霍平平，羅銀利，金哲虎，皮龍泉，金美彤，孔艷麗

（延邊大學(xué)附屬醫(yī)院 皮膚科，吉林 延吉，133000）

KD是由傷口愈合異常所引起的纖維組織異常增生而形成的良性皮膚腫瘤，其具有生長迅速，向正常組織浸潤和切除后容易復(fù)發(fā)等臨床特點(diǎn)。KD發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，病因尚不完全清楚，治療方式的局限性大。HIF-1α在KD中的作用是研究KD發(fā)病機(jī)制中不可回避的重要環(huán)節(jié)。HIF-1α是介導(dǎo)KD缺氧應(yīng)激反應(yīng)的核心因子，其顯著促進(jìn)結(jié)締組織生長因子(CTGF)的表達(dá)和細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrixc,ECM)的合成[1]。近年來HIF-1α在KD中的作用已經(jīng)受到了學(xué)者們的廣泛重視。本文主要從KD中HIF-1α的作用進(jìn)行闡述，旨在為KD的預(yù)防和治療奠定新的基礎(chǔ)。

1 HIF-1α 概述

早在1991年，學(xué)者在對(duì)促紅細(xì)胞生成素（EPO）基因的研究中首次發(fā)現(xiàn)了HIF蛋白。研究發(fā)現(xiàn)，該蛋白能激活幾個(gè)與缺氧相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄[2]。缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)是一種具有轉(zhuǎn)錄活性的異源蛋白二聚體,主要由120kD的HIF-1α和91-94kD的HIF-1β兩個(gè)亞單位組成。HIF-1α主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，是介導(dǎo)細(xì)胞缺氧應(yīng)激反應(yīng)和細(xì)胞適應(yīng)低氧條件的核心因子，是轉(zhuǎn)錄功能的主要調(diào)節(jié)亞基。HIF-1β主要存在于細(xì)胞核中，在細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定表達(dá),起到結(jié)構(gòu)性組成作用。HIF-1β還與HIF-1在核內(nèi)的穩(wěn)定性及二聚化后的構(gòu)象轉(zhuǎn)變有關(guān)[3]。

HIF-1的降解或合成嚴(yán)格的受到氧含量的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)[4]。在正常氧含量條件下，脯氨酰羥化酶結(jié)構(gòu)域蛋白(PHDs)和其他脯氨酰羥化酶作用于HIF-1α的脯氨酸殘基上。這種羥基化反應(yīng)是參與腫瘤抑制蛋白（von hippel-lindau protein，pVHL）結(jié)合過程必不可少的一步，pVHL是泛素蛋白連接酶的識(shí)別亞單位，以HIF-1α為靶標(biāo)進(jìn)行泛素化和蛋白酶體降解[5]。此外，缺氧誘導(dǎo)因子抑制因子(factor-inhibiting HIF,FIH)將天冬酰胺殘基在其反式激活區(qū)域內(nèi)羥基化，阻斷HIF與轉(zhuǎn)錄輔助激活因子（CREB-binding protein，CBP）/p300和其他輔助因子的結(jié)合，阻止活性轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的形成，合成的HIF-1蛋白很快即被細(xì)胞內(nèi)氧依賴性泛素-蛋白酶體途徑所降解[6]。在低氧條件下，缺氧可阻止HIF-1α羥基化，HIF-1α不能通過pVHL介導(dǎo)的泛素-蛋白酶體途徑立即降解，PHDs和FIH-1等氧依賴型酶的活性被抑制，pVHL蛋白與羥基化的HIF-1α相結(jié)合，招募E3泛素連接酶復(fù)合體[7]，使 HIF-1α更加穩(wěn)定，導(dǎo)致HIF-1α在細(xì)胞內(nèi)積累，并促使HIF-1α移位到細(xì)胞核內(nèi)與HIF-1β結(jié)合組成HIF-1。然后，HIF-1與下游靶基因的缺氧反應(yīng)原件（hypoxia response elements，HREs）結(jié)合，調(diào)控相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)，從而維持氧穩(wěn)態(tài)，使細(xì)胞適應(yīng)低氧環(huán)境[8]。此外，HIF-1α在低氧條件下調(diào)控細(xì)胞色素C氧化酶亞基Ⅳ(COX4)的表達(dá)，從而在不同的氧氣濃度下影響整條呼吸鏈的功能狀態(tài)以及細(xì)胞的能量生成[9]。

