武晨，劉維英

1蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730000；2蘭州大學(xué)第一醫(yī)院呼吸與危重癥科

特發(fā)性肺纖維化（IPF）是一種慢性、進(jìn)行性的纖維性間質(zhì)性肺病，發(fā)病機(jī)制仍不明確。目前普遍認(rèn)為，在肺纖維化中，病毒感染、基因突變、吸煙、胃食管反流或輻射等因素可能對(duì)肺泡上皮細(xì)胞造成反復(fù)損傷，破壞了上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞之間的動(dòng)態(tài)平衡，引起修復(fù)失調(diào)，包括成纖維細(xì)胞分化、肌成纖維細(xì)胞聚集和肺泡腔內(nèi)膠原蛋白過度沉積，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）在肺內(nèi)沉積，造成肺結(jié)構(gòu)改變，影響氣體交換[1-2]。骨膜蛋白（POSTN）作為一種基質(zhì)蛋白，POSTN可以通過與細(xì)胞表面受體結(jié)合傳遞細(xì)胞內(nèi)信號(hào)，調(diào)節(jié)細(xì)胞與ECM之間的相互作用[3]。POSTN的結(jié)構(gòu)包括N端的EMI結(jié)構(gòu)域、中間4個(gè)串聯(lián)的FAS1結(jié)構(gòu)域和C端的選擇性剪接變異區(qū)。EMI結(jié)構(gòu)域可以與Ⅰ型膠原蛋白、纖維連接蛋白、Notch1結(jié)合，F(xiàn)AS1結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞黏合素C、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）1結(jié)合。這些結(jié)構(gòu)域與ECM的相互作用已被證實(shí)參與了膠原纖維的形成[4]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，POSTN在IPF患者的肺組織和血清中表達(dá)上調(diào)[5-6]，且POSTN基因沉默或給予POSTN中和抗體可保護(hù)小鼠免受博萊霉素誘導(dǎo)的肺纖維化。因此，探討POSTN在IPF中的作用機(jī)制有利于為IPF的治療提供新思路。現(xiàn)就POSTN在IPF發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制相關(guān)研究綜述如下。

1 POSTN在IPF中的表達(dá)變化

近年來許多研究表明，POSTN在IPF患者的肺組織中表達(dá)上調(diào)[6-8]，且IPF患者的成纖維細(xì)胞分泌了大量POSTN。常見的產(chǎn)生POSTN的細(xì)胞有成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞。目前已證實(shí)白細(xì)胞介素4（IL-4）/IL-13、BMP-2、轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）、結(jié)締組織生長因子（CTGF）2、血管內(nèi)皮生長因子、血管緊張素Ⅱ、組胺等可誘導(dǎo)POSTN的表達(dá)[9-13]。在炎癥、機(jī)械牽拉、低氧等刺激下，POSTN的表達(dá)會(huì)明顯上調(diào)。

POSTN的表達(dá)主要受IL-4/IL-13和TGF-β調(diào)控。在IPF中，輔助型T細(xì)胞2分泌的細(xì)胞因子明顯增加，尤其是 IL-4 和 IL-13[14]。IL-4/IL-13 與其受體結(jié)合，激活JAK-STAT通路。IL-4首先激活JAK1、JAK3，隨后激活 STAT6；IL-13首先激活 JAK1和TYK2，隨后激活STAT6、STAT3。抑制或下調(diào)STAT6會(huì)降低POSTN的表達(dá)，這表明STAT6在POSTN的表達(dá)調(diào)節(jié)中有重要作用[15]。

