。
4. 维持肺泡内离子平衡：肺泡上皮细胞通过细胞膜上的离子通道和离子泵等调节机制，维持肺泡内离子平衡，以抵御外界环境的损害。
上皮间充质转化介导慢性阻塞性肺疾病的研究进展
㊃综述㊃d o i:10.3969/j.i s s n.1671-8348.2022.01.033上皮间充质转化介导慢性阻塞性肺疾病的研究进展*张庆柳综述,赵伟,管思彬ә审校(同济大学附属东方医院心衰专科,上海200120)[摘要]慢性阻塞性肺疾病(C O P D)是一种以持续性气流受限为特征的常见呼吸系统疾病,气道重塑是C O P D气流受限的重要病理生理学基础,近年来,有研究表明,上皮间充质转化(E MT)与C O P D气道重塑的发生㊁发展密切相关,抑制E MT可能成为治疗C O P D的新方向㊂[关键词]上皮间充质转化;慢性阻塞性肺疾病;气道重塑[中图法分类号] R563.9[文献标识码] A[文章编号]1671-8348(2022)01-0154-04 R e s e a r c h a d v a n c e s i n e p i t h e l i a l m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n m e d i a t i n gc h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r yd i se a s e*Z HA N G Q i n g l i u,Z HA O W e i,G U A N S i b i nә(D e p a r t m e n t o f H e a r t F a i l u r e,A f f i l i a t e d E a s t H o s p i t a l,S c h o o l o f M e d i c i n e,T o n g j i U n i v e r s i t y,S h a n g h a i200120,C h i n a)[A b s t r a c t] C h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e a s e(C O P D)i s a c o mm o n r e s p i r a t o r y d i s e a s e c h a r a c t e r-i z e d b y p e r s i s t e n t a i r f l o w l i m i t a t i o n.A i r w a y r e m o d e l i n g i s t h e i m p o r t a n t p a t h o p h y s i o l o g i c a l b a s i s o f a i r f l o w l i m i t a t i o n i n C O P D.R e c e n t s t u d i e s s u g g e s t t h a t e p i t h e l i a l m e n s e n c h y m a l t r a n s i t i o n(E MT)i s c l o s e l y c o r r e l a-t e d w i t h t h e o c c u r r e n c e a n d d e v e l o p m e n t o f a i r w a y r e m o d e l i n g o f C O P D.I n h i b i t i n g E MT m a y b e a n e w d i r e c-t i o n i n t h e t r e a t m e n t o f C O P D.[K e y w o r d s]e p i t h e l i a l m e n s e n c h y m a l t r a n s i t i o n;c h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e a s e;a i r w a y r e m o d e l i n g慢性阻塞性肺疾病(c h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o-n a r y d i s e a s e,C O P D)是一种以持续性气流受限为特征的常见慢性气道炎症性疾病,具有很高的致死㊁致残率,已成为严重的全球性公共卫生问题[1]㊂流行病学调查显示,2017年我国C O P D现患人群约1亿, C O P D已成为我国第四大致死疾病,给患者家庭和社会均带来了沉重的经济负担[2]㊂气道重塑是C O P D的重要病理生理改变,主要发生在直径小于2mm的小气道内,表现为气道和肺对有害颗粒和气体炎性反应增加,异常修复与损伤持续进行,上皮杯状细胞增生,基底膜增厚,胶原㊁纤维连接蛋白等细胞外基质(e x t r a c e l l u l a r m a t r i x,E C M)沉积增加,最终导致小气道纤维化㊁气道狭窄㊁阻力增加㊂虽然目前的药物治疗㊁肺康复治疗及外科肺减容手术等临床治疗手段在一定程度上可改善患者症状,但难以逆转气道重塑的进展㊂近年来,有研究表明,上皮间充质转化(e p i t h e l i a l m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n, E MT)在C O P D气道重塑的发生㊁发展中扮演重要角色[3];深入研究E MT在C O P D气道重塑中的特征和机制,寻找潜在干预靶点已成为研究热点㊂1 E MT概念E MT是指上皮细胞在生理和(或)病理条件下经历多种生物化学改变最终获得间质细胞特性的过程,表现为细胞紧密连接和黏附性下降或消失,细胞极性丢失,迁移和运动能力增强,获得穿透基底膜的潜能,侵袭进入固有层[4]㊂在E MT过程中,上皮细胞标志物 E-钙黏蛋白(E-c a d h e r i n,E-c a d)㊁紧密连接蛋白1(z o n u l a o c c l u d e n s,Z O-1)等表达降低,同时间质标志物表达增加,包括α-平滑肌肌动蛋白(α-s m o o t h m u s c l e a c t i n,α-S MA)㊁波形蛋白㊁N-钙黏蛋白(N-c a d h e r i n,N-c a d)㊁纤维连接蛋白(f b r o n e c t i n,F N)等[5]㊂根据发生的背景及生物学行为和标志物的不同, E MT可分为3型,Ⅰ型E MT主要与胚胎发育和器官形成相关;Ⅱ型E MT主要参与创伤愈合㊁组织再生和器官纤维化过程;Ⅲ型E MT与异常增强的血管发生有关,参与上皮细胞来源的恶性肿瘤侵袭和转移㊂这3种类型E MT的转归是相同的,即上皮细胞发生极化,获得间质细胞的特性㊂但与Ⅰ㊁Ⅲ型E MT明显不同的是,Ⅱ型E MT的始动因素主要是炎症和损伤[6]㊂451重庆医学2022年1月第51卷第1期*基金项目:国家自然科学基金项目(81903420)㊂作者简介:张庆柳(1989 ),主治医师,硕士,主要从事慢性非传染性疾病的诊治研究㊂ә通信作者,E-m a i l:w e n j i l l57@163.c o m㊂在持续性炎症和损伤作用下上皮细胞失去E-c a d等标志物,脱离黏膜层,进入受损基底膜并迁移至间质组织,获得间质细胞表型,分泌大量E C M,导致纤维化的发生㊂2 E MT参与C O P D的气道重塑香烟烟雾等有害气体/颗粒引发气道氧化应激和持续性炎症,诱导气道上皮组织屏障功能下降并发生E MT[7],向成纤维细胞/肌成纤维细胞分化㊂转分化的上皮细胞间黏附力下降,细胞骨架蛋白构成改变㊁迁移能力增加,进一步激活相关信号通路,引发E C M 过度沉积,上皮周围纤维化,加剧C O P D小气道内实质结构的破坏和气流受限,最终导致气道重塑进行性发展[8]㊂M I L A R A等[9]通过分离了C O P D患者小气道原代细胞,并与对照组比较,结果显示,上皮细胞标志物 E-c a d㊁Z O-1㊁细胞角蛋白5表达均明显降低,而间质标志物 α-S MA㊁波形蛋白㊁C o l l a g e nⅠ表达均明显增高㊂有研究也发现,C O P D大鼠气道纤维化程度明显增高,E-c a d表达降低,α-S MA表达增加[10]㊂进一步体外研究证实,在香烟烟雾刺激下,鹅卵石状排列的支气管上皮细胞分化为梭样的间质细胞形态,同样检测到E-c a d表达降低,而间质标志物 α-S MA表达增高㊂通过对小气道上皮细胞紧密连接的基因芯片的研究发现,在肺功能正常的吸烟者和C O P D患者气道内均存在E-c a d向N-c a d转化,而这种钙黏蛋白的转换不仅早于临床症状的出现,也是发生E MT的重要标志[11]㊂此外,在C O P D患者肺内也观察到内皮细胞-间充质细胞转化,提示气道纤维化可能存在多重间质细胞来源[12]㊂总之,在吸烟者特别是吸烟的C O P D患者气道内存在明显E MT的激活,E MT是C O P D小气道增厚和纤维化的重要因素㊂肺功能正常的吸烟者气道内E MT的出现,提示E MT可能是香烟烟雾诱导的气道早期病理改变[13]㊂3 E MT在C O P D气道中的作用机制气道上皮细胞受生长因子㊁炎性细胞因子㊁缺氧等不同信号分子刺激后相关信号通路被激活,激活下游各级转录因子参与E MT过程,影响其增殖㊁迁移及分泌等生物学行为㊂3.1转化生长因子-β(t r a n s f o r m i n g g r o w t h f a c t o r-β, T G F-β)信号通路T G F-β是一种多功能多肽类细胞因子,在器官发育㊁组织修复㊁炎症㊁细胞增殖及分化等方面均发挥着重要作用㊂T G F-β尤其是T G F-β1被认为是促使多种上皮组织发生E MT的 开关因子 ㊂多项研究发现,C O P D患者血清㊁支气管肺泡灌洗液及肺组织中T G F-β1表达均明显增高[14-16]㊂T G F-β1首先与T G F-β受体2(T G F-βr e c e p t o r2,T G F-βR2)结合并发生构象变化,并被T G F-βR1识别结合形成三聚体,三聚体中T G F-βR1被T G F-βR2磷酸化,进一步活化细胞内下游信号传导分子 S m a d2,磷酸化的S m a d2 (p S m a d2)与S m a d3形成同源寡聚体,再与S m a d4结合形成异源寡聚体转入核内,与不同的D N A结合蛋白协同激活下游转录因子,如锌指E盒结合蛋白(z i n c f i n g e r E-b o x b i n d i n g h o m e o b o x,Z E B)1㊁Z E B2㊁S n a i l㊁S l u g等,进而抑制E-c a d㊁Z O-1等紧密连接蛋白表达,上调α-S MA等靶基因表达,促进E MT的发生[17]㊂体外T G F-β1刺激肺上皮细胞48h后,原本呈鹅卵石排列的细胞呈现间质细胞形态,细胞间隙增加,E-c a d 表达明显下降,N-c a d㊁α-S MA表达均增加,且与T G F-βR2㊁T G F-βR1㊁p S m a d2㊁p S m a d3上调呈正相关[18]㊂体外研究证实,应用T G F-βR1抑制剂 S B431542或利用小干扰R N A沉默S m a d2可拮抗气道上皮细胞E MT过程,增加E-c a d表达,降低α-S MA㊁N-c a d㊁波形蛋白㊁基质金属蛋白酶-2(m a t r i x m e t a l l o p r o t e i n a s e-2,MM P-2)表达[19-20]㊂表明抑制T G F-β/S m a d通路有助于减轻E MT,改善C O P D气道重塑的发展㊂除S m a d信号通路外,T G F-β1还通过激活丝裂原活化蛋白激酶通路,如细胞外调节蛋白激酶(e x t r a c e l l u l a r s i g n a l-r e g u l a t e d k i n a s e,E R K)㊁p38㊁c-j u n氨基末端激酶(c-j u n N-t e r m i n a l k i n a s e, J N K)家族等促进E MT的发生[21]㊂Y A N G等[22]研究发现,T G F-β1体外刺激肺上皮细胞后E R K㊁p38磷酸化水平均明显增高,分别抑制E R K㊁p38后可调节下游E-c a d,使其表达增加,并降低α-S MA㊁波形蛋白㊁纤维连接蛋白表达,抑制细胞迁移,减轻E MT㊂3.2 W n t/β-联蛋白(β-c a t e n i n)通路W n t是一种分泌性糖蛋白,与其膜受体 卷曲蛋白受体结合后作用于细胞内D i s h e v e l l e d蛋白,抑制糖原合成酶激酶-3活性和细胞质中β-c a t e n i n的降解,使β-c a t e n i n在胞质内蓄积增加,进入细胞核内,与转录因子淋巴样增强子形成复合物,激活下游目的基因 c-m y c㊁细胞周期蛋白D1等表达诱发E MT[23-24]㊂体外用尼古丁刺激人支气管上皮细胞24h后检测到W n t3a表达明显增高,且呈尼古丁剂量依赖改变,进而促使β-c a t e n i n核转位增加,激活下游基因,增加α-S MA㊁波形蛋白㊁MM P-9㊁Ⅰ型胶原蛋白表达,降低E-c a d水平,进一步靶向阻断W n t/β-c a t e n i n通路可,逆转尼古丁诱导的E MT[25]㊂3.3磷酸肌醇-3激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素蛋白(p h o s p h o i n o s i t i d e3-k i n a s e/p r o t e i n k i n a s e B/ m a mm a l i a n t a r g e t o f r a p a m y c i n,P I3K/A k t/m T O R)通路P I3K具有异二聚体结构,活化的P