紀曉霞,劉紅霞，何朝勇

（中國藥科大學藥學院藥理系，江蘇 南京 211198）

纖維化是過多的富含膠原蛋白的細胞外基質（extracellular matrix，ECM）代替功能性結締組織，導致纖維化疤痕的形成，這是組織損傷后人體修復過程的必然結果[1]。纖維化幾乎發(fā)生在所有器官和組織中，例如心、肝、腎、皮膚等，纖維化具有不可逆性，最終導致組織結構被破壞和功能的喪失。據(jù)統(tǒng)計，在美國等發(fā)達國家，纖維化疾病占總死亡病因的45%[1]，嚴重威脅人類健康。纖維化涉及多種信號激活途徑，例如轉錄生長因子-β/SMAD蛋白（TGF-β/Smad）、Wnt蛋白/β-連環(huán)蛋白（Wnt/β-catenin）和血小板衍生生長因子/血小板衍生生長因子受體（PDGF/PDGFR）通路的激活促進纖維化的發(fā)生發(fā)展，其中PDGF/PDGFR信號通路是纖維化領域研究較為熱門的通路之一[2-4]。成纖維細胞是纖維化疾病的重要效應細胞，當機體受到外界刺激時引起成纖維細胞分泌PDGF，活化的成纖維細胞向分泌PDGFR（PDGFRα和PDGFRβ）的肌成纖維細胞轉化，PDGF/PDGFR激活驅動細胞增殖、遷移和ECM的產生，促進纖維化的發(fā)生發(fā)展[4]。本文總結了PDGF/PDGFR通路在器官纖維化中的作用，及其作為抗纖維化療法的分子靶點可能遇到的挑戰(zhàn)，以期為臨床抗纖維化藥物研發(fā)提供參考。

1 PDGF/PDGFR通路的組成及信號傳導

PDGF屬于血管內皮生長因子家族，有PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C、PDGF-D 4種類型的單體，通過二硫鍵形成同源或異源二聚體，包括PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC、PDGF-DD 5種亞型。

PDGFR是一種單鏈跨膜糖蛋白，屬于Ⅲ型酪氨酸蛋白激酶受體家族，是PDGF信號轉導途徑中的重要成員。PDGFR分子包含5個結構功能區(qū)：免疫球蛋白樣結構域的胞外配體結合區(qū)、跨膜區(qū)、胞內酪氨酸激酶區(qū)域、激酶插入?yún)^(qū)和胞質尾區(qū)。PDGFR包含PDGFRα和PDGFRβ 2種亞型，與配體結合后形成 PDGFRαα、PDGFRαβ、PDGFRββ 3 種同源或異源二聚體。

PDGF是一種重要的促有絲分裂因子，在生理狀態(tài)下，主要貯存在血小板α顆粒中，當機體受到損傷時，上皮細胞、內皮細胞、巨噬細胞和免疫細胞等分泌PDGF細胞因子（見圖1），促進上述細胞群的增殖、遷移[4]。PDGFR在生物體表達受到嚴格調控，PDGF與PDGFR結合激活PDGFR，5種PDGF亞型與2種PDGFR亞型特異性結合觸發(fā)相似的信號級聯(lián)，包括磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）、Ras蛋白-絲裂原活化激酶（Ras-MAPK）、胞質酪氨酸激酶Src家族（Src）、磷脂酶Cγ（PLCγ）和信號轉導與轉錄因子家族（STATs）等[4]，參與器官纖維化、動脈粥樣硬化和腫瘤等多種疾病的發(fā)生發(fā)展（見圖2）。不同PDGF亞型與其受體特異性結合會發(fā)揮不同生理功能，例如PDGF-AA、PDGFBB、PDGF-AB和PDGF-CC與PDGFRαα結合激活PDGFRαα抑制成纖維細胞和平滑肌細胞的趨化性；同時PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB和PDGF-CC與PDGFRαα結合還調節(jié)C21類固醇激素的生物合成。然 而PDGF-BB和PDGF-DD與 PDGFRββ結合后激活PDGFRββ刺激成纖維細胞的趨化性；此外PDGF-BB和PDGF-DD與PDGFRββ結合對于激活血管生成并在表皮生長因子受體（EGFR）信號通路中發(fā)揮重要作用。PDGF-BB、PDGF-AB和PDGF-CC與PDGFRαβ結合激活下游核因子κB（NF-κB）和白細胞介素-6（IL-6）通路[5]。

