TGF-β Ⅲ型受體介導(dǎo)的信號(hào)通路及其在纖維化疾病中的作用

厲歆然，孫嫵弋，谷元婧，彭文婷，魏 偉

(安徽醫(yī)科大學(xué)臨床藥理研究所，抗炎免疫藥物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，抗炎免疫藥物安徽省協(xié)同創(chuàng)新中心， 安徽 合肥 230032)

◇講座與綜述◇

TGF-β Ⅲ型受體介導(dǎo)的信號(hào)通路及其在纖維化疾病中的作用

厲歆然，孫嫵弋，谷元婧，彭文婷，魏 偉

(安徽醫(yī)科大學(xué)臨床藥理研究所，抗炎免疫藥物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，抗炎免疫藥物安徽省協(xié)同創(chuàng)新中心， 安徽 合肥 230032)

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)在細(xì)胞的自我調(diào)控包括細(xì)胞增殖、分化、凋亡、胚胎發(fā)育、免疫監(jiān)督、血管再生等過(guò)程中發(fā)揮重要作用。TGF-βⅢ型受體(TβRⅢ)是 TGF-β超家族的輔助受體之一，TβRⅢ不僅能介導(dǎo)TGF-β超家族配體依賴(lài)的Smad經(jīng)典通路，還可以介導(dǎo)非Smad依賴(lài)的信號(hào)通路，參與調(diào)控細(xì)胞的多種信號(hào)通路，在纖維化、腫瘤、心血管系統(tǒng)等疾病中發(fā)揮重要作用。該文就TβRⅢ參與的信號(hào)通路及其在纖維化疾病中的作用作一綜述。

TGF-βⅢ型受體；纖維化疾??；信號(hào)通路；β-arrestin2；Smad；MAPK

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforming growth factor-β, TGF-β)是一類(lèi)結(jié)構(gòu)相似、功能相近的多肽組成的細(xì)胞因子，屬于調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化的TGF-β超家族分子。在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，TGF-β超家族參與調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能，包括細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡、膠原生成、免疫反應(yīng)以及胚胎的生長(zhǎng)[1]。TGF-β包含3種高度相關(guān)的細(xì)胞表面受體——TGF-βⅠ型受體(type Ⅰ TGF-β receptor，TβRⅠ)、TGF-βⅡ型受體(TβRⅡ)、TGF-βⅢ型受體(TβRⅢ)[2]。TβRⅢ是TGF-β超家族的輔助受體，既可以介導(dǎo)經(jīng)典的Smad信號(hào)通路，又可以介導(dǎo)非經(jīng)典Smad信號(hào)通路。近年的相關(guān)研究表明，TβRⅢ通過(guò)其參與調(diào)節(jié)的各種信號(hào)通路,在纖維化、腫瘤、心血管系統(tǒng)等疾病中發(fā)揮重要作用。纖維化是由慢性組織損傷導(dǎo)致的細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)的過(guò)度沉積。纖維化疾病發(fā)病人群眾多，患者往往有多個(gè)組織器官受累，尚缺乏有效的治療方法。研究表明，TβRⅢ與纖維化疾病有著密切的關(guān)系，并在纖維化疾病中發(fā)揮著重要作用。本文就TβRⅢ介導(dǎo)的信號(hào)通路及其在纖維化疾病中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 TβRⅢ的基因位點(diǎn)及蛋白結(jié)構(gòu)

1.1 TβRⅢ的基因位點(diǎn) TβRⅢ幾乎表達(dá)于所有種類(lèi)的細(xì)胞中，且是這些細(xì)胞中表達(dá)最豐富的TGF-β超家族受體，每個(gè)細(xì)胞至少表達(dá)2×105個(gè)TβRⅢ受體，而大多數(shù)Ⅰ型、Ⅱ型受體只表達(dá)5 000～10 000個(gè)。編碼TβRⅢ的基因位于染色體1p31-32，包含16個(gè)外顯子、2個(gè)啟動(dòng)子，其中1個(gè)近端啟動(dòng)子、1個(gè)遠(yuǎn)端啟動(dòng)子，這使得可以產(chǎn)生兩種mRNA。在大多數(shù)組織類(lèi)型中，主要利用近端啟動(dòng)子開(kāi)啟轉(zhuǎn)錄[3]。