研究表明HIF-1上調(diào)CTGF，CTGF促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖和細(xì)胞外基質(zhì)合成，在KD形成中起關(guān)鍵作用[10]。HIF-1α是HIF-1的活性亞基，具有適應(yīng)性反應(yīng)因子的功能，在缺氧條件下可以使細(xì)胞免受凋亡[11]。缺氧信號(hào)通路在KD形成中起重要作用，缺氧通過HIF-1α誘導(dǎo)炎癥的發(fā)生[12]。早期和及時(shí)的高壓氧治療能夠抑制HIF-1α積累，可以極大程度地改善組織的缺氧狀況，對(duì)KD的早期治療有潛在效果[13]。研究發(fā)現(xiàn)，2-甲氧甘氨酸和去鐵胺抑制HIF-1α表達(dá)，地高辛抑制HIF-1α蛋白積聚[14]，吖啶黃素抑制HIF-1α和HIF-1β聚合[15]，阿霉素通過阻止HIF-1與DNA的結(jié)合抑制HIF-1的轉(zhuǎn)錄活性[16]。

2 與HIF-1α 密切相關(guān)的細(xì)胞因子及其信號(hào)通路

2.1 TGF-β1 及TGF-β/Smad 通路

轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor beta,TGF-β）是一種多功能細(xì)胞因子，由損傷組織分泌和釋放，在哺乳動(dòng)物中有三種不同的亞型(TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3)，TGF-β1是TGF-β家族中與KD形成關(guān)系最密切的一個(gè)成員，在KD組織中表達(dá)上調(diào)，據(jù)報(bào)道其可以刺激膠原形成，促進(jìn)ECM的合成及減少ECM的降解[17]。TGF-β1主要通過調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Regulatory cells,Tregs)和激活Smads磷酸化及核轉(zhuǎn)位來調(diào)節(jié)多種基因的表達(dá)，特別是調(diào)控成纖維細(xì)胞的增殖和蛋白質(zhì)的合成，從而促進(jìn)KD的生長[18]。

Smad家族蛋白在TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)通路中的作用非常重要。Smad蛋白根據(jù)結(jié)構(gòu)分為R-Smad（Smad l、smad 2、Smad 3、Smad 5、Smad 8和Smad），Co－Smad（Smad4）和I-Smad（Smad 6和Smad 7）3個(gè)亞家族[19]。缺氧促進(jìn)TGF-β／Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而上調(diào)TGF-β和磷酸化Smad2／3（p-Smad2／3）促進(jìn)膠原沉積，上調(diào)Smad4進(jìn)一步促進(jìn)HIF-1α的表達(dá)[20]。在KD組織中，HIF-1α可以激活TGF-β/Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，增加真皮成纖維細(xì)胞膠原沉積[21]。阻斷TGF-β/Smad信號(hào)通路是治療KD的潛在方法[22]。TGF-β／Smad信號(hào)通路在瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞(Keloid Fibroblasts，KFs)中被HIF-1α激活，增加了細(xì)胞生長因子和血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）的分泌，從而促進(jìn)了KD的發(fā)展[21]。同時(shí)，在胎盤成纖維細(xì)胞、原代人肺成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞中檢測到TGF-β1蛋白水平升高[23]。黃芩素通過劑量依賴性下調(diào)Smad2和Smad3的磷酸化水平，抑制體內(nèi)和體外成纖維細(xì)胞的生長和TGF-β/Smad2/3信號(hào)通路的傳導(dǎo)，對(duì)KD的治療有潛在效果[24]。

