一個新的炎癥因子FIZZ1的研究進展

高凌云,李福平綜述,何作云審校

（第三軍醫大學新橋醫院：1.心血管內科；2.心血管外科,重慶400037）

發現于炎癥區域（found in inflammatory zone,FIZZ）尚無統一的中文譯名,是2000年新發現的一個富含半胱氨酸的分泌蛋白家族,其共同特征是N-末端的信號肽和C-末端富含半胱氨酸殘基,具有特異的組織分布性[1]。這個家族包括FIZZ1（found in inflammatory zone 1）、FIZZ2（found in inflammatory zone 2）和FIZZ3（found in inflammatory zone 3）,后者即為所謂的抵抗素（resistin）。其成員分布和功能各不相同,FIZZ1以單體形式分泌,其mRNA可在小鼠白色脂肪組織、舌、肺臟、乳腺、胸腺組織檢測到,其基因被命名為Retn1a；FIZZ2是一種腸源性的分泌激素,只在嚙齒類動物和人類的胃腸道特別是回腸中表達,在增殖的內皮細胞中高度表達,在腸道增生中起重要的作用,其基因被命名為 Retn1b；抵抗素主要由脂肪細胞分泌,進入血液循環,在小鼠、人均有表達,可能與人類冠心病、糖尿病、肥胖有關,其基因被命名為Retn。2003年發現的FIZZ的新成員FIZZ4在鼻的呼吸道上皮細胞和白色脂肪組織中表達,其分布和功能與FIZZ1較為類似[2]。目前對FIZZ1家族成員的功能及其調控機制還處于初步研究階段。本文僅對FIZZ1結構、分布特點、主要功能及調控作一綜述。

1 FIZZ1的結構及分布特點

FIZZ1是2000年發現的一個與炎癥相關的缺氧誘導有絲分裂因子（hypoxia induced mitogenic factor,HIMF）,屬于富含半胱氨酸的Resistin家族,是由111個氨基酸殘基構成的分泌型蛋白,相對分子質量為9.4kd,結構分為3個區域：N端信號序列、不固定的中間部分、高度保守的半胱氨酸重復基序（1CX112CX83CX4CX35CX106CX7CX8CX99C10C）構成的獨特的C末端功能區。該功能區與Resistin家族其他成員一致,故又被稱為Resistin-like molecules alpha（RELMα）。在FIZZ1基因組序列的5′、3′側翼區以及內含子中發現了NF-κ B（核因子κ B）、增強子結合蛋白（C/EBP）、信號轉導和轉錄激活因子6（STAT6）等多個炎癥相關轉錄因子的結合位點,提示FIZZ1的轉錄可能受到這些因子的調控。

FIZZ1具有明顯的分布特異性,主要位于肺泡上皮細胞、白色脂肪組織、心臟、舌,同時在循環單核細胞及活化的巨噬細胞中也有顯著表達。

2 FIZZ1的主要功能

FIZZ1被發現時就作為炎癥細胞如巨噬細胞被激活的標志物,稱之為“found in inflammatory zone 1,FIZZ1”（發現于炎癥地帶）[3],又稱為“缺氧誘導有絲分裂因子,HIM F”,表明它兼具炎癥因子和生長因子的特性,如促進細胞增殖、遷移、抗凋亡、分化、趨化、收縮血管及促進血管新生等[4]功能。在肺中的表達提示其與肺部疾病關系密切[5-6]。目前對FIZZ1的研究主要集中在缺氧肺血管重構、肺纖維化、過敏性肺病及肺發育和代償性增生等過程中。

2.1 在缺氧肺血管重構中的作用 在小鼠慢性缺氧肺血管重構模型的研究中發現,FIZZ1蛋白在氣道上皮細胞、肺泡Ⅱ型細胞表達明顯上調,體外重組的FIZZ1蛋白明顯促進肺血管的收縮和肺動脈平滑肌的增殖、遷移,并呈劑量依賴性,其縮血管效應強于內皮素和血管緊張素Ⅱ。近一步的研究顯示,磷脂酰肌醇3磷酸激酶（PI3K）/Akt通路參與了FIZZ1介導的肺血管平滑肌細胞的增殖和遷移。PI3K是一種與細胞生長信號調控密切相關的脂質激酶,Akt是其下游的一個主要靶點,PI3K/Akt通路介導肺血管平滑肌細胞增殖、遷移的可能機制：活化的Akt通過下調細胞周期素依賴激酶的抑制物p27與p21,減少細胞周期調節蛋白D1（Cyclin D1）的降解,使細胞跨越G1～S期限制點進入S期而促進平滑肌細胞增殖；p21的下調還抑制細胞內組織型轉谷氨酰胺酶（tTG）的表達,而tTG能夠促進細胞外基質間發生交聯,穩定細胞外基質,tTG表達受抑則加速了細胞外基質的降解,從而有利于細胞遷移。已證實PI3K的抑制劑LY294002僅能部分抑制FIZZ1引起的肺血管平滑肌細胞的增殖、遷移,從而提示PI3K/Akt可能并非FIZZ1刺激血管平滑肌細胞增殖、遷移的唯一通路[7]。