圖1 PDGF來源示意圖Figure 1 Schematic diagram of PDGF source

圖2 PDGF與PDGFR特異性結合示意圖Figure 2 Schematic diagram of specific binding between PDGF and PDGFR

2 PDGF/PDGFR信號通路與纖維化疾病關系

纖維化是組織損傷后產生的修復反應，其特征是成纖維細胞的激活導致的ECM大量沉積。組織損傷后適度的修復是有益的，但當損傷組織過度修復時就會出現(xiàn)纖維化疾病。纖維化涉及多種信號途徑，PDGF/PDGFR信號通路在其中發(fā)揮重要作用，參與多種纖維化疾病進程，主要包括心肌纖維化、腎纖維化、肝纖維化和皮膚纖維化。PDGFs促進成纖維細胞的增殖和分化，促進膠原蛋白生成和細胞黏附，參與纖維化疾病的發(fā)生發(fā)展[6]。PDGFR的激活促進下游信號轉導，參與調控ECM生成，促進纖維化疾病發(fā)生。

2.1 PDGF/PDGFR信號通路與心肌纖維化

心肌纖維化的主要病理表現(xiàn)為心肌間質中成纖維細胞增殖，并轉化為肌成纖維細胞及ECM的過度沉積，是許多心臟疾病終末期病理狀態(tài)。PDGFRs在血管平滑肌細胞、周細胞、心臟間質細胞和外膜成纖維細胞中均有表達，而且在心肌纖維化患者中PDGF及PDGFR的表達均增加[7-8]。心肌細胞特異性過表達PDGF-A會導致嚴重的纖維化反應，心臟體積增大多達8倍，導致小鼠出生后幾周內發(fā)生致命性心力衰竭，而PDGF-B的過表達只導致局灶性纖維化和中度心肌肥大[9]。使用α-肌球蛋白重鏈啟動子構造心臟特異性過表達PDGF-C的小鼠模型，突變型小鼠出現(xiàn)心肌成纖維細胞的增殖和膠原沉積[10]。小鼠心肌PDGF-D的過度表達會導致間質纖維化和擴張型心肌病[11]。另外，將不同PDGF亞型腺病毒載體注射到成年小鼠心臟中，PDGF-C過度表達只會增加炎性PDGFRα陽性成纖維細胞的數(shù)量，局部過度表達PDGF-B會引起心臟廣泛的炎癥并導致大面積疤痕形成，而PDGF-D會減輕炎癥并產生小而致密的疤痕[12]。由于心臟間質細胞高表達PDGFRα受體，不同亞型配體過表達導致的纖維化的嚴重程度可能取決于其與受體的親和力的不同[8]。在心臟缺血再灌注的小鼠模型中，PDGFRβ和PDGFRα的激活均會促進梗死區(qū)膠原蛋白的沉積，阻斷其信號傳導可以減少膠原沉積[13]。

綜上，各種類型的PDGF/PDGFR均在心肌纖維化中發(fā)揮重要作用，對于梗死后修復至關重要。在彌漫性后期心臟間質纖維化中，抗PDGF治療可能是一個合理的選擇。

