張丹丹，梅峰

(1青海大學，西寧810000；2青海大學附屬醫(yī)院)

目前世界范圍內(nèi)缺乏纖維化疾病的有效治療方法，西方發(fā)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(nèi)皮細胞向肌成纖維細胞轉(zhuǎn)分化(EndMT)在纖維化疾病的發(fā)生過程中具有重要作用，其特征為內(nèi)皮細胞黏附性消失和極性改變，內(nèi)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(nèi)皮細胞標志物表達降低，間充質(zhì)細胞標記物表達升高，最終喪失內(nèi)皮細胞的特性而轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞，持續(xù)的細胞特征改變積累后導致病理學特征改變，最終發(fā)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(fā)生、發(fā)展的分子信號活性分子可由損傷組織或免疫細胞產(chǎn)生，以響應炎癥引起的損傷，包括轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、微小RNA(miRNA)、螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子(如Twist)和鋅指轉(zhuǎn)錄因子(如Snail和Slug)等。

1.1轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)目前研究普遍認為，刺激EndMT發(fā)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(fā)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(fā)生，其中以TGF-β1的作用最為顯著。TGF-β1主要通過誘導內(nèi)皮細胞增殖促進EndMT，生理過程如內(nèi)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(qū)域招募的肌成纖維細胞數(shù)量顯著下降， TGF-β2可通過Smad、MEK、PI3K和p38MAPK信號通路促進EndMT發(fā)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(zhì)降解、膠原沉積和肌成纖維細胞轉(zhuǎn)分化。Stawski等[8]研究發(fā)現(xiàn)，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(fā)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(diào)節(jié)的miRNA分子信號之一，可誘導淋巴管內(nèi)皮細胞發(fā)生EndMT[9]。miR-21可靶向調(diào)控磷酸酶和張力素同源物(PTEN)，從而負反饋調(diào)節(jié)TGF-β信號轉(zhuǎn)導的EndMT[10]。miR-31是誘導間充質(zhì)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(zhuǎn)錄因子α激活劑)的必要條件。miR-31可靶向調(diào)控重組肌動蛋白和肌鈣蛋白相關轉(zhuǎn)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(fā)生[12]。

1.4其他EndMT受螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子(如Twist)和鋅指轉(zhuǎn)錄因子(如Snail、Slug)調(diào)控，其中鋅指轉(zhuǎn)錄因子可以在發(fā)育、纖維化和癌癥發(fā)生過程中激活EndMT[13]。Cooley等[14]研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮衍生細胞可通過EndMT促進新內(nèi)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(huán)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(diào)節(jié)劑博來霉素可通過激活mTOR信號通路而促進EndMT的發(fā)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(huán)蛋白(β-catenin)的核定位而刺激EndMT發(fā)生[17]。以上途徑誘導轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)及功能與細胞外基質(zhì)(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(fā)生與發(fā)展中具有核心作用。心肌發(fā)生損傷時，F(xiàn)Bs增殖并遷移到損傷部位，轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞(MFBS)，同時主動分泌ECM，抑制基質(zhì)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(xiàn)象首先在胚胎心血管系統(tǒng)的發(fā)育過程中被發(fā)現(xiàn)，在胚胎發(fā)育過程中心臟最先形成，心房內(nèi)細胞表現(xiàn)為內(nèi)皮細胞的表型特點，如表達血管內(nèi)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(zhì)部分，EndMT還有助于心內(nèi)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(zhuǎn)化為活化的成纖維細胞并遷移到間質(zhì)，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(nèi)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(fā)生。此后，有學者陸續(xù)從糖尿病性心肌病、心肌梗死和心肌炎動物模型中發(fā)現(xiàn)EndMT的存在[19]。

EndMT在心肌纖維化的發(fā)展中具有重要作用。Widyantoro等[19]研究顯示，內(nèi)皮細胞來源的內(nèi)皮素1(ET-1)可刺激EndMT，從而促進糖尿病患者繼發(fā)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(fā)現(xiàn)，氧化應激可通過TGF-β信號通路誘導EndMT的發(fā)生。Zhang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，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(fā)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(fā)生發(fā)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(fā)生過程中均發(fā)現(xiàn)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(nèi)膜平滑肌細胞來自于內(nèi)皮細胞，約80%的新生內(nèi)膜及約60%的管腔內(nèi)皮細胞可表達EndMT間質(zhì)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(nèi)皮細胞和新生內(nèi)膜細胞正在經(jīng)歷EndMT。

動脈粥樣硬化的病理特點為腔內(nèi)斑塊逐漸積累，斑塊表面覆蓋著具有間充質(zhì)細胞特征的內(nèi)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(jiān)測小鼠內(nèi)皮細胞載脂蛋白E(ApoE-/-)，結(jié)果顯示小鼠經(jīng)過4個月的高脂肪飲食，約30%的腔內(nèi)主動脈內(nèi)皮細胞發(fā)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(fā)生[23]。Evrard等[24]報道，內(nèi)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(wěn)定病變。此外，血液流動可產(chǎn)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(nèi)皮細胞損傷和增殖，導致特殊細胞形態(tài)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(fā)生，而高剪切應力可以對內(nèi)皮細胞產(chǎn)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(fā)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(nèi)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(zhì)內(nèi)過度沉積、腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化形成。研究發(fā)現(xiàn)，單側(cè)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(nèi)皮細胞EndMT的發(fā)生機制和信號調(diào)節(jié)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(fā)生均密切相關。目前EndMT的發(fā)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(jù)。

參考文獻：

[1] Wynn TA. Common and unique mechanisms regulate fibrosis in various fibroproliferative diseases[J]. J Clin Invest, 2007,117(3):524-529.

