EMT、TGF-β　、AngⅡ與器官纖維化發生機制的研究進展

王保蘭(綜述)，鄭玉龍(審校)

(徐州醫學院附屬淮安第二人民醫院呼吸科，江蘇 淮安223002)

EMT、TGF-β、AngⅡ與器官纖維化發生機制的研究進展

王保蘭△(綜述)，鄭玉龍※(審校)

(徐州醫學院附屬淮安第二人民醫院呼吸科，江蘇 淮安223002)

摘要：纖維化是大多數慢性炎癥性疾病的病理轉歸，幾乎能發生在身體的每個組織器官。纖維化以過多的細胞外基質沉積為特征，進一步發展可導致器官功能衰竭乃至死亡。關于器官纖維化的研究很多，但其確切機制目前尚不明確。近年來，上皮間質轉化(EMT)、轉化生長因子β1(TGF-β1)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)在組織器官纖維化形成機制研究中備受關注。該文就EMT、TGF-β1、AngⅡ與各器官纖維化的相互關系及作用機制予以綜述，以更全面地認識纖維化的發生機制。

關鍵詞：器官纖維化；上皮間質轉化；轉化生長因子β1；血管緊張素Ⅱ

纖維化是一種難治的病變，且纖維化改變波及范圍很廣，可出現在多種血管性疾病以及所有重要的組織器官中[1]。纖維化是許多持續性炎癥性疾病產生后遺癥的常見病因，如特發性肺纖維化、進展性腎病和肝硬化。目前纖維化疾病的治療仍是醫學界的一個難題，近年來纖維化疾病已經成為研究的熱點?，F就上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal-transition，EMT)、轉化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)和血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，AngⅡ)在組織器官纖維化領域的研究成果予以綜述，為綜合各學科纖維化領域研究成果，更好地認識纖維化提供新思路。

1EMT

EMT是Greenburg和Hay[2]于1982年首次提出的概念，Stepen和Elisabeth等[3]在同一年指出，EMT是細胞的一種適應形式、一種經濟型轉變機制。Gabbiani[4]通過實驗證實，肌成纖維細胞分泌細胞外基質是所有纖維化疾病的發病機制。因此，目前關于纖維化的研究著重在闡明靜止性成纖維細胞分化成肌成纖維細胞過程的起始、維持和終止的分子和免疫學機制。近年來研究發現，腎、肝、肺等器官的纖維化均有EMT的發生。

1.1EMT與腎臟纖維化Strutz等[5]最早報道了EMT存在于腎纖維化。近年有研究證實，暴露于血清蛋白的近端腎小管上皮細胞可以發生EMT，且補體片段3a在這一過程中起至關重要的作用[6]。腎小管的上皮細胞發生EMT轉變為間質細胞，腎小管上皮細胞通過獲得間質細胞的表型和遷移能力，使它們能穿過腎小管微環境到達間質空間且逃避細胞凋亡。此外，EMT能引起肌成纖維細胞數量的大量增加導致腎小管萎縮，進而引起腎臟損傷纖維化改變。還有研究結果表明，腎小管上皮的EMT是一個可逆的過程，可見EMT對腎臟的損傷修復和再生起重要作用[7]。

1.2EMT與肝臟纖維化肝纖維化是一種進展性病理過程，由細胞外基質的過度沉積導致肝臟結構異常，進一步發展成肝硬化。肝星狀細胞的活化是肝纖維化的起始反應，白細胞介素17A通過上調和穩定肝星狀細胞上TGF-β受體，活化Smad2/3信號通路促進纖維化的發生[8]。Kaimori等[9]將離體小鼠肝細胞進行培養，證實TGF-β1誘導體外成熟肝細胞發生EMT。Zeisberg和Kalluri[10]利用四氯化碳刺激轉基因的小鼠制作肝纖維化模型，發現在纖維化區域有大量成纖維細胞特異性蛋白1陽性的細胞沉積，且這些細胞中有45%的細胞也表達β半乳糖苷酶，這一研究有力地說明了EMT為肝纖維化的重要機制[11]。在肝細胞處于EMT狀態時，TGF-β1可誘導鋅指轉錄因子產生和活化Smad2/3通路，進而加快纖維化進程[6]。諸多研究結果顯示，EMT在肝纖維化發展和進展中起重要作用。

