劉 青綜述，何振華，張秀峰審校（南華大學附屬第二醫(yī)院呼吸內科，湖南衡陽421000）

肺纖維化是一種慢性彌漫性肺間質的炎癥性疾病，主要以成纖維細胞增生和細胞外基質（extracellular matrix，ECM）沉積為主要病理特征，最終導致肺組織結構的異常重塑[1]，呼吸衰竭而死亡。其發(fā)病率、死亡率逐年升高，但其發(fā)病機制至今仍不明確，涉及多信號通路調控及多因子相互作用過程。近年來研究發(fā)現，第10號染色體同源丟失性磷酸酶-張力蛋白基因（phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten，PTEN）除了在腫瘤中有重要作用外，在肺纖維化中的作用也日益重要，其機制可能與負性調控一系列信號通路，調節(jié)細胞的增殖、分化及血管生成有關。

1 PTEN 基因概述

PTEN 基因是繼p53 后一個新的重要抑癌基因，于1997 年被發(fā)現，位于人第10 號染色體q23.3 區(qū)，長度為200 kb，由9 個外顯子和8 個內含子組成，其基因產物為具有蛋白和脂類雙重作用的磷酸酯酶，也是目前發(fā)現的第1 個具有磷酸酶活性的抑癌基因。PTEN 基因在多器官（如肺、心臟、肝臟、腎臟、胃腸道及皮膚、中樞神經系統(tǒng)等）中均有表達[2]，說明其可能參與了體內多種生理和病理過程，能使三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3）脫磷酸后轉變成二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）而發(fā)揮重要作用。目前發(fā)現，PTEN 基因不僅參與了細胞分裂、肥大、增殖、侵襲、黏附、ECM 代謝及炎性反應等過程[3]；而且還參與了調控多條細胞信號通路，其中可通過調控磷脂酰肌醇-3 激酶/蛋白激酶B（phosphatidy linositol-3 kinase/protein kinase B，PI3K/Akt）途徑、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）、黏著斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）等途徑調節(jié)細胞生長、增殖及轉移，而PI3K/Akt信號通路是其中最重要的通路之一，其激活可負性調控細胞增殖和分化[4]。

2 信號通路與肺纖維化

前期研究發(fā)現，PTEN 基因的突變或表達缺失除了與腫瘤侵襲及轉移相關外[5]，還在肺纖維化中有一定意義。目前，肺纖維化的發(fā)病機制不明確，涉及多信號傳導通路，如PI3K/Akt、FAK、MAPK、金屬基質蛋白酶類（matrix metalloprote inases，MMPs）以及血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、轉化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）等因素的相互作用，導致肺成纖維細胞增殖、ECM 沉積、血管增生，促進肺纖維化形成。而PTEN 基因也可調控上述細胞信號傳導途徑，從而調節(jié)細胞生長、增殖、遷移及血管生成，發(fā)揮抗肺纖維化作用。

3 PTEN 基因通過調控以下信號通路參與肺纖維化的發(fā)病過程

3.1 PTEN 基因調控PI3K/Akt 信號通路參與肺纖維化 PI3K/Akt信號通路是參與肺纖維化信號傳導的重要通路，可調節(jié)肺成纖維細胞增殖及ECM 沉積。在肺纖維化患者的肺組織中，用免疫組化方法發(fā)現，肺纖維化部位活性PI3K 和磷酸化蛋白激酶B（phosphatidy-protein kinase，p-Akt）表達增加[6-7]，而患者肺成纖維細胞的PTEN 基因酶活性下降，從而導致PI3K/Akt 信號通路激活，肺成纖維細胞增殖[8-9]。最近也有研究發(fā)現，脂多糖下調PTEN 基因表達后，激活PI3K/Akt 信號途徑，促進肺成纖維細胞增殖[10]。相關研究發(fā)現，純化的PTEN 基因能使PIP3 脫磷酸后轉變成PIP2，從而抑制PI3K/Akt 信號通路，使Akt 活性下降，促進細胞凋亡[11-13]。有研究發(fā)現，PIP3 也是部分常見的生長因子，如表皮生長因子-1（epidermal growth factor 1，EGF-1）、TGF-β、結締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）等信號的第二信使，而這些生長因子也參與了肺纖維化的形成，因此，其激活的信號可促進肺成纖維細胞增殖、膠原蛋白合成及抑制細胞凋亡。由此可知，PTEN 基因可通過調控PI3K/Akt 信號通路參與肺纖維化的形成。

