鋅指樣轉錄因子4在肺動脈高壓中的研究進展*

王小靜，孫得勝，歐陽瑤

（遵義醫科大學附屬醫院 呼吸與危重癥醫學科，貴州 遵義 563000）

肺動脈高壓的直接原因是血管收縮和重塑異常使得管腔出現狹窄，從而導致肺動脈壓力及肺血管阻力升高。肺動脈高壓臨床癥狀主要表現為疲勞、勞力性呼吸困難、胸悶、胸痛及暈厥，部分患者還可表現為干咳和運動誘發的惡心、嘔吐，甚至出現右心衰竭表現[1]。在肺動脈高壓中，肺血管重塑是其重要的結構改變，不僅表現為不同的血管細胞（肺動脈平滑肌細胞、內皮細胞、成纖維細胞、肌成纖維細胞和周細胞等）在肺動脈壁聚集，還表現為血管周圍炎癥細胞（B 和T 淋巴細胞、肥大細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞等）浸潤[2]。

鋅指樣轉錄因子4（krüppel-like factor 4,KLF4）是近年來研究較多的鋅指轉錄因子，可調控細胞生長、增殖、分化等。研究發現，KLF4 參與調控血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cell,VSMC）表型轉化、內皮功能障礙、炎癥浸潤等，同時與多種心腦血管疾病的發病機制有關，例如動脈粥樣硬化[3]、缺血性腦卒中[4]、肺動脈高壓[5]等。由于血管重塑是以上血管疾病的病理性標志，因此KLF4 在血管重塑中的作用在過去幾年中逐漸成為研究熱點。研究發現，在肺動脈高壓患者血清中檢測到KLF4 表達升高[6]。靶向敲減大鼠肺血管中的KLF4 基因，可緩解肺動脈高壓大鼠的肺血管重塑程度[7]。KLF 在血管重塑中的具體機制目前尚不完全清楚，本文就KLF4 在血管重塑中的作用展開綜述。

1 KLF4的結構和功能

KLF4 是一種進化上保守的含鋅指轉錄因子，具有轉錄抑制、轉錄激活、DNA 結合3 個不同的結構域。KLF4 常作為轉錄因子發揮作用，在不同的微環境和不同的信號通路作用下對基因表達的調控具有雙向作用。KLF4 mRNA 在胰腺癌組織中表達降低，過表達KLF4 mRNA 能抑制胰腺癌細胞增殖和遷移[8]。KLF4 在人口腔鱗狀細胞癌組織中的表達顯著降低，過表達KLF4 可促進口腔癌細胞在體外的遷移和侵襲[9]，提示KLF4 在口腔癌中既可以作為腫瘤抑癌基因，又可作為癌基因。KLF4 在腫瘤中的抗增殖、遷移等作用，為心血管疾病的治療提供了新思路。收縮性VSMC 是健康血管壁中最突出的細胞，對于維持血管張力至關重要。VSMC在外部刺激下誘導收縮型VSMC 分化為分泌型稱為表型轉換，參與多種血管疾病的病理生理改變，而KLF4 在其中發揮了至關重要的作用[10]。KLF4 表達升高可促進VSMC 表型轉換，抑制VSMC 增殖、遷移，從而改善病理血管重塑[11]。內皮功能障礙在肺動脈高壓的病理生理中起核心作用。研究發現，內皮細胞可分泌外泌體參與VSMC 表型轉換[12]，肺動脈平滑肌細胞中KLF4 表達減少，可能導致內皮功能障礙[13]。另外，KLF4 具有抗炎作用，在缺血性腦卒中腦梗死較輕的血管炎癥中高表達，提示KLF4 有緩解血管內皮損傷的作用[4]。巨噬細胞、內皮細胞、VSMC 等細胞中都表達KLF4[9]，而這些血管結構細胞都參與血管重塑，KLF4 參與血管重塑的具體過程究竟如何，還需要進一步地研究探討。

2 KLF4的相關信號通路

骨形態發生蛋白（bone morphogenetic protein,BMP）是轉化生長因子β（transforming growth factorβ,TGF-β）超家族成員，是肺動脈高壓的主要發病基因[6]。TGF-β 信號通路主要有2 條傳導路徑：TGF-β/SMAD2/3 信號通路、BMP/SMAD1/5/8 信號通路。TGF-β 在細胞膜上與其受體結合形成復合物，誘導Ⅱ型受體磷酸化Ⅰ型受體，進而激活下游Smad2、Smad3 蛋白；BMP 與骨形成蛋白受體2（bone morphogenetic protein receptor type 2,BMPR2）結合后，Ⅱ型受體可磷酸化Ⅰ型受體，進而激活下游Smad1、Smad5、Smad8 蛋白。研究發現，KLF4對肺內皮細胞中BMP/TGF-β 軸的穩態調節至關重要，損害該信號軸可加速肺動脈高壓發展[14]。另外，TGF-β1通過增加KLF4 和Smad2 與TGF-β I 型受體（TGF-β type I receptor,TβRI）啟動子的DNA 結合活性，最終誘導VSMC 分化[15]。TGF-β1是JAK/STAT 通路的激活劑和肺血管重塑的誘導劑，參與肺動脈高壓的發展[16]。另外，BMP4 通過上調KLF4促進食管鱗狀上皮的表型轉換[17]。因此，BMP/TGF-β 可能成為肺血管重塑的研究新方向，為治療肺動脈高壓提供新的治療靶點。

