CCN家族在纖維化中的研究進(jìn)展

張承彥

(陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 臨床醫(yī)學(xué)系， 陜西 西安 710613)

CCN家族在纖維化中的研究進(jìn)展

張承彥*

(陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 臨床醫(yī)學(xué)系， 陜西 西安 710613)

CCN家族包括Cyr61(CCN1)、CTGF(CCN2)、NOV(CCN3)、WISP-1(CCN4)、WISP-2(CCN5)和WISP-3(CCN6)，大量研究表明，CCN家族在纖維化發(fā)生過(guò)程中起著重要作用。CCN1、CCN3和CCN5作為纖維化抑制因子，抑制纖維化的發(fā)生；而CCN2和CCN4作為纖維化促進(jìn)因子，促進(jìn)纖維化的發(fā)生。

CCN家族；基因表達(dá)；纖維化

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多種富含半胱氨酸的分泌蛋白，分子質(zhì)量為30～40 ku，如CYR61(cysteine-rich 61，CYR61/CCN1)、CTGF(connective tissue growth factor，CTGF/CCN2)和NOV(nephroblastoma overexpressed，NOV/CCN3)[1]。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，人們將這些蛋白質(zhì)歸為一類，稱為CCN家族。隨后又發(fā)現(xiàn)WISP-1/CCN4(Wnt-induced secreted proteins-1)、WISP-2/CCN5和WISP-3/CCN6 3種蛋白[2]，由于結(jié)構(gòu)上的相似性，也被歸入CCN家族。CCN家族生物學(xué)功能非常廣泛，影響細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、黏附和運(yùn)動(dòng)，參與胚胎發(fā)育、血管生成、創(chuàng)傷修復(fù)和腫瘤生長(zhǎng)等多種生物學(xué)過(guò)程[3-4]。纖維化是多種非感染性慢性疾病的基本病理之一，是許多慢性疾病致死的主要原因，它在人體各主要器官疾病的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中起著重要作用[5]。近年研究發(fā)現(xiàn)，CCN家族細(xì)胞因子在纖維化發(fā)生過(guò)程中也起重要作用。

1 CCN1與纖維化

CCN家族的第一個(gè)基因CCN1作為生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的即刻早期基因，在血清刺激的BALB/C小鼠成纖維細(xì)胞中被確定。研究證實(shí)，CCN1蛋白表達(dá)與纖維化發(fā)生密切相關(guān)。在研究皮膚損傷修復(fù)過(guò)程時(shí)，發(fā)現(xiàn)CCN1在瘢痕組織處呈現(xiàn)高表達(dá)，它可加速成纖維細(xì)胞的衰老，同時(shí)上調(diào)抗纖維化基因的表達(dá)水平[6]；進(jìn)一步研究作用機(jī)制，結(jié)果揭示CCN1通過(guò)整合素途徑誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的衰老，它還可以誘導(dǎo)DNA的損傷反應(yīng)、P53的活化和活性氧依賴的P16/pRb途徑的活化，進(jìn)而導(dǎo)致抗纖維化基因的表達(dá)水平上升；為了進(jìn)一步證實(shí)CCN1是否可以在體內(nèi)誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的衰老，以表達(dá)有衰老缺陷CCN1突變體的小鼠為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)小鼠體內(nèi)只有少量衰老細(xì)胞，纖維化程度明顯加重；而在創(chuàng)傷部位用CCN1蛋白處理后，上述癥狀得到改善。這些結(jié)果充分表明CCN1可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的衰老，在調(diào)控纖維化發(fā)生過(guò)程中起著重要作用。研究CCN1在人真皮成纖維細(xì)胞中的作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)CCN1可上調(diào)多種基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)水平，同時(shí)下調(diào)原骨膠原III的表達(dá)水平[7]，基于上述發(fā)現(xiàn)，作者提出CCN1通過(guò)誘導(dǎo)衰老基因相關(guān)蛋白的表達(dá)促進(jìn)人真皮成纖維細(xì)胞的衰老，從而減緩皮膚纖維化的發(fā)生。在肝纖維化發(fā)生中，發(fā)現(xiàn)在活化的肝星形細(xì)胞(hepatic stellate cells，HSCs)中，CCN1可誘導(dǎo)細(xì)胞衰老，肝細(xì)胞特異性CCN1缺失的小鼠表現(xiàn)出嚴(yán)重的纖維化，并且衰老細(xì)胞數(shù)目明顯不足，而CCN1過(guò)表達(dá)則可抑制肝纖維化的發(fā)生，衰老細(xì)胞數(shù)目也會(huì)增多；通過(guò)構(gòu)建肝纖維化小鼠模型，采用尾靜脈注射純化的CCN1蛋白，發(fā)現(xiàn)纖維化的發(fā)生程度明顯減緩[8]。上述結(jié)果均表明CCN1可能作為一個(gè)新靶點(diǎn)用于纖維化的治療。