TGF-β是肌成纖維細(xì)胞在組織修復(fù)過程中聚集、激活和分化的中心調(diào)節(jié)因子，在纖維化過程中起重要作用。在IPF患者的肺組織中，TGF-β相較于IL-13對(duì)于POSTN表達(dá)的調(diào)節(jié)更重要。有研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1/Smad信號(hào)通路可以促進(jìn)POSTN表達(dá)[16]。在肺間質(zhì)細(xì)胞中，POSTN和TGF-β可以相互調(diào)節(jié)，刺激分泌。在肺成纖維細(xì)胞中，POSTN/整合素αvβ 3/β5通路可以加強(qiáng)TGF-β/Smad2/3通路功能，在肺纖維化的形成中起重要作用[17]。在異常瘢痕組織中，POSTN可以通過RhoA/ROCK通路引起TGF-β1表達(dá)增高[18]。在變應(yīng)性炎癥中，POSTN可以增加嗜酸性粒細(xì)胞的黏附性，促進(jìn)嗜酸性粒細(xì)胞產(chǎn)生TGF-β。同時(shí)，活化的嗜酸性粒細(xì)胞也可以通過TGF-β 誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞產(chǎn)生 POSTN[15]。TGF-β 和POSTN的相互促進(jìn)，最終導(dǎo)致肺纖維化。

2 POSTN在IPF發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

2.1 POSTN與ECM相互作用 POSTN可以作為連接的支架，將相互作用的ECM及蛋白連接在接近的結(jié)構(gòu)域，同時(shí)POSTN的結(jié)構(gòu)域也可與連接的ECM或蛋白相互作用，形成具有生物活性的復(fù)合體。

POSTN的EMI結(jié)構(gòu)域與纖維連接蛋白結(jié)合，通過色氨酸殘基相互作用[19]，也可以與Ⅰ型膠原蛋白、Ⅴ型膠原蛋白連接。纖維連接蛋白上也有與膠原蛋白的結(jié)合區(qū)域，POSTN可以通過EMI結(jié)構(gòu)域直接或間接地參與膠原纖維的形成。POSTN的4個(gè)FAS1結(jié)構(gòu)域與BMP-1的金屬蛋白酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合，激活蛋白水解酶水解，釋放出賴氨酰氧化酶（LOX）。LOX可以促進(jìn)膠原分子的交聯(lián)以維持膠原纖維的穩(wěn)定。

研究證實(shí)，POSTN與TGF-β1通過促進(jìn)ECM蛋白的產(chǎn)生和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）的表達(dá)，降低TGF-β1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制劑基質(zhì)金屬蛋白酶1和Smad7的表達(dá)，共同參與異常瘢痕的形成[18]。NANRI等[17]發(fā)現(xiàn)，POSTN通過與整合素αvβ3/β5結(jié)合，作用于TGF-β通路，可以通過Smad3途徑增強(qiáng)纖溶酶原激活物抑制物1、CTGF、胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白3、IL-11等促纖維化物質(zhì)的表達(dá)。而這些促纖維化物質(zhì)對(duì)ECM的沉積起著重要作用。

2.2 POSTN引起肌成纖維細(xì)胞分化 在正常愈合過程中，肌成纖維細(xì)胞通過促使ECM沉積及誘導(dǎo)α-SMA表達(dá)而產(chǎn)生肉芽組織，愈合后肉芽組織被吸收，過多的肌成纖維細(xì)胞通過凋亡機(jī)制被清除，從而限制過量的基質(zhì)沉積和纖維化。但如果不加以調(diào)節(jié)，就會(huì)導(dǎo)致ECM沉積過多，破壞正常的肺結(jié)構(gòu)，所以肌成纖維細(xì)胞被認(rèn)為是IPF的主要致病細(xì)胞[20-21]。

POSTN可以直接或間接引起肌成纖維細(xì)胞的分化。α-SMA表達(dá)是成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞的特征。ELLIOTT等[22]報(bào)道了POSTN缺失的小鼠α-SMA表達(dá)明顯降低且與肌成纖維細(xì)胞的分化缺陷相關(guān)，這提示POSTN可以直接促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞的分化。此外，循環(huán)中的纖維細(xì)胞也是肌成纖維細(xì)胞的來源之一。但纖維細(xì)胞一旦進(jìn)入肺組織后，不會(huì)直接分化成肌成纖維細(xì)胞。POSTN與αvβ1結(jié)合后使纖維細(xì)胞以旁分泌形式釋放CTGF等促纖維化介質(zhì)，間接促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞分化[23]。此外，TGF-β還可促進(jìn)上皮細(xì)胞凋亡，抑制成纖維細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致成纖維細(xì)胞積累并轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞[24]。