2.2 PDGF/PDGFR信號通路與肝纖維化

肝纖維化的發(fā)生源于多種原因導致的慢性肝損傷及ECM沉積，其中肝星狀細胞 （hepatic stellate cells，HSCs）在各種刺激條件下呈現(xiàn)肌成纖維表型，是肝ECM的主要來源。在健康的肝臟中，PDGF及其PDGFR表達均很低，其中PDGF-A和PDGF-B僅表達于門靜脈和脈管系統(tǒng)的細胞，PDGFR的表達僅限于動脈血管平滑肌細胞（VSMC）、門靜脈成纖維細胞和HSCs[4,14]。在肝纖維化過程中，PDGFRα和PDGFRβ這2種受體表達均增加，PDGFRα表達在肝祖細胞和HSCs衍生的胞外小泡中，而PDGFRβ主要表達在HSCs中[15-17]。在膽管結扎（BDL）誘導的肝纖維化大鼠模型中，PDGFR和所有PDGF亞型均被上調，其中PDGF-D的作用最為明顯，免疫染色顯示，PDGF-D沿門靜脈和肝竇細胞周圍的纖維化區(qū)域間隔分布。與PDGF-A或PDGF-C相比，原代大鼠肌成纖維細胞對PDGF-B和PDGF-D表現(xiàn)出更強的促有絲分裂和促纖維化反應。這些作用是通過PDGFRβ和下游信號傳導分子如細胞外調節(jié)蛋白激酶（ERK1/2）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）、p38、MAPK和蛋白激酶B（PKB/AKT）激活介導的，證實了PDGFRβ在肝纖維化中HSCs激活和ECM重塑中的重要性[18]。此外，HSCs特異性PDGFRβ近膜結構域V536A位點突變PDGFRββJ/+的轉基因小鼠在四氯化碳刺激下出現(xiàn)嚴重的肝纖維化，而PDGFRβ激活環(huán)中D849N位點突變的小鼠在基礎狀態(tài)下顯示出更高的磷酸化，引起急性肝損傷進而導致肝細胞的活化和增殖，表現(xiàn)出更強的肝纖維化[19-20]。HSCs的PDGFRβ丟失會降低小鼠肝臟膠原沉積，進而減輕小鼠肝纖維化[19]。此外，胸腺素 β4（thymosin β4）、microRNA-26b-5p 和TNF凋亡相關誘導配體（hTRAIL）靶向PDGFRβ，阻斷PDGFRβ信號傳導，可以減輕肝纖維化[17,21-22]。因此，阻斷HSCs的PDGFRβ信號傳導可能會減緩肝纖維化進程，提示PDGFRβ是肝纖維化潛在的治療靶點。

2.3 PDGF/PDGFR信號通路與腎纖維化

慢性腎臟疾?。–KD）影響全球10%以上人口，腎纖維化是CKD的潛在病理過程，并且也是疾病進展的最佳預測因子[23]。目前尚無抗腎纖維化的具體治療方法。在具有間質纖維化或腎小球硬化的人和嚙齒動物腎臟中，所有亞型的PDGF配體和受體均表達上調[24]。在單側輸尿管結扎模型（UUO）中，使用抗體中和PDGF-C可顯著抑制腎纖維化[25]。在腎小球內皮細胞損傷模型中，盡管PDGFRα在腎小球系膜細胞中表達，但對腎小球硬化或腎小球系膜細胞的活化無影響，并未在腎小球中發(fā)揮促纖維化作用[26]。在患有腎小球疤痕和腎小管間質纖維化的嚙齒動物和人類中，PDGFRβ及其配體和PDGF-D的表達均上調[27]，其中腎間質細胞PDGF-D顯著升高。在單側輸尿管結扎和缺血再灌注誘導的腎間質纖維化模型中，PDGF-D全敲小鼠腎纖維化程度降低[28]。在糖尿病小鼠腎近端小管中，PDGFRβ表達增加導致腎小管上皮細胞膠原積聚，而使用小干擾RNA（siRNA）抑制PDGFRβ表達可逆轉這一過程，從而減輕腎纖維化[29]。此外，所有腎間充質細胞均表達PDGFRα和PDGFRβ?？筆DGFRα（1E10）和抗PDGFRβ（2C5）特異性抗體均可減少UUO小鼠損傷或缺血造成的周細胞向肌成纖維細胞的分化，從而減少腎纖維化，但PDGFRα（1E10）和PDGFRβ（2C5）2種抗體的聯(lián)合使用并無累加作用[30]。因此，使用PDGF中和抗體、單獨靶向PDGFRα和PDGFRβ可以減緩腎纖維化進程[29,31-32]，提示PDGF-D、PDGFRα和PDGFRβ可能成為未來抗腎纖維化治療的重要靶點。