2.2 在肺纖維化中的作用 肺纖維化的發病機制尚未完全闡明,用博萊霉素復制的大鼠肺纖維化模型與人類特發性肺纖維化病變相似,所以該模型被廣泛用于肺纖維化的研究。一般認為,發病最初為肺損傷,繼而為肺泡炎,產生的大量炎癥因子等引起致纖維化因子的升高,并最終引起間質增生及纖維化[8]。Liu等[5]用基因芯片技術發現在肺纖維化中,FIZZ1的表達明顯上調。原位雜交技術表明FIZZ1的表達主要集中在肺泡和氣道上皮細胞中,而在體外培養的肺成纖維細胞中未檢測到FIZZ1,但是,將表達FIZZ1的Ⅱ型肺泡上皮細胞和成纖維細胞共同培養,成纖維細胞α-actin和Ⅰ型膠原的表達增強,這種作用不依賴于TGF-β,將表達FIZZ1的質粒轉入成纖維細胞中,其α-actin和Ⅰ型膠原的表達明顯增強,此結果提示FIZZ1在肺纖維化肌成纖維細胞的分化中起作用。Liu等[9]的進一步研究表明,Notch1信號轉導通路在FIZZ1誘導肌成纖維細胞分化中起重要作用。FIZZ1不僅可誘導肌成纖維細胞的分化,而且通過激活ERK信號轉導通路抑制凋亡蛋白caspase-3和caspase-8的活性而抑制肌成纖維細胞的凋亡從而進一步促進肺纖維化的形成[10]。

2.3 在過敏性哮喘中的作用 目前,實驗室普遍用卵清蛋白刺激鼠作為哮喘的動物模型,研究表明,用卵清蛋白刺激小鼠時發現,FIZZ1蛋白在支氣管肺泡灌洗液中濃度較高,在未經稀釋的氣道分泌物中更高[1]。原位雜交技術顯示FIZZ1mRNA在增生肥大的支氣管上皮和肺泡Ⅱ型細胞中表達明顯增強。離體實驗結果表明,FIZZ1對背根神經節的存活和基因表達起明顯促進作用。體內實驗表明,FIZZ1可以調節神經元支配的支氣管樹的功能。因而,FIZZ1可以改變局部組織對過敏性肺部炎癥的反應,在呼吸道上皮細胞的維持和對損傷的反應方面可能有重要作用。

2.4 在肺部發育中的作用 Wagner等[11]的研究結果表明,在C57/BL小鼠胚胎發育16d到出生后28d,肺組織中FIZZ1的表達明顯增強。原位雜交技術表明FIZZ1的表達主要集中在支氣管上皮細胞、肺泡Ⅱ型細胞、內皮細胞及原始間充質細胞胞漿中,且與缺氧誘導轉錄因子（HIF）-2α在時間和空間上共存,表明FIZZ1可能在轉錄水平受到HIF-2α的調控。而預先用FIZZ1處理可以顯著抑制體外培養的胚胎肺的凋亡,表明FIZZ1可能通過其抗凋亡作用促進肺泡的發育和成熟。Li等[12]在鼠肺葉切除代償增生的殘廢組織中也檢測到FIZZ1的高表達,在切除后1d開始增高,第7天達到高峰。免疫組化和原位雜交技術表明FIZZ1蛋白和mRNA的表達主要位于氣道上皮細胞、肺泡Ⅱ型細胞和肺血管內皮細胞中。氣管內滴注重組FIZZ1蛋白可以明顯促進氣道上皮細胞、肺泡Ⅱ型細胞及肺泡隔細胞等諸多細胞的增殖,表明FIZZ1作為一種生長因子促進肺葉切除后殘肺組織的再生。

目前發現FIZZ1除了在肺部發揮作用外,還可抑制體外培養的3T3-L1前脂肪細胞分化為脂肪細胞,但不影響3T3-L1前脂肪細胞的增殖,也不影響胰島素樣生長因子和血小板源性生長因子誘導的細胞增生作用,可能對脂肪細胞的穩態起一定的作用[13]。

3 FIZZ1的調控

諸多因素如缺氧、饑餓、細胞因子IL-4、IL-13、干擾素γ、脂多糖、高血糖均可調控FIZZ1的表達,目前對FIZZ1的調控機制仍不甚清楚。如前所述,在FIZZ1基因組序列中發現了STAT6、C/EBP等多個炎癥相關轉錄因子的結合位點。IL-4、IL-13通過酪氨酸磷酸化作用活化STAT6、C/EBP使其單體聚合并轉位至細胞核,分別與FIZZ1基因組序列中STAT6、C/EBP位點結合,啟動 FIZZ1的轉錄[14]。此外,NF-κ B、HIF-2α等核因子可能也參與了對FIZZ1的調控,其具體機制有待進一步的研究。

總之,FIZZ1是一個與炎癥相關的缺氧誘導有絲分裂因子,在缺氧、肺纖維化、過敏性哮喘、肺部發育等中具有重要意義。諸多因素可調控FIZZ1的表達。然而,目前的研究僅限于動物實驗,關于其在人類疾病的作用及其他功能均有待進一步的研究。

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