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转化生长因子-β1及其受体在肺纤维化中的作用

2022-03-22 来源:华拓网
垦匿壁咝盘查!!!!堡箜!!鲞箜!!塑!里!!垦壁垒!!堕!!:!!!!!!!!:!!:堕!:!!转化生长因子一p·及其受体在肺纤维化中的作用甘红英刘学军【摘要】肺纤维化是一组以肺问质弥漫性渗出、浸润和纤维化为主要病变的疾病,其病因复杂,预后极差。至今临床上缺乏有效的治疗手段,而且肺纤维化早期病变基础是急性肺泡炎,在肺泡炎形成过程中涉及炎性细胞、免疫效应细胞和细胞因子,某些细胞因子如肿瘤坏死因子一a(TNF—a),转化生长因子一0,(TGF-13,),它们在组织损伤和修复中发挥了重要的作用。因为肺纤维化是以慢性进行性弥漫性肺间质纤维化和限制性通气功能障碍为特点的肺间质性疾病,在早期为肺泡炎,最终导致不可逆性肺纤维化。目前发现TGF-p。是具有多种生物学功能的细胞因子,在肺纤维化中起着重要作用。所以本文就TGF-13。及其I型和Ⅱ型受体在肺纤维化形成中的作用作一扼要综述。【关键词】转化生长因子口。;转化生长因子受体;肺纤维化肺纤维化是呼吸系统严重疾病之一。它是以慢性进行性弥慢性肺问质纤维化和限制性通气功能障碍为特点的肺间质疾病。间质性肺疾病(interstitiallung所有这些功能都说明TGF—B在慢性炎症的纤维化过程中具有促进作用。并且TGF-O受体工型和Ⅱ型参与信号传递过程,TGF~B该家族包括至少5种TGF一8(B,~Bs)和其它类似物。体内几乎所有正常及癌变的组织或细胞都能合成释放某种TGF一8家disease,ILD)是一组主要累及肺问质、肺泡和disease,(或)细支气管的肺部弥漫性疾病,通常亦称作弥漫性实质性肺疾病(diffuseparenchymallung族成员,并表达该家族成员的膜结合受体。TGF—B广泛参与哺乳动物的各种病理生理过程,影响细胞的增殖分化,在创伤愈合,胚胎发育,细胞外基质形成,骨的重构,免疫调节以及神经系统的发育等过程中发挥重要作用,若TGF一8不断产生将会导致组织纤维化,TGF一8在损伤炎症(修复)及纤维化之间起了桥梁作用。1DPLD),ILD并-不是一种独立的疾病,它包括200多个病种,尽管每一种疾病的临床表现、实验室和病理学改变有各自的特点,然而,它们具有一些共同的临床、呼吸、病理生理学和胸部X线特征,表现为渐进性劳力性气促,限制性通气功能障碍伴弥漫功能(DLCO)降低、低氧血症和影像学上的双肺弥漫性病变。病程多缓慢进展,逐渐丧失肺泡一毛细血管功能单位,最终发展为弥漫性肺纤维化和蜂窝肺,导致呼吸功能衰竭而死亡[1]。肺问质疾病分为特发性肺纤维化和继发性肺纤维化两大类。特发性肺纤维化TGF-p的结构与一般生物学特性TGF一8最初是从血小板中分离出来的一种细胞因子,因其能促进成纤维细胞转化生长而得名。通过蛋白质分离及CDNA克隆,目前已鉴定五种TGF-p异构体,即TGF-p。、TGF一口2、TGF—p3、TGF—fj4、TGF—p。。五种成熟的异构体之间有64%~82%的同源结构,其氨基酸序列在进化过程中高度保守(95%~100%),不同的异构体有种属特异性,在哺乳动物中有TGF一8,、TGF—B。、TGF—B。三种形式存在,其中以TGF—p。致纤维化作用最突出。它们的生物学特性十分相近。且具有极高的同源性,已证明人、猪、牛、猴的成熟TGF一8。序列完全相同,与鼠之间只有一个氨基酸不同,其前体中均含有Arg—Gly-Asp-Leu序列L3j。在人类,TGF一8主要由血小板,活化的单核细胞及巨噬细胞等合成。TGF一8。是一种同源双链的25000多肽,由112个氨基酸组成,为病因不明,临床多见并多发生于50岁以后,70~80岁达高峰,预后极差,继发性常继发于各种结缔组织疾病,其中类风湿性关节炎是容易引起肺纤维化的结缔组织病,发病率为3%[2],肺纤维化发生后,往往是类风湿性关节炎患者致死的重要原因之一,而其中致纤维化的关键性细胞因子是转化生长因子一8(transforminggrowthfactor—beta,TGF-B),它是一组生长因子包括TGF-[3。、TGF-13:、TGF—B。,与很多生长因子不同,转化生长因子具有刺激生长和抑制生长两方面功能。TGF对上皮细胞生长有抑制活性,而对纤维母细胞。平滑肌细胞的生长,在低浓度时具有促进作用,在高浓度时具有抑制作用,作者单位:030001太原,山西医科大学第一医院急诊科(甘红英),老年呼吸内科(刘学军)即是由两个各含112个氨基酸的相同亚单位二硫键连接而成,可与其受体结合而表现出生物活性H]。TGF-p,先是被合成含有391个氨基酸的无活性前万方数据 垦匿哩咝盘查!!!!生箜!!鲞筮!!塑!!!』垦!!丛!!盥!!:!!!!!∑!!:!!:丛!:!!