2.4 PDGF/PDGFR信號通路與皮膚纖維化

皮膚纖維化包括瘢痕和系統(tǒng)性硬化癥（systemic sclerosis，SSC），表現(xiàn)為表皮早期增厚，真皮中膠原纖維均質化增加，表皮晚期萎縮，膠原纖維增厚和變硬以及膠原蛋白過多沉積[33]。真皮成纖維細胞是皮膚纖維化的重要效應細胞，PDGFs是間充質細胞的有絲分裂原，參與皮膚傷口愈合。瘢痕患者組織中炎性因子PDGF-BB水平顯著升高[33]。研究表明，趨化因子4（CXCL4）刺激SSC患者外周血中的單核細胞，導致患者血漿PDGF-BB水平顯著提高，在博來霉素誘導的皮膚損傷模型中也可檢測到PDGF-BB/PDGFRβ的激活[34-35]。另外有一些研究表明，SSC患者體內具有自身循環(huán)PDGFRα抗體，這些抗體在人原代成纖維細胞中表現(xiàn)出促纖維化的活性，并且將含有人角質形成細胞和成纖維細胞的SSC患者皮膚移植到小鼠體內，小鼠會出現(xiàn)PDGFR依賴性的纖維化[36-37]。體外實驗發(fā)現(xiàn)，PDGF-C對人皮膚來源的成纖維細胞具有強烈的促有絲分裂和遷移作用，M2型巨噬細胞產生的PDGF-C也可誘導成纖維細胞中α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）的表達，并促進成纖維細胞的分化[38]。利用siRNA沉默SSC患者成纖維細胞中的PDGFRα抑制成纖維細胞向成肌纖維細胞分化[39]。因此，無論是PDGF配體還是PDGFR均在皮膚纖維化進展中發(fā)揮重要作用。通過阻斷PDGFRα或PDGFRβ信號通路，減輕皮膚纖維化，抑制SSC患者PDGFR自身抗體的產生，也可能成為未來對抗纖維化的一個方向。

綜上，成纖維細胞在不同組織器官中功能各異，其活化的機制也不盡相同，例如心肌成纖維細胞是心肌纖維化的中樞效應細胞，心肌間質成纖維細胞分泌PDGF，刺激其向心肌成纖維細胞活化分泌PDGFRα，引起心肌纖維化[10,40]。HSCs是肝纖維化的關鍵細胞，PDGF刺激HSCs活化，HSCs被激活后產生大量的PDGFRβ+細胞，參與肝纖維化發(fā)生發(fā)展[19]。腎纖維化是各種原因造成腎損傷引起的終末期的特征，主要包括腎小球和腎小管間質纖維化，PDGF-C對腎間質成纖維細胞有強烈的增殖和活化作用，調控腎小管間質纖維化；PDGF-D主要參與腎小球系膜細胞的增殖與活化，在腎小球纖維化中發(fā)揮作用[41]。此外，腎間充質細胞高表達PDGFRβ+細胞也是腎纖維化的典型特征[42]。真皮成纖維細胞是皮膚纖維化的效應細胞，成纖維細胞、內皮細胞或上皮細胞在受到外界有害因子刺激時分泌PDGF引起其活化并向肌成纖維細胞轉化，肌成纖維細胞分泌PDGFR引起ECM沉積，導致皮膚纖維化[4]。

此外，PDGF和PDGFR 分布具有組織特異性，并且對不同組織部位的器官纖維化造成不同影響。PDGFRα在心肌間充質細胞中特異表達，因此可將心肌成纖維細胞和心肌間充質細胞區(qū)分開來，PDGF-A和PDGF-B過表達均可誘導心肌纖維化，但PDGF-A過表達可產生更強烈的纖維化，這可能與心臟間質細胞PDGFRα的高表達有關[8,40]。此外，PDGFRβ+細胞表達在活化的HSCs和腎間充質細胞中，HSCs特異性敲除PDGFRβ或特異性抑制腎小管PDGFRβ活化可延緩肝/腎纖維化[19,29,42]。PDGF-C是一種可介導腎纖維化的促炎性細胞因子，PDGF-C中和抗體的使用可減緩腎纖維化進程，而PDGF-C中和抗體卻對肝纖維化無效[25,43]，這可能是PDGF-C組織分布特異性引起的。此外，PDGF-C以劑量依賴的方式誘導人皮膚成纖維細胞的增殖和遷移，PDGF-C單克隆抗體抑制基質金屬蛋白酶的合成調節(jié)且對人皮膚成纖維細胞具有促有絲分裂作用，這說明PDGF-C在皮膚組織重塑中起重要作用[44]。

3 抗纖維化治療策略

3.1 以PDGF/PDGFR信號通路為靶點的抗纖維化治療

PDGF/PDGFR信號通路廣泛參與心、肝、腎以及皮膚等多種器官纖維化疾病的發(fā)生發(fā)展，靶向PDGF/PDGFR信號通路抑制纖維化進展的抑制劑從作用機制可分為3類：一是利用PDGF亞型中和抗體隔離配體，阻礙配體和受體結合；二是PDGFR受體特異性阻斷抗體；三是靶向PDGFR激酶的小分子抑制劑。