在組織修復(fù)過程中，過多的肌成纖維細(xì)胞通過凋亡機(jī)制被清除，這一過程受損會(huì)引起病理性瘢痕和纖維化的形成。IPF可能發(fā)揮一定的抗凋亡機(jī)制。X連鎖凋亡抑制蛋白（XIAP）在IPF患者的肺成纖維細(xì)胞中表達(dá)增加，被認(rèn)為與IPF的抗凋亡機(jī)制有關(guān)。抑制XIAP的功能可以增強(qiáng)IPF對(duì)FAS介導(dǎo)的凋亡的敏感性[25]。POSTN可能通過誘導(dǎo)XIAP的表達(dá)直接參與肌成纖維細(xì)胞抗凋亡機(jī)制[23]。

2.3 POSTN促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖 IPF患者的成纖維細(xì)胞與健康人相比增殖能力明顯增強(qiáng)[26]。有學(xué)者在POSTN基因沉默的成纖維細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)抑制細(xì)胞周期的基因表達(dá)上調(diào)，而促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)展的基因表達(dá)下調(diào)，隨后發(fā)現(xiàn)，在肺成纖維細(xì)胞異常增殖狀態(tài)下，POSTN與αvβ3整合素結(jié)合后，通過E2F轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)細(xì)胞周期蛋白E/周期蛋白依賴性激酶2復(fù)合體形成，從而促進(jìn)成纖維細(xì)胞的細(xì)胞周期從G1期進(jìn)展到S期，提高成纖維細(xì)胞的增殖能力[27]。

2.4 POSTN與炎癥細(xì)胞因子相互作用 盡管肺泡腔慢性炎癥是引起肺纖維化的機(jī)制這一假設(shè)仍存在爭議，但小鼠模型實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，POSTN與炎癥細(xì)胞因子相互作用有助于肺纖維化的發(fā)生[28]。研究者通常用博來霉素處理后的小鼠模擬IPF。博來霉素會(huì)造成上皮損傷，誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞聚集形成的炎癥。而炎癥會(huì)引起各種趨化因子、細(xì)胞因子及生長因子表達(dá)增加，導(dǎo)致成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞激活、聚集和增殖，產(chǎn)生促纖維化作用，導(dǎo)致肺纖維化的發(fā)生。

IPF的發(fā)病過程中反復(fù)發(fā)生組織損傷，積累的POSTN可能會(huì)增強(qiáng)或維持IPF的炎癥。同時(shí)，POSTN通過激活ERK及PI3K通路與TNF-α/IL-1α協(xié)同激活成纖維細(xì)胞中的NK-κB，產(chǎn)生各種炎癥細(xì)胞因子和趨化因子，促進(jìn)肺纖維化[29]。

近年研究認(rèn)為，肺部細(xì)菌感染或微生物群的改變與IPF的發(fā)生有關(guān)[24]。一項(xiàng)研究表明，克拉霉素能夠減弱IL-13誘導(dǎo)的POSTN表達(dá)[30]。這提示抗生素對(duì)肺纖維化的作用與抑制POSTN的表達(dá)有關(guān)。

綜上所述，POSTN作為一種ECM蛋白可以與其他ECM結(jié)合，直接或間接參與膠原纖維的合成。POSTN與相應(yīng)整合素結(jié)合可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞分化，抑制肌成纖維細(xì)胞凋亡，并能與炎癥細(xì)胞因子相互作用，引起肺纖維化。深入研究POSTN與相應(yīng)整合素結(jié)合后引起肺纖維化涉及的信號(hào)通路和基因，可為IPF靶向治療相關(guān)研究提供新的思路。POSTN及其對(duì)應(yīng)的整合素也有望成為IPF診斷及預(yù)后的生物標(biāo)志物。