I3K二聚体构象变化,磷酸化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(p h o s p h a t i-d y l i n o s i t o l-4,5-b i s p h o s p h a t e,P I P2)转化为磷脂酰肌醇4,5-三磷酸(p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l3,4,5-t r i p h o s-p h a t e,P I P3),P I P3与细胞内信号蛋白 A k t㊁3-磷551重庆医学2022年1月第51卷第1期酸肌醇依赖性蛋白激酶1(3-p h o s p h o i n o s i t i d e-d e-p e n d e n t p r o t e i n k i n a s e-1,P D K1)结合,促使P D K1磷酸化A k t蛋白的S e r308,活化的A k t进一步激活下游靶点 m T O R,调控下游靶基因表达,在细胞增殖㊁分化㊁凋亡㊁极性转化中发挥重要作用㊂有研究表明,P I3K/A k t/m T O R通路不仅促进炎症细胞的激活,也参与了对C O P D气道重塑的调节[26-27]㊂C H E N 等[28]用脂多糖体外诱导支气管上皮细胞发生E MT,结果显示,p-A k t㊁p-m T O R蛋白表达明显上调,继续以P I3K/A k t通路抑制剂 L y294002干预可上调E-c a d水平并降低波形蛋白㊁α-S MA㊁MM P-2㊁MM P-9㊁纤维连接蛋白表达,抑制E MT的发生㊂3.4多种微小R N A(m i c r o R N A,m i R N A)参与了E MT的调节m i R N A是一类由19~24个核苷酸组成的非编码小分子R N A,通过与靶基因m R N A的3'非翻译区结合形成沉默复合体,抑制其翻译或促进其降解,从而达到调控相关蛋白表达的作用㊂近年来,大量研究表明,m i R N A参与了气道E MT的反馈调节,如m i R-29b在C O P D患者体内表达下调,影响细胞周期;体外研究表明,m i R-29b可通过作用于一些多功能转录因子调节肺上皮细胞增殖㊁迁移,并抑制其间质标志物表达[29-30]㊂m i R-200b-3p通过下调锌指蛋白532㊁Z E B2表达,抑制T G F-β1诱导的支气管上皮细胞E MT的发生[31]㊂有研究发现,C O P D小鼠肺组织m i R-515-5p表达明显降低;进一步体外试验证实,外源性增加m i R-515-5p可降低香烟烟雾提取物诱导的支气管上皮细胞间质标志物的表达,并上调E-c a d水平,这一过程与m i R-515-5p直接负反馈调节转录因子叉头框蛋白C1/S n a i l有关[32]㊂m i R N A种类多,作用机制纷繁复杂,一种m i R N A可通过多重机制调控机体功能,一种病理过程也可能受到多种m i R N A的协同调控,C O P D是多基因介导的疾病,未来需要更大样本的临床随机对照试验和更深入的基础研究验证㊂4小结与展望香烟烟雾无疑是导致吸烟者肺内E MT的重要 驱动力 ,但戒烟本身并不能逆转气道中已出现的E MT,即使失去了最初的诱导刺激,E MT依然可通过一种自我延续的方式继续进展[33-35]㊂E MT的终止受哪些因素控制㊁何种因子启动了非吸烟C O P D人群的E MT过程㊁C O P D中E MT的具体调控机制等仍有许多未解之谜,多个信号通路的交叉协同促进了E MT 的发生和进展㊂对于C O P D而言,关键在于早期预防,E MT为C O P D的治疗开辟了新的领域,更深入㊁更系统的探究E MT在C O P D气道重塑中的具体作用机制,寻找关键靶点,对C O P D的精准预防与治疗具有十分重要的意义㊂参考文献[1]WA N G C,X U J,Y A N G L,e t a l.P r e v a l e n c e a n d r i s k f a c t o r s o f c h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e a s e i n C h i n a(t h e C h i n a P u l m o n a r y H e a l t h[C P H]s t u d y):a n a t i o n a l c r o s s-s e c t i o n a l s t u d y[J].L a n c e t,2018,391(10131):1706-1717. [2]Z HO U M,WA N G H,Z E N G X,e t a l.M o r t a l i-t y,m o r b i d i t y,a n d r i s k f a c t o r s i n C h i n a a n d i t s p r o v i n c e s,1990-2017:a s y s t e m a t i c a n a l y s i s f o r t h e G l o b a l B u r d e n o f D i s e a s e S t u d y2017[J]. L a n c e t,2019,394(10204):1145-1158.[3]M A HM O O D M Q,S O H A L S S,S H U K L A S D,e ta l.E p i t h e l i a l m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n i n s m o k-e r s:l a r g e v e r s u s s m a l l a i r w a y s a n d r e l a t i o n t o a i r f l o w ob s t r uc t i o n[J].I n t J C h r o n O b s t r u c t P u l m o n D i s,2015,10:1515-1524.[4]D O N G R E A,W E I N B E R G R A.N e w i n s i g h t s i n t o t h e m e c h a n i s m s o f e p i t h e l i a l-m e s e n c h y m a l t r a n-s i t i o n a n d i m p l i c a t i o n s f o r c a n c e r[J].N a t R e vM o l C e l l B i o l,2019,20(2):69-84.[5]B A H R A M I A,M A J E E D M,S A H E B K A R A.C u r-c u m i n:a p o t e n t a g e n t t o r e v e r s e e p i t h e l i a l-t o-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n[J].C e l l O n c o l(D o r-d r),2019,42(4):405-421.[6]S T O N E R C,P A S T A R I,O J E H N,e t a l.E p i-t h e l i a l-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n i n t i s s u e r e p a i r a n d f i b r o s i s[J].C e l l T i s s u e R e s,2016,365(3): 495-506.[7]A G HA P O U R M,R A E E P,MO G H A D D AM S J,e t a l.A i r w a y e p i t h e l i a l b a r r i e r d y s f u n c t i o n i n c h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e a s e:r o l e o f c i g a r e t t e s m o k e e x p o s u r e[J].A m J R e s p i r C e l lM o l B i o l,2018,58(2):157-169.[8]HO G G J C,P A RÉP D,H A C K E T T T L.T h ec o n t r i b u t i o n o f s m a l l a i r w a y o b s t r u c t i o n t o t h e p a t h o g e n e s i s o f c h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r yd i se a s e[J].P h y s i o l R e v,2017,97(2):529-552.[9]M I L A R A J,P E I RÓT,S E R R A N O A,e t a l.E p-i t h e l i a l t o m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n i s i n c r e a s e d i n p a t i e n t s w i t h C O P D a n d i n d u c e d b y c i g a r e t t e s m o k e[J].T h o r a x,2013,68(5):410-420.[10]G U A N S,X U W,H A N F,e t a l.G i n s e n o s i d e R g1a t t e n u a t e s c i g a r e t t e s m o k e-i n d u c e d p u l m o n a r ye p i t h e l i a l-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n v i a i n h i b i t i o no f t h e T G F-β1/S m a d p a t h w a y[J].B i o m e d R e s I n t,2017,2017:7171404.651重庆医学2022年1月第51卷第1期[11]S H A Y K H I E V R,O T A K I F,B O N S U P,e t a l.C i g a r e t t e s m o k i n g r e p r o g r a m s a p i c a l j u n c t i o n a l c o m p l e x m o l e c u l a r a r c h i t e c t u r e i n t h e h u m a n a i r w a y e p i t h e l i u m i n v i v o[J].C e l l M o l L i f e S c i, 2011,68(5):877-892.[12]S O H A L S S.E n d o t h e l i a l t o m e s e n c h y m a l t r a n-s i t i o n(E n d MT):a n a c t i v e p r o c e s s i n C h r o n i cO b s t r u c t i v e P u l m o n a r y D i s e a s e(C O P D)?[J].R e s p i r R e s,2016,17(1):20.[13]Z H U J Y,Z H O U F,Y U L,e t a l.E p i t h e l i a l-m e s-e n c h y m a l t r a n s i t i o n of s m a l l a i r w a y e p i t h e l i u m i n p a t i e n t s r e c e i v i ng l u n g t u m o r s u r g e r y w i t hn o r m a l l u n g f u n c t i o n a n d c h r o n i c o b s t r u c t i v ep u l m o n a r y d i s e a s e[J].N a t l M e d J C l i n,2019, 99(34):2681-2686.[14]MA HMO O D M Q,R E I D D,WA R D C,e t a l.T r a n s f o r m i n g g r o w t h f a c t o r(T G F)b e t a1a n dS m a d s i g n a l l i n g p a t h w a y s:a l i k e l y k e y t oE MT-a s s o c i a t e d C O P D p a t h o g e n e s i s[J].R e s p i-r o l o g y,2017,22(1):133-140.[15]Z H A N G J C,C H E N G,C H E N L,e t a l.T G F-β/B AM B I p a t h w a y d y s f u n c t i o n c o n t r i b u t e s t o p e-r i p h e r a l T h17/T r e g i m b a l a n c e i n c h r o n i c o b-s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e a s e[J].S c i R e p,2016, 6:31911.