李麗霞，龍琦，袁璟

華中科技大學(xué)同濟醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院心內(nèi)科，武漢 430022

纖維化是一種以成纖維細胞異常增殖分化為肌成纖維細胞，細胞外基質(zhì)（ECM）生成與降解失衡，膠原大量沉積及異常分布為特征的病理狀態(tài)，它往往可導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)受損而發(fā)生器官硬化和功能不全［1］，是許多慢性疾病致死的重要原因。許多疾病的發(fā)生發(fā)展與細胞Ca2+穩(wěn)態(tài)的失衡有關(guān)［2-3］?；|(zhì)相互作用分子1（STIM1）作為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的Ca2+濃度感受器，通過調(diào)控Ca2+參與分化、遷移、凋亡和細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等細胞活動，可在心臟、肺臟、腎臟、皮膚等多種器官和組織纖維化的病理生理過程中起重要作用，其具有作為纖維化疾病診斷和治療靶點的潛力?，F(xiàn)就STIM1特點及其在纖維化疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機制研究進展情況綜述如下。

1 STIM1的特點

1.1 STIM1的結(jié)構(gòu)特點 STIM1是一種單次跨膜蛋白，也是Ca2+結(jié)合蛋白，主要位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜或肌漿網(wǎng)膜上，由685個氨基酸組成，其編碼基因位于人的第11號染色體上［4］。STIM1的結(jié)構(gòu)包括位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌漿網(wǎng)內(nèi)的N端、跨膜區(qū)和胞漿中的C端。其中N端包括EF手型結(jié)構(gòu)（EF-hand）區(qū)和SAM結(jié)構(gòu)域（SAM），EF手型結(jié)構(gòu)域是Ca2+濃度的感受器，由Ca2+結(jié)合EF手型結(jié)構(gòu)（cEF）和潛在的EF手型結(jié)構(gòu)（hEF）這兩部分組成；SAM與EF手型結(jié)構(gòu)域相連接，可促進STIM1多聚體的形成。STIM1的C端可分為STIM1-Orai激活域（SOAR）、卷曲狀結(jié)構(gòu)域1（CC1）、抑制結(jié)構(gòu)域（ID）、脯氨酸/絲氨酸富集區(qū)（P/S）以及賴氨酸富集區(qū)（K）。SOAR和CC1主要用途是穩(wěn)定STIM1寡聚體結(jié)構(gòu)、結(jié)合Orai1、以及與瞬時受體電位通道（TRPC）相互作用；ID介導(dǎo)鈣池調(diào)控Ca2+內(nèi)流（SOCE）通道失活；K區(qū)則是在STIM1寡聚體易位、Orai1失活及TRPC活化中發(fā)揮作用［5］。另外，Orai1作為細胞膜上Ca2+釋放活化通道（CRAC）的成孔亞基還參與了CRAC通道構(gòu)成［6］。

1.2 STIM1的功能特點 STIM1屬于STIM家族蛋白的一個亞型，其因能介導(dǎo)造血細胞與骨髓基質(zhì)細胞之間的相互作用而得名［7］。STIM1最早因具有腫瘤抑制作用而引起人們的廣泛關(guān)注［8］，它在諸多腫瘤和免疫系統(tǒng)疾病中有重要作用，但是近年研究發(fā)現(xiàn)STIM1對細胞Ca2+內(nèi)流也有重要調(diào)控作用。

早在2005年，ROOS等［9］和LIOU等［10］在果蠅S2昆蟲細胞和人類HeLa細胞中通過RNA干擾技術(shù)篩選參與SOCE的功能基因，進而發(fā)現(xiàn)了STIM1，并在隨后的研究中進一步證實STIM1是SOCE這一過程所必須的關(guān)鍵因子。STIM1廣泛表達于包括心肌細胞、免疫細胞、成纖維細胞、上皮細胞和內(nèi)皮細胞等在內(nèi)的多種人體細胞中。目前主流觀點認為，SOCE是哺乳動物細胞Ca2+內(nèi)流的主要方式，它主要通過細胞內(nèi)鈣庫的充盈與耗竭狀態(tài)來調(diào)控［11］。而STIM1作為這一過程中的關(guān)鍵因子，控制SOCE通道的開啟與關(guān)閉，從而影響細胞內(nèi)外的Ca2+濃度，參與細胞分泌、增殖、凋亡和基因轉(zhuǎn)錄等多種生理過程［10］。

