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轉(zhuǎn)化生長因子β介導(dǎo)的上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化在克羅恩病腸壁纖維化中的作用

2015-02-11 15:06綜述審校
醫(yī)學(xué)理論與實踐 2015年15期
關(guān)鍵詞:纖維細(xì)胞纖維化細(xì)胞因子

徐 速 陳 浩 綜述 曾 莉 審校

1 南京中醫(yī)藥大學(xué)鹽城附屬醫(yī)院,江蘇省鹽城市 224001; 2 南京中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院

腸壁纖維化被認(rèn)為是炎癥性腸?。↖nflammatory bowel disease,IBD)常見的一種現(xiàn)象,而在CD中,常會引起嚴(yán)重的并發(fā)癥,最終可導(dǎo)致腸道的狹窄,甚至梗阻而需要手術(shù)[1]。據(jù)報道,超過1/3的CD病人會因為纖維化導(dǎo)致反復(fù)發(fā)作的腸道狹窄[2]。因為其病理機(jī)制尚未完全明確,至目前為止,針對其病因的靶向性治療藥物尚未開發(fā)出來,所以治療CD腸道纖維化的手段十分局限,手術(shù)治療CD的腸道狹窄亦有約70%的復(fù)發(fā)率[3]。明確CD的纖維化機(jī)制,尤為重要。近年來有研究表明,上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)是CD腸道纖維化形成的一個重要途徑[4],而 TGF-β 在 EMT 進(jìn) 程 中 起 到 重 要 作 用[5]。本文就此作一綜述。

1 EMT是腸道纖維化形成的重要機(jī)制

腸道的慢性炎癥會觸發(fā)生理性的纖維形成過程,是發(fā)生組織修復(fù)還是纖維化取決于ECM蛋白的降解、生成的平衡[6],表達(dá)α平滑肌肌動蛋白(αsmooth muscle actin,α-SMA)的 肌 成 纖 維 細(xì) 胞(Myofibroblast,MFB)的生成是ECM 合成和沉積的主要原因。EMT是指上皮細(xì)胞失去細(xì)胞極性,丟失細(xì)胞間緊密連接和黏附連接,在形態(tài)學(xué)上發(fā)生向間質(zhì)細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)變。此過程中上皮細(xì)胞表型如E-鈣黏蛋白(E-cadherin)、細(xì)胞角蛋白(Cytokeratin,CK)喪失,轉(zhuǎn)變?yōu)殚g質(zhì)細(xì)胞表型如α-SMA、成纖維細(xì)胞特異蛋白1(Fibroblast specific protein 1,F(xiàn)SP1),并獲得較強(qiáng)運動和遷徙能力,分泌大量細(xì)胞外基質(zhì)。40多年前Greenburg和Hay在晶狀體上皮細(xì)胞研究中首次提出了EMT的概念[7],之后的許多研究發(fā)現(xiàn)其與病理情況下的腫瘤上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)移及器官的纖維化密切相關(guān)[8],是一種重要的病理機(jī)制。近來發(fā)現(xiàn)EMT也是腸道纖維化過程中一個重要途徑[4]。在CD狹窄腸道的EMT進(jìn)程中,上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變成間質(zhì)細(xì)胞,表達(dá)MFB和成纖維細(xì)胞,MFB可分泌能降解ECM成分的基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase,MMPs)和組織基質(zhì)金屬蛋白酶抑制物(Tissue inhibitors of metalloproteinase,TIMPs),它們之間的平衡失調(diào)(TIMP-1活性增高,抑制了MMPs的活性),繼而抑制了ECM的降解,刺激纖維化反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展而致腸壁纖維化。

纖維化是復(fù)雜的微環(huán)境中,在各種生長和分化因子、細(xì)胞因子、炎癥趨化因子、蛋白水解酶等誘導(dǎo)或調(diào)節(jié)發(fā)生EMT的[9],例如一些研究表明,RhoA在TGF-β誘導(dǎo)的EMT過程中是必需的,激活的RhoA GTP酶使細(xì)胞骨架重組,細(xì)胞極性消失,導(dǎo)致E-cadherin減少而發(fā)生EMT。在這之中,TGF-β是在EMT過程中起關(guān)鍵作用的誘導(dǎo)因子,其對纖維化、創(chuàng)面愈合等調(diào)控起決定性作用,直接或間接促進(jìn)纖維化,包括誘導(dǎo)ECM生成細(xì)胞的遷移和活化、促進(jìn)ECM蛋白的合成,調(diào)控其降解,促進(jìn)EMT過程。