3.2 PTEN 基因的表達可抑制MAPK 中細胞外信號調節(jié)激酶（extraccellular signal regulated kinase，ERK）的活化而發(fā)揮抗纖維化作用 MAPK 信號通路也參與了肺纖維化的形成，是介導細胞反應的一條重要信號通路，其共有4 條信號傳導通路：p38 絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen activated protein kinase，p38MAPK）、ERK 和ERK5/大絲裂素活化蛋白激酶1（big map kinase1，BMK1）、c-Jun 氨基末端激酶（c-jun amino-terminal kinase，JNK）/應激酶活化的蛋白激酶（stress-activated protein kinase，SAPK）。而ERK 是其中一條調控細胞增殖、凋亡極為重要的信號通路，有研究表明，ERK 信號通路也參與了肺纖維化的形成。在博萊霉素（bleomycin，BLM）誘導的大鼠肺纖維化模型中檢測到大鼠肺組織各時間點ERK1、ERK2 的表達較對照組明顯增多，且磷酸化ERK1/2 的表達也明顯增高，由此可知，信號蛋白ERK1/2 不僅參與了肺纖維化早期的肺泡炎性階段，還參與了纖維化終末階段[14]。Fubini 等[15]研究發(fā)現，晶狀體二氧化硅顆粒及其活化細胞產生的活性氧簇可導致細胞及肺損害，而該過程中涉及細胞活化的信號傳導通路，包括MAPK/MEK 和ERK，該通路的活化可增加特定轉錄因子——核因子κB（NF-κB）和轉錄因子-1（activator protein 1，AP-1）的活化。由此可證明，ERK 信號通路在纖維化發(fā)病過程中具有一定作用。若阻斷該通路，可抑制細胞增殖、促進細胞凋亡，從而發(fā)揮抗肺纖維化的作用。而PTEN 基因能有效抑制ERK 激活，從而抑制細胞的生長、增殖、分化[16]，其主要作用機制：（1）PTEN 基因可選擇性抑制MAPK 中ERK1/2 活性，不受整合素及生長因子的影響[17]，而反義PTEN 基因可明顯提高ERK 磷酸化水平；（2）PTEN 基因可使SH2 包含蛋白（SH2 containing protein，Shc）去磷酸化，減少Grb 相關結合蛋白（Gab）的招募，抑制Gab 與Shc 之間的相互結合，從而抑制ERK 信號通路[18]。因此，PTEN 基因可通過選擇性抑制ERK信號途徑，從而阻斷MAPK 信號傳導途徑，抑制細胞增殖，這可能是治療肺纖維化疾病的另一條重要途徑。

3.3 PTEN 基因能抑制整合素連接激酶（integrin-linked k-inase，ILK）而抗肺纖維化 在肺纖維化形成過程中，肺成纖維細胞增殖、ECM 合成依賴于整合素介導的細胞黏附和信號傳導通路。然而，ILK 可調節(jié)整合素介導的細胞黏附和信號通路，在肺纖維化過程中發(fā)揮重要作用。有研究發(fā)現，PTEN 基因高表達能抑制ILK，阻止肺纖維化進展[7]，而PTEN 基因低表達或功能缺失將影響肺成纖維細胞整合素信號傳導途徑，導致肺成纖維細胞增殖[19]。提示PTEN 基因可能通過抑制ILK 而發(fā)揮抗肺纖維化作用[20]，其具體作用機制目前仍不明確，有待進一步探討。

