李志梅，姚冬

（桂林醫(yī)學院附屬醫(yī)院，廣西 桂林 541000）

0 引言

EMT 是由以轉化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）為核心的多種信號通路誘導的病理生理過程。在這個過程中，上皮細胞功能逐漸喪失并向間充質細胞轉化，其標志性特點是E-cadherin 的減少和N-cadherin 表達的增加[1]。EMT 與胚胎發(fā)育、傷口愈合以及腫瘤細胞的發(fā)生和遷移等密切相關。近年來，許多研究證明EMT 與肺纖維化[2]、支氣管哮喘[3,4]、慢性阻塞性肺疾病[5]、及肺癌[6]等肺部慢性高發(fā)性疾病的發(fā)生發(fā)展相關。因此，本文將對EMT 在常見肺部慢性高發(fā)性疾病中的作用，以及通過靶向EMT 對相關疾病的治療進展展開綜述。

1 上皮間充質轉化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）概述

1.1 EMT 的概念及分型

當組織或細胞受到損傷或外來抗原( 如病毒、細菌等) 侵襲時，一系列信號級聯(lián)反應激活免疫系統(tǒng)，引起炎癥反應，導致緊密連接的極性上皮細胞轉換為具有遷移能力的間質細胞，這一過程稱為上皮間充質轉化（epithelialmesenchymal transition，EMT）[7]。在TGF-β 家族、音猬因子因子（Sonic Hedgehog ，Shh）、Wnt/β-catenin, 纖維母細胞生長因子（fibroblast growth factor ，F(xiàn)GF）以及表皮生長因子（epidermal growth factor ，EGF）等信號作用下，EMT 相關的轉錄因子（包括Snail, ZEB, Twist 等）被激活，經(jīng)過一系列級聯(lián)反應，細胞上皮特性被抑制，間充質特性表達增加[8]。在正常情況下，形成上皮層的細胞表現(xiàn)出根尖基底極性，并通過緊密連接和貼壁連接橫向連接在一起，貼壁連接由細胞表面上皮鈣粘蛋白(E-cadherin)介導的，它的存在對上皮結構完整性有著至關重要的作用[9]。當EMT 被激活后，細胞的E-cadherin 表達被抑制，導致上皮細胞失去典型的緊密多邊形鋪路石狀形態(tài)，逐漸轉化為較為疏松的紡錘狀間充質細胞形態(tài)，并表達間充質細胞相關標記物,包括神經(jīng)鈣粘蛋白(Ncadherin)、波形蛋白（vimentin），以及膠原蛋白（collagen）和纖維連接蛋白（fibronectin）等細胞外基質蛋白（extracellular matrix，ECM），這一系列變化使細胞運動性增強[10-12]。此外，金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）等胞外蛋白酶的表達增加導致ECM 的降解，從而使細胞更具轉移性和侵襲性[13]。

1.2 EMT 的分類

EMT 與包括胚胎發(fā)育、傷口愈合和組織修復以及細胞遷移等密切相關。這些過程被細分為三個不同的類型。Ⅰ型EMT 與胚胎發(fā)育相關，是指胚胎著床至子宮上皮的過程中，滋養(yǎng)外胚層的原始上皮細胞發(fā)生EMT 并在內(nèi)部細胞群內(nèi)遷移，并發(fā)生間充質向上皮轉化(MET)，形成細胞，細胞繼續(xù)形成各種器官[9]；Ⅱ型EMT 主要與傷口愈合、組織再生和器官纖維化相關[14]。盡管被稱為上皮間充質轉變，但EMT 并不局限于上皮細胞，在內(nèi)皮細胞和周細胞中，也觀察到了相似的過程[15,16]。這表明這個過程不僅局限于上皮組織修復。Ⅲ型EMT 是目前研究最多的EMT 類型，它參與惡性細胞生長和轉移。在EMT 進程中，E-Cadherin 的降低導致細胞間緊密連接的解除，因此，經(jīng)分化的上皮細胞可以通過組織甚至血液自由遷移到損傷區(qū)域。然而，這一過程同樣可以使癌細胞轉移到遠處的器官并形成繼發(fā)性腫瘤[17,18]。

