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2024上皮间充质转化的信号传导在支气管肺发育不良中研究进展(全文)摘要随着围生期医疗技术的迅速发展，早产儿的存活率明显提高，但支气管肺发育不良(bronchopu1.monarydysp1.asia,BPD)发病率仍处于高水平。BPD是早产儿常见的慢性呼吸道疾病，BPD房产儿合并其他并发症的发生率和病死率显著增高°目前以肺损伤为特征的”经典BPD”已经转换为”新型BPD'',然而BPD的病理生理机制尚未阐明。近年来，一些体外和体内实险研究已经证实，肺泡n型上皮细胞能以转化生长因子-B为枢纽,WntsSPHK1./S1.P等多重信号通路诱导上皮间充质转化从而促进肺纤维化的发生，为防治BPD提供了新的思路。该文综述EMT中的多种信号传导途径在BPD中的作用机制，以期为临床治疗BPD提供参考。支气管肺发育不IUbronChOPUImOnarydySPIasia,BPD)主要发生在早产儿，在出生体重150Og和胎龄32周的早产儿中发病率更高1。在出生体重125Og早产儿中，BPD发生率为51.4%2°BPD致病因索较多，包括母体因素、机械通气、感染、炎症、氧化应激、营养不良、表观遗传因素等。尚处于小管期或囊状期的早产儿，由于肺正常发育无法维持，出现肺泡发育简化，血管生成异常、气道平滑肌Ig塑和不同程度的肺纤维化等。近年来，一些体外和体内研究证实，肺泡H型匕皮细胞(a1.veo1.arepithe1.ia1.type11)可以通过多种复杂的信号通路网络来诱导自身发生上皮间充质转化(epithe1.ia1.mesenchyma1.transitions,EMT),从而形成肌成纤维细胞，最终导致肺纤维化的发生。EMT是指上皮细胞失去顶端-基底极性并松动细胞-细胞连接以呈现间充质细胞形态和侵袭特性的过程。在BPD期间，AECII型细胞产生EMT过程，使肺纤维化。Smad依赖性和非依赖性的细胞信号通路都已被报道与EMT有关3。1 转化生长因子-(transforminggrowthfactor-0,TGF-)信号通路TGF-B在灵长类动物中，有3种同型体TGF-KTGF-B2、TGF-B3,在机体组织的纤维化过程中主要是由TGF-1.同型体起作用TGF-B1.通过调节淋巴细胞增生、分化和存活来维持免废耐受，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开始，据报道，TGF-B主要通过Smad信号和非Smad信号在伤口愈合、纤维化和癌症中诱导EMT4oChen等应用人肺上皮细胞系A549研究TGF-p-Smad2信号通路在EMT中的作用，结果表明，多壁纳米碳管诱导的肺纤维化与TGF-0Smad信号通路活化诱导上皮源性成纤维细胞的产生密切相关。可见,TGF-信号在EMT发生发展过程中起十分重要的作用，而EMT被认为与许多肺部疾病的发病机制有关，包括肺发育障碍、肿纤维化和肺癌等。BPD的发生发展主要是一种肺泡上皮细胞损伤后纤维化修笑的过程,其中正常肺泡结构的破坏也是影响患者肺功能的主要原因之一。肺发育的囊状期和肺泡期主要由PDGF受体(PDGF-Ra)表达活化肌纤维细胞(MFB)为发育中的肺泡提供支持作用.Hcinzc1.mann等证明在成人肺成纤维细胞中TGF-B信号通路与PDGF-Ra表达之间存在负相关。Popova等研究表明从BPD患者中获得的肺间充质样细胞(MSC)经TGF-0激动剂处理后，PDGF-Ra表达水平下调。