鋅指樣轉(zhuǎn)錄因子4在肺動脈高壓中的研究進(jìn)展*

王小靜，孫得勝，歐陽瑤

（遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，貴州 遵義 563000）

肺動脈高壓的直接原因是血管收縮和重塑異常使得管腔出現(xiàn)狹窄，從而導(dǎo)致肺動脈壓力及肺血管阻力升高。肺動脈高壓臨床癥狀主要表現(xiàn)為疲勞、勞力性呼吸困難、胸悶、胸痛及暈厥，部分患者還可表現(xiàn)為干咳和運動誘發(fā)的惡心、嘔吐，甚至出現(xiàn)右心衰竭表現(xiàn)[1]。在肺動脈高壓中，肺血管重塑是其重要的結(jié)構(gòu)改變，不僅表現(xiàn)為不同的血管細(xì)胞（肺動脈平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞和周細(xì)胞等）在肺動脈壁聚集，還表現(xiàn)為血管周圍炎癥細(xì)胞（B 和T 淋巴細(xì)胞、肥大細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等）浸潤[2]。

鋅指樣轉(zhuǎn)錄因子4（krüppel-like factor 4,KLF4）是近年來研究較多的鋅指轉(zhuǎn)錄因子，可調(diào)控細(xì)胞生長、增殖、分化等。研究發(fā)現(xiàn)，KLF4 參與調(diào)控血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cell,VSMC）表型轉(zhuǎn)化、內(nèi)皮功能障礙、炎癥浸潤等，同時與多種心腦血管疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，例如動脈粥樣硬化[3]、缺血性腦卒中[4]、肺動脈高壓[5]等。由于血管重塑是以上血管疾病的病理性標(biāo)志，因此KLF4 在血管重塑中的作用在過去幾年中逐漸成為研究熱點。研究發(fā)現(xiàn)，在肺動脈高壓患者血清中檢測到KLF4 表達(dá)升高[6]。靶向敲減大鼠肺血管中的KLF4 基因，可緩解肺動脈高壓大鼠的肺血管重塑程度[7]。KLF 在血管重塑中的具體機(jī)制目前尚不完全清楚，本文就KLF4 在血管重塑中的作用展開綜述。

1 KLF4的結(jié)構(gòu)和功能

KLF4 是一種進(jìn)化上保守的含鋅指轉(zhuǎn)錄因子，具有轉(zhuǎn)錄抑制、轉(zhuǎn)錄激活、DNA 結(jié)合3 個不同的結(jié)構(gòu)域。KLF4 常作為轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮作用，在不同的微環(huán)境和不同的信號通路作用下對基因表達(dá)的調(diào)控具有雙向作用。KLF4 mRNA 在胰腺癌組織中表達(dá)降低，過表達(dá)KLF4 mRNA 能抑制胰腺癌細(xì)胞增殖和遷移[8]。KLF4 在人口腔鱗狀細(xì)胞癌組織中的表達(dá)顯著降低，過表達(dá)KLF4 可促進(jìn)口腔癌細(xì)胞在體外的遷移和侵襲[9]，提示KLF4 在口腔癌中既可以作為腫瘤抑癌基因，又可作為癌基因。KLF4 在腫瘤中的抗增殖、遷移等作用，為心血管疾病的治療提供了新思路。收縮性VSMC 是健康血管壁中最突出的細(xì)胞，對于維持血管張力至關(guān)重要。VSMC在外部刺激下誘導(dǎo)收縮型VSMC 分化為分泌型稱為表型轉(zhuǎn)換，參與多種血管疾病的病理生理改變，而KLF4 在其中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用[10]。KLF4 表達(dá)升高可促進(jìn)VSMC 表型轉(zhuǎn)換，抑制VSMC 增殖、遷移，從而改善病理血管重塑[11]。內(nèi)皮功能障礙在肺動脈高壓的病理生理中起核心作用。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞可分泌外泌體參與VSMC 表型轉(zhuǎn)換[12]，肺動脈平滑肌細(xì)胞中KLF4 表達(dá)減少，可能導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙[13]。另外，KLF4 具有抗炎作用，在缺血性腦卒中腦梗死較輕的血管炎癥中高表達(dá)，提示KLF4 有緩解血管內(nèi)皮損傷的作用[4]。巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、VSMC 等細(xì)胞中都表達(dá)KLF4[9]，而這些血管結(jié)構(gòu)細(xì)胞都參與血管重塑，KLF4 參與血管重塑的具體過程究竟如何，還需要進(jìn)一步地研究探討。