2 EMT 與肺部疾病關系

2.1 特發(fā)性肺纖維化(Idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)

IPF 是一種慢性、進行性的間質性肺部疾病，病理過程比較復雜，是很多肺部疾病的終末階段，確診后存活期為3-5 年，目前尚無藥物可根治[19,20]。IPF 通常被認為是遺傳和環(huán)境因素交互作用的結果，在肺組織受到損傷時，肺泡上皮作為首先被攻擊的細胞，肺泡上皮被異常激活,進而轉化為產(chǎn)生ECM和膠原蛋白的肌成纖維細胞,這被認為是肺纖維化發(fā)生的主要原因[21]。目前，肌成纖維細胞被認為主要來自：1）原位肺成纖維細胞的增殖和分化；2）肺泡Ⅱ型上皮細胞（Alveolar typeⅡ epithelial cells，AT Ⅱ cells）經(jīng)過EMT 轉化；3）骨髓源性成纖維細胞以及循環(huán)祖細胞的轉化[1]。大量ECM 的異常沉積，導致肺組織的不可逆改變以及正常肺功能的喪失[22]。

研究表明，TGF-β 能在體外誘導AT Ⅱ細胞EMT 的發(fā)生，從而導致肺纖維化[23]。但EMT 是否在人體內(nèi)導致IPF 的發(fā)生，目前尚存在爭議。Rock 等人利博來霉素誘導的小鼠肺纖維化轉基因模型中跟蹤AT-II 細胞的遷移，發(fā)現(xiàn)標記的AT-II 細胞沒有向肌成纖維細胞轉變[24]。然而近年來多項研究表明，EMT 是驅使肺泡上皮細胞轉化為肌成纖維細胞的關鍵因素[25,26]，在博來霉素誘導的小鼠肺纖維化過程中，EMT也在肺泡上皮細胞中發(fā)生[27,28]。并且最近有重要研究表明，在EMT 過程中，AT Ⅱ細胞中的ZEB1 介導的旁分泌信號通過形成促纖維化微環(huán)境來增強肺纖維化的局部肌成纖維細胞分化[8]，促進了間質纖維化的早期發(fā)展。

綜上所述，盡管IPF 的詳細發(fā)病機制尚未完全闡明，但目前大多數(shù)研究都認為EMT 在一定程度參與其發(fā)病過程[25-28]。在這些研究成果的基礎上，進一步探索與EMT 相關的致病因素及信號通路，有可能為IPF 提供新的診斷標記物及治療方案。

2.2 支氣管哮喘

支氣管哮喘是一種以氣道炎癥、氣道重構和氣道高反應性為特征的疾病[29]，其已成為影響全球3 億人的嚴重公共衛(wèi)生問題，我國是哮喘發(fā)病率和死亡率最高的國家[30,31]。哮喘氣道炎癥主要由輔助性 T 細胞( helper T cell，Th 細胞) 2 產(chǎn)生的細胞因子[如白細胞介素( interleukin，IL) -4、IL-5 和IL-13]介導的免疫反應所導致[32,33]。氣道重塑是指氣道基底膜增厚伴上皮下纖維化、上皮脫落和平滑肌肥大或增生[34]。正常情況下，損傷的上皮能夠進行自我修復，然而哮喘患者氣道中慢性炎癥造成的持續(xù)損傷導致纖毛細胞的數(shù)量大大減少，使基膜表面僅部分覆蓋有能夠抵抗細胞凋亡的基膜細胞[34]。

Hackett 等在哮喘患者體內(nèi)觀察到了促EMT 標志物E-cadherin 的降低[35]，Johnson 等在塵螨誘導的小鼠哮喘模型中觀察到了氣道上皮細胞中連接蛋白E-cadherin 的降低和間充質相關蛋白Vimentin 等表達的升高[36]，由此可見，EMT能夠參與哮喘發(fā)病。那么EMT 是如何參與哮喘發(fā)病的呢？近年多項研究表明，EMT 與哮喘氣道重塑密切相關。Liu 等在哮喘患者和OVA 誘導的哮喘小鼠模型氣道中觀察到了氣道EMT 和氣道重塑[37]。