1.2 TβRⅢ的蛋白結(jié)構(gòu)

1.2.1 TβRⅢ基本結(jié)構(gòu) TβRⅢ以非共價(jià)連接的同源二聚體表達(dá)于細(xì)胞表面[3]。它由851個(gè)氨基酸構(gòu)成的跨膜蛋白多糖組成，其中包括1個(gè)含766個(gè)氨基酸的胞外域，1個(gè)疏水跨膜域，以及1個(gè)缺乏酶活性含42個(gè)氨基酸的胞內(nèi)域。TβRⅢ胞外域包含1個(gè)氨基端獨(dú)立結(jié)構(gòu)域、1個(gè)可能與受體的寡聚化反應(yīng)有關(guān)的透明帶結(jié)構(gòu)域(zona pelucida domain，ZPD)，還包括兩個(gè)獨(dú)立的TGF-β配體結(jié)合域，其中一個(gè)為靠近氨基端的遠(yuǎn)端結(jié)合域，另一個(gè)為靠近羧基端的近端結(jié)合域[3-4]。TβRⅢ通過(guò)配體結(jié)合域結(jié)合TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP) -2、4、7、生長(zhǎng)分化因子5(growth differentiation factor 5，GDF-5)和抑制素A，另外通過(guò)糖胺聚糖(glycosaminoglycan, GAG)側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)修飾與成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子 (fibroblast growth factor，F(xiàn)GF)結(jié)合[5]。盡管這些結(jié)構(gòu)域有重疊，比如抑制素結(jié)合域完全包含于TβRⅢ近膜區(qū)域的ZPD結(jié)構(gòu)中[6]，但是TβRⅢ擁有獨(dú)立的抑制素和TGF-β結(jié)合域。TβRⅢ的結(jié)構(gòu)如Fig1所示。

1.2.2 TβRⅢ基本結(jié)構(gòu)的功能 TβRⅢ翻譯后的結(jié)構(gòu)修飾對(duì)TβRⅢ的功能很重要。TβRⅢ核心蛋白的分子質(zhì)量被認(rèn)為是100 ku，然而由于GAG側(cè)鏈的翻譯后修飾，完全加工后的TβRⅢ的分子質(zhì)量則為180～300 ku[3]。在缺失內(nèi)源性TβRⅢ的豬腎臟上皮細(xì)胞LLC-PK1中，表達(dá)GAG側(cè)鏈高度修飾的TβRⅢ，可以阻止TβRⅠ和TβRⅡ形成復(fù)合物，抑制TGF-β信號(hào)的傳導(dǎo)，從而抑制TGF-β1誘導(dǎo)的LLC-PK1細(xì)胞的生長(zhǎng)和膠原沉積[7]。TβRⅢ的GAG側(cè)鏈修飾可能對(duì)TβRⅢ調(diào)控細(xì)胞遷移的能力也有貢獻(xiàn)，例如無(wú)論在卵巢癌細(xì)胞Ovca429還是在正常卵巢上皮細(xì)胞中，缺失GAG側(cè)鏈的TβRⅢ突變體都會(huì)減弱TβRⅢ對(duì)細(xì)胞遷移的抑制[8]。

TβRⅢ含有一段短的缺乏固有酶活性的胞質(zhì)域，此結(jié)構(gòu)域中還包含一段PDZ一級(jí)結(jié)合域[9-10]。PDZ的名稱(chēng)來(lái)源于最早發(fā)現(xiàn)的含有此結(jié)構(gòu)域的3個(gè)蛋白質(zhì)：突觸后密度蛋白(postsynaptic density protein， PSD-95)、腫瘤抑制蛋白(disc large tumor suppressor gene，DLG)、緊密連接蛋白(zona occludens-1，ZO-1)的首字母。PDZ一級(jí)結(jié)合域能與眾多的蛋白相互作用，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白質(zhì)的定位等方面發(fā)揮重要功能[11]。刪除胞質(zhì)域的TβRⅢ仍然可以結(jié)合TGF-β1配體，并呈遞給TβRII，但它失去了呈遞TGF-β2的能力[10]。盡管TβRⅢ的細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域?qū)ε潴w的呈遞并非是至關(guān)重要的，但它被認(rèn)為在調(diào)控TGF-β介導(dǎo)的信號(hào)通路和生長(zhǎng)抑制方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。TβRⅢ胞質(zhì)域841位的蘇氨酸被TβRⅡ(其本身具有激酶活性)磷酸化，使其可與支架蛋白β-arrestin2相互作用。此位點(diǎn)的磷酸化是TβRⅢ與β-arrestin2結(jié)合所必需的，突變體TβRⅢT841A(841位的蘇氨酸突變?yōu)楸彼?將徹底取消兩者之間的相互作用。TβRⅢ的胞質(zhì)域與β-arrestin2相互作用導(dǎo)致β-arrestin2/TβRⅡ/TβRⅢ復(fù)合物以囊泡形式內(nèi)吞，并下調(diào)TGF-β信號(hào)[12]。