2.2 Toll 樣受體及TLR/MyD88/NF-κB 通路

Toll樣受體(Toll-like receptor，TLRs)是I型自身免疫系統(tǒng)中的跨膜糖蛋白受體家族，其與介導(dǎo)多種生物學(xué)效應(yīng)的配體相互作用后，通過接頭蛋白髓樣分化因子88 (Myeloid differentiation factor 88，MyD88)和包含TIR結(jié)構(gòu)域(Toll/Interleukin-1 receptor domain)的銜接子誘導(dǎo)干擾素-β（TRIF）啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。Toll樣受體4（TLR4）最初被確定為脂多糖(LPS)受體[25]。Campbell MT等[26]首先發(fā)現(xiàn)TLR4參與了肝臟和腎臟的纖維化。隨后的研究證實(shí)TLR4在KD中也高度表達(dá)[27]。成纖維細(xì)胞中TLR4信號(hào)的激活增強(qiáng)了典型的Smad信號(hào)的強(qiáng)度，導(dǎo)致TGF-β1敏感性增強(qiáng)，促使基質(zhì)產(chǎn)生增加和結(jié)締組織重塑[28]。有研究表明TLR4在KD中高度表達(dá)受到HIF-1α的調(diào)控，在創(chuàng)面愈合過程中促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖和膠原的合成，導(dǎo)致創(chuàng)面過度愈合和KD形成[29]。缺氧誘導(dǎo)的TGF-β1通路和TLR4通路的激活參與KD的形成和發(fā)展[21]。在缺氧誘導(dǎo)的KD成纖維細(xì)胞中HIF-1α的表達(dá)明顯抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)細(xì)胞增殖，但對(duì)正常成纖維細(xì)胞無明顯影響。特別是HIF-1α激活了TGF-β1/Smad和TLR4/MyD88/NF-κB通路，這兩條通路的相互作用可能促進(jìn)KD的形成。有研究表明，抑制HIF-1α可顯著抑制KD的生成[30]。缺氧誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞表達(dá)HIF-1α，刺激了TLR/MyD88/NF-κB信號(hào)通路，促進(jìn)了IL-6等炎癥因子的表達(dá)[31]。核轉(zhuǎn)錄因子（nuclear factor-kappa B，NF-κB）可以誘導(dǎo)miR-148A在癌細(xì)胞中維持TGF-β/Smad信號(hào)的激活[32]。人參皂苷Rg3(ginsenoside Rg3，Rg3)通過上調(diào)抗纖維化基因(包括干擾素-γ和TGF-β3)和下調(diào)促纖維化基因(包括肌成纖維細(xì)胞和CTGF)的表達(dá)來抑制KD成纖維細(xì)胞的遷移[33]。

2.3 miR155 及HIF1α/PI3K/AKT 通路

Zonari E等[34]報(bào)道m(xù)icroRNAs(MiRNAs)是抗腫瘤治療的熱門研究靶點(diǎn)。Li Y等[35]的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)miRNAs與成纖維細(xì)胞異常增生有密切的關(guān)系，可能是纖維化發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵分子。Christmann RB等[36]報(bào)道m(xù)icroRNA-155(miR-155)屬于一種致癌miRNA，與肺纖維化和肝纖維化的病理程度相關(guān)。MiRNAs是一類高度保守的小RNA，通常與靶mRNAs的3’-非翻譯區(qū)結(jié)合，能夠通過阻斷靶mRNAs的翻譯或降解來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后基因表達(dá)[37]。Xie S 等[38]的實(shí)驗(yàn)研究表明在長時(shí)間缺氧的微環(huán)境中，miR155對(duì)HIF-1α起著重要的負(fù)性調(diào)節(jié)作用，HIF-1α是KD患者miR-155的直接靶點(diǎn)。Joshi S等[39]的研究表明，腫瘤細(xì)胞中的磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白質(zhì)絲氨酸蘇氨酸激酶（AKT）通路與HIF-1α有關(guān)，抑制PI3K/AKT通路可以阻斷HIF-1α蛋白的積累，促進(jìn)HIF-1α的降解，抑制成纖維細(xì)胞的增殖。