可见，TGF-。信号通路与BPD的发生发展密切相关，对新生儿的肺部发育和维持其正常的肺功能具有重要意义。1.1 TGF-0/Smad依赖型信号通路1.1.1 TGF-B/Smad依赖型信号通路作用机制在EMT发展过程中，TGF-1.结合II型受体后，磷酸化I型受体的丝甘叁酸再与I型受体相结合形成异源三聚体复合物，最后激活其卜.游信号通路，Smad信号则是TGF-B1.下游的一条重要通路。TGF-1.与II型受体结合并将其激活，调控细胞的转录，促进成纤维细胞分化、增殖，并且抑制共凋亡、肺泡上皮细胞EMT和生长因子等释放，抑制细胞外必质(extrace1.1.u1.armatrix,ECM)的降解，从而引起肺纤维化。Chen等通过构建BPD动物模型，探究孟鲁司特通过阻断TGF1.Smad信号通路从而抑制BPD小鼠模型AECII的EMT,显著降低BPD组小鼠肺It体重(1.W/BW)的比值，并增加放射状肺泡计数(radica1.a1.veo1.arcounts,RAC),进而改善BPD小鼠模型的肺功能，对肺部发育起保护作用。Yang等应用AEC11与BPD动物模型共同验证高表达的RImX3通过抑制TGF-B1.通路从而抑制体内外模型EMT的过程，在肺发育中起重要调方作用.Singh等10通过分析妊娠期暴露于香烟的小鼠肺和妊娠期吸烟妇女胎盘中的胱硫氨酸-丫裂解除、胱硫氨酸干-合酶和3-旗基丙酮酸硫转移施表达，验证缺氧诱导因子-Ia通过TGF-0介导细胞分化，是内皮细胞转化的关键参与因子,在肺发育中的EMT过程硫化氢诱导的HIF-ITGF-通路起重要作用。由此可见，TGF-Smad信号在EMT进程中起重要作用，对BPD的发生发展起调节作用。1.1.2 TGF-B/Smad依赖型信号通路相关转录因子在肺发育的EMT过程中还存在着与TGF-Smad依赖型信号通路相关的转录因子,包括SnaiI/S1.ug家族、ZEB家族、bH1.H等11。Snai1.是一种锌指转录抑制因子，包括三种Snai1.家族蛋白：Snai1.1.(Snai1.)>SnaiI2(S1.Ug)和Snai1.3,通过其N端SNAG结构域与几种辅助抑制物和表观遗传重阳复合物相互作用以抑制特定的靶基因，而TGF-则通过复杂的信号网络激活SnaiI,从而诱导EMT。已有研究证明，TGF-通过Smad途径诱导高迁移率基团A2的表达，后者调节E-钙黏蛋白的许多重要抑制因子的表达12。在Smad和HMGA2的协同作用下结合Snai1.启动子并诱导Snai1.表达、抑制E-钙黏蛋白的表达和EMT的发生发展.，由此可见，Snai1.在TGF-Smad依赖型信号通路中起着分子开关的作用，是EMT的重要诱导因子，Snai1.转录因子过表达可能对BPD患者具有临床诊断意义，对Snai1.的调节.和功能的认识为其在BPD中的潜在临床治疗意义提供新的线索。BPD发生发展进程中，bH1.H转录因子TWiSt同样也起重要作用。BPD发病机制复杂，高辄性急性肺损伤(hyeroxia-inducedacute1.unginjury,HA1.I)是BPD主要发病机制之其特点是肺通透性增加和肺泡发育受损。RUan等13通过建立HA1.1.大鼠模型，验证TwiStI-Tie2信号可能参与HA1.I肺血管通透性的变化从而导致BPD的发生。因此,bH1.H转录因子TWiSt可以通过调出血管通透性提高肺功能水平,进而改善BPD患者的预后，在BPD的发生发展中同样也起垂要作用C除此之外，ZEB家族也是TGF-0Smad通路中重要的转录因子。