3.4 PTEN 基因與促血管新生因子 近年來，血管生成在肺纖維化中的作用逐漸受到重視[21]。1963 年有學者首次在肺纖維化患者肺組織中發(fā)現纖維化區(qū)域肺微血管明顯增加及血管重構明顯，血管的生成還可導致炎性反應。在肺纖維化的肺組織中，因血管重構及血管重新分布導致間質增厚，氣體交換明顯減少[22]。由此證明，異常的血管重構在肺纖維化的發(fā)病過程中可能具有重要作用。血管生成過程受多種血管生成刺激因子的調節(jié)，其中VEGF 是主要的調節(jié)因子，當機體缺氧時缺氧誘導因子（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）被激活，可促進VEGF 的表達，而VEGF 可特異性作用于血管內皮細胞，從而具有促進血管生成的作用，增加血管通透性；VEGF 表達增加，還可促進內皮細胞表達MMP-2 和MMP-9，促進細胞生長[23]。BLM 誘導的小鼠肺纖維化中成纖維細胞VEGF表達明顯增加，且血清VEGF 水平與肺纖維化的發(fā)生率呈正相關。因此，血管新生是纖維化修復的推動因素，早期阻斷異常血管生成有可能防止肺纖維化的發(fā)生或延緩肺纖維化的進展。

目前研究發(fā)現，PTEN 基因表達缺失或突變可使多種促血管新生因子表達增加，促進腫瘤血管新生，從而促進腫瘤侵襲和轉移[24-26]。這些促血管新生因子主要包括VEGF、血管內皮生長因子受體（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）、HIF-1、血管生成素（angiopoietins，Angs）及多種MMPs 等[23]。PTEN 基因表達增多可抑制腫瘤中促血管生成因子的生成，抑制血管新生過程。近來研究表明，在肝癌細胞中，促進PTEN 基因表達可阻斷PI3K/Akt信號通路，從而抑制MMP-2、MMP-9 和VEGF，抑制肝癌細胞生長及轉移[27]。而在肺纖維化血管新生過程中同樣存在這些促血管生成因子，因此，PTEN 基因也可通過抑制促血管生成因子的生成，從而抑制肺纖維化進展，其作用機制可能存在如下幾點：（1）VEGF與VEGFR 結合激活PI3K/Akt 信號通路后作用于下游靶蛋白，進而促進VEGF 的合成[23-26]。而PTEN 基因還可通過抑制PI3K/AKT信號傳導通路，使VEGF 等促血管新生因子合成減少，從而抑制血管新生[23-28]。（2）活化的Akt 及哺乳動物雷帕霉素靶蛋白可增加內皮細胞VEGFR 的表達，促進血管新生[28]。PTEN 基因可通過以上機制抑制血管新生，而血管新生除了在腫瘤中有重要地位外，也是肺纖維化形成過程中的一個關鍵環(huán)節(jié)， 因此推測，PTEN 基因可通過抑制血管新生為治療肺纖維化帶來新的希望。

4 PTEN 基因與肺纖維化的關系

肺纖維化發(fā)病機制復雜，是多信號傳導途徑、多細胞因子相互作用形成的過程，有研究表明，肺纖維化病理過程中涉及PTEN基因功能的缺失。White 等[29]從肺纖維化患者的活檢肺組織中發(fā)現PTEN 蛋白表達減少，在PTEN-/-基因中α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）表達、成纖維細胞及ECM 膠原蛋白均增加，而將PTEN重組基因轉染PTEN-/-基因后發(fā)現，α-SMA 表達、成纖維細胞增生及ECM 膠原蛋白明顯減少，證實在體內抑制PTEN 基因表達可促進肺纖維化，而PTEN 基因表達增加可抑制肺成纖維細胞增生。White 等[30]研究發(fā)現，在肺纖維化患者肺組織中，肺成纖維細胞中PTEN mRNA 轉錄、蛋白表達及磷酸酶活性均低于正常肺成纖維細胞，表明PTEN 基因參與了肺纖維化的發(fā)病過程，其低表達可促進肺纖維化的發(fā)生，而PTEN 基因高表達可發(fā)揮抗纖維化作用，但具體調控機制及作用靶點并不明確，有待進一步研究。