1.3 STIM1的調(diào)控特點 STIM1是細胞鈣通道的主要調(diào)控者，它能感受細胞內(nèi)外Ca2+水平的微小變化。當細胞處于靜止狀態(tài)時，Ca2+與STIM1的cEF結(jié)構(gòu)相結(jié)合，促進STIM1形成二聚體后，分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上［12］。當內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/肌漿網(wǎng)鈣池中Ca2+減少時，Ca2+與STIM1的cEF結(jié)構(gòu)解離，引起其發(fā)生構(gòu)象變化，隨后伸展CC1結(jié)構(gòu)域，進而聚集形成多聚體，即形成顆粒狀，接著以這種形式移位到質(zhì)膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)連接處，與質(zhì)膜上的成孔蛋白Orai1相互作用，導(dǎo)致Orai1聚集。在這種情況下，胞膜上的SOCE通道被激活，介導(dǎo)胞外Ca2+進入細胞內(nèi)，從而提高胞漿和鈣庫中的Ca2+水平。隨著時間推移，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣庫重新充盈，STIM1多聚體發(fā)生解聚，恢復(fù)STIM1單體狀態(tài)，這時STIM1與Orail的相互作用中斷，導(dǎo)致SOCE通道關(guān)閉，胞內(nèi)Ca2+內(nèi)流終止，從而維持細胞內(nèi)外的Ca2+平衡［13-14］。以往研究指出，STIM1寡聚化形成多聚體是激活SOCE通道的關(guān)鍵因素，它不依賴于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+濃度的變化，STIM1寡聚化之后即可引起胞外的Ca2+內(nèi)流，觸發(fā)后續(xù)一系列病理生理反應(yīng)［15］。由此可見，STIM1與Orai1的相互作用影響著Ca2+在細胞內(nèi)外的平衡。

2 STIM1在纖維化疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機制

2.1 STIM1在心肌纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機制 心肌纖維化是多種心血管疾病如冠心病、高血壓、心肌病等共同的病理生理進程，它作為心功能由代償期向失代償期轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵，其發(fā)生及進展由全身多個系統(tǒng)參與，并伴有心肌間質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)和心臟舒縮功能障礙，可逐漸發(fā)展為心律失常和心力衰竭，嚴重威脅人類生命健康，STIM1在這個過程中扮演著極其重要的角色。

ZHENG等［16］在心肌肥厚小鼠心臟組織中發(fā)現(xiàn)STIM1表達顯著上調(diào)，同時膠原纖維異常沉積；隨后將天麻素注入小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)天麻素能夠通過降低STIM1的表達和Ca2+內(nèi)流，減少心肌膠原沉積量而起到改善心肌肥厚的作用；利用小干擾RNA（siRNA）沉默STIM1基因影響STIM1的表達后，心肌細胞肥大得到緩解。KASSAN等［17］也發(fā)現(xiàn)，與正常小鼠相比，高血壓小鼠具有心肌肥厚和纖維化表現(xiàn)，并且心臟組織中STIM1蛋白呈現(xiàn)出高表達趨勢。進一步研究顯示，平滑肌細胞STIM1基因敲除后的高血壓小鼠心臟組織中膠原沉積明顯減少，收縮壓和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的特異性標志物CHOP蛋白的表達均減低。以上研究結(jié)果表明，STIM1與心肌纖維化程度密切相關(guān)，其可能通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激調(diào)節(jié)血壓參與高血壓條件下心肌重構(gòu)的發(fā)展。

ROSS等［18］發(fā)現(xiàn)，心衰患者左心室明顯纖維化，并且心室成纖維細胞的膠原蛋白分泌量和沉積量高于健康者；另外共聚焦圖像顯示，心衰組中成纖維細胞的Ca2+內(nèi)流水平比對照組增加了12%，推測衰竭心臟纖維化的發(fā)生與SOCE通道的Ca2+內(nèi)流上調(diào)有關(guān)。同時CHUNG等［19-20］研究發(fā)現(xiàn)，全心衰大鼠的心臟左心房纖維化程度顯著高于右心房，這與心臟左心房成纖維細胞顯示出更強的氧化應(yīng)激和Ca2+內(nèi)流增多，以及STIM1、Ⅰ型膠原、轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）、細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（ERK1/2）表達增加有關(guān)。還有研究報道，心肌缺血再灌注損傷的大鼠心臟梗死區(qū)出現(xiàn)明顯的反應(yīng)性纖維化，且伴隨著STIM1的表達水平明顯增高［21］。這些研究結(jié)果提示，STIM1與心肌纖維化的嚴重程度具有相關(guān)性，它通過Ca2+信號調(diào)節(jié)ERK1/2信號通路參與心肌纖維化發(fā)生發(fā)展過程。

