王保兰(综述)，郑玉龙(审校)

(徐州医学院附属淮安第二人民医院呼吸科，江苏 淮安223002)

EMT、TGF-β、AngⅡ与器官纤维化发生机制的研究进展

王保兰△(综述)，郑玉龙※(审校)

(徐州医学院附属淮安第二人民医院呼吸科，江苏 淮安223002)

摘要：纤维化是大多数慢性炎症性疾病的病理转归，几乎能发生在身体的每个组织器官。纤维化以过多的细胞外基质沉积为特征，进一步发展可导致器官功能衰竭乃至死亡。关于器官纤维化的研究很多，但其确切机制目前尚不明确。近年来，上皮间质转化(EMT)、转化生长因子β1(TGF-β1)、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)在组织器官纤维化形成机制研究中备受关注。该文就EMT、TGF-β1、AngⅡ与各器官纤维化的相互关系及作用机制予以综述，以更全面地认识纤维化的发生机制。

关键词：器官纤维化；上皮间质转化；转化生长因子β1；血管紧张素Ⅱ

纤维化是一种难治的病变，且纤维化改变波及范围很广，可出现在多种血管性疾病以及所有重要的组织器官中[1]。纤维化是许多持续性炎症性疾病产生后遗症的常见病因，如特发性肺纤维化、进展性肾病和肝硬化。目前纤维化疾病的治疗仍是医学界的一个难题，近年来纤维化疾病已经成为研究的热点。现就上皮间质转化(epithelial-mesenchymal-transition，EMT)、转化生长因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)和血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，AngⅡ)在组织器官纤维化领域的研究成果予以综述，为综合各学科纤维化领域研究成果，更好地认识纤维化提供新思路。

1EMT

EMT是Greenburg和Hay[2]于1982年首次提出的概念，Stepen和Elisabeth等[3]在同一年指出，EMT是细胞的一种适应形式、一种经济型转变机制。Gabbiani[4]通过实验证实，肌成纤维细胞分泌细胞外基质是所有纤维化疾病的发病机制。因此，目前关于纤维化的研究着重在阐明静止性成纤维细胞分化成肌成纤维细胞过程的起始、维持和终止的分子和免疫学机制。近年来研究发现，肾、肝、肺等器官的纤维化均有EMT的发生。

1.1EMT与肾脏纤维化Strutz等[5]最早报道了EMT存在于肾纤维化。近年有研究证实，暴露于血清蛋白的近端肾小管上皮细胞可以发生EMT，且补体片段3a在这一过程中起至关重要的作用[6]。肾小管的上皮细胞发生EMT转变为间质细胞，肾小管上皮细胞通过获得间质细胞的表型和迁移能力，使它们能穿过肾小管微环境到达间质空间且逃避细胞凋亡。此外，EMT能引起肌成纤维细胞数量的大量增加导致肾小管萎缩，进而引起肾脏损伤纤维化改变。还有研究结果表明，肾小管上皮的EMT是一个可逆的过程，可见EMT对肾脏的损伤修复和再生起重要作用[7]。

1.2EMT与肝脏纤维化肝纤维化是一种进展性病理过程，由细胞外基质的过度沉积导致肝脏结构异常，进一步发展成肝硬化。肝星状细胞的活化是肝纤维化的起始反应，白细胞介素17A通过上调和稳定肝星状细胞上TGF-β受体，活化Smad2/3信号通路促进纤维化的发生[8]。Kaimori等[9]将离体小鼠肝细胞进行培养，证实TGF-β1诱导体外成熟肝细胞发生EMT。Zeisberg和Kalluri[10]利用四氯化碳刺激转基因的小鼠制作肝纤维化模型，发现在纤维化区域有大量成纤维细胞特异性蛋白1阳性的细胞沉积，且这些细胞中有45%的细胞也表达β半乳糖苷酶，这一研究有力地说明了EMT为肝纤维化的重要机制[11]。在肝细胞处于EMT状态时，TGF-β1可诱导锌指转录因子产生和活化Smad2/3通路，进而加快纤维化进程[6]。诸多研究结果显示，EMT在肝纤维化发展和进展中起重要作用。