[16]GÓR K A K,S O J A J,J A K I EŁA B,e t a l.R e l a-t i o n s h i p b e t w e e n t h e t h i c k n e s s o f b r o n c h i a lw a l l l a y e r s,e m p h y s e m a s c o r e,a n d m a r k e r s o fr e m o d e l i n g i n b r o n c h o a l v e o l a r l a v a g e f l u i d i np a t i e n t s w i t h c h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r yd i se a s e[J].P o l A r c h M e d W e w n,2016,126(6):402-410.[17]A V I L A-C A R R A S C O L,MA J A N O P,SÁN C HE Z-T OMÉR O J A,e t a l.N a t u r a l p l a n t s c o m-p o u n d s a s m o d u l a t o r s o f e p i t h e l i a l-t o-m e s e n-c h y m a l t r a n s i t i o n[J].F r o n t P h a r m a c o l,2019,10:715.[18]B A E K A R,L E E J M,S E O H J,e t a l.A p o l i-p o p r o t e i n A1i n h i b i t s T G F-b e t a1-i n d u c e d e p i-t h e l i a l-t o-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n o f a l v e o l a re p i t h e l i a l c e l l s[J].T u b e r c R e s p i r D i s(S e o u l),2016,79(3):143-152.[19]CÀM A R A J,J A R A I G.E p i t h e l i a l-m e s e n c h y m a lt r a n s i t i o n i n p r i m a r y h u m a n b r o n c h i a l e p i t h e-l i a l c e l l s i s S m a d-d e p e n d e n t a n d e n h a n c e d b yf i b r o n e c t i n a n d T N F-a l p h a[J].F i b r og e n e s i sT i s s u e R e p a i r,2010,3(1):2.[20]K A S A I H,A L L E N J T,MA S O N R M,e t a l.T G F-b e t a1i n d u c e s h u m a n a l v e o l a r e p i t h e l i a l t om e s e n c h y m a l c e l l t r a n s i t i o n(E MT)[J].R e s p i rR e s,2005,6(1):56.[21]A S C H N E R Y,D OWN E Y G P.T r a n s f o r m i n gg r o w t h f a c t o r-β:m a s t e r r e g u l a t o r o f t h e r e s p i r-a t o r y s y s t e m i n h e a l t h a n d d i s e a s e[J].A m JR e s p i r C e l l M o l B i o l,2016,54(5):647-655.[22]Y A N G H W,L E E S A,S H I N J M,e t a l.G l u-c o c o r t i c o id s a me l i o r a t e T G F-b e t a1-m e d i a t e d e p i t h e l i a l-t o-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n of a i r w a y e p i t h e l i u m t h r o ugh MA P K a n d S n ai l/S l u g s i g-n a l i n g p a t h w a y s[J].S c i R e p,2017,7(1):3486.[23]G O N Z A L E Z D M,M E D I C I D.S i g n a l i n g m e c h-a n i s m s o f t h e e p i t h e l i a l-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n[J].S c i S i g n a l,2014,7(344):r e8. [24]G A S I O R K,H A U C K M,W I L S O N A,e t a l.A t h e o r e t i c a l m o d e l o f t h e w n t s i g n a l i n g p a t h w a y i n t h e e p i t h e l i a l m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n[J].T h e o r B i o l M e d M o d e l,2017,14(1):19.[25]Z O U W,Z O U Y,Z H A O Z,e t a l.N i c o t i n e-i n-d u ce d e p i t h e l i a l-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n v i aW n t/b e t a-c a t e n i n s i g n a l i n g i n h u m a n a i r w a ye p i t h e l i a l c e l l s[J].A m J P h y s i o l L u n g C e l l M o lP h y s i o l,2013,304(4):199-209.[26]S U N X,C H E N L,H E Z.P I3K/A k t-N r f2a n da n t i-i n f l a mm a t i o n e f f e c t o f m a c r o l i d e s i n c h r o-n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e a s e[J].C u r rD r u g M e t a b,2019,20(4):301-304.[27]W A N G Z,L I R,Z H O N G R.E x t r a c e l l u l a r m a t r i xp r o m o t e s p r o l i f e r a t i o n,m i g r a t i o n a n d a d h e s i o n o fa i r w a y s m o o t h m u s c l e c e l l s i n a r a t m o d e l o f c h r o-n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s e a s e v i a u p r e g u l a t i o no f t h e P I3K/A K T s i g n a l i n g p a t h w a y[J].M o l M e dR e p,2018,18(3):3143-3152.[28]C H E N D,Q I U Y B,G A O Z Q,e t a l.S o d i u mp r o p i o n a t e a t t e n u a t e s t h e l i p o p o l y s a c c h a r i d e-i n d u c e d e p i t h e l i a l-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n v i at h e P I3K/A k t/m T O R s i g n a l i n g p a t h w a y[J].JA g r i c F o o d C h e m,2020,68(24):6554-6563.[29]S O E D A S,O H Y A S H I K I J H,O H T S U K I K,e ta l.C l i n i c a l r e l e v a n c e o f p l a s m a m i R-106b l e v e l s i np a t i e n t s w i t h c h r o n i c o b s t r u c t i v e p u l m o n a r y d i s-e a s e[J].I n t J M o l M e d,2013,31(3):533-539.[30]C H I Y,D I Q,H A N G,e t a l.M i r-29b m e d i a t e s t h e r e g u l a t i o n o f N r f2o n a i r w a y e p i t h e l i a l r e-m o d e l i n g a n d T h1/T h2d i f f e r e n t i a t i o n i nC O PD r a t s[J].S a u d i J B i o l S c i,2019,26(8): 1915-1921.(下转第161页)751重庆医学2022年1月第51卷第1期验,2020,22(3):269-272.[13]B R UH N S P,I A N N A S C O L I B,E N G L A N D P,e t a l.S p e c if i c i t y a n d a f f i n i t y o f h u m a n F c r e-c e p t o r s a nd t he i r p o l y m o r p h i c v a r i a n t sf o r h u-m a n I g G s u b c l a s s e s[J].B l o o d,2009,113(16): 3716-3725.[14]D A S S,S H A S T R Y S,C H A K R A V A R T H Y PK,e t a l.C l i n i c a l i m p l i c a t i o n o f i mm u n o h a e m a-t o l o g i c a l t e s t s i n A B O h a e m o l y t i c d i s e a s e o fn e w b o r n:r e v i s i t i n g a n o l d d i s e a s e[J].T r a n s f u sM e d,2021,31(1):30-35.[15]吴远军,隗伏冰,杨勇.胎儿及新生儿免疫溶血性疾病研究进展[J].中华围产医学杂志,2020, 23(1):44-51.[16]R O O P E N I A N D C,A K I L E S H S.F c R n:t h e n e o-n a t a l F c r e c e p t o r c o m e s o f a g e[J].n a t u r e r e-v i e w s i mm u n o l o g y,2007,7(9):715-725.[17]S A C H S U J,S O C H E R I,B R A E U N L I C 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y,2010,15(6):930-938.[34]G O H Y S T,HU P I N C,F R E G I M I L I C K A C,e ta l.I m p r i n t i n g o f t h e C O P D a i r w a y e p i t h e l i u m f o r d e d i f f e r e n t i a t i o n a n d m e s e n c h y m a l t r a n s i-t i o n[J].E u r R e s p i r J,2015,45(5):1258-1272.[35]N I S H I O K A M,V E N K A T E S A N N,D E S S A L-L E K,e t a l.F i b r o b l a s t-e p i t h e l i a l c e l l i n t e r a c-t i o n s d r i v e e p i t h e l i a l-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o nd i f fe r e n t l y i n c e l l sf r o m n o r m a l a n d C O P D p a-t i e n t s[J].R e s p i r R e s,2015,16(1):72.(收稿日期:2021-04-26修回日期:2021-09-16)161重庆医学2022年1月第51卷第1期。