Fig 1 Structure of TβRⅢ

ECD: extracellular domain；CD: cytoplasmic domain；TMD: transmembrane domain；GIPC: G alpha interacting protein C terminus，Gα；PDZ: PSD-95、DLG、ZO-1

Gα相互作用蛋白C末端(G alpha interacting protein C terminus，GIPC)是1個(gè)含333個(gè)氨基酸的蛋白分子，TβRⅢ通過(guò)胞質(zhì)域的PDZ一級(jí)結(jié)合域也可與GIPC相互作用。與GIPC相互作用可以使TβRⅢ在細(xì)胞表面穩(wěn)定表達(dá)，并增強(qiáng)其對(duì)TGF-β配體的結(jié)合能力。TβRⅢ和GIPC的相互作用是TβRⅢ的穩(wěn)定所必需的，而TβRⅢ-DEL(1個(gè)缺乏PDZ結(jié)合域的突變體)不能夠結(jié)合GIPC，因而不能穩(wěn)定TβRⅢ的水平[9]。此外， GIPC還可以介導(dǎo)TβRⅢ與TβRⅠ、TβRⅡ形成聚合物并內(nèi)吞，抑制TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)[13]。在乳腺癌中，TβRⅢ的胞質(zhì)域與GIPC相互作用是TβRⅢ抑制細(xì)胞遷移、侵襲及乳腺癌細(xì)胞在體內(nèi)轉(zhuǎn)移必不可少的[14]。

2 TβRⅢ介導(dǎo)的信號(hào)通路

2.1 TGF-β經(jīng)典信號(hào)通路 TβRⅢ在TGF-β經(jīng)典信號(hào)通路中除了發(fā)揮傳統(tǒng)的結(jié)合呈遞配體的作用外，在許多疾病狀態(tài)下，TβRⅢ還能夠與TβRI和TβRII形成復(fù)合物，內(nèi)吞到胞內(nèi)，阻斷TGF-β信號(hào)通路。TβRⅢ在TGF-β經(jīng)典信號(hào)通路中發(fā)揮的作用如Fig 2所示。

TβRⅢ為表達(dá)最豐富的TGF-β超家族受體，最顯著的特點(diǎn)就是作為超家族的共受體呈遞多種TGF-β超家族的配體，包括TGF-β1、2、3，抑制素，BMP-2、4、7，GDF-5[5, 10, 15]。TβRⅢ呈遞配體的能力對(duì)于TGF-β超家族的一些配體尤其重要，比如TGF-β2和抑制素都不能獨(dú)立地與相應(yīng)的受體結(jié)合，而需要通過(guò)TβRⅢ的呈遞 。文獻(xiàn)報(bào)道，內(nèi)皮細(xì)胞可以通過(guò)表達(dá)TβRⅢ增強(qiáng)對(duì)TGF-β2信號(hào)的敏感性，腦垂體促腎上腺皮質(zhì)瘤細(xì)胞和卵巢細(xì)胞能夠通過(guò)表達(dá)TβRⅢ增強(qiáng)對(duì)抑制素的敏感性。另外，由于TβRⅢ可以通過(guò)促進(jìn)抑制素與激活素Ⅱ型受體、BMPⅡ型受體結(jié)合，競(jìng)爭(zhēng)性拮抗了激活素、BMPs與這兩種受體的結(jié)合，從而抑制了激活素和BMP信號(hào)通路[15-16]。

TβRⅢ除了發(fā)揮配體的輔助呈遞作用外，近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)其還可與TβRⅠ和TβRⅡ形成復(fù)合物，抑制TGF-β介導(dǎo)的Smad信號(hào)通路。最近的研究表明，配體TGF-β1與TβRⅢ結(jié)合后，TβRⅠ和TβRⅡ可以分別結(jié)合到TβRⅢ的不同結(jié)構(gòu)域形成復(fù)合物，而這種結(jié)合是由GIPC或者β-arrestin2等蛋白分子與TβRⅢ的胞質(zhì)域相互作用介導(dǎo)的，形成的復(fù)合物在β-arrestin2的作用下內(nèi)吞，抑制TGF-β1介導(dǎo)的Smad2/3信號(hào)通路[12-13]。如果缺乏TβRⅢ的表達(dá)，TGF-β1直接結(jié)合TβRⅡ，并與TβRⅠ形成復(fù)合物，從而激活TGF-β介導(dǎo)的Smad信號(hào)通路[13]。在本身不表達(dá)TβRⅢ的惡性乳腺癌細(xì)胞4T1中轉(zhuǎn)染正常TβRⅢ腺病毒，能明顯抑制TGF-β介導(dǎo)的Smad信號(hào)通路，而轉(zhuǎn)染TβRⅢ-del突變體，則不能抑制Smad信號(hào)通路。再向穩(wěn)定表達(dá)TβRⅢ的4T1細(xì)胞中轉(zhuǎn)染shGIPC質(zhì)粒，則取消了之前對(duì)Smad信號(hào)通路的抑制作用[14]。同樣，在HEK293細(xì)胞(不表達(dá)TβRⅢ)中轉(zhuǎn)染TβRⅢT841A，β-arrestin2將不能介導(dǎo)TβRⅢ與TβRⅠ、TβRⅡ形成的復(fù)合物內(nèi)吞，從而取消對(duì)Smad信號(hào)通路的抑制[12]。TβRⅢ還可以通過(guò)抑制TGF-β介導(dǎo)的Smad信號(hào)通路，抑制新生小鼠心肌纖維母細(xì)胞由缺氧引起的凋亡，并且可以減少缺氧的心肌纖維母細(xì)胞中p-Samd2/3、TβRⅠ/TβRⅡ復(fù)合物和膠原的產(chǎn)生[17]。

