EndMT及其與纖維化疾病關系的研究進展

張丹丹，梅峰

(1青海大學，西寧810000；2青海大學附屬醫院)

目前世界范圍內缺乏纖維化疾病的有效治療方法，西方發達國家纖維化疾病造成的病死率高達總病死率的45%[1，2]。Karasek[3]提出內皮細胞向肌成纖維細胞轉分化(EndMT)在纖維化疾病的發生過程中具有重要作用，其特征為內皮細胞黏附性消失和極性改變，內皮細胞紡錘體形成，細胞增殖和遷移能力增強，導致細胞骨架修飾和細胞連接重排，同時內皮細胞標志物表達降低，間充質細胞標記物表達升高，最終喪失內皮細胞的特性而轉化為肌成纖維細胞，持續的細胞特征改變積累后導致病理學特征改變，最終發生器官纖維化。本研究對EndMT的分子信號活性分子及EndMT與纖維化疾病的關系作一綜述。

1　EndMT的分子信號活性分子

導致EndMT發生、發展的分子信號活性分子可由損傷組織或免疫細胞產生，以響應炎癥引起的損傷，包括轉化生長因子β(TGF-β)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、微小RNA(miRNA)、螺旋-環-螺旋轉錄因子(如Twist)和鋅指轉錄因子(如Snail和Slug)等。

1.1轉化生長因子β(TGF-β)目前研究普遍認為，刺激EndMT發生的最常見細胞因子是TGF-β超家族蛋白[4]，TGF-β/Smad信號通路是EndMT發生過程中的重要信號通路[5]。EndMT與TGF-β/Smad信號傳導的變化是一致的。TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3三個亞型均可刺激EndMT的發生，其中以TGF-β1的作用最為顯著。TGF-β1主要通過誘導內皮細胞增殖促進EndMT，生理過程如內皮細胞凋亡也可通過增加在凋亡細胞和相鄰活細胞中TGF-β1表達而引起EndMT[6]。TGF-β受體2(TGF-βR2)在αSMA陽性細胞中的表達減少，可導致纖維化區域招募的肌成纖維細胞數量顯著下降， TGF-β2可通過Smad、MEK、PI3K和p38MAPK信號通路促進EndMT發生[7]。

1.2AngⅡAngⅡ可刺激血管緊張素Ⅰ受體、活性氧簇(ROS)，導致TGF-β激活，后者通過Smad依賴或不依賴途徑激活纖維化基因程序，從而促進成纖維細胞增殖、白細胞浸潤、基質降解、膠原沉積和肌成纖維細胞轉分化。Stawski等[8]研究發現，AngⅡ可激活TGF-β途徑，通過促進肌成纖維細胞增殖來增強EndMT及隨后發生的炎癥反應，該過程可在老鼠皮膚中引起膠原蛋白合成和沉積。

1.3miRNA研究表明，miR-9是由TNF-α調節的miRNA分子信號之一，可誘導淋巴管內皮細胞發生EndMT[9]。miR-21可靶向調控磷酸酶和張力素同源物(PTEN)，從而負反饋調節TGF-β信號轉導的EndMT[10]。miR-31是誘導間充質基因(包括α-平滑肌肌動蛋白、重組肌動蛋白和肌鈣蛋白相關轉錄因子α激活劑)的必要條件。miR-31可靶向調控重組肌動蛋白和肌鈣蛋白相關轉錄因子α基因，以控制肌動蛋白重塑并促進各種炎性細胞因子的分泌，從而促進EndMT[11]。miR-155可以通過促進TGF-β1分泌來刺激EndMT的發生[12]。

1.4其他EndMT受螺旋-環-螺旋轉錄因子(如Twist)和鋅指轉錄因子(如Snail、Slug)調控，其中鋅指轉錄因子可以在發育、纖維化和癌癥發生過程中激活EndMT[13]。Cooley等[14]研究發現，內皮衍生細胞可通過EndMT促進新內膜形成，該過程涉及Smad2/3-Slug信號通路，其他信號通路如Wnt/β-連環蛋白、Notch和各種受體酪氨酸激酶也均被證明具有激活EndMT的作用。EndMT正調節劑博來霉素可通過激活mTOR信號通路而促進EndMT的發生[15]，Safrole氧化物可通過啟動ATF4/p75NTR/IL-8途徑誘導EndMT[16]，甲狀旁腺激素(PTH)通過增強連環蛋白(β-catenin)的核定位而刺激EndMT發生[17]。以上途徑誘導轉錄因子如Snail、Slug、Twist表達升高均可引起EndMT。