肺纤维化发病机制的研究进展_
㊃综 述㊃肺纤维化发病机制的研究进展孙佳1 张广平2 李晗2 叶祖光21辽宁师范大学生命科学学院,大连116000;2中国中医科学院中药研究所,北京100075通信作者:李晗,E m a i l w z f 38@126 c o mʌ摘要ɔ 肺纤维化是多种疾病共有的㊁原因不明的㊁以细胞外基质和胶原沉积为特征的一种病理过程㊂细胞因子㊁肌成纤维细胞㊁上皮间质转化㊁蛋白酶系统及氧化应激在肺纤维化的发生㊁发展过程中起着重要的作用㊂本文描述了肺纤维化发病机制的研究进展情况,进一步探索有效的防治措施㊂ʌ关键词ɔ 肺纤维化;细胞因子;肌成纤维细胞;上皮间质转化;蛋白酶系统;氧化应激基金项目:社会公益项目2060302(L 2017005)D O I 10 3760 c m a j i s s n 1673-436X 2019 13 009A d v a n c e s i n t h e p a t h o g e n e s i s o f p u l m o n a r yf i b r o s i s S u nJ i a 1 Z h a ng G u a n g p i n g 2 L iH a n 2 Y eZ u g u a n g 21S c h o o lo f L i f e S c i e n c e s L i a o n i n g N o r m a l U n i v e r s i t y D a l i a n 116000 C h i n a 2I n s t i t u t eo fC h i n e s eM a t e r i a M e d i c a C h i n aA c a d e m y o f C h i n e s eM e d i c a lS c i e n c e s B e i j i n g 100075 C h i n a C o r r e s p o n d i n g a u t h o r L iH a n E m a i l w z f38@126 c o m ʌA b s t r a c t ɔ P u l m o n a r y f i b r o s i si sac o mm o n p a t h o l o gi c a ld i s e a s e w i t h u n k n o w nc a u s e s c h a r a c t e r i z e db y e x t r a c e l l u l a r m a t r i xa n dc o l l a g e nd e p o s i t i o n C y t o k i n e s m y o f i b r o b l a s t s e p i t h e l i a l m e s e n c h y m a lt r a n s i t i o n p r o t e a s e s y s t e m a n d o x i d a t i v e s t r e s s p l a y i m po r t a n t r o l e s i n t h e d e v e l o p m e n t a n d p r o g r e s s i o n o f p u l m o n a r y f i b r o s i s T h i s p a p e r s u mm a r i z e s t h e r e s e a r c h p r o g r e s s o n p a t h o g e n e s i s o f p u l m o n a r y f i b r o s i s a n de x p l o r e s e f f e c t i v e p r e v e n t i o na n d t r e a t m e n tm e a s u r e s ʌK e y wo r d s ɔ P u l m o n a r y f i b r o s i s C y t o k i n e s M y o f i b r o b l a s t E p i t h e l i a l -m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n P r o t e a s e s ys t e m O x i d a t i v e s t r e s s F u n d p r o g r a m S o c i a lW e l f a r eP r o j e c t 2060302 L 2017005 D O I 10 3760 c m a j i s s n 1673-436X 2019 13 009肺纤维化是以肺间质弥漫性渗出㊁浸润和纤维化为主要病变的疾病,其基本形成过程包含肺组织的炎性损伤㊁炎症细胞的移动㊁炎症介质的释放㊁损伤的调整及结构修复停滞等缘由而引发的纤维化及瘢痕,病变部位首先涉及肺间质㊁肺泡上皮细胞和肺血管㊂肺纤维化是间质性肺疾病,其病理学的特点为肺泡上皮细胞损伤和增殖㊁基底膜剥蚀㊁肺泡实变和成纤维细胞病变,最后患者出现进行性呼吸困难㊁咳嗽㊁呼吸生理机能受限及气体交换障碍等症状[1]㊂炎症细胞㊁细胞因子㊁肌成纤维细胞㊁上皮间质转化(e p i t h e l i a l -m e s e n c h y m a lt r a n s i t i o n ,E M T )㊁蛋白酶系统㊁脂质过氧化作用以及信号转导机制等在纤维化发生和发展过程中起着关键性作用[2]㊂由于其病因复杂,发病机制尚不明确,临床上传统的治疗方法存在很多不足,特别是在肺纤维化的中期和晚期时治疗效果欠佳,病死率较高,因此急需大量的实验方法用于研究该病的发病机制,有助于为临床治疗提供较好的实验依据[3-4]㊂1 特异性因子肺纤维化病变产生的炎症细胞可直接生成特异性因子,它们也可通过肺上皮细胞㊁内皮细胞及间质细胞间接表达生成㊂研究表明,一种细胞可分泌合成多种细胞因子,不同种类细胞因子相互作用㊁互相影响,构成复杂的肺细胞因子网络㊂一些细胞除了形成细胞因子外还存在细胞凋亡,细胞凋亡在肺炎症㊁纤维化的发生中也起到了重要的作用[5]㊂比如:在初期病变时,肺巨噬细胞凋亡有利于消除炎症㊁清除受损细胞㊁重新构建肺部结构以及保持肺功能;但在晚期随着巨噬细胞大量凋亡,又对机体产生损害作用㊂1 1 转化生长因子β1(t r a n s f o r m i n gg r o w t hf a c t o r -β1,T G F -β1) T G F -β1主要由巨噬细胞㊁肺上皮细胞㊁成纤维细胞㊁嗜酸粒细胞分泌,是导致肺纤维化的关键性细胞因子,可促进细胞增殖㊁分化㊁黏附㊁修复和基质形成,㊃4001㊃国际呼吸杂志2019年7月第39卷第13期 I n t JR e s p i r ,J u l y 2019,V o l .39,N o .13Copyright ©博看网. All Rights Reserved.诱导肺成纤维细胞生成,刺激成纤维细胞合成大量胶原㊂T G F-β1是如今发现的促使细胞外基质沉积最强的因子,其生物学作用是通过它的信号转导途径来完成的,T G F-β1细胞内信号转导途径需要细胞质内S m a d蛋白家族的共同参与[6],并且其能诱导间质细胞中细胞外基质的蛋白表达[7-8]㊂T G F-β1可以促进肿瘤坏死因子α(t u m o rn e c r o s i sf a c t o r-α,T N F-α)㊁血小板衍生生长因子(p l a t e l e td e r i v e dg r o w t h f a c t o r,P D G F)的产生,但是研究显示其不足以引起永久性肺纤维化㊂12 T N F-α T N F-α是在炎症因子刺激下,机体组织产生的细胞免疫预防因子㊂它能引起炎症反应以及间质细胞的增殖分化;可以引发肿瘤出血,进一步杀伤体外培育的肿瘤细胞;同时也能促进内皮细胞形成黏附分子,进而加强与白细胞的黏附㊂研究发现T N F-α能促进中性粒细胞的聚集,激活间质组织释放蛋白水解酶㊂樊茂蓉等[9]认为T N F-α可刺激其他炎症因子的表达,加强炎症反应,使成纤维细胞增殖,纤维母细胞合成胶原増加,直接或间接地促进细胞外基质的合成㊂在肺纤维化模型中发现肺部有T N F-α大量合成,并且T N F-α基因转录水平高于正常肺组织[10],T N F-α大量合成可以促进肺纤维化的形成㊂13I L I L是一种细胞因子,与其受体相结合后激活细胞内信号转导通路发挥作用㊂I L-1由单核巨噬细胞形成,可以直接或间接促进细胞因子的形成,并且影响肺纤维化,它能使黏附分子分泌增多,使白细胞进入肺间质,促使肺成纤维细胞生成胶原和氨基多糖,引发间质性肺纤维化㊂I L-4在早期炎症反应时能够抑制T淋巴细胞的产生,在晚期炎症反应时可以促进肺纤维化的形成[11]㊂I L-6可通过J A K-S T A T途径诱导胶原的产生,抑制胶原的降解㊂I L-7可以经过S m a d7抑制T G F-β形成胶原㊂I L-8对血管增生和细胞外基质沉积有一定程度的促进作用[12]㊂I L-10在快速炎症反应时,可以通过减少T G F-β的表达,降低胶原的沉积;在纤维化的后期,它可通过上调T G F-β的表达,促进肺纤维化㊂I L-12和I L-13既可以减轻肺部炎症的形成,同时也能减轻纤维化的形成㊂14内皮素(e n d o t h e l i n,E T) E T是由21种氨基酸组成的多肽,具有3种同分异构体,分别为E T-1㊁E T-2㊁E T-3[5]㊂它能促进血管收缩,同时还可以促进成纤维细胞和内皮细胞D N A的合成,并进一步增加成纤维细胞㊂15 P D G F P D G F是由A㊁B2条链构成,有A A㊁B B㊁A B3种构造㊂P D G F通过自分泌和旁分泌的形式发挥作用㊂P D G F通过促进成纤维细胞的增殖导致肺纤维化,当器官受损时,巨噬细胞和血小板等大量分泌P D G F,导致细胞增殖,炎症反应加重,这是肺纤维化形成的主要原因[10]㊂16结缔组织生长因子(c o n n e c t i v e t i s s u e g r o w t hf a c t o r, C T G F) C T G F是1991年B r a d h a m等[13]在脐静脉内皮细胞发现的,它由349个氨基酸组成,相对分子质量为34000~38000,是富含半胱氨酸的分泌肽㊂C T G F能刺激Ⅰ㊁Ⅲ型胶原和纤维连接蛋白的合成,促使细胞外基质沉积㊂C T G F能引发成纤维细胞有丝分裂,进一步促使成纤维细胞的形成㊂研究发现,C T G F和T G F-β1的表达呈明显正相关,可以导致肺纤维化的形成㊂实验证明,C T G F可以促进细胞迁移㊁增殖㊁分化,并且在其他疾病的发生㊁发展过程中也有一定的影响[14]㊂17γ-干扰素(i n t e r f e r o n-γ,I F N-γ)I F N-γ是一种重要的抑制肺纤维化形成的功能因子㊂研究发现,在肺损伤早期I F N-γ表达增高,它可以抑制胶原的产生,同时还可以促进胶原的降解,进而抑制肺纤维化的形成㊂I F N-γ经过调整T G F-β的作用影响肺纤维化,在某种条件下,I F N-γ相当于竞争性抑制剂,它的信号传导蛋白与细胞内S m a d-7连接,竞争性抑制T G F-β信号传导通路,进一步阻断合成胶原蛋白的信号[15]㊂18黏附分子黏附分子由细胞形成并黏附于细胞表面,可增加细胞与细胞之间或细胞与基质之间的相互作用,细胞黏附分子在许多生理或病理中都有很重要的作用,包括细胞的信号传导㊁生长㊁分化㊁炎症与创伤愈合等㊂在肺纤维化的初期,黏附分子经由黏附作用活化和趋化炎症细胞,传递信息,释放蛋白酶和活性氧,使内皮细胞和基底膜受损,各种细胞因子和生长因子进入肺间质可以引发细胞增殖和基质的增加㊂实验证明,博来霉素致肺纤维化大鼠肺泡上皮细胞㊁肺泡巨噬细胞㊁肺血管内皮细胞黏附分子的表达明显增强,证明在肺间质细胞增殖以及细胞外基质蛋白的形成过程中黏附分子发挥了一定的作用[16]㊂19趋化因子趋化因子是趋化白细胞作用的因子,主要包含单核细胞趋化蛋白3㊁单核细胞趋化蛋白1㊁干扰素诱生蛋白10等㊂趋化因子能诱导炎性细胞的趋化㊁活化㊁细胞因子的调整㊁黏附分子的表达和单核细胞的分化㊂实验发现,博来霉素造模大鼠中趋化因子在0~20d显著上升,表明趋化因子有可能参与肺纤维化的早期病变[17]㊂110核转录因子κB(n u c l e a r f a c t o rk a p p aB,N F-κB) N F-κB是调控炎症反应的主要因子㊂在静息的状态下, N F-κB与它的抑制剂IκB结合,N F-κB无活性㊂IκB磷酸化使N F-κB激活,引起一系列级联放大反应而调整基因转录,因此抑制N F-κB的活性对肺纤维化的大鼠有保护作用[18-19]㊂T N F-α基因的启动子可以与N F-κB结合,因此在肺纤维化中N F-κB的表达受T N F-α调控㊂在博来霉素致肺纤维化模型中大量炎性基因表达,N F-κB作为多功能核转录因子,能够促进多种细胞因子㊁黏附分子和趋化因子的基因转录,进而形成肺泡炎和肺纤维化㊂2肌成纤维细胞肌成纤维细胞可以形成和分泌细胞外基质,是肺纤维化形成过程中细胞外基质的首要来源㊂很多细胞因子和信号蛋白参与肌成纤维细胞的分化和转分化过程,其主要是参与α-平滑肌肌动蛋白(α-s m o o t h m u s c l e a c t i o n,α-S MA)的表达,由此认为α-S MA是肌成纤维细胞特有的标志蛋白㊂肌成纤维细胞在P D G F㊁T G F-β等细胞因子的作用下活化,合成α-S MA蛋白[20]㊂其中最主要的是通过T G F-β在形态上刺激肌成纤维细胞的分化,改变纤维组织母细胞,㊃5001㊃国际呼吸杂志2019年7月第39卷第13期I n t JR e s p i r,J u l y2019,V o l.39,N o.13Copyright©博看网. All Rights Reserved.