Fig 2 Role of TβRⅢ in classical TGF-β-Smad signaling pathway

2.2 TGF-β非經(jīng)典信號(hào)通路 TβRⅢ除了可以介導(dǎo)TGF-β經(jīng)典信號(hào)通路，參與體內(nèi)許多生理或病理過(guò)程的改變，還可以在其他一些非經(jīng)典通路中發(fā)揮作用。TβRⅢ介導(dǎo)的非經(jīng)典信號(hào)通路如Fig 3所示。

2.2.1 NF-κB信號(hào)通路 在正常的乳腺上皮細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞中，TβRⅢ通過(guò)β-arrestin2負(fù)性調(diào)控NF-κB信號(hào)。過(guò)表達(dá)TβRⅢ可減少NF-κB介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活和IκB的降解，當(dāng)用TβRⅢT841A突變體轉(zhuǎn)染MCF10A和MDA-MB-231細(xì)胞時(shí)，由于TβRⅢ不能與β-arrestin2相互作用則沒(méi)有這種調(diào)節(jié)能力[18]。在正常的乳腺上皮細(xì)胞中下調(diào)TβRⅢ的表達(dá)將導(dǎo)致NF-κB的活性增加，NF-κB介導(dǎo)的鈣黏蛋白表達(dá)也隨之下降，細(xì)胞的增殖、侵襲能力增強(qiáng)，這提示TβRⅢ通過(guò)調(diào)控鈣黏蛋白的表達(dá)來(lái)保持上皮細(xì)胞的表型[18-19]。將TβRⅢ被下調(diào)的正常乳腺上皮細(xì)胞(NMuMG細(xì)胞)注射進(jìn)裸鼠體內(nèi)，10周后形成了具有侵襲能力的腫瘤，而注射正常乳腺上皮細(xì)胞的裸鼠則沒(méi)有出現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變，表明在正常乳腺上皮細(xì)胞中TβRⅢ通過(guò)負(fù)性調(diào)節(jié)NF-κB信號(hào)降低細(xì)胞增殖、侵襲能力，抑制腫瘤的生成[19]。

2.2.2 MAPK信號(hào)通路 TβRⅢ被認(rèn)為通過(guò)配體依賴(lài)的Smad3通路和配體非依賴(lài)的p38信號(hào)通路在調(diào)節(jié)生長(zhǎng)抑制和凋亡方面發(fā)揮重要作用。在L6成肌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)TβRⅢ，它既可以通過(guò)TGF-β1介導(dǎo)的Smad途徑，又可以通過(guò)p38途徑增強(qiáng)生長(zhǎng)抑制作用。在腎透明細(xì)胞癌動(dòng)物模型和體外培養(yǎng)細(xì)胞中，恢復(fù)TβRⅢ的表達(dá)可增加p38的磷酸化，通過(guò)非Smad依賴(lài)的p38 MAPK途徑誘導(dǎo)腎透明細(xì)胞癌細(xì)胞的凋亡。TβRⅢ對(duì)p38的磷酸化作用至少部分依賴(lài)于TβRⅢ的胞外域[20]。另外，TβRⅢ還可以通過(guò)調(diào)節(jié)ERK信號(hào)通路發(fā)揮不同的生理作用。在小鼠肺纖維化細(xì)胞中TβRⅢ可以通過(guò)抑制ERK信號(hào)通路，減少α-SMA和Ⅰ型前膠原的表達(dá)，減輕肺纖維化[21]。而在內(nèi)皮細(xì)胞中，TβRⅢ可以與β-arrestin2相互作用而抑制ERK信號(hào)通路，從而抑制內(nèi)皮細(xì)胞的遷移[22]。