2　EndMT與纖維化疾病的關系

2.1EndMT與心肌纖維化心肌纖維化患者的心臟結構及功能與細胞外基質(ECM)蛋白過量生成及沉積于心肌組織有關，ECM和膠原過度積聚可導致左心室硬度增加，并通過各種分子信號通路引起左心室舒張功能受損，最終導致心輸出量降低。ECM也可損害心肌細胞的機械電耦合，從而增加心律失常的風險。心臟成纖維細胞(FBs)被稱為心肌纖維化的主要效應細胞，在各種心血管疾病的發生與發展中具有核心作用。心肌發生損傷時，FBs增殖并遷移到損傷部位，轉化為肌成纖維細胞(MFBS)，同時主動分泌ECM，抑制基質金屬蛋白酶(MMPs)活性，導致ECM降解減少，并最終形成心肌纖維化。EndMT是FBs的一個重要來源，EndMT現象首先在胚胎心血管系統的發育過程中被發現，在胚胎發育過程中心臟最先形成，心房內細胞表現為內皮細胞的表型特點，如表達血管內皮鈣黏蛋白(VE-cadherin)、CD31，并通過EndMT作用形成室間隔、房間隔和瓣膜的間質部分，EndMT還有助于心內膜形成以及心臟平滑肌細胞的分化。病理條件下，以上心肌細胞轉化為活化的成纖維細胞并遷移到間質，擊穿基底膜，在心臟積聚而最終引起心肌纖維化。Zeisberg等[18]使用命運測繪法識別心臟成纖維細胞的起源，證實成纖維細胞中27%～35%為內皮細胞起源，并首先證實主動脈夾層高血壓大鼠模型中壓力超負荷可引起EndMT并促進心肌纖維化的發生。此后，有學者陸續從糖尿病性心肌病、心肌梗死和心肌炎動物模型中發現EndMT的存在[19]。

EndMT在心肌纖維化的發展中具有重要作用。Widyantoro等[19]研究顯示，內皮細胞來源的內皮素1(ET-1)可刺激EndMT，從而促進糖尿病患者繼發心肌纖維化。高葡萄糖誘導的EndMT主要由AngⅡ介導，厄貝沙坦可以抑制這一過程。Montorfano等[20]研究發現，氧化應激可通過TGF-β信號通路誘導EndMT的發生。Zhang等[21]研究發現，三氧化二砷(As2O3)可通過AKT/GSK-3β/Snail途徑誘導人羊膜上皮細胞發生EndMT，并且EndMT可能參與了As2O3誘導的心肌纖維化過程。以上研究均提示，EndMT在心肌纖維化的發生發展中具有重要作用，抑制EndMT可能成為心肌纖維化的治療策略之一。

2.2EndMT與移植動脈硬化、動脈粥樣硬化在移植動脈硬化和動脈粥樣硬化兩種疾病的發生過程中均發現EndMT的參與。一項對急性移植排斥小鼠模型的研究顯示，小鼠移植2周后約10%的新生內膜平滑肌細胞來自于內皮細胞，約80%的新生內膜及約60%的管腔內皮細胞可表達EndMT間質標記物[22]。Chen等[22]研究顯示，心臟移植排斥反應患者中約80%的冠狀動脈管腔內皮細胞和新生內膜細胞正在經歷EndMT。

動脈粥樣硬化的病理特點為腔內斑塊逐漸積累，斑塊表面覆蓋著具有間充質細胞特征的內皮細胞，導致遠端組織灌注減少，證實EndMT可能有助于動脈粥樣硬化的進展。有研究使用命運映射監測小鼠內皮細胞載脂蛋白E(ApoE-/-)，結果顯示小鼠經過4個月的高脂肪飲食，約30%的腔內主動脈內皮細胞發生EndMT，而正常飲食小鼠中沒有檢測到EndMT，同時該研究證實在冠狀動脈粥樣硬化和頸動脈斑塊中存在EndMT的頻繁發生[23]。Evrard等[24]報道，內皮細胞TGF-β信號通路可以直接促進動脈粥樣硬化斑塊生長，導致形成具有較大壞死核心和以小纖維帽為特征的更不穩定病變。此外，血液流動可產生壁剪切力，低剪切應力也能促進EndMT。低剪切應力可以通過EndMT使動脈分支和彎曲部位內皮細胞損傷和增殖，導致特殊細胞形態消失并改變其生理功能，增加脂蛋白膽固醇滲透性，最終導致動脈粥樣硬化的發生，而高剪切應力可以對內皮細胞產生一個靜止的保護作用[25]。

2.3EndMT與放射性肺纖維化肺纖維化是肺癌放射治療過程中的一種嚴重并發癥，其特征與其他器官纖維化一致，即ECM積累導致廣泛的肺部血管重塑，包括肺動脈平滑肌細胞(PASMC)增殖，最終造成肺部血管腔狹窄和閉塞。最近研究表明，放射損傷的肺內皮細胞可以通過EndMT形成成纖維細胞，最終引起膠原蛋白的過度生成和沉積，導致肺纖維化病理改變[26]。

2.4EndMT與腎臟纖維化腎臟纖維化是各種慢性腎臟疾病進展到終末期腎病(ESRD)的最終共同通路和病理過程，主要是指由各種原因引起的ECM在腎間質內過度沉積、腎小球硬化和腎小管間質纖維化形成。研究發現，單側梗阻性腎病、糖尿病腎病和Alport綜合征大鼠模型中有30%～50%的肌成纖維細胞(MFb)來自EndMT，提示EndMT是腎組織MFb的主要來源[27]。但腎小球內皮細胞EndMT的發生機制和信號調節機制仍有待進一步研究。

綜上所述，EndMT與心臟纖維化、移植動脈硬化及動脈粥樣硬化、放射性肺纖維化、腎臟纖維化等疾病的發生均密切相關。目前EndMT的發生機制尚不十分清楚，需進一步研究EndMT所涉及的信號傳導通路以及因子，以期為預防和治療纖維化及其相關疾病提供依據。

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