2 KLF4的相關(guān)信號通路

骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein,BMP）是轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factorβ,TGF-β）超家族成員，是肺動脈高壓的主要發(fā)病基因[6]。TGF-β 信號通路主要有2 條傳導(dǎo)路徑：TGF-β/SMAD2/3 信號通路、BMP/SMAD1/5/8 信號通路。TGF-β 在細(xì)胞膜上與其受體結(jié)合形成復(fù)合物，誘導(dǎo)Ⅱ型受體磷酸化Ⅰ型受體，進(jìn)而激活下游Smad2、Smad3 蛋白；BMP 與骨形成蛋白受體2（bone morphogenetic protein receptor type 2,BMPR2）結(jié)合后，Ⅱ型受體可磷酸化Ⅰ型受體，進(jìn)而激活下游Smad1、Smad5、Smad8 蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，KLF4對肺內(nèi)皮細(xì)胞中BMP/TGF-β 軸的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)至關(guān)重要，損害該信號軸可加速肺動脈高壓發(fā)展[14]。另外，TGF-β1通過增加KLF4 和Smad2 與TGF-β I 型受體（TGF-β type I receptor,TβRI）啟動子的DNA 結(jié)合活性，最終誘導(dǎo)VSMC 分化[15]。TGF-β1是JAK/STAT 通路的激活劑和肺血管重塑的誘導(dǎo)劑，參與肺動脈高壓的發(fā)展[16]。另外，BMP4 通過上調(diào)KLF4促進(jìn)食管鱗狀上皮的表型轉(zhuǎn)換[17]。因此，BMP/TGF-β 可能成為肺血管重塑的研究新方向，為治療肺動脈高壓提供新的治療靶點。

3 KLF4與肺血管重塑的關(guān)系

3.1 KLF4在內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)揮抗炎作用

內(nèi)皮細(xì)胞參與血管重塑的過程，內(nèi)皮細(xì)胞和VSMC 之間的相互作用是肺動脈高壓發(fā)生的關(guān)鍵機(jī)制[17]。內(nèi)皮功能障礙可導(dǎo)致血管擴(kuò)張劑的產(chǎn)生長期受損，以及血管收縮劑如內(nèi)皮素-1（Endothelin-1,ET-1）的過度表達(dá)，繼而增加血管張力，促進(jìn)血管重塑，最終導(dǎo)致肺動脈高壓的發(fā)生。KLF4 作為內(nèi)皮生物學(xué)和血管完整性的主要調(diào)節(jié)因子，在內(nèi)皮細(xì)胞中發(fā)揮保護(hù)作用[18]。研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮中缺乏KLF4 基因會加劇缺氧誘導(dǎo)的肺動脈高壓并增加ET-1 的表達(dá)[19]。此外，ET-1 可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞中的KLF4 S-亞硝化，以降低KLF4 轉(zhuǎn)錄活性，導(dǎo)致內(nèi)皮血管舒張功能受損[20]。核因子κB（nuclear factor kappa-B,NFκB）是細(xì)胞內(nèi)重要的轉(zhuǎn)錄因子，長期以來一直被認(rèn)為是一種典型的促炎信號。研究發(fā)現(xiàn)，KLF4 可以通過NF-κB/KLF4 正反饋環(huán)來反向衰減NF-κB 轉(zhuǎn)錄活性，從而減輕內(nèi)皮炎癥[21]。因此，缺乏KLF4 會導(dǎo)致內(nèi)皮炎癥加重、內(nèi)皮功能障礙，最終加重血管重塑。

