EndMT及其與纖維化疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

張丹丹，梅峰

(1青海大學(xué)，西寧810000；2青海大學(xué)附屬醫(yī)院)

目前世界范圍內(nèi)缺乏纖維化疾病的有效治療方法，西方發(fā)達(dá)國家纖維化疾病造成的病死率高達(dá)總病死率的45%[1，2]。Karasek[3]提出內(nèi)皮細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化(EndMT)在纖維化疾病的發(fā)生過程中具有重要作用，其特征為內(nèi)皮細(xì)胞黏附性消失和極性改變，內(nèi)皮細(xì)胞紡錘體形成，細(xì)胞增殖和遷移能力增強(qiáng)，導(dǎo)致細(xì)胞骨架修飾和細(xì)胞連接重排，同時(shí)內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物表達(dá)降低，間充質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物表達(dá)升高，最終喪失內(nèi)皮細(xì)胞的特性而轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，持續(xù)的細(xì)胞特征改變積累后導(dǎo)致病理學(xué)特征改變，最終發(fā)生器官纖維化。本研究對EndMT的分子信號(hào)活性分子及EndMT與纖維化疾病的關(guān)系作一綜述。

1　EndMT的分子信號(hào)活性分子

導(dǎo)致EndMT發(fā)生、發(fā)展的分子信號(hào)活性分子可由損傷組織或免疫細(xì)胞產(chǎn)生，以響應(yīng)炎癥引起的損傷，包括轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、微小RNA(miRNA)、螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子(如Twist)和鋅指轉(zhuǎn)錄因子(如Snail和Slug)等。

1.1轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)目前研究普遍認(rèn)為，刺激EndMT發(fā)生的最常見細(xì)胞因子是TGF-β超家族蛋白[4]，TGF-β/Smad信號(hào)通路是EndMT發(fā)生過程中的重要信號(hào)通路[5]。EndMT與TGF-β/Smad信號(hào)傳導(dǎo)的變化是一致的。TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3三個(gè)亞型均可刺激EndMT的發(fā)生，其中以TGF-β1的作用最為顯著。TGF-β1主要通過誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖促進(jìn)EndMT，生理過程如內(nèi)皮細(xì)胞凋亡也可通過增加在凋亡細(xì)胞和相鄰活細(xì)胞中TGF-β1表達(dá)而引起EndMT[6]。TGF-β受體2(TGF-βR2)在αSMA陽性細(xì)胞中的表達(dá)減少，可導(dǎo)致纖維化區(qū)域招募的肌成纖維細(xì)胞數(shù)量顯著下降， TGF-β2可通過Smad、MEK、PI3K和p38MAPK信號(hào)通路促進(jìn)EndMT發(fā)生[7]。

1.2AngⅡAngⅡ可刺激血管緊張素Ⅰ受體、活性氧簇(ROS)，導(dǎo)致TGF-β激活，后者通過Smad依賴或不依賴途徑激活纖維化基因程序，從而促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖、白細(xì)胞浸潤、基質(zhì)降解、膠原沉積和肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化。Stawski等[8]研究發(fā)現(xiàn)，AngⅡ可激活TGF-β途徑，通過促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞增殖來增強(qiáng)EndMT及隨后發(fā)生的炎癥反應(yīng)，該過程可在老鼠皮膚中引起膠原蛋白合成和沉積。

1.3miRNA研究表明，miR-9是由TNF-α調(diào)節(jié)的miRNA分子信號(hào)之一，可誘導(dǎo)淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生EndMT[9]。miR-21可靶向調(diào)控磷酸酶和張力素同源物(PTEN)，從而負(fù)反饋調(diào)節(jié)TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的EndMT[10]。miR-31是誘導(dǎo)間充質(zhì)基因(包括α-平滑肌肌動(dòng)蛋白、重組肌動(dòng)蛋白和肌鈣蛋白相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子α激活劑)的必要條件。miR-31可靶向調(diào)控重組肌動(dòng)蛋白和肌鈣蛋白相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子α基因，以控制肌動(dòng)蛋白重塑并促進(jìn)各種炎性細(xì)胞因子的分泌，從而促進(jìn)EndMT[11]。miR-155可以通過促進(jìn)TGF-β1分泌來刺激EndMT的發(fā)生[12]。