2.2.3 Akt信號(hào)通路 在小鼠肺纖維化細(xì)胞中表達(dá)外源性TβRⅢ可以抑制α-SMA和Ⅰ型前膠原的表達(dá)，以及Akt的磷酸化，提示TβRⅢ可以通過(guò)抑制Akt信號(hào)通路發(fā)揮減輕肺纖維化的作用[21]。TβRⅢ還可以通過(guò)抑制Akt信號(hào)通路調(diào)控肝癌細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移。在肝癌細(xì)胞惡化過(guò)程中，TβRⅢ的表達(dá)不斷減少，而癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力不斷增強(qiáng)。相比于陰性對(duì)照組，轉(zhuǎn)染了TβRⅢ siRNA的肝癌細(xì)胞SMMC-7721中p-Akt的表達(dá)明顯增多，且細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力明顯增強(qiáng)[23]。 2.2.4 Cdc42信號(hào)通路 TβRⅢ可通過(guò)與β-arrestin2相互作用激活配體非依賴(lài)的Cdc42信號(hào)通路，調(diào)節(jié)細(xì)胞的遷移。 在卵巢表面上皮細(xì)胞中，缺乏配體誘導(dǎo)的條件下，下調(diào)TβRⅢ的表達(dá)可以改變肌動(dòng)蛋白的細(xì)胞骨架，增加肌纖維和板狀偽足的張力，從而增加細(xì)胞定向或隨機(jī)的遷移。反之，增加TβRⅢ的表達(dá)可抑制正常上皮細(xì)胞和癌細(xì)胞的遷移，這主要通過(guò)持續(xù)地激活Cdc42信號(hào)通路，而不依賴(lài)經(jīng)典的Smad信號(hào)通路[8]。TβRⅢ對(duì)細(xì)胞遷移的作用部分是由其GAG側(cè)鏈和胞質(zhì)域介導(dǎo)的，而TβRⅢ的突變體，比如缺乏GAG側(cè)鏈的TβRⅢΔGAG和缺乏胞質(zhì)域的TβRⅢΔcyto相比于完整的TβRⅢ則不能抑制遷移[8]。

Fig 3 Role of TβRⅢ in non-Smad signaling pathways

2.2.5 整合素α5β1信號(hào)通路 在內(nèi)皮細(xì)胞中，TβRⅢ與β-arrestin2相互作用可以介導(dǎo)活化的整合素α5β1的內(nèi)吞遷移并與黏著斑結(jié)合，促進(jìn)黏著斑的形成，以及使內(nèi)皮細(xì)胞黏附纖維連接蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌組織中，TβRⅢ可以促進(jìn)整合素α5在相互黏附的細(xì)胞之間定位，抑制腫瘤的惡性遷移，并且與腫瘤患者的整體生存率有關(guān)，可作為乳腺癌整體生存率的預(yù)測(cè)指標(biāo)[24]。

3 TβRⅢ在纖維化疾病中的作用

纖維化是指由于炎癥導(dǎo)致器官實(shí)質(zhì)細(xì)胞發(fā)生壞死，組織內(nèi)ECM異常增多和過(guò)度沉積的病理過(guò)程，可發(fā)生于多種器官，如肝臟、腎臟、膽囊等。目前，纖維化疾病的治療仍然沒(méi)有非常有效的方法，只能通過(guò)抑制 ECM 生成、加快 ECM 降解以及抵抗炎癥作用來(lái)預(yù)防和減輕纖維化。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，TβRⅢ與纖維化的形成有著密切聯(lián)系，影響著纖維化的進(jìn)程。

3.1 心肌纖維化 心肌纖維化表現(xiàn)為心肌纖維母細(xì)胞異常增殖、ECM過(guò)度沉積。有研究發(fā)現(xiàn)[24]，在由心肌梗死誘發(fā)的心肌纖維化小鼠心臟中TGF-β1的表達(dá)升高，而TβRⅢ的表達(dá)降低。向心肌纖維母細(xì)胞中轉(zhuǎn)染TβRⅢ可以抑制膠原的生成，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)其還可通過(guò)減少TGF-β1和p-Smad3的表達(dá)，降低TGF-β信號(hào)通路的活性。另外，有研究發(fā)現(xiàn)[25]，來(lái)源于TβRⅢ的合成肽P144在原發(fā)性高血壓大鼠模型中也表現(xiàn)出抗心肌纖維化的特點(diǎn)，與模型組相比，在給予P144的實(shí)驗(yàn)組大鼠心肌細(xì)胞中p-Smad2、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(connective tissue growth factor，CTGF)、前膠原α1 (procollagen α1)和Ⅰ型膠原的mRNA和蛋白表達(dá)，以及膠原相關(guān)交聯(lián)與沉積都明顯降低。