體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，在血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）誘導(dǎo)建立的心肌纖維化小鼠模型中，心肌組織STIM1表達顯著增加；AngⅡ在體外還能夠刺激心臟成纖維細胞增殖、分化，促進STIM1、纖維化標志分子Ⅰ型膠原、α平滑肌肌動蛋白（α-SMA）以及纖維連接蛋白（FN）表達上調(diào)，增加Ca2+內(nèi)流；深入研究發(fā)現(xiàn)，細胞轉(zhuǎn)染STIM1 siRNA或經(jīng)SOCE抑制劑SKF-96365處理之后，AngⅡ誘導(dǎo)的Ⅰ型膠原、α-SMA和FN蛋白的表達以及Ca2+內(nèi)流顯著減少［22］。因此，STIM1可以通過Ca2+內(nèi)流促進心臟成纖維細胞增殖、分化，進而調(diào)控心肌纖維化發(fā)生發(fā)展，其可能成為治療心肌纖維化的新靶點。

2.2 STIM1在肺纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機制 肺纖維化的發(fā)生與肺泡上皮細胞的反復(fù)受損、凋亡，肌成纖維細胞的過度活化和積累以及肺結(jié)構(gòu)進行性破壞和重塑有關(guān)，是一種持續(xù)進行性、難以治愈的間質(zhì)性肺部疾病，其預(yù)后極差，晚期將導(dǎo)致心、肺功能衰竭。在此過程中，Ca2+作為細胞增殖分化的關(guān)鍵信號分子，在肺纖維化發(fā)生發(fā)展方面有著十分重要的作用。

STIM1介導(dǎo)的SOCE被認為是Ⅱ型肺泡上皮細胞Ca2+內(nèi)流的途徑之一［23］。WINTERS等［24］對肺纖維化小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，博來霉素通過促進內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放進入胞質(zhì)，引起Ⅱ型肺泡上皮細胞凋亡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，以及肺組織膠原致密沉積和結(jié)構(gòu)破壞，繼而導(dǎo)致肺纖維化的發(fā)生。Ca2+還可以促使肺成纖維細胞增殖、分化為肌成纖維細胞，上調(diào)ECM基因表達［25］。此外，鈣通道阻滯劑硝苯地平能夠干擾肺間質(zhì)成纖維細胞內(nèi)的Ca2+穩(wěn)態(tài)，進而發(fā)揮抗纖維化作用［26］。有研究指出，阻斷SOCE通道或許能夠減輕氣道炎癥反應(yīng)，預(yù)防氣道重塑［27］。GAO等［28］用TGFβ1處理大鼠支氣管平滑肌細胞后檢測STIM1的表達，結(jié)果顯示，與對照組相比，處理組細胞中STIM1的基因表達明顯增加，SOCE通道活性增強，Ca2+內(nèi)流增多，進而促進支氣管平滑肌細胞的增殖，提示STIM1在TGF-β1介導(dǎo)的氣道重塑過程中具有重要作用。

2.3 STIM1在腎纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機制 腎間質(zhì)纖維化是各種原因引起的腎臟疾病慢性、持續(xù)發(fā)展至終末期腎衰的共同特征，其病理特點是炎細胞浸潤、成纖維細胞持續(xù)增殖分化、ECM過度積聚和廣泛的瘢痕形成。腎間質(zhì)肌成纖維細胞可由上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化（EMT）而來，是腎纖維化發(fā)生發(fā)展的一個重要原因［29］。

