整合素連接激酶與肺纖維化的研究進(jìn)展

何坤 張秀峰

肺間質(zhì)纖維化(pulmonary interstitial fibrosis，PF)是一種原因不明、發(fā)病機(jī)制尚不清楚并且缺乏確實(shí)有效治療手段的致命性彌漫性肺間質(zhì)疾病。其病理過程包括肺組織的炎性損傷、組織結(jié)構(gòu)破壞及隨后發(fā)生肺間質(zhì)細(xì)胞積聚的組織修復(fù)過程。在這一過程中，肺炎癥細(xì)胞、肺泡上皮細(xì)胞、和肺間質(zhì)細(xì)胞都可以分泌細(xì)胞因子、炎性介質(zhì)等生物活性物質(zhì)，從而促進(jìn)成纖維細(xì)胞的遷移和增生以及間質(zhì)膠原的增生，亦可以增加肺上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化((epithelial-mesenchymal transition，EMT)的形成和積累［1］。

整合素連接激酶(integrin-linked kinase，ILK)是一種新發(fā)現(xiàn)的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，ILK能在哺乳動(dòng)物絕大多數(shù)細(xì)胞和組織中表達(dá)，特別是在心肌和骨骼肌中表達(dá)量高。

1 整合素連接激酶分子結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性

1.1 ILK分子結(jié)構(gòu) 人的ILK基因位于染色體11p15.5～p15.4，其cDNA全長(zhǎng)1.8 kb，編碼452個(gè)氨基酸，分子量5 kd。ILK分子中包含3個(gè)結(jié)構(gòu)和功能高度保守獨(dú)特結(jié)構(gòu)域：①N端(33～164位氨基酸)有4個(gè)錨蛋白重復(fù)序列(ankyrin repeats，ANK)。最新發(fā)現(xiàn)的第5個(gè)ANK缺乏與之前廣為認(rèn)同的4個(gè)經(jīng)典的ANKs一致的共有基序［2］。此端一方面可與銜接蛋白PINCH(particularly interesting new cysteinehistidine protein，also known as LIM S-1)、T-粘鈣蛋白(T-cadherin)、SPARC(secreted protein acidic and rich in cysteine)相結(jié)合，此端另一方面在ILK相關(guān)磷酸酶的作用下，下調(diào)ILK的活性［3］。②C端包含186～451位氨基酸，除了激酶催化結(jié)構(gòu)域，還包含了整合素β1、β3亞基胞漿域結(jié)合區(qū)，以及其他的細(xì)胞骨架蛋白(β-Parvin，paxillin等)的結(jié)合位點(diǎn)［5］。③中間為磷脂酰肌醇結(jié)合結(jié)構(gòu)域，定位于ILK的180～212位氨基酸殘基之間，又名PH結(jié)構(gòu)域.PH結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域有部分的重疊，它含有蛋白激酶的催化位點(diǎn)。

1.2 整合素連接激酶生物學(xué)效應(yīng) ILK位于TGF-β1/Smad信號(hào)傳導(dǎo)途徑的下游，是一種胞內(nèi)蛋白激酶，同時(shí)也是一個(gè)支架蛋白，間接連接了結(jié)合素類和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架，其N-末端與銜接蛋白PINCH1和PINCH2連接，C端與α/β-Parvin相互作用［6］。PINCH/ILK/Parvin這個(gè)三重復(fù)合體不僅在結(jié)構(gòu)上為結(jié)合素類和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架連接提供了平臺(tái)，而且積極調(diào)整PKB/Akt通路，MMP(matrix metalloproteinase)活力，降低 GSK-3β(glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β)活力，因此牽涉到腫瘤細(xì)胞的增殖、侵入等病理過程［7］。激活后的ILK分別啟動(dòng)以下途徑：①激活的ILK磷酸化蛋白激酶B(PKB)473位的絲氨酸而激活PKB/Akt通路，最后PKB通過多條途徑維持細(xì)胞周期、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和蛋白質(zhì)翻譯等作用。②激活的ILK能磷酸化糖原合成激酶3β(GSK-3β)，使其失活。ILK抑制GSK-3β的活性能磷酸化轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白(activator protein，AP)-1，激活其中的c-jun來調(diào)節(jié)基因表達(dá);ILK對(duì)AP-1的誘導(dǎo)也能刺激金屬基質(zhì)蛋白酶(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)的表達(dá)［8］，這表明了ILK在細(xì)胞的侵襲和遷移中發(fā)揮作用;對(duì)GSK-3β的抑制也增加β-鏈結(jié)素的穩(wěn)定性和β-鏈結(jié)素/Tcf的轉(zhuǎn)錄活性［8］。③激活不依賴于Ras的絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)途徑調(diào)控細(xì)胞周期，參與細(xì)胞分化調(diào)節(jié)［9］。④對(duì)上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和β-連環(huán)蛋白(β-catenin)的核激活的影響。ILK介導(dǎo)EMT最顯著的標(biāo)志是E-鈣黏素(E-cadherin)的丟失和ILKmRNA表達(dá)的相關(guān)性，在ILK過度表達(dá)細(xì)胞中加入E-鈣粘素可抑制ILK介導(dǎo)的EMT，ILK的過度表達(dá)還可激活T細(xì)胞(轉(zhuǎn)錄)因子，使纖維連接蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)的合成和沉積增加。