3.2 肺纖維化 在肺纖維母細(xì)胞分化的過(guò)程中，給予TGF-β1刺激后TβRⅢ的表達(dá)被下調(diào)，而在小鼠肺纖維化細(xì)胞中表達(dá)外源性TβRⅢ可以抑制TGF-β1介導(dǎo)的纖維母細(xì)胞的分化，α-SMA和Ⅰ型前膠原的表達(dá)，以及Smad2/3、Akt、ERK的磷酸化[21]?？梢钥闯?，TβRⅢ能夠抑制纖維母細(xì)胞的分化，且既通過(guò)TGF-β1介導(dǎo)的Smad 依賴(lài)途徑，也通過(guò)非Smad依賴(lài)途徑。另外有研究表明[26]，肺纖維母細(xì)胞在TGF-β1的刺激下，給予糖皮質(zhì)激素，可以增加TβRⅢ的表達(dá)，明顯降低p-Smad2、p-Smad3的表達(dá)，但卻能增加p-Smad1/5/8的表達(dá)，而轉(zhuǎn)染TβRⅢ siRNA則明顯減弱了這種作用。表明TβRⅢ具有輔助糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)TGF-β信號(hào)通路，減輕肺纖維化的作用。3.3 肝纖維化 體外培養(yǎng)肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cells, HSC)，發(fā)現(xiàn)在HSC轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞的過(guò)程中，細(xì)胞內(nèi)TβRⅢ的mRNA水平下降，TβRⅢ的表達(dá)減少[27]。在TGF-β1刺激的MV1Lu 細(xì)胞中加入來(lái)源于TβRⅢ的合成肽P144，能夠明顯抑制MV1Lu 細(xì)胞的增殖，同時(shí)阻礙TGF-β1與其受體的結(jié)合，而將P144腹腔注射于四氯化碳(CCl4)誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠時(shí)，能夠抑制HSC的激活，抑制Ⅰ型膠原的轉(zhuǎn)錄和α-SMA的表達(dá)，阻礙TGF-β1與其受體的結(jié)合，表現(xiàn)出有效的抗纖維化作用[28]。

3.4 腎纖維化 有研究表明[29]，腹腔給予P144能夠明顯減少原發(fā)性高血壓大鼠模型中腎纖維化過(guò)程中的各型膠原及結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(connective tissue growth factor，CTGF)mRNA水平的增高，減輕腎纖維化癥狀。另外，細(xì)胞表面硫酸肝素蛋白多糖syndecan-2的核心蛋白S2ΔS可以與TGF-β1結(jié)合，封閉TGF-β信號(hào)通路，降低TβRI、TβRII的表達(dá)，增加TβRⅢ的表達(dá)，且免疫共沉淀的結(jié)果顯示S2ΔS只與TβRⅢ有免疫共沉淀反應(yīng)，而與Ⅰ、Ⅱ型受體無(wú)此反應(yīng)[30]。此結(jié)果可能提示了S2ΔS在腎纖維化中通過(guò)增加TβRⅢ的表達(dá)而抑制TGF-β信號(hào)通路，減慢腎纖維化進(jìn)程。

4 結(jié)語(yǔ)

曾經(jīng)僅僅被認(rèn)為是TGF-β輔助受體的TβRⅢ，在近些年的研究中，顯現(xiàn)出越來(lái)越重要的地位，它不僅能介導(dǎo)TGF-β經(jīng)典Smad信號(hào)通路，還能參與調(diào)控許多非Smad依賴(lài)的信號(hào)通路，在纖維化疾病中發(fā)揮著重要的作用。這些研究為尋找纖維化治療的新靶點(diǎn)以及評(píng)估纖維化程度奠定了理論基礎(chǔ)并指明了新的方向。然而，仍有許多問(wèn)題還有待解決，比如TβRⅢ參與的這些信號(hào)通路與相關(guān)蛋白因子之間是怎樣相互作用的？TβRⅢ還可以通過(guò)哪些分子機(jī)制調(diào)控機(jī)體的生理或病理改變？因此，對(duì)TβRⅢ參與調(diào)控信號(hào)通路的分子機(jī)制，以及如何開(kāi)發(fā)靶向治療藥物都將成為我們今后不斷努力探究的方向。

[1] 張 森, 孫嫵弋, 吳晶晶, 等. TGF-β信號(hào)通路及以其為靶點(diǎn)的肝病治療藥物研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)藥理學(xué)通報(bào),2013,29(11):1489-93.