然而，哮喘中氣道上皮作為氣道受損的第一道屏障，其發(fā)生EMT 的驅動因素還未闡明。研究表明，Th2 介導的慢性炎癥可以使嗜酸性粒細胞和巨噬細胞產(chǎn)生的TGF-β1 增加，導致氣道中TGF-β1 水平升高，進而誘導EMT 和上皮下纖維化[36]。Haddad 等人通過提取重癥哮喘患者外周血中的中性粒細胞，將其與原代氣道上皮細胞共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)重癥哮喘患者的中性粒細胞能夠誘導氣道上皮細胞EMT，說明中性粒細胞作為EMT 誘導者和的TGF-β1 重要來源，可能在重癥哮喘氣道重塑和纖維化的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[38]。Loffredo 等人通過分析哮喘患者的EMT 相關轉錄因子，發(fā)現(xiàn)哮喘患者的EMT 還涉及與轉錄因子持續(xù)改變相關的代謝和表觀遺傳學的調節(jié)，而不僅是由慢性炎癥的損傷和修復所驅動[39]。

盡管EMT 與哮喘發(fā)病之間的機制尚未完全闡明，但進一步研究 EMT 在哮喘氣道重塑中的機制是非常有必要的，對EMT 靶向干預可能是逆轉哮喘氣道重塑的新途徑。

2.3 慢性阻塞性肺疾?。–hronic obstructive pulmonary disease, COPD）

COPD 是一種以呼吸困難、慢性咳嗽、咳痰主要表現(xiàn)，以持續(xù)性氣流受限為主要特征的可以預防和治療慢性氣道炎癥性疾病，反復的炎癥損傷和組織修復可導致氣道重塑[40,41]。COPD 通常是由長期吸煙引起的，據(jù)統(tǒng)計，超過50%的長期吸煙者患有COPD，估計到2030 年COPD 將成為世界第三大死亡原因[40,42]。

Sohal[43]等人在2010 年通過對48 名吸煙者（包括COPD罹患者與非罹患者）的肺組織通過免疫組化進行分析，發(fā)現(xiàn)與15 名未吸煙者相比，吸煙者支氣管網(wǎng)狀基底膜（Reticular basement membrane ，Rbm）斷裂顯著，且斷裂程度與COPD患者吸煙史呈正相關。進一步發(fā)現(xiàn)吸煙者Rbm 裂隙內(nèi)的基底上皮細胞中EMT 相關蛋白（S100A4、vimentin、EGFR、MMP-9）表達均較正常組明顯增加，表明EMT 在吸煙者以及COPD 患者中能夠促進氣道重塑和纖維化。隨后，在2013 年，西班牙[44]和國內(nèi)[45]的研究者通過對COPD 患者的氣道上皮細胞以及對氣道組織進行分析，在其中均發(fā)現(xiàn)了E-cadherin的降低和N-cadherin 的上調。盡管這些研究無法表現(xiàn)EMT在COPD 患者體內(nèi)的動態(tài)過程，但相似的結果在不同群體中均表現(xiàn)為EMT 在吸煙者中活躍，特別是吸煙導致的COPD 患者中提供了強有力的證據(jù)。研究者們還需要通過縱向研究以及細胞培養(yǎng)等方式，充分了解EMT 在COPD 炎癥和氣道重塑過程中的作用及發(fā)生機制。

2.4 肺癌

肺癌是世界上最常見的癌癥，其中非小細胞肺癌（Nonsmall-cell lung cancer，NSCLC）占肺癌發(fā)病的85% 左右。EMT 與癌細胞的侵襲性和轉移能力高度相關，在EMT 過程中，癌細胞不僅失去了自身的粘附性，呈現(xiàn)出更高的能動性和侵襲性，而且對細胞凋亡和化療藥物的抵抗力增強，甚至呈現(xiàn)出類似干細胞的特性[46]。