1.3EMT与肺脏纤维化Chilosi等[12]指出，在特发性肺纤维化支气管损伤中观察到的β-连环蛋白异常核化与基底细胞发生EMT能动性增加有关,从而改善肺脏支气管化和组织结构重建。Chen等[13]应用人肺上皮细胞系A549研究TGF-β/p-Smad2信号通路在EMT中的作用，研究结果证实，多壁纳米碳管诱导的肺纤维化与TGF-β/Smad信号通路活化诱导上皮源性成纤维细胞的产生密切相关。此外，有研究显示叉头盒转录基因M1可增强肺部炎症和EMT的关键基因表达，是放射诱导肺纤维化过程不可或缺的，提示EMT在肺纤维化过程中是不可或缺的[14]。

2TGF-β1

在哺乳动物中，TGF-β有3种同型体TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，组织纤维化中主要是TGF-β1同型体起作用。TGF-β1由循环中的单核细胞和组织中巨嗜细胞产生。TGF-β1通过调节淋巴细胞增生、分化和存活来维持免疫耐受，以及通过调节各种免疫细胞的趋化性、活性和存活来控制炎症反应的识别和起始[14]。虽然许多细胞外配体可以诱导EMT，但是TGF-β1和TGF-β1相关蛋白是细胞分化生长和癌症发展转化中最重要的诱导因子[15]。

2.1TGF-β1在各系统的作用TGF-β1信号通路是由 Smad蛋白或其他信号蛋白(如蛋白激酶B、丝裂原活化蛋白激酶等)介导的，TGF-β1信号通路对不同细胞和组织维持正常生理功能至关重要[16]。TGF-β1能促进调节T细胞和炎症Th17两者的分化，是免疫反应的一个重要调节因子。Rosen bloom等[17]研究表明，抑制TGF-β1信号通路可能为治疗肺纤维化、肾小球硬化、肝硬化、系统性硬化病等纤维化疾病提供一个新方向。Berk等[18]报道，TGF-β1在高血压性心脏病的细胞外基质重建中起作用。此外，在肿瘤中TGF-β1诱导各种生长因子和细胞因子的表达，促进细胞代谢、促进肿瘤基质的形成、血管生成和免疫抑制。

2.2TGF-β1与纤维化的联系肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β是强有力的促炎介质,通过TGF-β1调节机制诱导上皮间质性转化和肌成纤维细胞的活化加剧薄壁组织损伤是纤维化一个重要的上游驱动程序。TGF-β1能直接诱导成纤维细胞分化成肌成纤维细胞，且在纤维细胞的募集和肌成纤维分化中起重要作用[19]。现普遍认为，TGF-β1是一种具有重要调节活性的多功能细胞因子，可影响多种重要生物通路，如胚胎发生、免疫、肿瘤发生、细胞增生和迁移、创伤修复，炎症和纤维化等。研究显示，在肾脏、肝脏、皮肤和心脏的纤维化中均可见Wnt-β-catenin信号通路的活化[20]。小鼠体内的Wnt-1-可诱导信号转导蛋白1表现出促肺泡Ⅱ型细胞的增生，促进肺脏和肾脏的EMT及介导TGF-β1驱动的肾脏纤维化。可见，TGF-β1不仅有抗炎和促纤维化的双重活性，还与肝、肺、肾以及心脏的纤维化进展相关。