5 結語與展望

肺纖維化發(fā)病機制復雜，目前尚缺乏有效治療措施，如何遏制肺纖維化進展仍為世界難題。PTEN 基因具有廣泛的作用，目前，其與肺纖維化疾病的相關研究不多，但已初步證實PTEN 基因參與了肺纖維化發(fā)病過程，但其機制不明確，可能通過調控PI3K/Akt、MAPK、ILK 等信號傳導通路及促血管新生因子等阻止肺纖維化的進展，但其具體作用機制有待進一步深入研究。PTEN基因的生物治療有望為肺纖維化治療提供新的科學理論依據，用于臨床治療肺纖維化患者。因此，進一步研究PTEN 基因在肺纖維化中的作用靶點和具體作用機制，對肺纖維化治療可能提供新的靶點。

[1] Smith MR，Gangireddy SR，Narala VR，et al. Curcumin inhibits fibrosis-related effects in IPF fibroblasts and in mice following bleomycin-induced lung injury[J]. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2010，298（5）：616-625.

[2] Gimm O，Attié-Bitach T，Lees JA，et al.Expression of the PTEN tumor suppressor protein during human development[J]. Hum Mol Genet，2000，9（11）：1633-1639.

[3] Sulis ML，Parsons R.PTEN：from pathology to biology[J].Trends Cell Biol，2003，13（9）：478-483.

[4] Song MS，Salmena L，Pandolfi PP. The functions and regulation of the PTEN tumour suppressor[J].Nat Rev Mol Cell Biol，2012，13（5）：283-296.

[5] 梁文月，成志勇，賈志強，等.PTEN：抑制腫瘤侵襲及轉移的新靶點[J]. 生理科學進展，2011，42（3）：202-204

[6] Xia H，Diebold D，Nho R，et al. Pathological integrin signaling enhances proliferation of primary lung fibroblasts from patients with idiopathic pulmonary fibrosis[J].J Exp Med，2008，205（7）：1659-1672.

[7] Nho RS，Peterson M，Hergert P，et al.FoxO3a（Forkhead Box O3a）deficiency protects Idiopathic Pulmonary Fibrosis（IPF） fibroblasts from type I polymerized collagen matrix-induced apoptosis via caveolin-1（cav-1）and Fas[J].PLoS One，2013，8（4）：e61017.

[8] Fagone E，Conte E，Gili E，et al.Resveratrol inhibits transforming growth factor-β-induced proliferation and differentiation of ex vivo human lung fibroblasts into myofibroblasts through ERK/Akt inhibition and PTEN restoration[J]. Exp Lung Res，2011，37（3）：162-174.

[9] Miyoshi K，Yanagi S，Kawahara K，et al.Epithelial Pten controls acute lung injury and fibrosis by regulating alveolar epithelial cell integrity[J].Am J Respir Crit Care Med，2013，187（3）：262-275.

[10] He Z，Gao Y，Deng Y，at al. Lipopolysaccharide induces lung fibroblast proliferation through Toll-like receptor 4 signaling and the phosphoinositide3-kinase-Akt pathway[J].PLoS One，2012，7（4）：e3526.

[11] Parsons R.Human cancer，PTEN and the PI-3 kinase pathway[J].Semin in Cell Dev Biol，2004，15（2）：171-176.

[12] Sansal I，Sellers WR. The biology and clinical relevance of the PTEN tumor suppressor pathway[J].J Clin Oncol，2004，22（14）：2954-2963.

[13] Whang YE，Yuan XJ，Liu Y，et al.Regulation of sensitivity to TRAIL by the PTEN tumor suppressor[J]. Vitam Horm，2004，101（4）：409-426.

[14] Tamminen JA，Myll?rniemi M，Hyyti?inen M，et al. Asbestos exposure induces alveolar epithelial cell plasticity through MAPK/Erk signaling[J].J Cell Biochem，2012，113（7）：2234-2247.