[1] Zhang S, Sun W Y, Wu J J, et al. Targeting the TGF-β signaling pathway in liver diseases[J].ChinPharmacolBull, 2013, 29(11):1489-93.

[2] Gatza C E, Oh S Y, Blobe G C. Roles for the type III TGF-beta receptor in human cancer[J].CellSignal, 2010, 22(8):1163-74.

[3] Lopez-Casillas F, Cheifetz S, Doody J, et al. Structure and expression of the membrane proteoglycan betaglycan, a component of the TGF-beta receptor system[J].Cell, 1991, 67(4):785-95.

[4] Mendoza V, Vilchis-Landeros M M, Mendoza-Hernandez G, et al. Betaglycan has two independent domains required for high affinity TGF-beta binding: proteolytic cleavage separates the domains and inactivates the neutralizing activity of the soluble receptor[J].Biochemistry, 2009, 48(49):11755-65.

[5] Bernabeu C, Lopez-Novoa J M, Quintanilla M. The emerging role of TGF-beta superfamily coreceptors in cancer[J].BiochimBiophysActa, 2009, 1792(10):954-73.

[6] Wiater E, Harrison C A, Lewis K A, et al. Identification of distinct inhibin and transforming growth factor beta-binding sites on betaglycan: functional separation of betaglycan co-receptor actions[J].JBiolChem, 2006, 281(25):17011-22.

[7] Eickelberg O, Centrella M, Reiss M, et al. Betaglycan inhibits TGF-beta signaling by preventing type Ⅰ-type Ⅱ receptor complex formation. Glycosaminoglycan modifications alter betaglycan function[J].JBiolChem, 2002, 277(1):823-9.

[8] Mythreye K, Blobe G C. The type III TGF-beta receptor regulates epithelial and cancer cell migration through beta-arrestin2-mediated activation of Cdc42[J].ProcNatlAcadSciUSA, 2009, 106(20):8221-6.

[9] Blobe G C, Liu X, Fang S J, et al. A novel mechanism for regulating transforming growth factor beta (TGF-beta) signaling. Functional modulation of type III TGF-beta receptor expression through interaction with the PDZ domain protein, GIPC[J].JBiolChem, 2001, 276(43):39608-17.

[10] Blobe G C, Schiemann W P, Pepin M C, et al. Functional roles for the cytoplasmic domain of the type III transforming growth factor beta receptor in regulating transforming growth factor beta signaling[J].JBiolChem, 2001, 276(27):24627-37.

[11] Dunn H A, Ferguson S S. PDZ protein regulation of G protein-coupled receptor trafficking and signaling pathways[J].MolPharmacol, 2015, 88(4):624-39.

[12] Chen W, Kirkbride K C, How T, et al. Beta-arrestin 2 mediates endocytosis of type III TGF-beta receptor and down-regulation of its signaling[J].Science, 2003, 301(5638):1394-7.

[13] Tazat K, Hector-Greene M, Blobe G C, Henis Y I. T betaRⅢ independently binds type I and type II TGF-beta receptors to inhibit TGF-beta signaling[J].MolBiolCell, 2015, 26(19):3535-45.

[14] Lee J D, Hempel N, Lee N Y, Blobe G C. The type III TGF-beta receptor suppresses breast cancer progression through GIPC-mediated inhibition of TGF-beta signaling[J].Carcinogenesis, 2010, 31(2):175-83.

[15] Kirkbride K C, Townsend T A, Bruinsma M W, et al. Bone morphogenetic proteins signal through the transforming growth factor-beta type III receptor[J].JBiolChem, 2008, 283(12):7628-37.

[16] Wiater E, Vale W. Inhibin is an antagonist of bone morphogenetic protein signaling[J].JBiolChem, 2003, 278(10):7934-41.

[17] Chu W, Li X, Li C, et al.TGFBR3, a potential negative regulator of TGF-beta signaling, protects cardiac fibroblasts from hypoxia-induced apoptosis[J].JCellPhysiol, 2011, 226(10):2586-94.

[18] You H J, How T, Blobe G C. The type III transforming growth factor-beta receptor negatively regulates nuclear factor kappa B signaling through its interaction with beta-arrestin2[J].Carcinogenesis, 2009, 30(8):1281-7.

[19] Criswell T L, Arteaga C L. Modulation of NFkappaB activity and E-cadherin by the type Ⅲ transforming growth factor beta receptor regulates cell growth and motility[J].JBiolChem, 2007, 282(44):32491-500.

[20] You H J, Bruinsma M W, How T, et al. The type III TGF-beta receptor signals through both Smad3 and the p38 MAP kinase pathways to contribute to inhibition of cell proliferation[J].Carcinogenesis, 2007, 28(12):2491-500.