2 CCN2與纖維化

1991年首次發(fā)現(xiàn)CCN2，是目前研究最透徹的CCN家族成員。CCN2是組織損傷和修復(fù)過(guò)程中纖維細(xì)胞的活化標(biāo)志，由活化HSC表達(dá)，主要表達(dá)于纖維化組織和纖維化病灶。通過(guò)檢測(cè)不同肝纖維化階段患者血清CCN2的表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與正常對(duì)照組相比，CCN2的水平明顯上升，而且肝纖維化程度越重，血清中CCN2水平越高[9]。應(yīng)用ELISA方法測(cè)定不同分級(jí)的肝纖維化患者血清中CCN2的水平，結(jié)果表明CCN2水平與肝纖維化程度存在顯著的正相關(guān)[10]。在對(duì)CCl4誘導(dǎo)小鼠肝纖維化的研究中發(fā)現(xiàn)，CCN2和TGF-β兩個(gè)細(xì)胞因子并非獨(dú)立作用于肝纖維化的發(fā)生，而是在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展中起到了相互影響的作用[11]。TGF-β在肝纖維化中呈現(xiàn)早期表達(dá)，而CCN2持續(xù)表達(dá)則是纖維化病變緩慢進(jìn)展的重要因素。在CCN2基因啟動(dòng)子序列中存在TGF-β的順式作用元件，CCN2作為TGF-β的下游反應(yīng)元件，在纖維化發(fā)生時(shí)，TGF-β高表達(dá)介導(dǎo)其下游反應(yīng)元件CCN2的表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的生成，加速纖維化的發(fā)展[12]。

3 CCN3與纖維化

在用原粒細(xì)胞瘤相關(guān)病毒誘導(dǎo)的雞腎母細(xì)胞瘤中，發(fā)現(xiàn)了一種高表達(dá)的細(xì)胞基因，即CCN3，它是CCN家族中第一個(gè)具有負(fù)性作用的基因，參與纖維化的發(fā)生發(fā)展。利用大鼠肝纖維化模型檢測(cè)CCN3的表達(dá)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CCN3的mRNA和蛋白水平均有顯著上升；采用siRNA干擾技術(shù)沉默CCN3，結(jié)果發(fā)現(xiàn)多種促纖維化標(biāo)志蛋白，如膠原蛋白Ⅰ、α-平滑肌蛋白、纖連蛋白、CCN2等的表達(dá)均顯著上升；接著構(gòu)建CCN3過(guò)表達(dá)載體，轉(zhuǎn)染HSC后發(fā)現(xiàn)，促纖維化標(biāo)志蛋白水平的上升作用均受到抑制[13]。采用小鼠腎小球系膜細(xì)胞研究CCN3在腎纖維化發(fā)生中的作用，發(fā)現(xiàn)外源性CCN3的刺激以及CCN3過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)染細(xì)胞均可下調(diào)TGF-β介導(dǎo)的CCN2表達(dá)水平，同時(shí)抑制膠原蛋白I的沉積[14]，這些結(jié)果表明CCN3是一種纖維化抑制因子，抑制纖維化的發(fā)生。

4 CCN4與纖維化

CCN4由前成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞等多種細(xì)胞分泌，在骨骼生長(zhǎng)和骨修復(fù)過(guò)程中起重要作用。近期研究表明，CCN4與纖維化發(fā)生也有著密切關(guān)系。研究CCN4在肺纖維化發(fā)生中的作用，發(fā)現(xiàn)在先天性肺纖維化病變組織中，CCN4的mRNA和蛋白均呈現(xiàn)高表達(dá)，增加的CCN4蛋白位于II型肺泡上皮細(xì)胞。在體外實(shí)驗(yàn)中，CCN4處理培養(yǎng)的II型肺泡上皮細(xì)胞可導(dǎo)致II型肺泡上皮細(xì)胞增殖、促纖維標(biāo)志基因表達(dá)上調(diào)；而CCN4處理成纖維細(xì)胞則會(huì)引起細(xì)胞外基質(zhì)沉積而不影響增殖。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，使用中和抗體封閉CCN4后可減緩肺纖維化的程度，延長(zhǎng)生存時(shí)間[15]。以成心肌纖維細(xì)胞(cardiac fibroblasts, CF)為對(duì)象，研究CCN4在CF增殖中的作用，發(fā)現(xiàn)TNF-α單獨(dú)作用CF可促進(jìn)其增殖，當(dāng)敲除CCN4后則可抑制CF的增殖[16]，結(jié)果表明CCN4可促進(jìn)心肌纖維化的發(fā)生。