[15] Fubini B，Hubbard A. Reactive oxygen species（ROS）and reactive nitrogen species（RNS） generation by silica in inflammation and fibrosis[J]. Free Radic Biol Med，2003，34（12）：1507-1516.

[16] Adey NB，Huang L，Ormonde PA，et al. Threonine phosphorylation of the MMAC1/PTEN PDZ binding domain both inhibits and stimulates PDZ binding[J].Cancer Res，2000，60（1）：35-37.

[17] Muz MH，Deveci F，Bulut Y，et al.The effects of low dose leukotriene receptor antagonist therapy on airway remodeling and cysteinyl leukotriene expression in a mouse asthma model[J]. Exp Mol Med，2006，38（2）：109-118.

[18] Valiente M，Andrés-Pons A，Gomar B，et al.Binding of PTEN to specific PDZ domains contributes to PTEN protein stability and phosphorylation by microtubule-associated serine/threonine kinases[J].J Biol Chem，2005，280（32）：28936-28943.

[19] Xia H，Diebold D，Nho R，et al. Pathological integrin signaling enhances proliferation of primary lung fibroblasts from patients with idiopathic pulmonary fibrosis[J].J Exp Med，2008，205（7）：1659-1672.

[20] Attwell S，Mills J，Troussard A，et al.Integration of cell attachment，cytoskeletal localization，and signaling by integrin-linked kinase（ILK），CH-ILKBP，and the tumor suppressor PTEN[J]. Mol Biol Cell，2003，14（12）：4813-4825.

[21] Douglas IS，Nicolls MR. Chemokine-mediated angiogenesis：an essential link in the evolution of airway fibrosis?[J].J Clin Invest，2005，115（5）：1133-1136.

[22] Hanumegowda C，Farkas L，Kolb M. Angiogenesis in pulmonary fibrosis：too much or not enough?[J].Chest，2012，142（1）：200-207.

[23] Simonetti O，Lucarini G，Goteri G，et al. VEGF is likely a key factor in the link between inflammation and angiogenesis in psoriasis：results of an immunohistochemical study[J].Int J Immunopathol Pharmacol，2006，19（4）：751-760.

[24] Fang J，Ding M，Yang L，et al. PI3K/PTEN/AKT signaling regulates prostate tumor angiogenesis[J]. Cell Signal，2007，19（12）：2487-2497.

[25] Zhu L，Loo WT，Louis W C. PTEN and VEGF：possible predictors for sentinel lymph node micro-metastasis in breast cancer[J].Biomed Pharmacother，2007，61（9）：558-561.

[26] Jiang BH，Liu LZ. AKT signaling in regulating angiogenesis[J].Curr Cancer Drug Targets，2008，8（1）：19-26.

[27] Li X，Yang Z，Song W，et al. Overexpression of Bmi-1 contributes to the invasion and metastasis of hepatocellular carcinoma by increasing the expression of matrix metalloproteinase （MMP）2，MMP-9 and vascular endothelial growth factor via the PTEN/PI3K/Akt pathway[J].Int J Oncol，2013，43（3）：793-802.

[28] Mirshahi P，Toprak SK，Faussat AM，et al.Malignant hematopoietic cells induce an increased expression of VEGFR-1 and VEGFR-3 on bone marrow endothelial cells via AKT and mTOR signalling pathways[J].Biochem Biophys Res Commun，2006，349（3）：1003-1010.

[29] White ES，Atrasz RG，Hu B，et al. Negative regulation of myofibroblast differentiation by PTEN（Phosphatase and Tensin Homolog Deleted on chromosome 10）[J]. Am J Respir Crit Care Med，2006，173（1）：112-121.

[30] White ES，Thannickal VJ，Carskadon SL，et al. Integrin alpha4-beta1 regulates migration across basement membranes by lung fibroblasts：a role for phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10[J]. Am J Respir Crit Care Med，2003，168（4）：436-442.