2 TGF-β及其信號通路在EMT中的作用

TGF-β屬于生長因子超家族,是一種多功能的多肽類細(xì)胞因子,在多種組織中廣泛表達(dá),在腸道中免疫細(xì)胞(如肥大細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、T細(xì)胞等)和非免疫細(xì)胞(如上皮細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞等)都分泌TGF-β。其參與多種生物學(xué)過程,如細(xì)胞增殖、分化、粘連、細(xì)胞凋亡及細(xì)胞外基質(zhì)的生成等。在哺乳類動物中其亞型有3種分別為TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3,其中TGF-β1是含量最豐富、表達(dá)最多的亞型,與纖維化及EMT關(guān)系也最密切。多數(shù)細(xì)胞的細(xì)胞膜上都存在相應(yīng)的3種TGF-β1跨膜受體,其中以Ⅰ、Ⅱ型受體為主,具有絲/蘇氨酸酶活性。TGF-β1信號通路能夠啟動和促進(jìn)EMT的完成,其通過多條通路發(fā)揮效應(yīng),包括主要的Smad信號通路以及MAPK通路、PI3K/Akt通路等。Smad蛋白是將TGF-β1的信號從細(xì)胞膜上的受體轉(zhuǎn)入到細(xì)胞核內(nèi)過程中最重要的轉(zhuǎn)導(dǎo)分子,其和TGF-β1因子共同組成的信號通路稱為TGF-β1/Smad信號通路,主要包 括 受 體 調(diào) 節(jié) 性 Smad(R-Smads,即 Smad2、Smad3)、通用性 Smad(Smad4)和抑制性 Smad(Smad7)三類。TGF-β1與其受體結(jié)合使受體相關(guān)Smad蛋白(R-Smad)磷酸化,磷酸化的 R-Smads與Smad4形成復(fù)合物,進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)調(diào)節(jié)相關(guān)靶基因轉(zhuǎn)錄[11,12],促進(jìn) EMT 相關(guān)分子的表達(dá)。

磷酸化的R-Smads復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核后,經(jīng)過轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄,目的蛋白的合成,實現(xiàn)EMT的發(fā)生。TGF-β1/Smad通路途徑的轉(zhuǎn)錄過程包括三大轉(zhuǎn)錄因子家族:Snail、ZEB和bHLH,它們都可由TGF-β誘導(dǎo),依賴Smad機(jī)制,抑制上皮細(xì)胞標(biāo)志基因的表達(dá),同時激活間質(zhì)細(xì)胞的表達(dá),如纖維粘連蛋白(Fibronectin,F(xiàn)N)等。其中,鋅指轉(zhuǎn)錄因子Snail是研究較多的轉(zhuǎn)錄因子,它是E-cadherin轉(zhuǎn)錄的強(qiáng)效抑制劑,有研究表明小鼠E-cadherin啟動子的EPal元件通過E-box序列與Snail相互作用,與Smad3結(jié)合激活轉(zhuǎn)錄,繼而抑制E-cadherin表達(dá)[13];亦有研究發(fā)現(xiàn),TGF-β誘導(dǎo)成年大鼠肝臟細(xì)胞的 EMT、SIP1和Snail上調(diào),E-cadherin下調(diào)[14]。

在腸道CD病變中,TGF-β在腸道中由上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞等分泌,其可能是介導(dǎo)一些或所有誘導(dǎo)EMT的因子激活的共同下游效應(yīng)分子,同時對腸道纖維化形成過程中的許多細(xì)胞及細(xì)胞因子起到調(diào)控作用。在普通創(chuàng)傷修復(fù)過程中,促纖維化的因子TGF-β1等和抗纖維化因子相互作用,但在病理狀態(tài)下,由成纖維細(xì)胞等分泌的TGF-β1過度表達(dá),促進(jìn)ECM分泌,如FN、膠原生成增加,并進(jìn)一步使 MMPs/TIMP-1比例失調(diào),而TGF-β1也可以對腸道上皮細(xì)胞誘導(dǎo)向成纖維細(xì)胞分化,促使EMT的發(fā)生。綜上所述,TGF-β在腸道纖維化的形成過程中,處于調(diào)控的核心地位。

EMT是腸道纖維化的一種重要的機(jī)制,其受到細(xì)胞因子、ECM、細(xì)胞間連接等多因素的共同調(diào)節(jié)。其中,TGF-β因子及其信號通路被認(rèn)為是最重要的影響EMT的機(jī)制,和發(fā)生EMT的諸多因素都有關(guān)聯(lián)。充分認(rèn)識和明確TGF-β介導(dǎo)的EMT對腸道纖維化的影響,對治療克羅恩病引起的腸道纖維化性狹窄具有重要意義,在此基礎(chǔ)上找到治療此病的藥物的潛在靶點,開發(fā)出新的治療藥物,是今后治療克羅恩病腸道纖維化的研究方向。

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