5 CCN5與纖維化

CCN5又叫WISP-2，是CCN家族的另一成員。研究在心肌肥大和纖維化發(fā)生過(guò)程中CCN2和CCN5的作用，發(fā)現(xiàn)在分離的心肌細(xì)胞中，CCN2過(guò)表達(dá)可誘導(dǎo)心肌細(xì)胞增生，而CCN5過(guò)表達(dá)則可抑制心肌細(xì)胞增生；接著構(gòu)建CCN2和CCN5轉(zhuǎn)基因小鼠模型，發(fā)現(xiàn)CCN2轉(zhuǎn)基因小鼠的纖維化程度增強(qiáng)，TGF-β/Smad信號(hào)也增強(qiáng)；而CCN5轉(zhuǎn)基因小鼠的纖維化程度減弱，TGF-/Smad信號(hào)也受到抑制[17]，這些結(jié)果表明CCN5和CCN2在纖維化發(fā)生過(guò)程中具有相反的作用，CCN2對(duì)TGF-β/Smad信號(hào)具有增強(qiáng)作用，而CCN5對(duì)其具有負(fù)調(diào)控作用。另有研究發(fā)現(xiàn)，CCN5能夠通過(guò)組氨酸去乙酰化酶(histidine deacetylase，HDAC)抑制TGF-β介導(dǎo)的信號(hào)途徑。當(dāng)CCN5基因沉默后，SERPINE1表達(dá)水平顯著升高，而Smad6表達(dá)水平顯著下降[18]。SERPINE1是一種絲氨酸蛋白酶原抑制劑，可抑制纖維蛋白的溶解，在組織纖維化過(guò)程中發(fā)揮著促進(jìn)作用[19]。Smad6是Smads家族中具有抑制性分子，能夠抑制Smads家族其他分子介導(dǎo)的信號(hào)，如TGF-β-Smad2/3[20]。而SERPINE1與Smad2/3均為TGF-β-CCN2介導(dǎo)的纖維化的重要信號(hào)分子，所以推測(cè)CCN5可能通過(guò)SERPINE1和Smad6抑制纖維化的發(fā)生。上述結(jié)果表明CCN5可能是一種纖維化抑制因子，抑制纖維化的發(fā)生。

6 CCN6與纖維化

CCN6又叫WISP-3，是CCN家族的另一成員。目前尚未有文獻(xiàn)報(bào)道CCN6在纖維化中的作用。

7 展望

CCN家族是一類在結(jié)構(gòu)和功能上密切相關(guān)的調(diào)控蛋白，其生物學(xué)功能廣泛，分子機(jī)制復(fù)雜，影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、黏附和運(yùn)動(dòng)。目前對(duì)CCN家族與纖維化的研究還停留在動(dòng)物模型、臨床組織標(biāo)本和體外細(xì)胞水平，尚缺乏對(duì)該家族成員的系統(tǒng)研究，進(jìn)一步研究體內(nèi)條件下CCN家族各成員在生理和病理?xiàng)l件下的表達(dá)方式、生物學(xué)功能和調(diào)控機(jī)制，對(duì)于更好地闡明它們?cè)诶w維化發(fā)生過(guò)程中的作用有著重要意義，為CCN家族各成員的臨床應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

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Advances of the CCN family in fibrosis

ZHANG Cheng-yan*

(Dept. of Clinical Medicine, Energy Institute of Shanxi Province, Xi’an 710613, China)

The CCN family consists of six members, namely Cyr61(CCN1), CTGF(CCN2), NOV(CCN3), WISP-1(CCN4), WISP-2(CCN5) and WISP-3(CCN6). Extensive research shows that the CCN family plays an important role in the process of fibrosis. As fibrotic inhibitors, CCN1, CCN3 and CCN5 may inhibit fibrosis; while as fibrotic promoting factors, CCN2 and CCN4 could promote fibrosis.

CCN family; gene expression; fibrosis

2013-04-03

2013-05-24

*通信作者(correspondingauthor)： chengyan116@126.com

1001-6325(2014)03-0410-04

短篇綜述

R-1

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