肺纤维化是一组多种病因引起的以气道受损、炎症因子大量分泌、间充质细胞增生和细胞外基质（extracelluiar matrix，ECM）异常沉积为特点的渐进性疾病。肺泡上皮细胞紧密附着于相邻细胞或基底部，保护肺免于损伤和感染。在致病因素的长期作用下，肺泡上皮细胞的完整性和特征被打乱并重排，引起形态学或生理学上的改变，部分上皮细胞表型发生改变，发生上皮细胞一间质细胞转分化（epithelial-mesenchymal transition， EMT）。EMT过程有多条信号通路参与，各条信号通路之间通过配体相互交联，使EMT过程在一定程度上维持稳态。本文就各条通路的可能机制及他们之间的相互关联作一综述。
1转化生长因子β（TGF-β）/Smad通路与肺纤维化
TGF-β是一种多效性的细胞因子，是目前肺纤维化的研究热点和重要的药物作用靶点。TGF-β可由淋巴细胞、单核细胞、上皮细胞和成纤维细胞等多种细胞产生，通过自分泌和旁分泌的方式调节细胞的增殖、分化、迁移、黏附，调节ECM的代谢，参与肺胚胎发育、组织损伤和修复。最新研究表明，TGF-β诱导EMT在肺纤维化中起关键性的作用。Kolosova等用TGF-β1处理肺上皮细胞系（HAE）96 h后观察细胞的形态和功能的改变，发现上皮细胞一细胞间接触减少，上皮细胞延长，上皮细胞标记物E-钙黏蛋白下调，间质细胞标志物α-肌动蛋白（α-SMA）、纤连蛋白、胶原Ⅰ上调。Doerner等发现TGF-β1诱导EMT伴随着形态学上的改变，细胞变成了纺锤体样，胞浆内α-SMA增多。同样的情况在很多研究中被证实。
TGF-β已被证实是关键的致纤维化细胞因子，Smad是TGF-β的直接底物。Smad蛋白分为3型：①受体调节型，主要包括Smadl、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8；②共同中介型，主要包括Smad4;③受体抑制型，主要包括Smad6、Smad7。Smad蛋白将TGF-β的信号由细胞浆传到细胞核，与其他转录因子一起共同调节相应的靶基因转录。TGF-β家族有2种类型的跨膜丝氨酸／苏氨酸激酶受体，分别为I型受体和Ⅱ型受体，TGF-β诱导其Ⅱ型受体活化并与配体结合后磷酸化TGF-βⅠ型受体，TGF-βⅠ型受体和Smad2或Smad3蛋白结合并使这两个蛋白C端的SSXS（S丝氨酸）结构域上的丝氨酸磷酸化，从而使其激活，磷酸化Smad2或Smad3蛋白与Smad4蛋白形成复合物后转移到细胞核进行靶基因调控。Smad7能够与TGF-βⅠ类受体牢固结合，阻止Smad2和Smad3发生磷酸化，从而终止TGF-β的信号转导。Smad7还能与TGF-β受体复合物结合，在相关配体和酶的协同作用下诱导其降解。徐国萍等在体外培养的大鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞中加入TGF-β后，于不同时间段收取细胞进行研究，结果认为TGF-β1能在体外诱导肺泡Ⅱ型上皮细胞向间质细胞转变，其机制与Smad信号转导途径相关。李玉花等用大黄素处理博莱霉素导致的肺纤维化大鼠，大黄素中、低剂量组大鼠TGF-β1、Smad3表达减弱，Smad7表达明显增强，表明大黄素的中、低剂量组能够减轻大鼠肺纤维化程度，其作用机制与调控TGF-β1的Smad3/7信号转导蛋白表达有关。
Smad是EMT的重要作用因子，但是，Smad2、3敲除小鼠仍然表达EMT，这一点在前列腺上皮细胞及一些癌上皮细胞得到了验证，说明有非Smad通路存在。Kolosova等也表明，TGF-β同样可以诱导非Smad通路而调节EMT。
2 非TGF-β/Smad通路与肺纤维化
2.1 TGF-β-MAPK通路 在非TGF-β/Smad通路中，TGF-β-MAPK通路被认为是最重要的一条。MAPK信号转导通路是一条广泛存在于各种细胞内的信号转导途径，由一组丝／苏氨酸蛋白激酶组成，以MAPKKK-MAPKK-MAPK级联反应的方式相继磷酸化激活，将细胞外信号转导至细胞内以及细胞核中，调控细胞周期和基因表达。目前已知，MAPK由4个主要成员构成，即细胞外信号调节激酶（ ERKI/ERK2）、应激活化蛋白激酶（SAOK/JNK）、p38MAPK和ERK5，其中p38MAPK与肺纤维化过程密切相关。李飞凤等用SiO2刺激HBE细胞后，E-钙黏蛋白表达水平下降，而α-SMA和V-波形蛋白表达水平增加，部分细胞形态上呈梭形改变，呈现明显的间质细胞特性，证实EMT的发生。用p38MAPK特异抑制剂SB203580干预HBE细胞后，皆不同程度减弱V-波形蛋白和a-SMA表达并增加E-钙黏蛋白表达，且呈现浓度依赖性，表明p38MAPK信号通路参与Si02介导的HBE细胞EMT。