体分子,此前体由一个短的N末端信号序列,一个潜在相关肽(1atencyassociatedpeptide,LAP)及C末端有生物活性的二聚体以非共价健结合而成。TGF一0。前体可存在细胞表面及细胞外基质(extracelluarmatrix,ECM)中,非活性型TGF一81须经纤维蛋白溶解酶酶解,得到游离的C端活性二聚体,即活性型TGF-f3。。当LAP从前体分子上脱离后,TGF~B,即被活化[5]。活化的TGF—p通过其受体介导而起作用。TGF—B对ECM合成和沉积的作用主要由其工型受体介导,对细胞生长和增殖的要由Ⅱ型受体介导[6]。2TGF-ll受体(TGF-pR)及信号传递不同细胞表面至少有9种蛋白分子能与TGF-/3结合,但其中只有三种属于TGF一8受体。即TGF-BRI、TGF—pRII、TGF一8R1111-73,除了人视网膜母细胞瘤和鼠嗜铬细胞瘤外,几乎所有正常和转化细胞表面都表达一种或数种TGF-pR,正常情况下,每个细胞约有2000~40000个TGF—BR,一般细胞均能同时表达三种受体,活化的TGF—B与相应受体有高亲和力,I、Ⅱ型受体同属丝氨酸/苏氨酸受体,是参与TGF—B信息传递的分子,分子质量分别为53000和75000。TGF-(91I已被克隆[8],并在大肠杆菌获得TGF一|3RII的胞质区融合蛋白,后者可在丝氨酸/苏氨酸残基处发生自身磷酸化,这可能是TGF-13信息传递的主要机制。TGF—pRI、TGF—pR1I是跨膜的丝氨酸/苏氨酸激酶[9],TGF—BRI,TGF—pRII,在细胞外区N端含有5个半胱氨酸的保守序列,该位点介导TGF-13和受体结合,使胞内丝氨酸/苏氨酸激酶充分活化,导致胞内某些蛋白质磷酸化,进而介导相应效应。TGF—B与TGF—pRI、TGF—BR11结合后形成异聚体复合物[1…,TGF-|13RⅡ连接TGF一/3RI与TGF一8,TGF-flRI负责传递TGF-13信息,工型受体的转运与表达依赖于Ⅱ型受体,将TGF—BRU基因转入TGF一8R缺陷的细胞可到导致I、Ⅱ型受体一起表达。细胞对TGF—B刺激的应答在很大程度上依赖于I、Ⅱ受体间的相互作用[11|。3TGF-II在肺纤维化疾病中的作用组织纤维化就是各种病因所致慢性组织损伤导致的组织ECM增加(特别是胶原含量增高)和间质细胞增多,同时ECM各种成分比例与分布也发生变化,而实质细胞及其空间减少,TGF-/]主要作用于胶原的转录和翻译过程,能诱导前胶原mRNA产生,从而促进胶原蛋白的形成沉积[12|,在体外TGF—B三种亚型(TGF—B。、TGF—p:、TGF—fi3)都能刺激成万 方数据纤维细胞产生前胶原,其中TGF-p。作用最强大,另一方面通过选择性抑制胶原酶合成,诱导胶原酶抑制物一基质金属蛋白酶(MMP)合成,抑制组织基质金属蛋白酶抑制剂(TIMP)的表达与激活,蛋白酶而且减少前胶原的降解,使胶原蛋白降解减少。TGF—B对ECM其它成分如纤维连接蛋白(FN)及其受体,透明质酸,蛋白聚糖,层黏素等在ECM中沉积有明显促进作用。体外研究发现,TGF—G可使Ⅱ型肺泡上皮表面FNmRNA表达增强10倍,而Ⅱ型肺泡上皮在修复损伤的肺泡上皮及引起ECM沉积方面有重要作用。另外,TGF-[3还可减少蛋白水解酶,如丝氨酸蛋白酶,硫醇蛋白酶,金属蛋白酶等的分泌,并抑制其活性;同时可增加蛋白抑制剂(如丝氨酸蛋白酶抑制剂)合成与分泌,增加抗蛋白酶活性,减少ECM代谢失衡,致ECM在肺内积聚,肺泡壁增厚,最终引起肺纤维化和呼吸功能障碍。TGF一8还可促使成纤维细胞表型向成肌纤维细胞表型转化,而成肌纤维细胞参与ECM沉积,在肺纤维化发病机制中起着重要作用[1引。另外TGF—B也能促进成纤维细胞自身合成TGF—B,成纤维细胞的这种自分泌作用也是导致肺纤维化进展的重要原因之一。在肺的发育过程中,TGF—B各亚型和TGF一气管腺体,支气管和脉管平滑肌和肺泡巨噬细胞中[1“15|。TGF-/3RⅡ广泛分布于肺间质和血管中,它在肺结缔组织和血管形成中发挥重要作用。肺内许多细胞能分泌TGF-/3。,如肺泡巨噬细胞,上皮细能从周围组织中幕集成纤维细胞增生和分化[2引。主的浸润,而肺泡巨噬细胞为肺纤维化早期TGF—B。(下转第865页)[3mRNA主要分布于细支气管,支气管黏膜上皮,支胞,内皮细胞,成纤维细胞等,其中肺泡巨噬细胞被认为是分泌TGF一8。的主要细胞,特别是在急性肺损伤期[16_20]。TGF—B,参与了急性肺泡炎和组织修复反应,对成纤维细胞具有趋化作用[21|,并能刺激未成熟成纤维细胞的生长,损伤部位出现的TGF—B,例如类风湿性肺纤维化病理早期为肺泡炎,肺泡内有浆液渗出为细胞成分,肺间质中有以淋巴细胞为增加的重要来源之一,随病情发展,成纤维细胞增生,并分泌胶原,结果肺泡塌陷和闭锁,毛细胞血管亦为结缔组织侵犯而闭锁,最后形成蜂窝肺,可见,慢性疾病反复损伤则引起TGF—B。合成持续增加,而导致ECM进行性沉积和组织纤维化,反复慢性损伤使TGF—B。