有研究显示在EMT诱导过程中，ZEB匕调需要通过Smad途任的TGF-0信号传导14。1.2 TGF-0/非Smad依赖型信号通路除了TGF-Smad依赖型信号途径,TGFf还可以通过非Smad依赖型信号通路诱导EMT过程。TGF-1.可诱导并激活丝裂原活化能白激酶(mitogenactivatedproteinkinases,MAPK)信号通路，使ECM沉积增加，促进肺纤维化生成。新生儿呼吸窘迫综合征是“经典型"BPD的重要原发病之一，Yang等15通过构建体外急性呼吸窘迫综合征动物模型，验证脂辄素通过Smad.PI3K1.信号通路和脂板素受体的激活诱导肺部EMT0不仅如此，近年研究发现肺蛆织发育与Notch通路密切相关，其主要通过调节肺细胞的增殖及分化，诱导肺细胞的分化方向，参与肺组织发育16。由此推测，TGF-非Smad依赖型信号通路在EMT发展过程中同样重要.1.2.1 TGF-B/MAPK通路MAPK信号途径通过增加EMT转录因子、细胞运动和侵袭调节.因子的表达来促进EMT过程，MAPK信号传导通路是信号从细胞表面传导到细胞内的重要传递者，包括ERK1.ERK2ERK5、JNK、P38MAPK等，共同参与细胞的增殖、转化及凋亡等过程。Zhao等17基于RNA干扰的基因沉默减少胎盘生长因子的表达，验证胎盘生长因子通过p38MAPK通路促进高氧性肺损伤大鼠肺上皮细胞间充质转化。Sun等18证明I1.-33参与气道上皮细胞胶原沉积，增加CD+146的表达，CD+146通过MAPK1.信号通路促进了气道上皮细胞的EMT过程。总之，TGF书可通过Smad非依赖机制调节MAPK信号，其中ERK活化是TGF-B通过SmAD非依赖性途径介导EMT的关键分子之一,ERK的激活导致MAPK信号活化，伴随着E-钙黏连蛋白的丢失、基质金属俄白施活性的升高等，最终EMT发生，导致丧失上皮细胞特性和获得间充质样表型。有研究表明在肺部纤维化的过程通过诱导TGF-B激活P38MAPK信号通路，促进成纤维细胞的表达、胶原蛋白的合成，从而导致纤维化的发生。1.2.2 TGF-NotCh通路NOtCh信号通路主要由NOtCh受体、配体（DS1.蛋白）、转录因子及细胞内效应分子（CS1.-DNA结合蛋白）等组成CYang等16研究发现整个宫内胎肺发育阶段，Notch1.持续表达，产后NotCh1.主要在肺泡匕皮细胞内含量升高，Notch3主要表达于血管内皮细胞，NOtCh配体Jagged1.、Jagged2主要存在于肺间质。在此通路中，TGF-通过下游蛋白Smad3上调Notch配体Jagged1及其靶基因HeyI的表达，再通过作用干下游靶基因S1.Ug使其与E-钙黏蛋臼的启动子结合，E-钙黏蛋白被抑制，从而促进EMT发生，最终导致肺间质纤维化。对于Notch信号通路与BPD点的关系，以往研究已证明NOtCh信号在肺发育过程中动态表达可能在调控肺泡上皮、血管内皮细胞的分化发育中起关键作用19。Ma等20则认为Notch3的激活可能抑制Notch1.信号传导，阻止ACEI向AEC1.1.的转分化，导致肺组织和血管内皮细胞增生的肺发育受阻“一项研究显示，高氧暴露下新生大鼠模型的气道及肺泡上皮细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞表达NOtCh1、NotCh2明显降低，表明NOtCh信号参与了新生大鼠高辄肺损伤的发生21。可见，NOtCh信号分子在肺发育过程中可以通过调节肺泡上皮、血管内皮细胞的分化调控肺血管重构在BPD等肺部疾病的损伤修复中起作用。