例如，在UUO中使用中和抗體PDGF-C，導致PDGFR信號傳導降低，延緩腎纖維化進程[43]。又如在肝纖維化中，奧拉圖單抗（olaratumab）作為中和抗體隔離PDGF-BB，減弱PDFGRα對PDFG-BB的激活，肝纖維化減弱[45]。用于纖維化治療的酪氨酸激酶抑制劑（tyrosine kinase inhibitors，TKIs）有伊馬替尼（imatinib）、甲磺酸伊馬替尼（imatinib mesylate）和索拉非尼等。TKIs主要靶向SYC家族非受體酪氨酸激酶（Abl）、肥大/干細胞生長因子受體（c-Kit）、PDGF等3種酪氨酸激酶。單獨使用伊馬替尼和索拉非尼的治療可以有效調節(jié)纖維蛋白原形成過程；但當聯(lián)合使用時，二者僅發(fā)揮重疊的抗肝纖維化作用，并無明顯的累加或協(xié)同作用[46]。這可能是由于伊馬替尼和索拉替尼對已知纖維化基因發(fā)揮相反的調節(jié)作用。

目前臨床上尚無針對PDGFR靶點的抗心肌纖維化、肝纖維化和腎纖維化藥物，僅有TKIs伊馬替尼、甲磺酸伊馬替尼和達沙替尼（dasatinib）先后獲批用于SSC的臨床研究（見表1）。但上述內容可見， PDGFs是各型器官纖維化效應細胞的有絲分裂原，參與調控纖維化效應細胞活化過程，PDGF和PDGFR在不同組織的差異分布對纖維化也產生不同影響，因此靶向PDGF/PDGFR開發(fā)抗心肌纖維化、肝纖維化和腎纖維化藥物具有一定臨床應用前景。

表1 以PDGF/PDGFR為靶點的抗器官纖維化臨床在研藥物Table 1 Anti-organ fibrosis drugs targeting PDGF/PDGFR under clinical development

3.2 其他抗纖維化治療

除了經典靶向PDGF/PDGFR阻斷抗體和小分子抑制劑外，還有一些天然活性成分用于參與PDFGR途徑發(fā)揮抗纖維化治療作用。川芎嗪和丹皮酚聯(lián)合治療破壞HSC線粒體功能可干擾HSC中纖維化基因MMPS、TGF-β、PDGF等的表達，抑制ECM沉積，減緩大鼠肝纖維化進程[47]。蘑菇活性成分茯苓酸A（PAA）對腎纖維化具有保護作用，PAA抑制TGF-β誘導的腎成纖維細胞增殖和ECM沉積，PDGF-C逆轉這一作用，這說明抗PDGF-C治療可預防腎纖維化形成[48]。木脂素活性成分nortrachelogenin可降低IL-4和IL-13誘導的替代性巨噬細胞中CCL13和PDGF-BB的基因表達，抑制巨噬細胞活化引起的皮膚纖維化，并在博來霉素誘導的小鼠皮膚纖維化模型中得到驗證[49]。

此外，除了靶向PDGF/PDGFR的藥物、小分子抑制劑和天然活性成分外，也有其他一些抗器官纖維化藥物在臨床試驗中（見表2），這些藥物研發(fā)將為纖維化疾病治療帶來希望。

表2 其他非PDGF/PDGFR靶點的抗器官纖維化臨床在研藥物Table 2 Other anti-organ fibrosis drugs non-targeting PDGF/PDGFR under clinical development

4 結語與展望

綜上，PDGF是纖維化疾病的關鍵細胞因子，PDGF促進各型纖維化效應細胞向肌成纖維細胞轉化，參與心肌、肝、腎以及皮膚纖維化疾病進程，因此靶向PDGF藥物研發(fā)是延緩纖維化疾病的關鍵。但PDGF配體和PDGFR存在器官特異性表達差異，因此深入研究PDGF亞型特異性功能對纖維化疾病治療具有積極意義。此外，由于PDGFR激酶抑制劑的非特異性靶向導致其靶器官藥物濃度低，副作用大，PDGFR激酶特異性抑制劑和新型制劑的開發(fā)是未來的熱點方向。

除靶向PDGFR小分子抑制劑和單克隆抗體外，一些靶向PDGFR的天然活性成分在治療纖維化疾病方面也取得了良好效果。隨著對纖維化疾病發(fā)病機制的深入研究，靶向PDGF/PDGFR信號通路的藥物研究將為纖維化疾病臨床治療帶來新的希望。