2 整合素連接激酶在肺纖維化中作用

2.1 整合素連接激酶在肺臟細(xì)胞表達(dá) 早期對(duì)于ILK的研究主要集中在它與腫瘤的聯(lián)系上。近年來研究發(fā)現(xiàn)ILK在人類心肌、腎間質(zhì)、肺臟、肝臟等場(chǎng)所廣泛分布和表達(dá)。肺纖維化是由異常的創(chuàng)傷修復(fù)與疤痕引起的，纖維化病灶中的大部分成纖維細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞是肺泡上皮細(xì)胞通過上皮一間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)移過來的。研究結(jié)果表明博萊霉素在誘導(dǎo)的小鼠肺纖維化的進(jìn)程中存在著EMT的過程，并且在這個(gè)過程中，隨著纖維化程度的加深I(lǐng)LK的表達(dá)也隨之增強(qiáng)，提示ILK有可能通過EMT途徑促進(jìn)纖維化的發(fā)展［10］。

2.2 ILK與TGFβ1誘導(dǎo)的EMT

2.2.1 EMT機(jī)制 EMT是指上皮細(xì)胞在形態(tài)學(xué)上發(fā)生間充質(zhì)細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)變，并獲得轉(zhuǎn)移能力的過程，在胚胎發(fā)育早期較為多見。近年來的研究表明，上皮一間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變過程是肺纖維化重要的病理過程［11］EMT主要表現(xiàn)為上皮細(xì)胞失去極性，丟失上皮標(biāo)記物(如緊密連接蛋白，ZO-1和E-鈣粘蛋白等)，發(fā)生細(xì)胞骨架重建，演變成紡錘體的形態(tài)，并且獲得間質(zhì)標(biāo)記物，包括α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)和一種侵襲性表型，從而使其與周圍細(xì)胞的接觸減少、細(xì)胞粘附力下降，遷移和運(yùn)動(dòng)能力增加［12］。

2.2.2 TGFβ1誘導(dǎo)的EMT的重要作用 TGFβ為一種多功能細(xì)胞因子，在調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)合成及損傷后的修復(fù)等方面發(fā)揮著重要的作用。目前被大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是肺纖維化形成和發(fā)展的關(guān)鍵性細(xì)胞因子。它主要通過TGFβ1/Smad信號(hào)通路介導(dǎo)EMT。TGFβ1與其受體結(jié)合后形成復(fù)合物，活化Smad2/3。磷酸化的Smad2/3再和Smad4形成復(fù)合物，繼而進(jìn)入核內(nèi)，和相關(guān)的共轉(zhuǎn)錄因子共同調(diào)節(jié)目的基因的轉(zhuǎn)錄［13］，另有證據(jù)［14］表明，TGFβ1 還能通過其他如絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)，小G蛋白，RhoA，β-鏈結(jié)素和蛋白激酶B信號(hào)通路介導(dǎo)EMT。

2.2.3 ILK在TGFβ1誘導(dǎo)的EMT過程中的重要作用 研究表明ILK在TGF-β1/Smad信號(hào)傳導(dǎo)途徑的下游，介導(dǎo)上皮細(xì)胞標(biāo)志物如E-鈣粘蛋白等的表達(dá)丟失、MMP-9的上調(diào)、纖粘蛋白的聚積和間質(zhì)細(xì)胞基因，如α-SMA表達(dá)上調(diào)，積極參與EMT的形成。

綜上所述，ILK可以通過TGF-β1/Smad信號(hào)傳導(dǎo)途徑促進(jìn)上皮-間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程，從而促進(jìn)肺纖維化的形成。

3 展望

綜上所述，目前肺纖維化發(fā)生機(jī)制尚不清楚且各種治療效果均不理想，ILK在肺纖維化形成過程中起著重要的作用，對(duì)ILK以及ILK誘導(dǎo)轉(zhuǎn)分化并參與TGF-β的調(diào)控作用的積極探索，可以為肺纖維化產(chǎn)生機(jī)制提供有力的證據(jù)。并且為有效地預(yù)防和治療肺纖維化提供新的靶點(diǎn)，為肺纖維化的治療開辟新的途徑。

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