1.4其他EndMT受螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子(如Twist)和鋅指轉(zhuǎn)錄因子(如Snail、Slug)調(diào)控，其中鋅指轉(zhuǎn)錄因子可以在發(fā)育、纖維化和癌癥發(fā)生過程中激活EndMT[13]。Cooley等[14]研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮衍生細(xì)胞可通過EndMT促進(jìn)新內(nèi)膜形成，該過程涉及Smad2/3-Slug信號(hào)通路，其他信號(hào)通路如Wnt/β-連環(huán)蛋白、Notch和各種受體酪氨酸激酶也均被證明具有激活EndMT的作用。EndMT正調(diào)節(jié)劑博來霉素可通過激活mTOR信號(hào)通路而促進(jìn)EndMT的發(fā)生[15]，Safrole氧化物可通過啟動(dòng)ATF4/p75NTR/IL-8途徑誘導(dǎo)EndMT[16]，甲狀旁腺激素(PTH)通過增強(qiáng)連環(huán)蛋白(β-catenin)的核定位而刺激EndMT發(fā)生[17]。以上途徑誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子如Snail、Slug、Twist表達(dá)升高均可引起EndMT。

2　EndMT與纖維化疾病的關(guān)系

2.1EndMT與心肌纖維化心肌纖維化患者的心臟結(jié)構(gòu)及功能與細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)蛋白過量生成及沉積于心肌組織有關(guān)，ECM和膠原過度積聚可導(dǎo)致左心室硬度增加，并通過各種分子信號(hào)通路引起左心室舒張功能受損，最終導(dǎo)致心輸出量降低。ECM也可損害心肌細(xì)胞的機(jī)械電耦合，從而增加心律失常的風(fēng)險(xiǎn)。心臟成纖維細(xì)胞(FBs)被稱為心肌纖維化的主要效應(yīng)細(xì)胞，在各種心血管疾病的發(fā)生與發(fā)展中具有核心作用。心肌發(fā)生損傷時(shí)，F(xiàn)Bs增殖并遷移到損傷部位，轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞(MFBS)，同時(shí)主動(dòng)分泌ECM，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)活性，導(dǎo)致ECM降解減少，并最終形成心肌纖維化。EndMT是FBs的一個(gè)重要來源，EndMT現(xiàn)象首先在胚胎心血管系統(tǒng)的發(fā)育過程中被發(fā)現(xiàn)，在胚胎發(fā)育過程中心臟最先形成，心房內(nèi)細(xì)胞表現(xiàn)為內(nèi)皮細(xì)胞的表型特點(diǎn)，如表達(dá)血管內(nèi)皮鈣黏蛋白(VE-cadherin)、CD31，并通過EndMT作用形成室間隔、房間隔和瓣膜的間質(zhì)部分，EndMT還有助于心內(nèi)膜形成以及心臟平滑肌細(xì)胞的分化。病理?xiàng)l件下，以上心肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化為活化的成纖維細(xì)胞并遷移到間質(zhì)，擊穿基底膜，在心臟積聚而最終引起心肌纖維化。Zeisberg等[18]使用命運(yùn)測繪法識(shí)別心臟成纖維細(xì)胞的起源，證實(shí)成纖維細(xì)胞中27%～35%為內(nèi)皮細(xì)胞起源，并首先證實(shí)主動(dòng)脈夾層高血壓大鼠模型中壓力超負(fù)荷可引起EndMT并促進(jìn)心肌纖維化的發(fā)生。此后，有學(xué)者陸續(xù)從糖尿病性心肌病、心肌梗死和心肌炎動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)EndMT的存在[19]。

EndMT在心肌纖維化的發(fā)展中具有重要作用。Widyantoro等[19]研究顯示，內(nèi)皮細(xì)胞來源的內(nèi)皮素1(ET-1)可刺激EndMT，從而促進(jìn)糖尿病患者繼發(fā)心肌纖維化。高葡萄糖誘導(dǎo)的EndMT主要由AngⅡ介導(dǎo)，厄貝沙坦可以抑制這一過程。Montorfano等[20]研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激可通過TGF-β信號(hào)通路誘導(dǎo)EndMT的發(fā)生。Zhang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，三氧化二砷(As2O3)可通過AKT/GSK-3β/Snail途徑誘導(dǎo)人羊膜上皮細(xì)胞發(fā)生EndMT，并且EndMT可能參與了As2O3誘導(dǎo)的心肌纖維化過程。以上研究均提示，EndMT在心肌纖維化的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用，抑制EndMT可能成為心肌纖維化的治療策略之一。