使α-S MA过度表达,引发胶原合成和细胞外基质的过量沉积,组织结构发生改变[21]㊂3E M T在特发性肺纤维化中的作用E M T是指圆形的上皮细胞转化为梭形的间质细胞,失去上皮细胞的特征,获得间质细胞的特征,并在结构上进行细胞骨架重排,丢失上皮细胞之间黏附性的过程[22-24]㊂大部分生长因子㊁激素都可以导致E M T的发生,如T G F-β㊁胰岛素样生长因子㊁成纤维细胞生长因子等[25]㊂E M T 在形成肺损伤和肺纤维化的过程中,主要存在于肺泡上皮和气道上皮,因肺泡上皮是肺纤维化合成的重要参与者,所以E M T可以增加肺纤维化的生成㊂在肺泡上皮损伤时,肺泡Ⅱ型上皮细胞(a l v e o l a r e p i t h e l i a l c e l lⅡ,A E CⅡ)分裂㊁脱颗粒转化为A E CⅠ,修复受损的上皮细胞[26-27]㊂在急性肺损伤修复时,A E CⅡ也可以转化为A E CⅠ,修复肺泡上皮,同时可以减少肺纤维化的合成,完整的肺泡上皮层可以抑制肺成纤维细胞的增生和基质的沉淀,然而肺损伤后修复肺泡上皮受阻,也会加强肺纤维化㊂在慢性肺损伤时,因为致病因素不断作用,伴随着A E CⅡ增生,影响A E CⅠ的转化,导致细胞因子㊁炎症趋化因子㊁细胞黏附分子等的产生,同时也会导致纤维细胞向肌成纤维细胞的转分化,进一步加剧肺纤维化的形成[28]㊂4基质金属蛋白酶(m a t r i x m e t a l l o p r o t e i n a s e,MM P)及金属蛋白酶组织抑制剂(t i s s u e i n h i b i t o r o f m e t a l l o p r o t e i n a s e,T I M P)MM P为一类同源性很强的内肽酶的总称,T I M P是它特有的组织抑制因子[29]㊂MM P/T I M P比例的失调不利于降解肺泡间质细胞外基质,将会导致细胞外基质大量沉积,从而引起肺纤维化[30]㊂许多MM P的成员与肺纤维化的发生和发展有密切的关系,如MM P-1㊁MM P-7㊂研究发现,特发性肺纤维化早期患者血清和支气管肺泡灌洗液中MM P-1水平高于健康对照组,并且亚临床肺间质性疾病患者血清和支气管肺泡灌洗液中MM P-7水平高于健康对照组,肺纤维化时MM P-7的水平更高㊂这样就可以看出MM P-1在肺纤维化早期炎性细胞浸润阶段升高,MM P-7主要存在于肺纤维化的基质重建中,MM P-7水平的高与低可以直接反映特发性肺纤维化的严重程度[31]㊂5氧化应激生物体的氧化应激常与自由基的增加同时存在,通过自由基介导的氧化应激是引起氧化损伤的主要原因㊂氧化应激是机体在外界和内部氧化作用刺激下所产生的非特异性应答反应,应激反应也可以理解为机体通过增加氧消耗来适应内外环境㊂当肺组织氧化和抗氧化失衡时支气管表面的活性氧㊁谷胱甘肽和一氧化氮表达量降低,形成单核细胞和表皮细胞的异常调节㊂在肺纤维化的早期肺泡炎阶段,局部肺组织抗氧化剂减少,活化的肺泡巨噬细胞和中性粒细胞产生大量的氧自由基,加强白细胞趋化游走和血管通透性,导致D N A解链和细胞膜形成脂质过氧化,引发血管内皮细胞受损和炎症反应㊂血管内皮细胞损伤后,细胞基底代谢紊乱,黏附分子过量表达,暴露基底膜,聚集激活血小板,引起凝血㊂释放多种活性物质,诱导成纤维细胞㊁平滑肌细胞的增生,合成胶原增加,引起炎症细胞的趋化和微循环障碍,加剧肺纤维化的形成[2]㊂6肺纤维化相关信号转导途径61信号转导及转录活化蛋白(s i g n a lt r a n s d u c e ra n d a c t i v a t o r o f t r a n s c r i p t i o n,S T A T)信号转导途径 S T A T 是细胞内信号转导和表达调控的蛋白㊂在博来霉素致肺纤维化1d后S T A T1逐渐增多,7d后S T A T1达到最高值, 28d后S T A T1有所下降,但与对照组相比差异仍有统计学意义[32]㊂有学者认为I F N-γ可以抑制胶原的合成:(1) I F N-γ信号转导蛋白与细胞内的S m a d7分子结合,经过抑制T G F-β信号转导通路抑制胶原的合成;(2)I F N-γ与受体结合后,信号进入细胞内,细胞核中的转录蛋白S T A T1被激活,竞争性抑制T G F-β的信号转导,可以通过减弱T G F-β的作用抑制胶原的合成[33]㊂J A K和S T A T功能密切相关,共同构成J A K-S T A T 信号转导通路㊂细胞因子和其受体结合后可以激活J A K,细胞因子将在受体细胞内发生磷酸化,导致S T A T中的S H2磷酸化,S T A T进入细胞核中,与D N A的特定位点结合,调控基因的表达㊂大量实验表明I L-7需要通过J A K-S T A T信号转导途径抑制T G F-β的表达[34]㊂62 MA P K信号转导途径许多研究表明,引起肺纤维化的多个因子都可以通过MA P K信号转导通路被激活㊂H a s h i m o t o等[35]证明了MA P K信号转导途径可以诱导人肺成纤维细胞向肌成纤维细胞分化:(1)T G F-β1诱导人肺成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化存在时间和剂量依赖性;(2)T G F-β1诱导J N K㊁p38MA P K和E R K磷酸化同时增强活性;(3)C E P-1347㊁S B203580与P D98059等抑制剂可以减弱T G F-β1激发的J N K㊁p38㊁MA P K与E R K的活性;(4)C E P-1347可以通过剂量依赖效应减弱T G F-β1诱导人肺成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化㊂说明人肺成纤维细胞向肌成纤维细胞转化时能被T G F-β1诱导,并且J N K在其中起调控作用㊂63 T G F-β信号通路与S m a d蛋白家族调控目前对于T G F-β诱导的细胞外基质和胶原沉积的机制尚未明确㊂很多研究表明环孢素A拮抗T G F-β是通过直接抑制J u n D的活性发挥作用,而I F N-γ则通过S T A T信号转导通路发挥作用㊂环孢素A和I F N-γ可抑制T G F-β引起的信号转导,同时抑制胶原沉积,从而达到医治肺纤维化的目的㊂S m a d蛋白家族可以调控T G F-β信号,S m a d2和S m a d3是T G F-β上的丝氨酸和苏氨酸激酶受体下游细胞的靶位点,虽然S m a d2和S m a d3在T G F-β信号通路上非常重要,但是文献对其相关报道较少㊂Z h a o和G e v e r d[36]对博来霉素致肺纤维化大鼠模型进行研究,发现在造模3d 后S m a d3转录水平明显下降,并在8~12d持续下降,但S m a d2没有明显的变化㊂进一步观察T G F-β对S m a d3表达的影响时,发现S m a d3蛋白可以从细胞浆直接转移到细胞核内,并且T G F-β能阻止S m a d3转录水平的下调,所以说明T G F-β信号转导是由负反馈方式来控制的㊂冀红[37]研究㊃6001㊃国际呼吸杂志2019年7月第39卷第13期I n t JR e s p i r,J u l y2019,V o l.39,N o.13Copyright©博看网. All Rights Reserved.表明沉默F U T8基因能够抑制T G F-β/S m a d2/3信号转导途径,同时抑制肌成纤维细胞表型的转化,导致T G F-β/ S m a d2/3下游的α-S MA㊁MM P-9和T I M P-1的表达㊂这些研究为进一步认识肺间质纤维化的翻译和之后的修饰等机制提供了线索,成为治疗肺间质纤维化的新方法㊂G a u l d i e 等[38]研究表明在T G F-β/S m a d信号通路中S m a d7起着非常重要的作用,它可以通过沉默整个信号通路来达到抑制T G F-β的作用㊂S m a d7通过竞争性抑制与细胞膜上T G F-β受体结合,阻断T G F-β信号在细胞浆内的传导,使下游信号紊乱引起T G F-β信号转导通路失活[39]㊂但是S m a d7的过表达能恢复T G F-β/S m a d通路的平衡,起到抵抗肺纤维化的作用[40]㊂屈艳等[41]研究表明大黄酸可以提高S m a d7的表达,通过上调S m a d7干扰T G F-β/S m a d信号通路,最终减少细胞外基质的沉积㊂64 C D40-C D40L系统 C D40-C D40L系统是成纤维细胞和其他结构细胞的一个主要活化剂㊂C D40是T N F-α中的一员,最早认为它存在于B细胞表面㊂C D40-C D40L在活化的T细胞表面相互作用,可以刺激T细胞产生细胞因子,如I L-4㊁I L-6和I F N-γ等,还可以刺激B细胞变成浆细胞㊂C D40L存在于活化的T细胞㊁活化的肥大细胞和嗜酸粒细胞表面,其主要是在活化的血小板上㊂所以C D40-C D40L系统可以活化急性肺损伤后产生的血小板和炎症细胞㊂C D40-C D40L可以诱导人体成纤维细胞中的前列腺素E2的产生,后者可以促进2型细胞因子I L-5㊁I L-10的合成,抑制1型细胞因子I F N-γ㊁I L-12的产生㊂因此,前列腺素E2可以通过影响1型和2型细胞因子进一步影响肺纤维化[5]㊂7结语肺纤维化是一种慢性呼吸系统疾病,患病后治愈率较小,肺的呼吸功能严重受损,最终会因呼吸衰竭而死亡㊂肺纤维化的发生和发展是一个非常复杂的过程,随着环境污染增多,引起或加剧气管炎㊁肺炎㊁哮喘等气管及肺部疾病,最终加大了肺纤维化的发病率㊂在肺纤维化的早期涉及到炎症细胞因子㊁生长因子㊁肌成纤维细胞㊁E M T㊁MM P/T I M P㊁氧化应激和相关的信号转导通路等㊂但上述生物标记物在肺纤维化的早期诊断中的敏感度和特异度不是很理想,因此在肺纤维化早期敏感度相关方面的研究是必要的㊂同时肺纤维化的发病机制非常复杂,在分子层次上的研究还较少,因此不同通路的多靶点协同治疗将成为肺纤维化治疗的新趋势㊂利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突参考文献1 B M o o r eB L a w s o n W E O u r y T D e ta l A n i m a lm o d e l so ff i b r o t i c l u ng d i s e a s e J A mJR e s p i rC e l lM o lB i o l2013492167-179D O I101165r c m b2013-0094T R2陈芳吴符火中药抗炎治疗肺纤维化的综述J福建中医学院学报200616563-66D O I1013261j c n k i j f u t c m0017403金晓光代华平庞宝森等博来霉素致大鼠肺纤维化模型肺组织的动态病理变化及其发生机制J中国病理生理杂志2009254708-7144王艳勋李玉坤王华等脐带间充质干细胞对博来霉素诱导小鼠肺纤维化的干预机制初探C中华医学会呼吸病学年会 2013第十四次全国呼吸病学学术会议大连20135娄克俭肺纤维化发病机制的研究进展J中国城乡企业卫生2005432-336吕路艳李青宋精玲等肺心清胶囊对大鼠肺纤维化及其细胞因子T G F-β1㊁S m a d23作用的实验研究J临床肺科杂志2012174585-5877 L i u J H H e L Z o u Z M e t a l A n o v e l i n h i b i t o r o fh o m o d i m e r i z a t i o n t a r g e t i n g M y D88a m e l i o r a t e s r e n a li n t e r s t i t i a l f i b r o s i s b y c o u n t e r a c t i n g T G F-β1-i n d u c e dE MTi nv i v oa n d i nv i t r o J K i d n e y B l o o dP r e s sR e s20184351677-1687D O I1011590004947458 B h a n d a r y B M e n g Q J a m e s J e ta l C a r d i a cf i b r o s i si np r o t e o t o x i c c a r d i a cd i s e a s e i sd e p e n d e n tu p o n m y o f i b r o b l a s t T G F-βs i g n a l i n g J J A m H e a r t A s s o c2018720e010013D O I101161J A HA 1180100139樊茂蓉苗青张琼等通肺络补宗气方提高特发性肺间质纤维化患者活动耐力的临床研究J环球中医药2017103284-28710 A o n oY K i s h i M Y o k o t a Y e ta l R o l eo f p l a t e l e t-d e r i v e dg r o w t h f a c t o r p l a t e l e t-d e r i v e d g r o w t hf a c t o r r e c e p t o r a x i s i nt h e t r a f f i c k i n g o f c i r c u l a t i n g f i b r o c y t e s i n p