色素上皮衍生因子與呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究進(jìn)展

孟靜，束軍，李志斌

(安徽醫(yī)科大學(xué)，合肥230000)

·綜述·

色素上皮衍生因子與呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究進(jìn)展

孟靜，束軍，李志斌

(安徽醫(yī)科大學(xué)，合肥230000)

色素上皮衍生因子(PEDF)是相對分子質(zhì)量為50的內(nèi)源性糖蛋白，是目前已知抗血管生成能力最強(qiáng)的內(nèi)源性血管生成抑制因子。PEDF具有多種生物學(xué)功能，包括神經(jīng)營養(yǎng)、抗腫瘤、抗血管生成、抗血管通透性、抗炎和抗氧化應(yīng)激等。多項(xiàng)研究表明，PEDF與肺癌、肺纖維化、胸腔積液、慢性阻塞性肺氣腫等呼吸系統(tǒng)疾病關(guān)系密切，可能參與呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展過程。本文對PEDF的分子結(jié)構(gòu)、功能及其與呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)系進(jìn)行綜述。

呼吸系統(tǒng)疾?。簧厣掀ぱ苌蜃?；內(nèi)源性血管生成抑制因子

色素上皮衍生因子(PEDF)是一種內(nèi)源性非抑制性絲氨酸蛋白酶抑制劑，其抗血管生成作用由Dawson等[1]在1996年首次發(fā)現(xiàn)，并證實(shí)是人體內(nèi)目前已知抗血管生成能力最強(qiáng)的內(nèi)源性血管生成抑制因子。除此之外，PEDF還有抗腫瘤、抗炎、抗氧化應(yīng)激、抗血管通透性等作用。在呼吸系統(tǒng)疾病中，PEDF不僅參與了包括肺癌、肺纖維化、胸腔積液、慢性阻塞性肺氣腫等多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程，并且其潛在的治療作用也在不斷地被認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文對PEDF的分子結(jié)構(gòu)、功能及其與呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 PEDF概述

PEDF由SERPINF1基因編碼，位于17號染色體短臂末端，全長約16 kb，是一種高度保守的序列。PEDF蛋白多肽鏈由418個氨基酸殘基組成，屬于非抑制功能的絲氨酸超家族，具有高度保守的序列。

PEDF在人體很多組織(眼組織、神經(jīng)組織、脊髓、肝臟組織、肺組織等)中表達(dá)。在呼吸系統(tǒng)中，PEDF主要表達(dá)于氣道上皮細(xì)胞中，其次為肺泡上皮細(xì)胞和肺間質(zhì)細(xì)胞[2]。PEDF主要聚積在細(xì)胞膜和細(xì)胞外基質(zhì)中，與細(xì)胞膜上受體及細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)功能。PEDF主要有2個功能肽段，分別為含有44～77氨基酸序列的肽段和含有78～121氨基酸序列的肽段[3]，前者可能主要與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤等細(xì)胞膜上的受體相互作用發(fā)揮神經(jīng)營養(yǎng)和抗血管通透性功能，后者主要與血管內(nèi)皮細(xì)胞上的受體結(jié)合發(fā)揮抗血管生成作用。層黏連蛋白受體(LR)和甘油三酯脂肪酶(ATGL)是已被證實(shí)的PEDF受體。LR分布在血管內(nèi)皮細(xì)胞膜上，主要與PEDF的34個氨基酸的功能多肽結(jié)合，參與抗血管生成過程[4]；ATGL受體結(jié)合PEDF后，主要介導(dǎo)肝臟和脂肪細(xì)胞中的脂類和甘油三酯的分解[5]。多項(xiàng)研究證實(shí)，PEDF除了具有抗血管生成活性的重要功能外，其在神經(jīng)營養(yǎng)和神經(jīng)保護(hù)[6～9]、抗腫瘤[7～10]、抗炎[11，12]等方面亦有重要作用。

2 PEDF與呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

2.1 肺癌 肺癌是全球發(fā)病率和病死率最高的惡性腫瘤[13]，非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)約占肺癌發(fā)病總數(shù)的80%。近年來，盡管肺癌的診斷和治療技術(shù)已有較大進(jìn)步，但由于腫瘤的原發(fā)耐藥和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，肺癌患者的預(yù)后仍較差。中晚期NSCLC的1年生存率為40%～50%。早期研究發(fā)現(xiàn)，和正常肺組織相比，NSCLC組織中PEDF在蛋白水平和mRNA水平均低表達(dá)，其低表達(dá)與NSCLC組織微血管密度(MVD)增高、TNM分期、腫瘤大小和總生存率有關(guān)[14]?？梢?，PEDF與肺癌的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系。