[21] Ahn J Y, Park S, Yun Y S, Song J Y. Inhibition of type III TGF-beta receptor aggravates lung fibrotic process[J].BiomedPharmacother, 2010, 64(7):472-6.

[22] Lee N Y, Blobe G C. The interaction of endoglin with beta-arrestin2 regulates transforming growth factor-beta-mediated ERK activation and migration in endothelial cells[J].JBiolChem, 2007, 282(29):21507-17.

[23] Zhang S, Sun W Y, Wu J, J et al. Decreased expression of the type Ⅲ TGF-beta receptor enhances metastasis and invasion in hepatocellullar carcinoma progression[J].OncolRep, 2016, 35(4):2373-81.

[24] Liang H, Zhang C, Ban T, et al. A novel reciprocal loop between microRNA-21 and TGF betaRⅢ is involved in cardiac fibrosis[J].IntJBiochemCellBiol, 2012, 44(12):2152-60.

[25] Hermida N, Lopez B, Gonzalez A, et al. A synthetic peptide from transforming growth factor-beta 1 type Ⅲ receptor prevents myocardial fibrosis in spontaneously hypertensive rats[J].CardiovascRes, 2009, 81(3):601-9.

[26] Schwartze J T, Becker S, Sakkas E, et al. Glucocorticoids recruit Tgfbr3 and Smad1 to shift transforming growth factor-beta signaling from the Tgfbr1/Smad2/3 axis to the Acvrl1/Smad1 axis in lung fibroblasts[J].JBiolChem, 2014, 289(6):3262-75.

[27] Weiner O H, Zoremba M, Gressner A M. Gene expression of syndecans and betaglycan in isolated rat liver cells[J].CellTissueRes, 1996, 285(1):11-6.

[28] Ezquerro I J, Lasarte J J, Dotor J, et al. A synthetic peptide from transforming growth factor beta type III receptor inhibits liver fibrogenesis in rats with carbon tetrachloride liver injury[J].Cytokine, 2003, 22(1-2):12-20.

[29] Baltanas A, Miguel-Carrasco J L, San J G, et al. A synthetic peptide from transforming growth factor-beta(1) type Ⅲ receptor inhibits NADPH oxidase and prevents oxidative stress in the kidney of spontaneously hypertensive rats[J].AntioxidRedoxSignal, 2013, 19(14):1607-18.

[30] Chen L, Klass C, Woods A. Syndecan-2 regulates transforming growth factor-beta signaling[J].JBiolChem, 2004, 279(16):15715-8.

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-12-5 15:14 網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20161205.1514.004.html

Type Ⅲ TGF-β receptor mediated signaling pathway and its role in fibrotic diseases

LI Xin-ran, SUN Wu-yi, GU Yuan-jing, PENG Wen-ting, WEI Wei

(InstituteofClinicalPharmacology,AnhuiMedicalUniversity,KeyLaboratoryofAntiinflammatoryandImmuneMedicine,MinistryofEducation,CollaborativeInnovationCenterofAnti-inflammatoryandImmuneMedicine,Hefei230032，China)

Transforming growth factor β (TGF-β) superfamily ligands play an important role in regulating cellular homeostasis including proliferation, differentiation, apoptosis, immune surveillance and angiogenesis. Type Ⅲ TGF-β receptor (TβRⅢ) is considered to be the coreceptor of TGF-β superfamily. TβRⅢ not only has an effect on classical Smad signaling pathway, but also on non-Smad signaling pathway. TβRⅢ plays a crucial role in fibrosis, tumor, cardiovascular diseases via mediating kinds of signaling pathways. This paper reviews TβRⅢ mediated signaling pathway and its role in fibrotic diseases.

type Ⅲ TGF-β receptor; fibrotic diseases; signaling pathway; β-arrestin2；Smad；MAPK

時(shí)間：2016-12-5 15:14

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20161205.1514.002.html

2016-07-28，

2016-09-01

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No 81300332，81673444，81330081)；安徽省高等學(xué)校省級(jí)自然科學(xué)研究項(xiàng)目(No KJ2012A153)

厲歆然(1990-)，女，碩士生，研究方向：肝臟藥理學(xué)，E-mail：m15555430882@163.com； 孫嫵弋(1981-)，女，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：肝臟藥理學(xué)，通訊作者，Tel：0551-65161206，E-mail：sunwuyi51@aliyun.com； 魏 偉(1960-)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：臨床藥理學(xué),通訊作者，Tel:0551-65161209，E-mail：wwei@ahmu.edu.cn

10.3969/j.issn.1001-1978.2016.12.001

A

1001-1978(2016)12-1629-06

R-05；R329.25；R349.1；R364.24；R364.32