[2] Markwald RR, Fitzharris TP, Smith WN. Structural analysis of endocardial cytodifferentiation[J]. Dev Biol, 1975,42(1):160-180.

[3] Karasek MA. Does transformation of microvascular endothelial cells into myofibroblasts play a key role in the etiology and pathology of fibrotic disease[J]. Med Hypotheses, 2007,68(3):650-655.

[4] Maring JA, van Meeteren LA, Goumans MJ, et al. Interrogating TGF-β function and regulation in endothelial cells[J]. Methods Mol Biol, 2016(1344):193-203.

[5] Xu J, Lamouille S, Derynck R. TGF-beta-induced epithelial to mesenchymal transition[J]. Cell Res, 2009,19(2):156-172.

[6] Li J, Xiong J, Yang B, et al. Endothelial cell apoptosis induces TGF-β signaling-dependent host endothelial-mesenchymal transition to promote transplant arteriosclerosis[J]. Am J Transplant, 2015,15(12):3095-3111.

[7] Medici D, Potenta S, Kalluri R. Transforming growth factor-β2promotes Snail-mediated endothelial-mesenchymal transition through convergence of Smad-dependent and Smad-independent signalling[J]. Biochem J, 2011,437(3):515-520.

[8] Stawski L, Han R, Bujor AM, et al. Angiotensin Ⅱ induces skin fibrosis: a novel mouse model of dermal fibrosis[J]. Arthritis Res Ther, 2012,14(4):194.

[9] Chakraborty S, Zawieja DC, Davis MJ, et al. MicroRNA signature of inflamed lymphatic endothelium and role of miR-9 in lymphangiogenesis and inflammation[J]. Am J Physiol Physiol, 2015,309(10):680-692.

[10] Kumarswamy R, Volkmann I, Jazbutyte V, et al. Transforming growth factor-β-induced endothelial-to-mesenchymal transition is partly mediated by MicroRNA-21[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2012,32(2):361-369.

[11] Katsura A, Suzuki HI, Ueno T, et al. MicroRNA-31 is a positive modulator of endothelial-mesenchymal transition and associated secretory phenotype induced by TGF-β[J]. Genes Cells, 2016,21(1):99-116.

[12] Chen Y, Siegel F, Kipschull S, et al. MiR-155 regulates differentiation of brown and beige adipocytes via a bistable circuit[J]. Nat Commun, 2013(4):1769.

[13] Barrallo-Gimeno A, Nieto MA. The Snail genes as inducers of cell movement and survival: implications in development and cancer[J]. Development, 2005,132(14):128-130.

[14] Cooley BC, Nevado J, Mellad J, et al. TGF-β signaling mediates endothelial-to-mesenchymal transition (EndMT) during vein graft remodeling[J]. Sci Transl Med, 2014,6(227):234.

[15] Zhang W, Chen G, Ren JG, et al. Bleomycin induces endothelial mesenchymal transition through activation of mTOR pathway: a possible mechanism contributing to the sclerotherapy of venous malformations[J]. Br J Pharmaco, 2013,170(6):1210-1220.

[16] Ge D, Jing Q, Zhao W, et al. Finding ATF4/p75NTR/IL-8 signal pathway in endothelial-mesenchymal transition by safrole oxide[J]. PLoS One, 2014,9(6):99378.

[17] Wu M, Tang RN, Liu H, et al. Nuclear translocation of β-catenin mediates the parathyroid hormone-induced endothelial-to-mesenchymal transition in human renal glomerular endothelial cells[J]. J Cell Biochem, 2014,115(10):1692-1701.

[18] Zeisberg EM, Tarnavski O, Zeisberg M, et al. Endothelial-to-mesenchymal transition contributes to cardiac fibrosis[J]. Nat Med, 2007,13(8):952-961.

[19] Widyantoro B, Emoto N, Nakayama K, et al. Endothelial cell-derived endothelin-1 promotes cardiac fibrosis in diabetic hearts through stimulation of endothelial-to-mesenchymal transition[J]. Circulation, 2010,121(22):2407-2418.

[20] Montorfano I, Becerra A, Cerro R, et al. Oxidative stress mediates the conversion of endothelial cells into myofibroblasts via a TGF-beta1 and TGF-beta2-dependent pathway[J]. Lab Invest, 2014,94(10):1068-1082.

[21] Zhang Y, Wu X, Li Y, et al. Endothelial to mesenchymal transition contributes to arsenic-trioxide-induced cardiac fibrosis[J]. Sci Rep, 2016,27(6):33787.

[22] Chen PY, Qin L, Tellides G, et al. Fibroblast growth factor receptor 1 is a key inhibitor of TGFbeta signaling in the endothelium[J]. Sci Signal, 2014,7(344):90.

[23] Chen PY, Qin L, Baeyens N, et al. Endothelial-to-mesenchymal transition drives atherosclerosis progression[J]. J Clin Invest, 2015,125(12):4529-4543.

[24] Evrard SM, Lecce L, Michelis KC, et al. Endothelial to mesenchymal transition is common in atherosclerotic lesions and is associated with plaque instability[J]. Nat Commun, 2016,24(7):11853.

[25] Serbanovic-Canic J, de Luca A, Warboys C, et al. A zebrafish model for functional screening of mechanosensitive genes[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2017,37(1):130-143.

[26] Ding NH, Li JJ, Sun LQ. Molecular mechanisms and treatment of radiation-induced lung fibrosis[J]. Curr Drug Targets, 2013,14(11):1347-1356.

[27] Zeisberg EM, Potenta SE, Sugimoto H, et al. Fibroblasts in kidney fibrosis emerge via endothelial-to-mesenchymal transition[J]. J Am Soc Nephrol, 2008,19(12):2282-2287.