u l m o n a r y f i b r o s i sJ A mJR e s p i rC e l lM o lB i o l2014516793-801D O I101165r c m b2013-0455O C11 Z h o uY K o l i K H a g o o d J S e t a l L a t e n t t r a n s f o r m i n g g r o w t hf a c t o r-b e t a-b i n d i n gp r o t e i n-4r eg u l a t e st r a n s f o r m i n gg r o w t hf a c t o r-b e t a1b i o a v a i l a b i l i t y f o ra c t i v a t i o nb y f i b r og e n i cl u n gf i b r o b l a s t s i nr e s p o n s e t ob l e o m y c i n J A mJP a t h o l2009174121-33D O I102353a j p a t h200908062012 Z i o r a D J a s t r zęb s k i D A d a m e k M e t a l C i r c u l a t i n gc o n c e n t r a t i o no f m a r k e r so fa n g i o g e n i ca c t i v i t y i n p a t i e n t sw i t hs a r c o i d o s i sa n d i d i o p a t h i c p u l m o n a r y f i b r o s i s J B M C P u l m M e d201515113D O I101186s12890-015-0110-313 B r a d h a m D M I g a r a s h iA P o t t e rR L e t a l C o n n e c t i v e t i s s u eg r o w t hf a c t o r ac y s t e i n e-r i c h m i t o g e n s e c r e t e d b y h u m a nv a s c u l a r e n d o t h e l i a l c e l l s i s r e l a t e d t o t h e S R C-i n d u c e di mm e d i a t e e a r l yg e n e p r o d u c tC E F-10J JC e l lB i o l199111461285-129414富建华杨海萍潘丽等T G F-β1影响肺成纤维细胞结缔组织生长因子基因表达的研究J中国当代儿科杂志201113136-3915石震春银杏叶提取物联合泼尼松对特发性肺纤维化患者动脉血气及肺功能的影响J海南医学院学报201622182143-214516张新彧黄杨孙纪元虎杖苷抗百草枯中毒肺纤维化作用及机制的研究进展J现代生物医学进展201818173392-3395D O I1013241j c n k i p m b20181704217郭迎科李瑞琴丁玉文肺纤维化发病机制的细胞因子研究进展J亚太传统医药2016121969-72㊃7001㊃国际呼吸杂志2019年7月第39卷第13期I n t JR e s p i r,J u l y2019,V o l.39,N o.13Copyright©博看网. All Rights Reserved.18潘有禄黄文海沈正荣等肺纤维化发生机制及治疗研究进展J中国药学杂志201247231873-187619王鑫血必净对急性百草枯中毒大鼠肺损伤保护作用的研究J河北医科大学学报20183991010-101620S o p e lM J R o s i n N L L e e T D e ta l M y o c a r d i a lf i b r o s i si n r e s p o n s e t o a n g i o t e n s i nⅡi s p r e c e d e db y t h e r e c r u i t m e n to f m e s e n c h y m a l p r o g e n i t o rc e l l s J L a bI n v e s t2011914565-578D O I101038l a b i n v e s t201019021 D u o n g T E H a g o o d J S E p i g e n e t i c r e g u l a t i o n o fm y o f i b r o b l a s tp h e n o t y p e s i nf i b r o s i s J C u r rP a t h o b i o lR e p20186179-96D O I101007s40139-018-0155-022 T h i e r y J P C h u a K S i m W J e ta l E p i t h e l i a l m e s e n c h y m a lt r a n s i t i o n d u r i n g d e v e l o p m e n t i n f i b r o s i s a n d i n t h e p r o g r e s s i o no fc a r c i n o m a J B u l lC a n c e r201097111285-1295D O I101684b d c2010120623 L o n g Y C h e n W D u Q e ta l U b i q u i t i n a t i o ni ns c l e r o d e r m af i b r o s i s a n d i t s t r e a t m e n t J F r o n t I mm u n o l201892383D O I103389f i mm u20180238324 R o u t-P i t t N F a r r o w N P a r s o n s D e t a l E p i t h e l i a lm e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n E M T au n i v e r s a l p r o c e s s i nl u n gd i se a s e sw i t h i m p l i c a t i o n sf o r c y s t i c f i b r o s i s p a t h o p h y s i o l og yJ R e s p i rR e s2018191136D O I101186s12931-018-0834-825 T h i e r y J P S l e e m a n J P C o m p l e x n e t w o r k s o r c h e s t r a t ee p i t h e l i a l-m e s e n c h y m a lt r a n s i t i o n s J N a t R e v M o l C e l lB i o l200672131-14226卢红艳常立文肺泡Ⅱ型上皮细胞转分化J细胞生物学杂志200628125-2827 N e u r i n g e rI P R a n d e l lS H S t e m c e l l sa n d r e p a i r o fl u n gi n j u r i e s J R e s p i rR e s20045628 T o r d a y J S T o r r e s E R e h a n V K T h e r o l e o ff i b r o b l a s tt r a n s d i f f e r e n t i a t i o n i n l u n g e p i t h e l i a l c e l l p r o l i f e r a t i o nd i f fe r e n t i a t i o n a n dr e p a i ri n v i t r o J P e d i a t r P a t h o l M o lM e d2003223189-20729胡丽华袁影周仪华肺纤维化疾病早期生物标志物研究进展J生命的化学2016362208-212D O I1013488js m h x2016021230 K i m H R S h i nD Y C h u n g K H Ar e v i e wo f c u r r e n t s t u d i e s o nc e l l u l a ra nd m o le c u l a r m e c h a n i s m s u n d e r l y i n g p u l m o n a r yf i b r o s i s i n d u c e db y c h e m i c a l s J E n v i r o n H e a l t h T o x i c o l2018333e2018014-0D O I105620e h t e201801431周乐飞姜莉李振华等特发性肺纤维化和结节病患者基质金属蛋白酶的变化及其临床意义C中华医学会第三届全国间质性肺病暨弥漫性泛细支气管炎学术会议南昌2010 32彭炜周明赵艾君J A K S T A T信号通路在变应性鼻炎大鼠鼻黏膜组织中的表达及意义J临床和实验医学杂志201817202155-215833 G h o s hA K Y u a n W M o r iY e t a l A n t a g o n i s t i c r e g u l a t i o no ft y p eⅠc o l l a g e n g e n ee x p r e s s i o nb y i n t e r f e r o n-g a mm aa n d t r a n s f o r m i n gg r o w t hf a c t o r-b e t a I n t e g r a t i o na tt h el e v e lo f p300C B P t r a n s c r i p t i o n a l c o a c t i v a t o r s J J B i o l C h e m 20012761411041-1104834 H u a n g M S h a r m aS Z h uL X e ta l I L-7i n h i b i t s f i b r o b l a s tT G F-b e t a p r o d u c t i o na n d s i g n a l i n g i n p u l m o n a r y f i b r o s i s JJC l i n I n v e s t20021097931-93735 H a s h i m o t oS G o nY T a k e s h i t a I e t a l T r a n s f o r m i n g g r o w t hf a c t o r-b e t a1i n d u c e s p h e n o t y p i c m o d u l a t i o n o fh u m a nl u n gf i b r o b l a s t st o m y o f i b r o b l a s tt h r o ugh a c-J u n-N H2-t e r mi n a lk i n a s e-d e p e n d e n t p a t h w a y J A m JR e s p i rC r i tC a r e M e d20011631152-15736 Z h a o Y G e v e r d D A R e g u l a t i o n o f S m a d3e x p r e s s i o n i nb l e o m yc i n-i nd u ce d p u l m o n a r yf i b r o s i s a n eg a t i v ef e e d b a c kl o o p o f T G F-b e t a s i g n a l i n g J B i o c h e m B i o p h y s R e sC o mm u n20022942319-32337冀红T G F-β受体亚型糖基化修饰对肺间质纤维化发生发展的影响D大连大连医科大学201238 G a u l d i e J B o n n i a u dP S i m eP e ta l T G F-b e t a S m a d3a n dt h e p r o c e s so f p r o g r e s s i v ef i b r o s i s J B i o c h e m S o cT r a n s200735P t4661-66439 W a n g T Z h o uX T Y uY e t a l I n h i b i t i o no f c o r n e a l f i b r o s i sb y S m a d7i nr a t s a f t e r p h o t o r e f r ac t i v ek e r a t e c t o m y J C h i nM e d J E n g l201312681445-145040 M e n g X M C h u n g A C L a n H Y R o l eo f t h eT G F-βB M P-7S m a d p a t h w a y s i nr e n a l d i s e a s e s J C l i nS c i L o n d20131244243-254D O I101042C S2*******41屈艳张崇贾岩龙等大黄酸通过抑制m i R-21而干预T G F-β1S m a d通路并减轻博莱霉素所致大鼠肺纤维化J中国病理生理杂志2017331149-153D O I103969ji s s n1000-4718201701025收稿日期2018-11-15㊃8001㊃国际呼吸杂志2019年7月第39卷第13期I n t JR e s p i r,J u l y2019,V o l.39,N o.13Copyright©博看网. 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转化生长因子β诱导上皮细胞-间质细胞转分化与肺纤维化关系的研究现状与展望