研究表明，STIM1的表達異?？捎绊懩I間質(zhì)纖維化；狼瘡性腎炎小鼠腎臟中存在明顯的纖維化改變，腎組織中STIM1和FN蛋白及基因表達相對于正常組顯著增加，而且STIM1的表達與FN、尿蛋白、血尿素氮和血清肌酐水平顯著正相關(guān)；在小鼠腎小管上皮細胞，脂多糖（LPS）能夠誘導(dǎo)STIM1、FN和α-SMA的表達，降低EMT標志分子E-鈣黏蛋白的蛋白水平，而細胞內(nèi)轉(zhuǎn)染STIM1 siRNA之后發(fā)現(xiàn)，沉默STIM1基因后可以有效抑制LPS對FN表達和EMT的促進作用［30］。STIM1調(diào)控的Ca2+內(nèi)流還可以促進腫瘤細胞內(nèi)TGF-β介導(dǎo)的EMT過程［31］。這提示了STIM1介導(dǎo)的Ca2+內(nèi)流能夠促進腎小管EMT過程，增加ECM產(chǎn)生，導(dǎo)致腎間質(zhì)纖維化，其有可能成為預(yù)測和評估腎纖維化嚴重程度的一個重要指標。

MAI等［32］研究發(fā)現(xiàn)，單側(cè)輸尿管梗阻（UUO）小鼠腎組織中出現(xiàn)明顯的纖維化病變，同時病變組織中STIM1蛋白表達顯著增加；進一步使用SOCE抑制劑SKF-96365抑制Ca2+通道活性后，UUO小鼠腎組織中α-SMA、FN和TGF-β1蛋白表達明顯降低，說明STIM1和Ca2+在腎間質(zhì)纖維化中起一定作用；此外，他們使用siRNA干擾技術(shù)在人近端腎小管上皮細胞和系膜細胞內(nèi)沉默STIM1的表達后，TGF-β1通路中的效應(yīng)蛋白Smad2/3和FN、I型膠原蛋白的表達、Ca2+內(nèi)流以及腎間質(zhì)組織中的膠原沉積也隨之明顯減少。由此可見，STIM1介導(dǎo)的Ca2+信號對腎間質(zhì)成纖維細胞的轉(zhuǎn)化有著重要作用，STIM1可能通過Ca2+和TGF-β1/Smads信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控腎纖維化的發(fā)生發(fā)展。

2.4 STIM1在其他組織纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用機制 已有研究表明，原發(fā)性骨髓纖維化（PMF）的發(fā)生也與STIM1的過度表達有關(guān)［33］。2019年WU等［34］研究了Ca2+和系統(tǒng)性硬化癥（SSc）之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)SSc患者的病變皮膚成纖維細胞中SOCE通道活性明顯高于正常者，但是STIM1的蛋白表達沒有明顯變化，他們認為SSc病變皮膚成纖維細胞SOCE活性的增加可能是與TRPC有關(guān)，進一步抑制SOCE通道能夠減少Ca2+內(nèi)流，抑制成纖維細胞增殖、分化為肌成纖維細胞，繼而降低TGF-β1、α-SMA、FN蛋白表達，減少膠原分泌。可見，STIM1在不同纖維化疾病中的表達并不一致，因此，仍需要更多的實驗來探索STIM1在纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用。

綜上所述，STIM1作為細胞SOCE鈣通道的主要調(diào)控者，通過影響細胞內(nèi)外的Ca2+平衡介導(dǎo)成纖維細胞增殖分化、細胞凋亡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和上皮細胞轉(zhuǎn)分化，在心肌纖維化、肺纖維化、腎纖維化等纖維化疾病的發(fā)生和進展過程中發(fā)揮重要作用。以心肌為例，不論在心肌肥厚、心力衰竭還是心肌梗死后的心臟中，STIM1均能夠促進上述心血管疾病的纖維化進程。STIM1還可以通過影響Ca2+內(nèi)流促進肺成纖維細胞的增殖與分化。在腎臟疾病中，STIM1可能通過TGF-β1/Smads信號通路影響腎間質(zhì)纖維化。相關(guān)研究還證實，PMF和SSc累及皮膚病變時STIM1也起到了重要作用。然而STIM1及其相關(guān)的鈣信號在纖維化疾病中的具體作用機制仍未完全闡明。目前研究進展推測，胞外的Ca2+內(nèi)流后可以激活ERK1/2［19-20］、TGF-β1/Smads［32］、活化T細胞核因子［35］等下游纖維化相關(guān)信號通路，進而調(diào)節(jié)ECM的表達水平，參與纖維化發(fā)生發(fā)展過程。值得注意的是，Ca2+在細胞增殖、分化等一系列生命活動中起著至關(guān)重要的作用，以STIM1為靶點的抗纖維化治療不可避免地影響體內(nèi)正常的生理過程，進一步研究STIM1的特性及其在纖維化過程中的作用機制，對于評估疾病纖維化程度，尋找潛在安全治療靶點具有重要意義。