2 Wnt信号通路Wnt信号通路在EMT进程中是一类复杂的蛋白质作用网络，可分为经典的-catenin依赖通路和IF经典的Ca2+依赖及JNK依赖通路。有研究显示，在肾脏、肺脏、肝脏、皮肤和心脏的纤维化中均可见Wnt-B-Catenin信号通路的活化22。而B-CatCnin这一转录因子在此信号传导过程中起关键作用。还有研究表明，糖基转移前GA1.NT6通过对黏蛋白进行糖基化修饰，影响Wnt/0-CatCnin通路及E-cadherin的表达,从而促进EMT的发生发展23。Wnt信号通路不仅可以单独作用诱导EMT,还可以和经典的TGF-B/非Smad依赖型信号通路协同作用诱导EMT的发生，毋终导致肺部疾病的发生发展。Pu等24通过构建体内外模型，研究RACK1.与气道上皮细胞凋亡和EMT的相互关系，验证激活的蛋白激悔C受体1通过JNKSmad3信号通路参与TGFf1.介导的抗细胞凋亡和抗EMT功够,在肺发育的过程中过氧物增殖物激活受体Y剌激肌成纤维细胞转分化为脂成纤维细胞，有助于正常.的肺泡化。在肺发育的小管期，当TGF-0上调Wnt信号传导通路时，则抑制PPARY的表达，严重影响随后的球囊和肺泡期的发育过程。1.i等25使用BPD新生儿和正常对照组新生儿的血斑进行全外显子组测序，发现Wnt-catenin信号传导相关的基因在BPD组患儿中上调。另一项研究显示，在肺血管功能受损时，Wnt-catenin信号传导增强26。可见，在BPD患者的肺部样本和肺部高氧暴露的新生啮齿动物模型中激活了Wnt通路的信号传导途径。因此，Wnt信号通路是一种错综复杂的细胞信号系统，在肺部发育和早期肺疾病中发挥着重要的作用。3 SPHKI/S1.P信号通路I-磷脂鞘我醉(SPhingOSine!-phosphate,S1.P)在哮喘的发病机制中发挥着重要的作用。在过去10年中鞘脂在新生儿肺部疾病中的重要性才被揭示。Hendricks-Munoz等27研究表明S1.P在BPD新生儿的气管抽吸物中升高，因此，S1.P可以作为BPD的生物标志物。近年来有研究发现，BPD可能是由mtR0S诱导，由SPHKI/S1.P介导的EMT或支气管上皮细胞中E-钙黏蛋白减少而导致的28。Harijith等|29也证实，高氧诱导的SPHK1./S1.P信号轴对BPD的发生发展起重要作用。BPD的特征是肺顺应性下降，呼吸阻力增加，肺活最降低CBPD的发生过程中，赖氨酰氧化醐(1.oX)在BPD早产儿气管抽吸物中的表达增加，并且其含量升高会增加细胞外基质蛋白胶原的交联从而降低肺的顺应性。Ha等30通过构建BPD小鼠模型验证SPHK1/S1P信号传导轴参与1.OX转录激活，其结果支持SPHK1/S1P/1.OX信号传导抽在BPD发病机制中的作用。由此可见，SPHK1/S1P信号传导轴参与1.OX转录激活，SPHK1/S1P/S1PR1信号通路可以作为治疗BPD的一个药物杷点，抑制该途径中的能和受体可以改善BPD患者的预后和结局。4 微小RNA(MicroRNA)MiCrORNA是一种小型的非编码单储RNA,含有1825个核甘酸，广泛分布在从病毒到人类的各种生物体中。越来越多证据表明，microRNA在正常肺部发育和呼吸系统疾病(如哮喘、慢性阻塞性肺疾病、囊性纤维化、特发性肺纤维化和肺癌)中起关健作用。MiCroRNA是治疗肺部疾病的一个重要潜在的治疗靶点。