不断自我诱生,而导致TGF—p。过度合成的恶性循环。垦堕壁咝壅查!!!!至箜!!鲞箜!!塑!璺!』垦!!£堡!塑皇!:!!!!:!!!:;!:盥!:!!·865·phenotypesincaucasiannuclearfamilies.PhysiolGenomics,Development,2003,130(21):5269-5280.2004,17(2):101—106.18BartramU,SpeerCP.Theroleoftransforminggrowthfactor12SannerBM,KollhosserP。BuechnerN,eta1.Influenceof{beta}inlungdevelopmentanddisease.Chest;2004,125(2):treatmentonleptinlevelsinpatientswithobstructivesleep754-765.apnoea.EurRespirJ,2004。23(4):601-604.19RenolleauS,/)augerS,VardonG,eta1.Impairedventilatory13PihlajamakiJ,YlinenM,KarhapaaP,eta1.TheEffectoftheresponsestohypoxiainmicedeficientinendothelin—converting-alleleoftheTNF_。dgeneoninsulinactionisdependentonenzyme-i.PediatrRes,2001,49(5):705-712.obesity.ObesityRes,2003,11(7):231—236.20AizenfiszS,DaugerS,DurandE,eta1.Ventilatoryresponsesto14任瑞珍,陈国瑞,蔡俊峰,等.肿瘤坏死因子a基因多态性与2型hypercapniaandhypoxiainheterozygouse-retnewbornmice.糖屎病胰岛素抵抗的相关性.中华内分泌代谢杂志,2003,37RespitPhysiolNeurobiol,2002,131(3):213-222.(2):167.21GauhierC,AmielJ,DaugerS,eta1.Geneticsandearly15AlbertiA,SarchielliP,GallinellaE,eta1.Plasmacytokinelevelsdisturbancesofbreathingcontr01.PediatrRes,2004,55(5):729-inpatientswithobstructivesleepapneasyndrome:a733.preliminarystudy.JSleepRPs,2003,12(4):305—311.22PatelS,WoodsDR,MaeleodNJ,eta1.Angiotensin-converting16VgontzasAN,PapanicolaouDA。BixlerEO,eta1.Sleepapneaenzymegenotypeandtheventilatoryresponsetoexertionalanddaytimesleepinessandfatigue:relationtovisceralobesity,hypoxia.EurRespirJ,2003,22(5):755—760.insulinresistance,andhypercytokinemia.JClinEndocrinol23TohKL,JonesCR,HeY,eta1.AnhPer2phosphorylationsiteMetab,2000,85(3):1151-1158.mutationinfamilialadvancedsleepphasesyndrome.Science,17ItoY,YeoJY,ChytilA,etat.ConditionalinactivationofTgfbr22001,291(5506):1040—1043.incranialneuralcrestcausescleftpalateandcalvariadefects.(收稿日期:2005—02-24)(上接第861页)mice.Science,1993,262(5114):900.13BienkowskiRS,GotkinMG.ImmunemechanismsiniaterstitiaI参考文献lungdisease.ProeSocExpBiolMed,1995,209(2):118—140.14SshimotoS,GonY,TakeshitaI,eta1.Pulmonaryinvolvementin1叶任高.内科学.第6版.北京:人民卫生出版社,2004:92.mixedconnectivetissuedisease.AmJRespirCritCritCare2侯杰编著.