2.3TGF-β1相关信号通路阻断TGF-β1诱导编码胶原蛋白Ⅰ和胶原蛋白Ⅲ的基因表达，以及活化肌成纤维细胞合成胶原蛋白，抑制TGF-β1的活性可能对治疗纤维化有作用。抑制TGF-β1活性的方法很多，包括中和抗体、溶解受体、受体激酶拮抗药物、反转录试剂和多种非特异性药物。研究显示，抑制SMAD3通路可降低TGF-β1水平以及减少间质胶原蛋白沉积，对纤维化有一定的治疗效应[21]。吡非尼酮抑制TGF-β1诱导的人纤维母细胞的增殖和胶原合成，在临床前的特发性肺纤维化[22]、肝纤维化、肾纤维化、肥厚性心肌病和放射诱导的纤维实验模型中具有治疗效应，表现出很广的抗纤维化活性。吡非尼酮是首个已经在欧洲和日本获许使用的抗纤维化靶向药物[23]。

硼替佐米是经美国注射用药协会批准使用的一种蛋白酶体抑制剂，可抑制体外TGF-β1信号转导，且对博莱霉素诱导的小鼠皮肤和肺脏纤维化具有保护作用。吉利德科学公司开发了一种人源化单克隆抗体，该抗体以赖氨酸氧化酶2为作用靶点，可用于治疗心脏纤维化、特发性间质性肺炎和肝纤维化等[24]。同一药物对多种器官纤维化起作用，提示各器官纤维化中的作用机制可能类似。

3AngⅡ

AngⅡ通过直接刺激TGF-β1产生以及促发成纤维细胞增生和分化成肌成纤维细胞而发挥促纤维化作用。AngⅡ除对TGF-β1分泌和活化起作用外，还可直接增强TGF-β1信号转导，如增加SMAD2水平和磷酸化SMAD3的核转录，从而进一步促进肌成纤维细胞合成胶原、纤维连接蛋白和糖蛋白加重纤维化。

3.1AngⅡ和心脏纤维化Berk等[18]指出，活化的巨噬细胞和肌成纤维细胞可局部产生AngⅡ，上调TGF-β1的表达，促使血管周围纤维化和心脏的瘢痕形成，说明AngⅡ在高血压型心脏病所致心肌纤维化中起重要作用。Yamamoto等[25]用缺乏血管紧张素转换酶2(angiotensin converting enzyme 2，ACE2)小鼠研究ACE2缺乏与压力负荷诱导心功能下降的关系，实验结果显示，ACE2抑制体内AngⅡ的活化，可抑制压力过负荷所致的心脏肥大和充血性心力衰竭。用坎地沙坦干预缺乏ACE2小鼠，小鼠心脏肥大程度减轻，丝裂原活化蛋白激酶信号通路的活性受抑制，表明ACE2在抑制AngⅡ介导的压力过负荷所致心肌肥大反应中起重要作用。反之，干扰这种调节功能可加速心脏肥大和缩短肥大代偿期到心力衰竭间的过度期。

3.2AngⅡ与肾纤维化ACE2是一种羧肽酶,可分解AngⅡ成Ang-(1-7)。在肾素-血管紧张系统中，ACE2能直接和间接产生Ang1-7，后者能舒张血管，降低血压，抑制心肌细胞肥大和成纤维细胞的增殖。Bernardi等[26]报道，ACE2可抵消AngⅡ对肾脏的影响，阻止肾小管损伤的进一步发展，以ACE2为靶点可能为治疗肾脏疾病的一种很有前景的方法。通过实验证实ACE2 缺乏可导致氧化应激反应增强，发生促炎和促纤维化改变，这与ACE2分解AngⅡ生成Ang-(1-7)， Ang-(1-7)直接调节肾脏心房钠利尿肽基因和蛋白表达相关。Ye等[27]复制多发性硬化症大鼠模型，观察发现多发性硬化症组大鼠心、肾组织中ACE2 mRNA表达均显著下调；血浆和心、肾组织中AngⅡ的水平均增加，进一步证实了ACE2对心、肾器官的保护作用。在代谢综合征中心、肾组织ACE2表达减少使其水解产生的Ang1-7减少，血浆和局部AngⅡ的水平升高，从而引起一系列生理学反应致使心、肾等靶器官损害，提示代谢综合征的发生、发展与肾素-血管紧张素系统中AngⅡ的代谢通路密切相关。