㊃综述㊃D O I :10.3760/c m a .j.i s s n .1673-436X.2012.012.014基金项目:广西省自然科学基金科技厅项目(2011j jA 40001)作者单位:541001桂林医学院附属医院呼吸内科通信作者:王昌明,E m a i l :w c m@g l m c .e d u .c n转化生长因子β诱导上皮细胞-间质细胞转分化与肺纤维化关系的研究现状与展望陈娟 王昌明ʌ摘要ɔ 肺纤维化过程中,转化生长因子β(T G F -β)起着关键性的作用㊂T G F -β调节肺纤维化通过刺激㊁活化成纤维细胞高表达胶原m R N A 从而促进细胞外基质成分的合成,同时增强胶原分子转录后稳定性㊂最新研究表明,T G F -β诱导的上皮细胞-间质细胞转分化(E M T )可能是肺纤维化的关键机制㊂本文就T G F -β诱导E M T 与肺纤维化关系的研究现状与展望作一综述㊂ʌ关键词ɔ 肺纤维化;转化生长因子β;上皮细胞-间质细胞转分化;S m a dS t u d y a n d p r o s p e c t s o f t r a n s f o r m i n g g r o w t h f a c t o r -βi n d u c e d e p i t h e l i a l -m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n o n p u l m o n a r y f i b r o s i s C H E NJ u a n ,WA N GC h a n g -m i n g .D e p a r t m e n t o f R e s p i r a t o r y M e d i c i n e ,A f f i l i a t e dH o s pi t a l o f G u i l i n M e d i c a lC o l l e ge ,G u i l i n 541001,C h i n a C o r r e s p o n d i n g a u t h o r :WA N GC h a n g -m i n g ,E m a i l :w c m @g l m c .e d u .c n ʌA b s t r a c t ɔ T r a n s f o r m i n g g r o w t hf a c t o r β(T GF -β)pl a y sa n e s s e n t i a lr o l ei nt h e p r o c e s so f p u l m o n a r y f i b r o s i s .T G F -βr e g u l a t e s p u l m o n a r y f i b r o s i s b y s t i m u l a t i n g a n d a c t i v a t i n g t h e h i g h e x p r e s s i o n o f c o l l a g e n m R N A o ff i b r o b l a s t s ,t o p r o m o t et h es y n t h e s i so fe x t r ac e l l u l a r m a t r i xa n di m pr o v et h e s t a b i l i t y o ft h ec o l l a g e n m o l e c u l ea f t e rt r a n s c r i p t i o n .T h el a t e s tr e s e a r c hs u g g e s t st h a tT G F -βi n d u c e d e p i t h e l i a l -m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n (E M T )m a y b e t h ek e y m e c h a n i s m s o f p u l m o n a r y f i b r o s i s .T h i s a r t i c l e r e v i e w st h e p r e s e n tc o n d i t i o n a n d p r o s p e c t s o ft h e a s s o c i a t i o n b e t w e e n T G F -βi n d u c e d E M T a n d p u l m o n a r y f i b r o s i s .ʌK e y w o r d s ɔ P u l m o n a r y f i b r o s i s ;T r a n s f o r m i n gg r o w t h f a c t o r -β;E p i t h e l i a l -m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n ;S m a d肺纤维化是一组多种病因引起的以气道受损㊁炎症因子大量分泌㊁间充质细胞增生和细胞外基质(e x t r a c e l l u l a rm a t r i x ,E C M )异常沉积为特点的渐进性疾病㊂肺泡上皮细胞紧密附着于相邻细胞或基底部,保护肺免于损伤和感染[1]㊂在致病因素的长期作用下,肺泡上皮细胞的完整性和特征被打乱并重排,引起形态学或生理学上的改变,部分上皮细胞表型发生改变,发生上皮细胞-间质细胞转分化(e p i t h e l i a l -m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n ,E MT )[2]㊂E MT 过程有多条信号通路参与,各条信号通路之间通过配体相互交联,使E MT 过程在一定程度上维持稳态㊂本文就各条通路的可能机制及他们之间的相互关联作一综述㊂1 转化生长因子β(T G F -β)/S m a d 通路与肺纤维化T G F -β是一种多效性的细胞因子,是目前肺纤维化的研究热点和重要的药物作用靶点㊂T G F -β可由淋巴细胞㊁单核细胞㊁上皮细胞和成纤维细胞等多种细胞产生,通过自分泌和旁分泌的方式调节细胞的增殖㊁分化㊁迁移㊁黏附,调节E C M 的代谢,参与肺胚胎发育㊁组织损伤和修复㊂最新研究表明,T G F -β诱导E MT 在肺纤维化中起关键性的作用㊂K o l o s o v a 等[3]用T G F -β1处理肺上皮细胞系(H A E )96h 后观察细胞的形态和功能的改变,发现上皮细胞-细胞间接触减少,上皮细胞延长,上皮细胞标记物E -钙黏蛋白下调,间质细胞标志物α-肌动蛋白(α-S MA )㊁纤连蛋白㊁胶原Ⅰ上调㊂D o e r n e r 等[4]发现T G F -β1诱导E MT 伴随着形态学上的改变,细胞变成了纺锤体样,胞浆内α-S MA 增多㊂同样的情况在很多研究中被证实㊂T G F -β已被证实是关键的致纤维化细胞因子,S m a d 是T G F -β的直接底物㊂Sm a d 蛋白分为3型:㊃929㊃国际呼吸杂志2012年6月第32卷第12期 I n t JR e s pi r ,J u n e 2012,V o l .32,N o .12①受体调节型,主要包括S m a d1㊁S m a d2㊁S m a d3㊁S m a d5㊁S m a d8;②共同中介型,主要包括S m a d4;③受体抑制型,主要包括S m a d6㊁S m a d7㊂S m a d蛋白将T G F-β的信号由细胞浆传到细胞核,与其他转录因子一起共同调节相应的靶基因转录[5]㊂T G F-β家族有2种类型的跨膜丝氨酸/苏氨酸激酶受体,分别为Ⅰ型受体和Ⅱ型受体,T G F-β诱导其Ⅱ型受体活化并与配体结合后磷酸化T G F-βⅠ型受体,T G F-βⅠ型受体和S m a d2或S m a d3蛋白结合并使这两个蛋白C端的S S X S(S丝氨酸)结构域上的丝氨酸磷酸化,从而使其激活,磷酸化S m a d2或S m a d3蛋白与S m a d4蛋白形成复合物后转移到细胞核进行靶基因调控㊂S m a d7能够与T G F-βⅠ类受体牢固结合,阻止S m a d2和S m a d3发生磷酸化,从而终止T G F-β的信号转导[6]㊂S m a d7还能与T G F-β受体复合物结合,在相关配体和酶的协同作用下诱导其降解㊂徐国萍等[7]在体外培养的大鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞中加入T G F-β后,于不同时间段收取细胞进行研究,结果认为T G F-β1能在体外诱导肺泡Ⅱ型上皮细胞向间质细胞转变,其机制与S m a d信号转导途径相关㊂李玉花等[8]用大黄素处理博莱霉素导致的肺纤维化大鼠,大黄素中㊁低剂量组大鼠T G F-β1㊁S m a d3表达减弱,S m a d7表达明显增强,表明大黄素的中㊁低剂量组能够减轻大鼠肺纤维化程度,其作用机制与调控T G F-β1的S m a d3/7信号转导蛋白表达有关㊂S m a d是E M T的重要作用因子,但是,S m a d2㊁3敲除小鼠仍然表达E MT,这一点在前列腺上皮细胞及一些癌上皮细胞得到了验证,说明有非S m a d通路存在[6]㊂K o l o s o v a等[3]也表明,T G F-β同样可以诱导非S m a d通路而调节E MT㊂2非T G F-β/S m a d通路与肺纤维化2.1 T G F-β-MA P K通路在非T G F-β/S m a d通路中,T G F-β-MA P K通路被认为是最重要的一条㊂MA P K信号转导通路是一条广泛存在于各种细胞内的信号转导途径,由一组丝/苏氨酸蛋白激酶组成,以MA P K K K-MA P K K-MA P K级联反应的方式相继磷酸化激活,将细胞外信号转导至细胞内以及细胞核中,调控细胞周期和基因表达㊂目前已知, MA P K由4个主要成员构成,即细胞外信号调节激酶(E R K1/E R K2)㊁应激活化蛋白激酶(S A O K/ J N K)㊁p38MA P K和E R K5,其中p38MA P K与肺纤维化过程密切相关㊂李飞凤等[9]用S i O2刺激H B E细胞后,E-钙黏蛋白表达水平下降,而α-S MA 和V-波形蛋白表达水平增加,部分细胞形态上呈梭形改变,呈现明显的间质细胞特性,证实E MT的发生㊂用p38MA P K特异抑制剂S B203580干预H B E 细胞后,皆不同程度减弱V-波形蛋白和α-S MA表达并增加E-钙黏蛋白表达,且呈现浓度依赖性,表明p38MA P K信号通路参与S i O2介导的H B E细胞E MT㊂MA P K参与E MT的过程可能有以下几条机制:①T G F-β诱导活化T G F-β受体复合物,级联活化p38MA P K㊂T G F-βⅠ型受体具有丝/苏氨酸和酪氨酸激酶活性,活化E R K-MA P K,T G F-βⅡ型受体磷酸化E R K-MA P K的丝/苏氨酸基团而活化E R K-MA P K,活化的p38MA P K诱导转录因子A T F-2和E L K-1调节相关基因转录,调控E MT蛋白表达[6]㊂②T G F-βⅠ型受体通过聚泛素化活化T N F受体结合蛋白6和T G F-β联合激酶1 (T A K1),同时S m a d7起衔接蛋白的作用,衔接T G F-βⅠ型受体与T A K1㊁p38MA P K㊁J N K并活化这些因子,这些因子进而可能通过活化活化蛋白1复合物,调节转录因子c-J u n和c-F o s[6],进而调节E MT过程㊂E MT是肺纤维化的关键过程㊂但是最近一些学者提出间质细胞向上皮细胞转分化(M E T)的概念,认为有些因子可以逆转E MT㊂在肾纤维化中,已经证实骨形成蛋白7可以诱导成人肾成纤维细胞M E T,促进受损肾脏的再生[10]㊂R a m o s等[11]研究表明成纤维细胞生长因子-1(FG F-1)加肝素可以抑制肿瘤生长因子-1诱导的E MT,表现为纺锤体样的间质细胞转变成圆形的㊁鹅卵石样的上皮细胞㊂伴随着这种细胞表型改变,在F G F刺激后维持上皮细胞紧密连接状态的E-钙黏蛋白有效地恢复表达,而间质细胞标志物α-S MA㊁V-波形蛋白明显下调㊂这种作用在人和大鼠的肺上皮细胞都得到了验证㊂F G F-1逆转T G F-β诱导的E MT可能通过P I3K/ A k t㊁M E K1/2-E R K㊁p38MA P K通路,在体外实验中验证得到,F G F-1调节E R K/MA P K通路,上调S m a d7,对S m a d2去磷酸化而逆转E MT成为最相关的可能机制[12]㊂2.2 R h o/R O C K信号通路 R h o家族蛋白是R a s 超家族中最早被克隆出来的蛋白,它们是一组相对分子质量约为20000~25000的三磷酸鸟苷(g u a n o s i n et r i p h o s p