2.2EndMT與移植動(dòng)脈硬化、動(dòng)脈粥樣硬化在移植動(dòng)脈硬化和動(dòng)脈粥樣硬化兩種疾病的發(fā)生過程中均發(fā)現(xiàn)EndMT的參與。一項(xiàng)對急性移植排斥小鼠模型的研究顯示，小鼠移植2周后約10%的新生內(nèi)膜平滑肌細(xì)胞來自于內(nèi)皮細(xì)胞，約80%的新生內(nèi)膜及約60%的管腔內(nèi)皮細(xì)胞可表達(dá)EndMT間質(zhì)標(biāo)記物[22]。Chen等[22]研究顯示，心臟移植排斥反應(yīng)患者中約80%的冠狀動(dòng)脈管腔內(nèi)皮細(xì)胞和新生內(nèi)膜細(xì)胞正在經(jīng)歷EndMT。

動(dòng)脈粥樣硬化的病理特點(diǎn)為腔內(nèi)斑塊逐漸積累，斑塊表面覆蓋著具有間充質(zhì)細(xì)胞特征的內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致遠(yuǎn)端組織灌注減少，證實(shí)EndMT可能有助于動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。有研究使用命運(yùn)映射監(jiān)測小鼠內(nèi)皮細(xì)胞載脂蛋白E(ApoE-/-)，結(jié)果顯示小鼠經(jīng)過4個(gè)月的高脂肪飲食，約30%的腔內(nèi)主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生EndMT，而正常飲食小鼠中沒有檢測到EndMT，同時(shí)該研究證實(shí)在冠狀動(dòng)脈粥樣硬化和頸動(dòng)脈斑塊中存在EndMT的頻繁發(fā)生[23]。Evrard等[24]報(bào)道，內(nèi)皮細(xì)胞TGF-β信號(hào)通路可以直接促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊生長，導(dǎo)致形成具有較大壞死核心和以小纖維帽為特征的更不穩(wěn)定病變。此外，血液流動(dòng)可產(chǎn)生壁剪切力，低剪切應(yīng)力也能促進(jìn)EndMT。低剪切應(yīng)力可以通過EndMT使動(dòng)脈分支和彎曲部位內(nèi)皮細(xì)胞損傷和增殖，導(dǎo)致特殊細(xì)胞形態(tài)消失并改變其生理功能，增加脂蛋白膽固醇滲透性，最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生，而高剪切應(yīng)力可以對內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)靜止的保護(hù)作用[25]。

2.3EndMT與放射性肺纖維化肺纖維化是肺癌放射治療過程中的一種嚴(yán)重并發(fā)癥，其特征與其他器官纖維化一致，即ECM積累導(dǎo)致廣泛的肺部血管重塑，包括肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞(PASMC)增殖，最終造成肺部血管腔狹窄和閉塞。最近研究表明，放射損傷的肺內(nèi)皮細(xì)胞可以通過EndMT形成成纖維細(xì)胞，最終引起膠原蛋白的過度生成和沉積，導(dǎo)致肺纖維化病理改變[26]。

2.4EndMT與腎臟纖維化腎臟纖維化是各種慢性腎臟疾病進(jìn)展到終末期腎病(ESRD)的最終共同通路和病理過程，主要是指由各種原因引起的ECM在腎間質(zhì)內(nèi)過度沉積、腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化形成。研究發(fā)現(xiàn)，單側(cè)梗阻性腎病、糖尿病腎病和Alport綜合征大鼠模型中有30%～50%的肌成纖維細(xì)胞(MFb)來自EndMT，提示EndMT是腎組織MFb的主要來源[27]。但腎小球內(nèi)皮細(xì)胞EndMT的發(fā)生機(jī)制和信號(hào)調(diào)節(jié)機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，EndMT與心臟纖維化、移植動(dòng)脈硬化及動(dòng)脈粥樣硬化、放射性肺纖維化、腎臟纖維化等疾病的發(fā)生均密切相關(guān)。目前EndMT的發(fā)生機(jī)制尚不十分清楚，需進(jìn)一步研究EndMT所涉及的信號(hào)傳導(dǎo)通路以及因子，以期為預(yù)防和治療纖維化及其相關(guān)疾病提供依據(jù)。

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