研究發(fā)現(xiàn)，與原位瘤相比，肺癌中表達有上皮標記物EpCAM 的循環(huán)腫瘤細胞（Circulating tumour cells，CTCs）量更少，不表達EpCAM 的CTC 與原位瘤在數(shù)量上相似，表明經(jīng)歷EMT 的肺癌CTC 失去其上皮表型[47]。研究者通過對125例初治期晚期肺癌患者進行追蹤調查以及細胞學分析，發(fā)現(xiàn)在肺癌晚期的患者中，CTC 的增加預示著不良的預后，且來自EGFR 突變的NSCLC 的CTCs 表現(xiàn)出上皮向間充質轉化的特征[48]。盡管有越來越多的研究表明EMT 與肺癌相關，但并沒有直接證據(jù)證明EMT 動態(tài)參與到了肺癌的腫瘤轉移過程中。

目前晚期肺癌治療的主要方式為放化療以及靶向藥物治療，近年多項研究表明，發(fā)生EMT 的癌細胞往往會對多種抗癌治療失去敏感性[49,50]，針對這種特性，近期研究人員發(fā)現(xiàn)循環(huán)腫瘤DNA（circulating tumor DNA ，ctDNA）的甲基化與癌細胞耐藥性相關，這一過程可以從藥理學上逆轉，并在ctDNA中進行非侵入性監(jiān)測，以預測其對治療的耐藥性，這也為肺癌的輔助治療提供了更多的可能性[51]。

3 以EMT 為靶點的肺部疾病潛在治療方向

隨著對EMT 在多種肺部疾病中作用機制的研究日趨成熟，通過逆轉或抑制EMT 來達到治療疾病目的的嘗試也日益增多。研究者通過使用三七總皂苷干預TGF-β1 刺激的體外培養(yǎng)的肺泡上皮細胞，發(fā)現(xiàn)與TGF-β1 組比較,三七總皂苷能夠顯著增加細胞的圓形度值、降低平滑肌肌動蛋白α（Alpha-smooth muscle actin，α-SMA）和纖連蛋白（Fibronectin, FN）的表達，并且能增加基質金屬蛋白酶9（(matrix metalloprotein-9，MMP-9)的分泌量，減少基質金屬蛋白酶抑制劑-1（tissue inhibitor of metalloproteinase-1，TIMP-1）的分泌量，這表明三七總皂苷能抑制肺泡上皮細胞的間質轉化,促進細胞外基質分解[52]。并且，隨后有研究發(fā)現(xiàn)，三七總皂還能夠抑制肺癌A549 細胞上皮間質轉化[53]，表明三七總皂苷具有治療肺纖維化和肺癌的應用前景。與以上研究相似，劉濤等[54]使用積雪草苷干預TGF-β1 刺激的體外培養(yǎng)的肺泡上皮細胞后，通過Western blot 檢測細胞中EMT標志蛋白Vimentin、E-cadherin 的表達水平，發(fā)現(xiàn)積雪草苷抑制TGF-β1 誘導肺泡上皮細胞增殖活性和EMT，減少細胞分泌炎癥因子,并且調控細胞因子的表達,具有一定的抗肺纖維化作用。除肺部疾病外，針對EMT 的靶向治療在其他系統(tǒng)疾病中也多有研究，研究者發(fā)現(xiàn)橙皮素通過調節(jié)mTOR 通路對TGF-β1 誘導的足細胞EMT 具有保護作用[55]，由此可見，橙皮素可能是抑制各種慢性腎臟病腎纖維化的一個良好天然候選藥物。EMT 在腫瘤化療耐藥中起重要作用，研究顯示，甲基蓮心堿（Neferine，NEF）可以通過抑制miR-130b-5p 下調介導的EMT 來增強鼻咽癌紫杉醇耐藥細胞系對紫杉醇的敏感性[55]。

4 總結與展望

綜上，近年來EMT 與慢性肺部疾病之間的關系被廣泛而深入的研究，然而其詳細的參與機制還未完全闡明。逆轉EMT 不僅能使肺纖維化、支氣管哮喘以及COPD 的氣道重塑以及氣道炎癥得以改善，還有利于改善肺癌的預后和耐藥性。以EMT 為靶點對多種肺部疾病的治療也得到了初步進展。因此，在肺部疾病中針對EMT 的研究具有重要意義，還需要進一步研究以明晰其參與機制進而拓寬治療思路。