3.2 KLF4促進(jìn)肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖、遷移

肺動脈平滑肌細(xì)胞是肺動脈中膜的主要成分，其增殖/凋亡平衡被破壞和表型轉(zhuǎn)換引起的過度增殖是肺血管重塑的主要原因。微小核糖核酸(microRNA,miRNA）參與肺動脈高壓形成的相關(guān)通路，miRNA 的表觀調(diào)控失調(diào)對于肺動脈高壓的發(fā)生有推動作用[22]，KLF4 在其中發(fā)揮重要作用。例如，miR-182-3p 可上調(diào)KLF 表達(dá)，通過miR-182-3p/Myadm/KLF4/p21 軸調(diào)節(jié)肺血管重塑[23]。然而，TGFβ 和BMP4 通過激活轉(zhuǎn)錄肺動脈平滑肌細(xì)胞中miR-143/145，從而下調(diào)KLF4 基因轉(zhuǎn)錄，以抑制肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖、遷移[24]。KLF4 作為肺動脈平滑肌細(xì)胞的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，對肺血管重塑至關(guān)重要。

3.3 KLF4調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化

在不同刺激條件下，巨噬細(xì)胞可以分化為經(jīng)典激活的巨噬細(xì)胞（M1 macrophages,M1）和交替激活的巨噬細(xì)胞（M2 macrophages,M2），參與炎癥和宿主防御。巨噬細(xì)胞在肺血管周圍區(qū)域的募集和隨后的極化是肺動脈高壓的一個重要特征，由于多種細(xì)胞因子及相關(guān)通路的作用，巨噬細(xì)胞極化決定了疾病的發(fā)展趨勢[25-26]。巨噬細(xì)胞在肺動脈高壓患者體內(nèi)表型失衡[26]，并且在肺血管周圍中隨時間動態(tài)變化[27]。M1 巨噬細(xì)胞在早期升高，而M2 巨噬細(xì)胞主要在中晚期積累，通過促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的增殖參與血管重塑。KLF4 可通過調(diào)控多種轉(zhuǎn)錄因子激活M1 和M2 巨噬細(xì)胞參與炎癥反應(yīng)。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子6（signal transducer and activator of transcription 6,STAT6）和過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma,PPARγ）與肺血管重塑發(fā)生、發(fā)展十分重要[28-29]。KLF4 可協(xié)同激活STAT6 信號通路促進(jìn)肺泡巨噬細(xì)胞極化為M2 表型，減輕肺部炎癥[30]。此外，在缺血/再灌注損傷中，PPARγ 將巨噬細(xì)胞從M1轉(zhuǎn)化為M2 表型，并誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子的產(chǎn)生，促進(jìn)血管生長，減輕血管炎癥[31]。在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中，KLF4 過表達(dá)促進(jìn)M1 巨噬細(xì)胞極化，加重疾病的進(jìn)展和炎癥反應(yīng)[32]。另外，KLF4 表達(dá)增加可促進(jìn)M2 巨噬細(xì)胞極化，以減輕動脈粥樣硬化中的炎癥反應(yīng)[33]。巨噬細(xì)胞極化狀態(tài)與平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞增殖、血管周圍炎癥有關(guān)，而KLF4 參與了上述過程，故KLF4 有可能通過調(diào)控巨噬細(xì)胞極化影響肺血管重塑。

4 結(jié)論與展望

KLF4 表達(dá)在肺血管結(jié)構(gòu)細(xì)胞中普遍存在，與動脈型肺動脈高壓密切相關(guān)。KLF4 蛋白的結(jié)構(gòu)具有高度保守性，結(jié)構(gòu)決定KLF4 是一個雙向調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子，其在肺動脈高壓中的促進(jìn)和抑制作用取決于靶基因和靶細(xì)胞。本綜述表明，KLF4 是促進(jìn)或抑制肺動脈高壓的重要靶點，KLF4 在肺動脈高壓領(lǐng)域的研究盡管有了一些進(jìn)展，但關(guān)于其在肺動脈高壓中發(fā)揮作用的具體機(jī)制仍然存在許多未知的問題，例如：①還有哪些細(xì)胞參與KLF4 對肺動脈高壓的調(diào)節(jié)？②為何KLF4 在同一疾病中不同細(xì)胞表現(xiàn)出“不同”作用的機(jī)制？這些都需要進(jìn)一步積極探索，才有可能闡明KLF4 在肺動脈高壓中的具體機(jī)制，并在未來將基于KLF4 的新型療法用于肺動脈高壓的臨床防治。