1.i等31构建了高某损伤大鼠模型，并发现其肺泡巨噬细胞在外泌体中可以产生高水平的miR-21-5p,他们将miR-21-5p输送到气管上皮细胞,从而靶向大鼠气管上皮细胞中的Smad7,通过TGF1.Smad信号通路促进大鼠气道上皮细胞间充质转化的发生。不仅如此，Yang等32也发现miR-448-5p通过抑制其下游靶点SIX1.,在16HBE细胞中抑制TGF-1.对气道EMT的诱导作用。缺氧诱导因子-Ia(HIF-Ia)在产后肺发育中起着至关重要的作用，特别是在从高班损伤的预后方面。有研究报道显.示H1.F-Ia会抑制具有促血管生成、抗炎和抗纤维化作用的miR-30a在人BPD中的表达。而miR-30a表达可能有助于通过减少Snai1.表达来保护雌性新生小鼠免受高氧肺损伤33。此外，AIam等34在高氧暴露的小鼠肺泡上皮细胞以及在BPD患儿气管抽吸物中发现miR199a-5p的表达增强，伴随着小窝蛋白-1的表达显著降低。其研究表明miR199a-5p的表达可以增加炎症细胞、细胞因子和肺血管标志物的产生，导致高氧性急性肺损伤。1.a1.等|35发现与对照组相比，miR876-3p表达在患有严重BPD的婴儿以及高氧诱导的BPD动物模型中降低。miR876-3p表达在高氧暴露小鼠的支气管肺泡灌洗液中逐渐降低，从而得出miR876-3p的表达可以改善BPD模型中的肺泡结构。在BPD进展过程中，这些MicroRNA的差异表达参与肺泡发育的不同阶段，可能会导致上皮细胞形态、功能和活动性的变化，使高氧诱导的异常肺发育。由此可见，MicroRNA可能成为预防BPD等肺部疾病的新靶点，MicroRNA抑制剂也可能是治疗BPD的种新药物。5与EMT相关性的药物BPD与EMT相关性的治疗药物研发也随之开展，目前对BPD的治疗策略主要集中在减轻由异常修复引起的继发性炎症反应和肺损伤。随着国内外研究的展开，A1.y等36通过检测121例早产儿支气管肺泡灌洗液中TGF-1.含量，发现BPD早产儿的TGF-1.水平明显高于非BPD早产儿，而中重度BPD组早产儿的TGF-1.水平明显高于轻度BPD组早产儿。孟件司特是一种常见的门三烯受体拮抗剂，具有抗炎和抗纤维化作用，通常用于治疗哮喘、过敏性G炎和其他呼吸道疾病。研究表明，孟鲁司特通过抑制TGF-1.Smad信号通路抑制肺EMT的发生发展而改善BPD37o而在临床研究中，Rupprech等38用孟鲁司特治疗BPD早产儿，结果表明溢件司特显著提高晚期严重BPD患儿的存活率并缩短机械通气的持续时间。但孟鲁司特对BPD的作用及机制仍有待进一步研究。除此之外，咖啡因通过拮抗异常的TGF-Smad信号传导，抑制EMT的发生发展，从而改善BPD或其他慢性炎症性肺病396小结与展望BPD发病机制是一个多系统网络共同参与的史杂病理生理过程，BPD研究的最终目的是预防BPD的发生和改善BPD患儿的预后。而在BPD疾痛临床研究中，早在10年前就已经证明EMT相关信号通路与BPD的关系。在EMT相关相号网络中,以TGF-B为枢纽，WnUSPHKI/S1.P等多重信号通路作为其下游靶点协同工作，联合microRN的共同作用下,参与BPD的发生发展。随着BPD分子机制的研究持续深入，结合临床，探究EMT和BPD的分子机制和调控因素，以及其与肺发育、损伤和修复的联系，可为临床预防和治疗BPD提供新的思路和理论依据。BPD仍然是早产儿面临的一大挑战，EMT是BPD发病机制中的关键，可被看作是一种极端的细胞可塑过程。因此，对调控EMT的转录因子及其相关信号通路的详细阐述、更好地了解BPD及其发病机制，具有非常重要意义。参考文献（略）