1.3EMT與肺臟纖維化Chilosi等[12]指出，在特發性肺纖維化支氣管損傷中觀察到的β-連環蛋白異常核化與基底細胞發生EMT能動性增加有關,從而改善肺臟支氣管化和組織結構重建。Chen等[13]應用人肺上皮細胞系A549研究TGF-β/p-Smad2信號通路在EMT中的作用，研究結果證實，多壁納米碳管誘導的肺纖維化與TGF-β/Smad信號通路活化誘導上皮源性成纖維細胞的產生密切相關。此外，有研究顯示叉頭盒轉錄基因M1可增強肺部炎癥和EMT的關鍵基因表達，是放射誘導肺纖維化過程不可或缺的，提示EMT在肺纖維化過程中是不可或缺的[14]。

2TGF-β1

在哺乳動物中，TGF-β有3種同型體TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，組織纖維化中主要是TGF-β1同型體起作用。TGF-β1由循環中的單核細胞和組織中巨嗜細胞產生。TGF-β1通過調節淋巴細胞增生、分化和存活來維持免疫耐受，以及通過調節各種免疫細胞的趨化性、活性和存活來控制炎癥反應的識別和起始[14]。雖然許多細胞外配體可以誘導EMT，但是TGF-β1和TGF-β1相關蛋白是細胞分化生長和癌癥發展轉化中最重要的誘導因子[15]。

2.1TGF-β1在各系統的作用TGF-β1信號通路是由 Smad蛋白或其他信號蛋白(如蛋白激酶B、絲裂原活化蛋白激酶等)介導的，TGF-β1信號通路對不同細胞和組織維持正常生理功能至關重要[16]。TGF-β1能促進調節T細胞和炎癥Th17兩者的分化，是免疫反應的一個重要調節因子。Rosen bloom等[17]研究表明，抑制TGF-β1信號通路可能為治療肺纖維化、腎小球硬化、肝硬化、系統性硬化病等纖維化疾病提供一個新方向。Berk等[18]報道，TGF-β1在高血壓性心臟病的細胞外基質重建中起作用。此外，在腫瘤中TGF-β1誘導各種生長因子和細胞因子的表達，促進細胞代謝、促進腫瘤基質的形成、血管生成和免疫抑制。

2.2TGF-β1與纖維化的聯系腫瘤壞死因子α、白細胞介素1β是強有力的促炎介質,通過TGF-β1調節機制誘導上皮間質性轉化和肌成纖維細胞的活化加劇薄壁組織損傷是纖維化一個重要的上游驅動程序。TGF-β1能直接誘導成纖維細胞分化成肌成纖維細胞，且在纖維細胞的募集和肌成纖維分化中起重要作用[19]。現普遍認為，TGF-β1是一種具有重要調節活性的多功能細胞因子，可影響多種重要生物通路，如胚胎發生、免疫、腫瘤發生、細胞增生和遷移、創傷修復，炎癥和纖維化等。研究顯示，在腎臟、肝臟、皮膚和心臟的纖維化中均可見Wnt-β-catenin信號通路的活化[20]。小鼠體內的Wnt-1-可誘導信號轉導蛋白1表現出促肺泡Ⅱ型細胞的增生，促進肺臟和腎臟的EMT及介導TGF-β1驅動的腎臟纖維化?？梢姡琓GF-β1不僅有抗炎和促纖維化的雙重活性，還與肝、肺、腎以及心臟的纖維化進展相關。