3.3AngⅡ与肺脏损伤及肝纤维化急性呼吸窘迫综合征的发病率和病死率目前仍很高，然而对于急性呼吸窘迫综合征/急性肺损伤尚无有效的治疗方案。有研究证实[28]，肾素-血管紧张素系统通过调节ACE生成AngⅡ导致肺损伤，ACE2是一种近期发现的ACE同系物，可负向调节肾素-血管紧张素系统平衡ACE的损伤作用。Rey-Parra等[29]用ACE基因敲除雄性小鼠和野生型雄性小鼠，气管内注入博来霉素造肺纤维化模型，实验结果显示，雄性ACE基因敲除雄性小鼠比野生型小鼠的运动负荷量和肺功能下降更显著，胶原沉积量及肺纤维化程度也更严重，表明ACE2基因缺失使博来霉素诱导的肺损伤更严重，ACE2可抑制博来霉素诱导的肺损伤，ACE有保护博来霉素诱导纤维化的作用。研究证实，上调Ang-ACE/AngⅡ/AngⅡ Ⅰ型受体轴可加重肺纤维化，Meng等[30]研究证实上调 ACE2/Ang-(1-7)/G蛋白偶联受体轴能通过抑制丝裂原活化蛋白激酶/核因子κB信号通路可改善肺纤维化，这与Ang-(1-7)对促炎反应的影响效应密切相关。黄谦等[31]研究大鼠四氯化碳诱导的肝纤维化模型研究ACE2的表达与致病性的相关性，结果显示，四氯化碳处理后大鼠的ACE2 mRNA水平显著上调，肝脏的ACE2基因表达与丙氨酸转氨酶水平、天冬氨酸转氨酶水平以及Ishak纤维化得分有很强的关联性，证实ACE2基因表达与肝纤维化程度存在明显的关系，从而可知ACE2在肝纤维化生成中起重要作用。

4小结

器官纤维化是世界范围内高发病率和高病死率的疾病。目前对纤维化疾病的治疗，以炎症级联反应为治疗靶点，但是普遍效果不佳，很大程度上是因为纤维化的具体机制尚不清楚。越来越多的研究结果证实，EMT、TGF-β1和AngⅡ在各个器官纤维化中均起重要作用，表明各个器官纤维化发生机制存在很大的共性。结合各学科纤维化研究成果，必将有利于认识并最终治愈纤维化疾病。

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Advances in Studies on the Mechanism of EMT,TGF-β1,AngⅡ and Organ FibrosisWANGBao-lan,ZHENGYu-long.(DepartmentofRespiratoryDiseases，theAffiliatedHuai′anSecondPeople′sHospitalofXuzhouMedicalCollege，Huai′an223002，China)

Abstract:Fibrosis is a pathological feature of most chronic inflammatory diseases,which affects nearly every tissue/organ in the body.It is defined by the accumulation of excess extracellular matrix components.If highly progressive,the fibrotic process eventually leads to organ malfunction or even death.There are many studies on organ fibrosis,but its exact mechanism is still unclear.In recent years,studies on the mechanism of organ fibrosis are more and more,especially on epithelial-mesenchymal-transition(EMT),transforming growth factor-β1(TGF-β1) and angiotensin Ⅱ(AngⅡ).Here is to make a review of the role of EMT,TGF-β1,AngⅡ in organ fibrosis,so as to comprehensively understand the pathogenesis of fibrosis.

Key words:Organ fibrosis； Epithelial-mesenchymal-transition; Transforming growth factor-β1; Angiotensin Ⅱ

收稿日期：2015-01-04修回日期：2015-04-28编辑：伊姗

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.22.015

中图分类号：R563

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)22-4072-03