2.1.1 抑制肺癌新生血管生成 PEDF抑制肺癌新生血管生成的機(jī)制主要包括誘導(dǎo)腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡、降低血管內(nèi)皮生成因子(VEGF)表達(dá)。復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移是肺癌患者預(yù)后差的主要原因，而新生血管的形成與肺癌的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移有重要關(guān)系。PEDF作為最強(qiáng)的內(nèi)源性血管生成抑制因子，與VEGF相互調(diào)控，參與腫瘤新生血管生成。在NSCLC組織中，PEDF、VEGF的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，且與MVD相關(guān)[15]。

2.1.2 抑制肺癌細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡 婁志霞等[16]研究證實(shí)，PEDF具有抑制人肺腺癌A549細(xì)胞增殖和促進(jìn)其凋亡的作用。腺病毒載體介導(dǎo)的PEDF基因?qū)π∈驦ewis肺癌的生長具有抑制作用[17]。PEDF調(diào)控p53上調(diào)肺腺癌A549細(xì)胞表面Fas-L受體的表達(dá)，通過Fas凋亡途徑誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞凋亡[18]。

2.1.3 抑制肺癌侵襲、轉(zhuǎn)移 PEDF低表達(dá)的肺癌細(xì)胞更易發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移；PEDF 表達(dá)水平與肺癌遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移相關(guān)，且有助于對肺癌臨床分期和分化程度的判斷[15]。Chen等[19]報(bào)道，重組人PEDF能夠抑制肺癌細(xì)胞的動力性和對細(xì)胞外基質(zhì)的黏附動力，與肺癌患者臨床預(yù)后有關(guān)。腺病毒介導(dǎo)的PEDF和順鉑聯(lián)合應(yīng)用能夠抑制Lewis肺癌小鼠腫瘤生長，延長小鼠的生存時間，該作用主要與抑制腫瘤血管生成、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡來實(shí)現(xiàn)[20]。

2.2 特發(fā)性肺纖維化(IPF) IPF是一種病因不明、發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，并以肺泡上皮細(xì)胞損傷、成纖維細(xì)胞大量增生以及細(xì)胞外基質(zhì)沉積為基本特征的間質(zhì)性肺病，是呼吸系統(tǒng)最為嚴(yán)重的疾病之一。IPF發(fā)病原因和機(jī)制至今不明。雖然目前治療該疾病的方法較多，但無一例外療效較差。血管生成與肺纖維化之間的關(guān)系也日益受到關(guān)注，多項(xiàng)研究表明，異常血管生成與重構(gòu)在肺纖維化發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。Farkas等[21]研究發(fā)現(xiàn)，IPF患者肺組織中存在微血管和大血管重塑。在肺纖維化動物模型中，抗血管生成因子干預(yù)能夠減少血管生成從而有效抑制肺纖維化的進(jìn)程。

FEDF作為血管穩(wěn)態(tài)因子具有較強(qiáng)的抑制血管生成作用，所以，F(xiàn)EDF與肺纖維化之間的關(guān)系也逐漸成為研究熱點(diǎn)。鄭金旭等[22]發(fā)現(xiàn)，柴胡皂甙可以通過調(diào)節(jié)VEGF、PEDF的作用，明顯抑制肺纖維化的進(jìn)展，減輕肺纖維化程度，其機(jī)制可能與下調(diào)VEGF表達(dá)，上調(diào)PEDF的表達(dá)有關(guān)。Cosgrove等[2]研究得出，PEDF在IPF患者肺組織中高表達(dá)，并且可能受類胰島素一號增長因子1(IGF-1)的調(diào)節(jié)，PEDF很可能是IPF的一個重要調(diào)控點(diǎn)。在人和動物的成纖維細(xì)胞灶中提及有PEDF的存在，肺纖維化組織中PEDF表達(dá)增加常伴有VEGF表達(dá)減少。均提示PEDF可能參與了肺纖維化過程，并且具有抗纖維化的作用，用其早期干預(yù)可能會延緩纖維化的進(jìn)程。但PEDF在肺纖維化過程中發(fā)揮作用的具體機(jī)制仍不清楚。目前，血管生成是否是引起肺部纖維化的原因仍存爭議。肺部炎癥是肺纖維化發(fā)生的基礎(chǔ)，PEDF的抗炎、抗氧化應(yīng)激作用是否參與IPF的發(fā)病過程仍需進(jìn)一步研究。