2.3TGF-β1相關信號通路阻斷TGF-β1誘導編碼膠原蛋白Ⅰ和膠原蛋白Ⅲ的基因表達，以及活化肌成纖維細胞合成膠原蛋白，抑制TGF-β1的活性可能對治療纖維化有作用。抑制TGF-β1活性的方法很多，包括中和抗體、溶解受體、受體激酶拮抗藥物、反轉錄試劑和多種非特異性藥物。研究顯示，抑制SMAD3通路可降低TGF-β1水平以及減少間質膠原蛋白沉積，對纖維化有一定的治療效應[21]。吡非尼酮抑制TGF-β1誘導的人纖維母細胞的增殖和膠原合成，在臨床前的特發性肺纖維化[22]、肝纖維化、腎纖維化、肥厚性心肌病和放射誘導的纖維實驗模型中具有治療效應，表現出很廣的抗纖維化活性。吡非尼酮是首個已經在歐洲和日本獲許使用的抗纖維化靶向藥物[23]。

硼替佐米是經美國注射用藥協會批準使用的一種蛋白酶體抑制劑，可抑制體外TGF-β1信號轉導，且對博萊霉素誘導的小鼠皮膚和肺臟纖維化具有保護作用。吉利德科學公司開發了一種人源化單克隆抗體，該抗體以賴氨酸氧化酶2為作用靶點，可用于治療心臟纖維化、特發性間質性肺炎和肝纖維化等[24]。同一藥物對多種器官纖維化起作用，提示各器官纖維化中的作用機制可能類似。

3AngⅡ

AngⅡ通過直接刺激TGF-β1產生以及促發成纖維細胞增生和分化成肌成纖維細胞而發揮促纖維化作用。AngⅡ除對TGF-β1分泌和活化起作用外，還可直接增強TGF-β1信號轉導，如增加SMAD2水平和磷酸化SMAD3的核轉錄，從而進一步促進肌成纖維細胞合成膠原、纖維連接蛋白和糖蛋白加重纖維化。

3.1AngⅡ和心臟纖維化Berk等[18]指出，活化的巨噬細胞和肌成纖維細胞可局部產生AngⅡ，上調TGF-β1的表達，促使血管周圍纖維化和心臟的瘢痕形成，說明AngⅡ在高血壓型心臟病所致心肌纖維化中起重要作用。Yamamoto等[25]用缺乏血管緊張素轉換酶2(angiotensin converting enzyme 2，ACE2)小鼠研究ACE2缺乏與壓力負荷誘導心功能下降的關系，實驗結果顯示，ACE2抑制體內AngⅡ的活化，可抑制壓力過負荷所致的心臟肥大和充血性心力衰竭。用坎地沙坦干預缺乏ACE2小鼠，小鼠心臟肥大程度減輕，絲裂原活化蛋白激酶信號通路的活性受抑制，表明ACE2在抑制AngⅡ介導的壓力過負荷所致心肌肥大反應中起重要作用。反之，干擾這種調節功能可加速心臟肥大和縮短肥大代償期到心力衰竭間的過度期。

3.2AngⅡ與腎纖維化ACE2是一種羧肽酶,可分解AngⅡ成Ang-(1-7)。在腎素-血管緊張系統中，ACE2能直接和間接產生Ang1-7，后者能舒張血管，降低血壓，抑制心肌細胞肥大和成纖維細胞的增殖。Bernardi等[26]報道，ACE2可抵消AngⅡ對腎臟的影響，阻止腎小管損傷的進一步發展，以ACE2為靶點可能為治療腎臟疾病的一種很有前景的方法。通過實驗證實ACE2 缺乏可導致氧化應激反應增強，發生促炎和促纖維化改變，這與ACE2分解AngⅡ生成Ang-(1-7)， Ang-(1-7)直接調節腎臟心房鈉利尿肽基因和蛋白表達相關。Ye等[27]復制多發性硬化癥大鼠模型，觀察發現多發性硬化癥組大鼠心、腎組織中ACE2 mRNA表達均顯著下調；血漿和心、腎組織中AngⅡ的水平均增加，進一步證實了ACE2對心、腎器官的保護作用。在代謝綜合征中心、腎組織ACE2表達減少使其水解產生的Ang1-7減少，血漿和局部AngⅡ的水平升高，從而引起一系列生理學反應致使心、腎等靶器官損害，提示代謝綜合征的發生、發展與腎素-血管緊張素系統中AngⅡ的代謝通路密切相關。