肺弥慢性疾病.南京:江苏科学技术出版社,1983:Med,2001,163(2):152-157.298-299.15SantanaA,SaxenaB,NobleNA,eta1.AmJKespirCellMol,3SpornMB,SantosS,PeinadoVI,eta1.Science,1986,233(16):1995,13(1):34—44.532.16LeeTC,GoldLI,ReihmanJ,eta1.IntArch0ecupEnviron4InuzucaS,UenuT,TorimuraT,eta1.ScandJGastroenterol,Heahh,1997,69(3):157-164.1997,32(10):1052—1060.17CokerRK,Laurent‘GJ.Pulmonaryfibrosis:Cytokinesin5BorderNA。RuolantiE.Transforminggrowthfactor-ftinbalance.EurRespirJ,1998,11(2):1218.disease:thetissuerepair.JClinInvest,1992,90(1):1.18FineA,GoldsteinRH.Theeffectsoftransforminggrowth6BedossaP,ParadisV.Transforminggrowthfactor-13(TGF-13):afactorBoncellproliferationandcollagenformationbylungkey-roleinthelungfibrogenesis.Hepatol,1995,22(Suppl.2):fibroblasts.JBidChen,1987,262(2):3897.3.19RaghowR,IrishP,KangAH.Coordinateregulationof7EbnerR,ChenRH,LawlersHU,eta1.DeterminationoftypeltransforminggrowthfactorgeneexpressionandcellreceptorspecificitybythetypellreceptorsforTGF-[3oractivin.proliferationinhamstorlungsundergoingbleomyein-inducedScience,1993.262(3):900.pulmonaryfibrosis.JClinInvest,1998,84(3):1836.8MassagueJ,BradhamDM,PotterRL.Connectivetissuegrowth20KhalilN,BerezayO,SpornM,eta1.Macrophageproductionoffactor.Cell,1992,69(1):1067.transforminggrowthfactorplandcollagensynthesisinchronic9HerbertYL,FineA,GoldsteinRM,eta1.Expressionofpulmonaryinflammation.JExpMed,1989,170(4):723.transforminggrowthfactor-ptypeⅡreceptorinratlungis21ZhangK,KathleenC,FllanderS,eta1.Cellularlocationofregulatedduringderelopment.Cell,1992,68(1):775.transforminggrowthfactorL81expressioninbleomycin—inducedEberR,IchjohD.Characterizationoftype-Ireceptorsforpulmonaryfibrosis.AmJPathol,1995,4(2):352.trausforminggrowthfactor-13andaction.Science,1993,26022GurujeyalashmiG。GiriSN.Molecularmechanisnsofantifibrotic(5112):1344.effectsofinterferongammainbleomyein-mousemodeloflungWranaJL,BloomBB,KuangPP,eta1.Structureandexpressionfibrosis:DownregulationTGF-pandp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方数据101112

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