2.3 胸腔積液 胸腔積液是指因任何原因?qū)е滦啬で粌?nèi)出現(xiàn)過多液體的現(xiàn)象，是肺、胸膜等疾病的常見臨床表現(xiàn)。惡性胸腔積液(MPE)由惡性腫瘤累及胸膜或者胸膜原發(fā)腫瘤所致，是晚期惡性腫瘤的常見并發(fā)癥。MPE以肺癌最常見，尤以肺腺癌多見，約1/3的晚期肺癌患者合并MPE。MPE形成機(jī)制與胸膜毛細(xì)血管通透性增加、胸膜毛細(xì)血管滲透壓降低和胸壁淋巴引流障礙等有關(guān)。多項(xiàng)研究表明，新生血管生成和血管通透性增加在MPE的形成中發(fā)揮重要作用。PEDF對血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移有很強(qiáng)的抑制作用，同時，還能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，并具有對抗VEGF誘導(dǎo)的促血管生成和血管通透性作用，這為探索PEDF在胸腔積液治療中的作用提供了理論基礎(chǔ)。VEGF、PEDF等因子直接參與血管生成調(diào)控。腫瘤細(xì)胞進(jìn)入胸膜腔促進(jìn)VEGF等細(xì)胞因子的分泌，從而促進(jìn)新生血管和淋巴管的形成，增加腫瘤細(xì)胞周圍組織的通透性，促進(jìn)胸膜表面脈管形成，從而促進(jìn)MPE的發(fā)生[23]。VEGF-A/PEDF關(guān)系的失衡可能是引發(fā)MPE產(chǎn)生的重要機(jī)制。胸腔積液的蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明，在肺癌轉(zhuǎn)移性MPE中PEDF的水平比肺炎性胸腔積液中高[24]?？梢?，PEDF在鑒別診斷良、惡性胸腔積液中有重要意義。

2.4 哮喘 支氣管哮喘(哮喘)是一種以可逆性氣流受限為特征的氣道慢性炎癥性疾病，主要表現(xiàn)為氣道高反應(yīng)性和氣道重塑。研究表明，VEGF作為血管生成調(diào)控因子，其在哮喘氣道重塑過程中發(fā)揮促進(jìn)作用，即主要與促進(jìn)新生血管的生成、增加血管的通透性、促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖有關(guān)[25]。PEDF作為血管生成抑制因子，能夠有效抑制低氧狀態(tài)下支氣管上皮細(xì)胞高表達(dá)的VEGF，因此，可能成為調(diào)控哮喘氣道重塑的重要因子[26]。Zha等[27]在小鼠哮喘模型中發(fā)現(xiàn)，重組PEDF蛋白通過降低VEGF的表達(dá)，從而抑制氣道重塑、減輕氣道炎癥，對慢性氣道炎癥性疾病如哮喘等的治療提供了新方向。

2.5 慢性阻塞性肺疾病(COPD) COPD主要表現(xiàn)為慢性支氣管炎和肺氣腫，以持續(xù)性氣流受限為特征，伴有氣道和和肺實(shí)質(zhì)的慢性炎癥。COPD的發(fā)病機(jī)制主要與肺部炎癥反應(yīng)、蛋白酶系統(tǒng)失衡、氧化應(yīng)激反應(yīng)等有關(guān)。在多項(xiàng)炎癥相關(guān)疾病的研究中，PEDF均展現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化應(yīng)激作用，如糖尿病腎病和糖尿病視網(wǎng)膜病變等。但是，國內(nèi)外關(guān)于PEDF與COPD關(guān)系的研究很少。Li等[28]探討PEDF與COPD關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，血漿PEDF水平上升可能通過促進(jìn)炎癥因子的表達(dá)從而加快COPD的進(jìn)展。分析原因，可能與 COPD患者炎癥因子分泌增加，引起機(jī)體對PEDF的需求量增加，從而使PEDF代償性增加以拮抗炎癥反應(yīng)有關(guān)。COPD病程緩慢，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前，PEDF在COPD的慢性炎癥機(jī)制中的作用仍不清楚。

另外，炎癥、氧化應(yīng)激和血管生成參與了許多呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展過程。近期相關(guān)研究表明，PEDF能夠調(diào)控內(nèi)皮細(xì)胞的多種促炎因子和促血管生成因子的表達(dá)[29]，可見，PEDF可能也參與了其他肺部相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展過程，有待于進(jìn)一步研究和探索。

目前，對外源性PEDF治療作用的研究已取得初步進(jìn)展，治療的基本方式包括基因治療和蛋白質(zhì)治療。重組PEDF在多種腫瘤體內(nèi)模型治療中取得了顯著的成果，可使多種實(shí)體瘤體積減小[7]。PEDF的治療有很多優(yōu)點(diǎn)：抑制血管生成的活性較其他血管增生抑制因子強(qiáng)；只對新生血管形成有抑制作用，對已經(jīng)存在的正常血管無作用；載體介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)染或者可溶的蛋白質(zhì)或者均可進(jìn)行治療；注射治療時毒性小，具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性。PEDF的生物學(xué)活性和作用機(jī)制復(fù)雜，還需進(jìn)一步的研究與探索。針對呼吸系統(tǒng)疾病的不同發(fā)病過程，探究PEDF在其中的調(diào)控作用，對呼吸系統(tǒng)疾病的預(yù)防和治療具有積極意義。

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安徽省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(1308085MH141)。

束軍(E-mail:J.Shu@126.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.05.033

R714.253

A

1002-266X(2017)05-0097-04

2016-06-29)