PI3K/AKT通路在細(xì)胞存活、能量代謝和蛋白質(zhì)合成等過程中有著重要的作用[40]。AKT信號(hào)調(diào)節(jié)通路通過HIF-1α參與miR155的調(diào)控過程，miR155通過靶向HIF-1α介導(dǎo)成纖維細(xì)胞的增殖和膠原蛋白的過度產(chǎn)生，miR-155在成纖維細(xì)胞的形成和發(fā)展過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。miR155可能成為成纖維細(xì)胞過度增殖的一個(gè)潛在治療方法[41]。

2.4 Parkin 及HIF-1α/TGF-β1/Smad 通路

Parkin屬于腫瘤抑制因子的一種，在多種腫瘤中表達(dá)下調(diào)。Parkin的基因敲除可促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖，而Parkin的過度表達(dá)則抑制癌細(xì)胞的生長[42]。研究表明，HIF-1α是泛素化連接酶Parkin的底物，可以靶向HIF-1α在腫瘤細(xì)胞中降解,進(jìn)而使腫瘤細(xì)胞中TGF-β1／Smad信號(hào)通路失活，抑制了腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲[43]。Parkin是一種E3泛素連接酶，在KFs中參與了HIF-1α的降解[44]。此外，Parkin通過靶向HIF-1α影響TGF-β1／Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。在缺氧條件下，沉默Parkin通過TGF-β1／Smad信號(hào)通路促進(jìn)KFs的增殖，抑制細(xì)胞凋亡。而異位Parkin表達(dá)則相反地抑制了KFs在缺氧條件下的細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)了細(xì)胞凋亡[45]。有研究表明Parkin最近被認(rèn)為參與了NF-κB和N-活化蛋白激酶信號(hào)通路的激活[46]。KD中Parkin功能的喪失，導(dǎo)致M2型丙酮酸激酶(PKM2)的酶活性增強(qiáng)，從而促進(jìn)糖酵解。因此，Parkin可以通過抑制糖酵解途徑，產(chǎn)生抑制KD發(fā)展的作用[47]。

研究發(fā)現(xiàn)，降糖藥物二甲雙胍可以顯著誘導(dǎo)Parkin的表達(dá)，促進(jìn)了Parkin的上調(diào)，增強(qiáng)了Parkin與HIF-1α之間的相互作用，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)錄降低HIF-1α的水平，揭示了Parkin在KD發(fā)生發(fā)展中的一個(gè)重要機(jī)制，提示靶向Parkin可能是治療KD的一種潛在方法[48]。

3 總結(jié)與展望

KD是臨床上治療極其困難和難以治愈的一種常見且多發(fā)的腫瘤性疾病，治療抵抗性和治療后高復(fù)發(fā)性是其主要的臨床特征。目前KD的發(fā)病機(jī)制仍不明確，國內(nèi)外仍缺乏針對(duì)KD的臨床治療共識(shí)，治療KD的方法存在較多局限。研究通過多種方式抑制HIF-1α的活性用于KD的治療已經(jīng)成為國際研究熱點(diǎn)，并有望為KD的治療提供新的思路。HIF-1α是介導(dǎo)細(xì)胞缺氧應(yīng)激反應(yīng)的核心因子，通過對(duì)KD的研究探索，也有利于為其他同類型疾病的診斷和治療提供新的方向。相信在國內(nèi)外學(xué)者的共同努力下，隨著對(duì)該疾病認(rèn)識(shí)的進(jìn)展和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步將為解決這一臨床難題提供可行的解決方案。