3.3AngⅡ與肺臟損傷及肝纖維化急性呼吸窘迫綜合征的發病率和病死率目前仍很高，然而對于急性呼吸窘迫綜合征/急性肺損傷尚無有效的治療方案。有研究證實[28]，腎素-血管緊張素系統通過調節ACE生成AngⅡ導致肺損傷，ACE2是一種近期發現的ACE同系物，可負向調節腎素-血管緊張素系統平衡ACE的損傷作用。Rey-Parra等[29]用ACE基因敲除雄性小鼠和野生型雄性小鼠，氣管內注入博來霉素造肺纖維化模型，實驗結果顯示，雄性ACE基因敲除雄性小鼠比野生型小鼠的運動負荷量和肺功能下降更顯著，膠原沉積量及肺纖維化程度也更嚴重，表明ACE2基因缺失使博來霉素誘導的肺損傷更嚴重，ACE2可抑制博來霉素誘導的肺損傷，ACE有保護博來霉素誘導纖維化的作用。研究證實，上調Ang-ACE/AngⅡ/AngⅡ Ⅰ型受體軸可加重肺纖維化，Meng等[30]研究證實上調 ACE2/Ang-(1-7)/G蛋白偶聯受體軸能通過抑制絲裂原活化蛋白激酶/核因子κB信號通路可改善肺纖維化，這與Ang-(1-7)對促炎反應的影響效應密切相關。黃謙等[31]研究大鼠四氯化碳誘導的肝纖維化模型研究ACE2的表達與致病性的相關性，結果顯示，四氯化碳處理后大鼠的ACE2 mRNA水平顯著上調，肝臟的ACE2基因表達與丙氨酸轉氨酶水平、天冬氨酸轉氨酶水平以及Ishak纖維化得分有很強的關聯性，證實ACE2基因表達與肝纖維化程度存在明顯的關系，從而可知ACE2在肝纖維化生成中起重要作用。

4小結

器官纖維化是世界范圍內高發病率和高病死率的疾病。目前對纖維化疾病的治療，以炎癥級聯反應為治療靶點，但是普遍效果不佳，很大程度上是因為纖維化的具體機制尚不清楚。越來越多的研究結果證實，EMT、TGF-β1和AngⅡ在各個器官纖維化中均起重要作用，表明各個器官纖維化發生機制存在很大的共性。結合各學科纖維化研究成果，必將有利于認識并最終治愈纖維化疾病。

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Advances in Studies on the Mechanism of EMT,TGF-β1,AngⅡ and Organ FibrosisWANGBao-lan,ZHENGYu-long.(DepartmentofRespiratoryDiseases，theAffiliatedHuai′anSecondPeople′sHospitalofXuzhouMedicalCollege，Huai′an223002，China)

Abstract:Fibrosis is a pathological feature of most chronic inflammatory diseases,which affects nearly every tissue/organ in the body.It is defined by the accumulation of excess extracellular matrix components.If highly progressive,the fibrotic process eventually leads to organ malfunction or even death.There are many studies on organ fibrosis,but its exact mechanism is still unclear.In recent years,studies on the mechanism of organ fibrosis are more and more,especially on epithelial-mesenchymal-transition(EMT),transforming growth factor-β1(TGF-β1) and angiotensin Ⅱ(AngⅡ).Here is to make a review of the role of EMT,TGF-β1,AngⅡ in organ fibrosis,so as to comprehensively understand the pathogenesis of fibrosis.

Key words:Organ fibrosis； Epithelial-mesenchymal-transition; Transforming growth factor-β1; Angiotensin Ⅱ

收稿日期：2015-01-04修回日期：2015-04-28編輯：伊姍

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.22.015

中圖分類號：R563

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)22-4072-03