h a t e,G T P)结合蛋白,具有G T P酶活性,习惯被称为R h oG T P酶㊂R h o是诱导应力纤维形成㊁调控细胞骨架蛋白㊁细胞黏附及能动性的主要分子㊂R O C K属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员,是R h o目前研究最为清楚的下游靶效应分子[13]㊂R h o受多种细胞因子的调控,鸟苷酸㊃039㊃国际呼吸杂志2012年6月第32卷第12期I n t JR e s p i r,J u n e2012,V o l.32,N o.12交换蛋白或鸟苷酸交换因子(G E F)为R h o激活剂, G T P酶激活蛋白和G D P解离抑制因子(G D I)为R h o灭活剂㊂R h o与G D I结合成复合物(R h o㊃G D I),当细胞受到细胞外信号刺激时,G E F催化R h o的G D P转化成G T P而活化,活化的R h o从复合物中解离出来,转位到细胞膜,将信号传递给R O C K,使其丝氨酸/苏氨酸磷酸化激活,活化的R O C K诱导其底物肌球蛋白磷酸酶磷酸化而使之失活㊂失活的肌球蛋白磷酸酶解除对M L C脱磷酸化作用,使胞浆中M L C磷酸化水平上调㊂M L C磷酸化水平在平滑肌细胞中决定细胞的收缩功能,在非平滑肌细胞中则控制肌动蛋白微丝骨架的聚合动力学㊂众所周知,细胞的移动㊁趋化㊁黏附和收缩都是通过微丝骨架的聚合和延伸来实现的㊂R h o/ R O C K信号转导通路就是通过这样一个复杂的磷酸化/脱磷酸化级联反应来调节微丝骨架的聚合,控制细胞的多种生物学行为[14]㊂R h o通过细胞骨架蛋白的直接作用参与E MT㊂研究表明,R h o/ R O C K信号通路在T G F-β诱导的肾小管上皮细胞㊁肝星状细胞㊁肺间质成纤维细胞㊁角膜成纤维细胞等的转分化过程中发挥了重要作用,R h o/R O C K信号通路抑制剂能够抑制E MT的发生[15]㊂研究[16]证实,R h o/R O C K通路参与了T G F-β介导的上皮细胞E MT,R O C K特异性抑制剂Y-27632能够通过抑制T G F-β诱导的α-S MA㊁Ⅰ型胶原蛋白和V-波形蛋白的表达的上调,从而抑制E MT,而对E-钙黏蛋白的表达下调没有抑制作用㊂2.3核转录因子κB(N F-κB) N F-κB是调控炎症和免疫反应的主要核转录因子之一㊂在胞浆中N F-κB因与抑制蛋白(I K B s)结合而表现为无活性的形式㊂当机体受到外界刺激后,I K B s在蛋白磷酸化酶的作用下被磷酸化,磷酸化的I K B s在蛋白激酶的作用下被降解,并从N F-κB二聚体上解离, N F-κB即被激活,暴露出p50,转位到细胞核内与相应的靶基因κB序列相结合,诱导和增强E MT相关蛋白的核定位信号基因的表达[17]㊂H u b e r等[18]研究证实,在R a s转染的上皮细胞中抑制N F-κB信号可以阻止E MT的发生,而激活此通路可以在缺乏T G F-β的情况下促使细胞向间叶细胞形态的转化㊂此外,在间叶细胞中抑制N F-κB的活性可以导致E MT过程的逆转,也提示N F-κB对诱导和维持E MT是必需的㊂2.4肿瘤坏死因子α(T N F-α)研究证实,E MT 在胚胎发育㊁肿瘤侵入和组织纤维化的细胞转分化中扮演着非常重要的角色,很多的生长因子和细胞因子能够协同T G F-β调节E MT,T N F-α已经证实可以显著增强T G F-β促进E MT的作用[19]㊂在A549人腺癌上皮细胞系的研究中发现,T N F-α能促进T G F-β诱导的E MT,细胞表现为间质细胞表型㊁间质细胞标记物α-S MA㊁Ⅰ型胶原上调,上皮细胞标记物E-钙黏蛋白下调,细胞侵袭力和基质金属蛋白酶分泌增加㊂其可能机制为增强S m a d㊁MA P K㊁N F-κB信号通路对E MT的影响[19]㊂2.5整合素整合素大多为亲异性细胞黏附分子,其作用依赖于C a2+,整合素有α㊁β两个受体,接受细胞外信号传导进入细胞内,影响细胞迁移㊁增殖㊁分化㊁重塑,参与E C M调节[20]㊂M a r g a d a n t等[21]研究证实,整合素能通过S m a d和非S m a d信号通路影响T G F-β的活化,在纤维化和系统性硬化中,整合素协同T G F-β诱导成纤维细胞分化成有收缩能力的肌纤维细胞,肌纤维细胞可通过表达胶原纤维㊁表达整合素α1β1和α2β1调节胶原重塑和收缩㊁表达α-v结合素活化T G F-β潜分化三条途径调节E MT㊂M u等[6]也认为结合素促进T G F-β活化通过非S m a d信号通路是肯定的㊂2.6过氧化物酶体增生物激活受体(P P A R) P P A R是近年来发现的一种G蛋白耦联受体,研究表明P P A R作用于A549细胞或原代肺泡上皮细胞,同样发生E MT现象㊂B u c k l e y等[22]研究证实,血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂和P P A R-γ能促进Ⅰ型胶原的合成,抑制E MT㊂T a n等[23]研究证实, P P A R-γ能显著减少T G F-β诱导的Ⅰ型胶原㊁结缔组织生长因子和钙黏蛋白,对E-钙黏蛋白的下调作用也很明显㊂但P P A R通过哪些具体分子机制调节E MT还有待进一步研究㊂2.7W n t/W i n g l e s s信号通路W n t/W i n g l e s s信号通路与许多种生长因子包括T G F-β共同作用参与E MT这个过程㊂抑制G S K-3(W n t的重要组成部分)的反应,可以下调E-钙黏蛋白,下调离体培养的上皮细胞E MT,表明W n t信号通路对特发性肺纤维化的调节是正性的[24]㊂3小结肺纤维化是一个不可逆的渐进性疾病,并且是很多基础疾病的终末表现,目前缺乏有效的治疗手段和治疗药物㊂T G F-β诱导的细胞转分化(E MT)在肺纤维化的形成过程中扮演非常重要的角色, E MT的分子机制及逆转E MT的分子机制目前尚不是很明确,对上述机制进行更详细的研究可为临床上寻找新的药物作用靶点提供依据㊂㊃139㊃国际呼吸杂志2012年6月第32卷第12期I n t JR e s p i r,J u n e2012,V o l.32,N o.12参考文献[1]S e l m a n M,P a r d o A.R o l eo fe p i t h e l i a lc e l l si ni d i o p a t h i cp u l m o n a r y f i b r o s i s:f r o m i n n o c e n tt a r g e t st os e r i a lk i l l e r s.P r o cA m T h o r a cS o c,2006,3:364-372.[2] L e e J M,D e d h a r S,K a l l u r i R,e t a l.T h e e p i t h e l i a l-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n:n e w i n s i g h t s i n s i g n a l i n g,d e v e l o p m e n t,a n dd i s e a s e.JC e l l B i o l,2006,172:973-981.[3] K o l o s o v a I,N e t h e r y D,K e r nJ A.R o l eo fS m a d2/3a n d p38MA P k i n a s e i n T G F-β1-i n d u c e d e p i t h e l i a l-m e s e n c h y m a l t r a n s i t i o no f p u l m o n a r y e p i t h e l i a l c e l l s.JC e l lP h y s i o l,2011, 226:1248-1254.[4] D o e r n e r AM,Z u r a w B L.T G F-b e t a1i n d u c e d e p i t h e l i a lt om e s e n c h y m a l t r a n s i t i o n(E 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上皮间充质转化和干细胞特性的调控和分化途径
上皮间充质转化和干细胞特性的调控和分化途径近年来，研究人员发现，许多肿瘤细胞具有干细胞特性，这意味着它们可以通过干细胞的自我更新和不限制性分化能力来维持肿瘤的生长。
而干细胞特性的来源之一就是上皮间充质转化（EMT）。
EMT是一种正常生理过程，它是胚胎发育和器官形成的一个必要环节。
它是指上皮细胞通过解离连接蛋白而变为具有间质特性的细胞，并且获得了侵袭性和转移性。
这种过程中，细胞表型的改变和细胞内信号通路的调控为细胞赋予了干细胞的特性。
EMT在肿瘤的发生和发展中也起到了很重要的作用。
在肿瘤中，上皮细胞通过EMT转化成了间充质细胞，从而获得了类似干细胞的特性，如自我更新、不限制性分化和细胞表型可塑性等。
这种转化使得肿瘤细胞能够幸存于恶劣的环境中，并且可以从原发肿瘤转移到其他部位，导致转移性肿瘤的形成。
EMT的调控机制非常复杂，包含许多信号通路和分子作用。
下面我们分别介绍一些主要的调控机制。
1.转录调控在EMT过程中，一些转录因子扮演着非常重要的角色。
例如Snail、Slug、Twist和ZEB等蛋白质都是EMT启动的核心转录因子。
它们通过抑制上皮细胞标志物，如E-细胞间质、细胞黏附分子和基底膜蛋白等，加速胚胎发育和肿瘤进程中的EMT。
2.miRNA调控miRNA也能够调控EMT过程，具体来说，它们可以干扰EMT 转录因子的表达。
例如，miR-200家族在胚胎发育和转移性肿瘤中起着抑制EMT的作用。
这是因为miR-200家族可以降低ZEB1/2和Twist的表达，从而保持上皮细胞的韧性。
3.蛋白质分解和胞外基质重构除了转录因子和miRNA外，EMT还涉及到蛋白质降解和胞外基质重构。
例如，在EMT过程中，钙离子连接蛋白N-cadherin的表达水平显著上调，而E-细胞间质的表达则相应下调。
这一转变可以通过由于其具有的细胞黏附分子的特性而增加肿瘤细胞间的连接力，促进肿瘤细胞的侵袭性和转移性。
4.激素调控激素也能够调控EMT过程。
上皮间质转化PPT课件
上皮和间质细胞
EMT的发现
1960’s哈佛的Elizabeth
Hay 首次发现并
定义。
与胚胎发育的早期有联系。 可逆的过程。 EMT
Metastable
MET
EMT Markers
表达减少
– – – – E-cadheren 钙粘蛋白 Desmoplakin Cytokeratin 细胞角蛋白 Occludin
活性增加
– ILK – GSK-3ß – Rho
核堆积
– – – – – – ß-catenin Smad-2/3 NF-B Snail1 (Snail) Snail2 (Slug) Twist
转
化
EMT的重要事件
基因表达和蛋白功能的改变引发细胞表型的改变， 分裂停止，细胞骨架重组增强运动能力。
脊索动物的神经胚形成
组织中的EMT
Epithelium I induces an EMT process in epithelium II (black arrows) through the secretion of inducers (purple dots). The epithelium IIderived mesenchymal population (green) is recruited by epithelium I (green-to-blue-graded arrows) and differentiates (blue cells) according to the molecular information arising from the inducing tissue (red dots).
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肺泡上皮间质转分化原理
肺泡上皮间质转分化是指肺泡上皮细胞在某些情况下发生转变，转变为间质细胞的过程。
这一现象在胚胎发育、肺损伤和肺疾病等情况下常常出现。
在胚胎发育过程中，肺泡上皮细胞最初分化为导气管上皮细胞，然后逐渐转变为呼吸气道细胞和肺泡细胞。
这一转变过程是由多种分子信号调控的，包括信号通路激活、基因表达调控等。
一旦这些调控机制发生异常，肺泡上皮细胞就可能转变为间质细胞，导致肺发育异常。
另外，在肺损伤和疾病中，肺泡上皮细胞也可以发生间质转分化。
例如，在肺纤维化过程中，由于受到刺激物的损伤，肺泡上皮细胞失去其正常的功能，并开始表达间质细胞特征，产生胶原和其他细胞外基质成分，导致肺组织纤维化和功能受损。
在这种情况下，肺泡上皮细胞的间质转分化是疾病进程中的一个关键步骤。
间质细胞是肺组织中起支持和结构作用的细胞，具有分泌细胞外基质和维持肺结构稳定的功能。
其特征包括细胞形态改变、基因表达模式的变化以及胶原、纤维连接蛋白等胞外基质成分的合成和分泌。
间质细胞的来源有多种可能性，包括肺泡上皮细胞的间质转分化、间质细胞的增殖和骨髓间质细胞的迁移。
肺泡上皮细胞间质转分化的调控机制尚不完全清楚。
一些研究表明，信号通路如Wnt、TGF-β
和NF-κB等的激活可能在其中起到重要的调控作用。
此外，转录因子和上皮-间质转变相关因
子如Snail、Slug和ZEB1等的表达也可能参与其中。
总的来说，肺泡上皮细胞间质转分化是一个复杂的过程，涉及多种信号通路和基因调控网络的参与。
对于该过程的深入研究有助于更好地理解肺发育和疾病发生发展的机制，同时也为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和目标。