3 KLF4與肺血管重塑的關系

3.1 KLF4在內皮細胞發揮抗炎作用

內皮細胞參與血管重塑的過程，內皮細胞和VSMC 之間的相互作用是肺動脈高壓發生的關鍵機制[17]。內皮功能障礙可導致血管擴張劑的產生長期受損，以及血管收縮劑如內皮素-1（Endothelin-1,ET-1）的過度表達，繼而增加血管張力，促進血管重塑，最終導致肺動脈高壓的發生。KLF4 作為內皮生物學和血管完整性的主要調節因子，在內皮細胞中發揮保護作用[18]。研究發現，內皮中缺乏KLF4 基因會加劇缺氧誘導的肺動脈高壓并增加ET-1 的表達[19]。此外，ET-1 可誘導內皮細胞中的KLF4 S-亞硝化，以降低KLF4 轉錄活性，導致內皮血管舒張功能受損[20]。核因子κB（nuclear factor kappa-B,NFκB）是細胞內重要的轉錄因子，長期以來一直被認為是一種典型的促炎信號。研究發現，KLF4 可以通過NF-κB/KLF4 正反饋環來反向衰減NF-κB 轉錄活性，從而減輕內皮炎癥[21]。因此，缺乏KLF4 會導致內皮炎癥加重、內皮功能障礙，最終加重血管重塑。

3.2 KLF4促進肺動脈平滑肌細胞增殖、遷移

肺動脈平滑肌細胞是肺動脈中膜的主要成分，其增殖/凋亡平衡被破壞和表型轉換引起的過度增殖是肺血管重塑的主要原因。微小核糖核酸(microRNA,miRNA）參與肺動脈高壓形成的相關通路，miRNA 的表觀調控失調對于肺動脈高壓的發生有推動作用[22]，KLF4 在其中發揮重要作用。例如，miR-182-3p 可上調KLF 表達，通過miR-182-3p/Myadm/KLF4/p21 軸調節肺血管重塑[23]。然而，TGFβ 和BMP4 通過激活轉錄肺動脈平滑肌細胞中miR-143/145，從而下調KLF4 基因轉錄，以抑制肺動脈平滑肌細胞增殖、遷移[24]。KLF4 作為肺動脈平滑肌細胞的關鍵調節因子，對肺血管重塑至關重要。

3.3 KLF4調節巨噬細胞極化

在不同刺激條件下，巨噬細胞可以分化為經典激活的巨噬細胞（M1 macrophages,M1）和交替激活的巨噬細胞（M2 macrophages,M2），參與炎癥和宿主防御。巨噬細胞在肺血管周圍區域的募集和隨后的極化是肺動脈高壓的一個重要特征，由于多種細胞因子及相關通路的作用，巨噬細胞極化決定了疾病的發展趨勢[25-26]。巨噬細胞在肺動脈高壓患者體內表型失衡[26]，并且在肺血管周圍中隨時間動態變化[27]。M1 巨噬細胞在早期升高，而M2 巨噬細胞主要在中晚期積累，通過促進血管平滑肌細胞和內皮細胞的增殖參與血管重塑。KLF4 可通過調控多種轉錄因子激活M1 和M2 巨噬細胞參與炎癥反應。信號轉導和轉錄激活因子6（signal transducer and activator of transcription 6,STAT6）和過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma,PPARγ）與肺血管重塑發生、發展十分重要[28-29]。KLF4 可協同激活STAT6 信號通路促進肺泡巨噬細胞極化為M2 表型，減輕肺部炎癥[30]。此外，在缺血/再灌注損傷中，PPARγ 將巨噬細胞從M1轉化為M2 表型，并誘導血管內皮生長因子的產生，促進血管生長，減輕血管炎癥[31]。在類風濕性關節炎中，KLF4 過表達促進M1 巨噬細胞極化，加重疾病的進展和炎癥反應[32]。另外，KLF4 表達增加可促進M2 巨噬細胞極化，以減輕動脈粥樣硬化中的炎癥反應[33]。巨噬細胞極化狀態與平滑肌細胞和內皮細胞增殖、血管周圍炎癥有關，而KLF4 參與了上述過程，故KLF4 有可能通過調控巨噬細胞極化影響肺血管重塑。

4 結論與展望

KLF4 表達在肺血管結構細胞中普遍存在，與動脈型肺動脈高壓密切相關。KLF4 蛋白的結構具有高度保守性，結構決定KLF4 是一個雙向調節的轉錄因子，其在肺動脈高壓中的促進和抑制作用取決于靶基因和靶細胞。本綜述表明，KLF4 是促進或抑制肺動脈高壓的重要靶點，KLF4 在肺動脈高壓領域的研究盡管有了一些進展，但關于其在肺動脈高壓中發揮作用的具體機制仍然存在許多未知的問題，例如：①還有哪些細胞參與KLF4 對肺動脈高壓的調節？②為何KLF4 在同一疾病中不同細胞表現出“不同”作用的機制？這些都需要進一步積極探索，才有可能闡明KLF4 在肺動脈高壓中的具體機制，并在未來將基于KLF4 的新型療法用于肺動脈高壓的臨床防治。