MAPK参与EMT的过程可能有以下几条机制：①TGF-β诱导活化TGF-β受体复合物，级联活化p38MAPK。TGF-βⅠ型受体具有丝/苏氨酸和酪氨酸激酶活性，活化ERK-MAPK，TGF-βⅡ型受体磷酸化ERK-MAPK的丝/苏氨酸基团而活化ERK-MAPK，活化的p38MAPK诱导转录因子ATF-2和ELK-1调节相关基因转录，调控EMT蛋白表达。②TGF-βⅠ型受体通过聚泛素化活化TNF受体结合蛋白6和TGF-β联合激酶1（TAK1），同时Smad7起衔接蛋白的作用，衔接TGF-βⅠ型受体与TAKI、p38MAPK、JNK并活化这些因子，这些因子进而可能通过活化活化蛋白1复合物，调节转录因子c-Jun和c-Fosc，进而调节EMT过程。
EMT是肺纤维化的关键过程。但是最近一些学者提出间质细胞向上皮细胞转分化（MET）的概念，认为有些因子可以逆转EMT。在肾纤维化中，已经证实骨形成蛋白7可以诱导成人肾成纤维细胞MET，促进受损肾脏的再生。Ramos等研究表明成纤维细胞生长因子-1（FGF-1）加肝素可以抑制肿瘤生长因子-1诱导的EMT，表现为纺锤体样的间质细胞转变成圆形的、鹅卵石样的上皮细胞。伴随着这种细胞表型改变，在FGF刺激后维持上皮细胞紧密连接状态的E-钙黏蛋白有效地恢复表达，而间质细胞标志物α-SMA、V-波形蛋白明显下调。这种作用在人和大鼠的肺上皮细胞都得到了验证。FGF-1逆转TGF-β诱导的EMT可能通过PI3K/Akt、MEK1/2-ERK、p38MAPK通路，在体外实验中验证得到，FGF-1调节ERK/MAPK通路，上调Smad7，对Smad2去磷酸化而逆转EMT成为最相关的可能机制。
2.2 Rho/ROCK信号通路 Rho家族蛋白是Ras超家族中最早被克隆出来的蛋白，它们是一组相对分子质量约为20 000～25 000的三磷酸鸟苷（guanosine triphosphate，GTP）结合蛋白，具有GTP酶活性，习惯被称为Rho GTP酶。Rho是诱导应力纤维形成、调控细胞骨架蛋白、细胞黏附及能动性的主要分子。ROCK属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员，是Rho目前研究最为清楚的下游靶效应分子。Rho受多种细胞因子的调控，鸟苷酸交换蛋白或鸟苷酸交换因子（GEF）为Rho激活剂，GTP酶激活蛋白和GDP解离抑制因子（GDI）为Rho灭活剂。Rho与GDI结合成复合物（Rho·GDI），当细胞受到细胞外信号刺激时，GEF催化Rho的GDP转化成GTP而活化，活化的Rho从复合物中解离出来，转位到细胞膜，将信号传递给ROCK，使其丝氨酸/苏氨酸磷酸化激活，活化的ROCK诱导其底物肌球蛋白磷酸酶磷酸化而使之失活。失活的肌球蛋白磷酸酶解除对MLC脱磷酸化作用，使胞浆中MLC磷酸化水平上调。MLC磷酸化水平在乎滑肌细胞中决定细胞的收缩功能，在非平滑肌细胞中则控制肌动蛋白微丝骨架的聚合动力学。众所周知，细胞的移动、趋化、黏附和收缩都是通过微丝骨架的聚合和延伸来实现的。Rho/ROCK信号转导通路就是通过这样一个复杂的磷酸化/脱磷酸化级联反应来调节微丝骨架的聚合，控制细胞的多种生物学行为。Rho通过细胞骨架蛋白的直接作用参与EMT。研究表明，Rho/ROCK信号通路在TGF-β诱导的肾小管上皮细胞、肝星状细胞、肺间质成纤维细胞、角膜成纤维细胞等的转分化过程中发挥了重要作用，Rho/ROCK信号通路抑制剂能够抑制EMT的发生。研究证实，Rho/ROCK通路参与了TGF-β介导的上皮细胞EMT，ROCK特异性抑制剂Y-27632能够通过抑制TGF-β诱导的α-SMA、Ⅰ型胶原蛋白和V-波形蛋白的表达的上调，从而抑制EMT，而对E-钙黏蛋白的表达下调没有抑制作用。
2.3 核转录因子κB（NF-κB） NF-κB是调控炎症和免疫反应的主要核转录因子之一。在胞浆中NF-κB因与抑制蛋白（IKBs）结合而表现为无活性的形式。当机体受到外界刺激后，IKBs在蛋白磷酸化酶的作用下被磷酸化，磷酸化的IKBs在蛋白激酶的作用下被降解，并从NF-κB二聚体上解离，NF-κB即被激活，暴露出p50，转位到细胞核内与相应的靶基因κB序列相结合，诱导和增强EMT相关蛋白的核定位信号基因的表达。Huber等研究证实，在Ras转染的上皮细胞中抑制NF-κB信号可以阻止EMT的发生，而激活此通路可以在缺乏TGF-β的情况下促使细胞向间叶细胞形态的转化。此外，在间叶细胞中抑制NF-κB的活性可以导致EMT过程的逆转，也提示NF-κB对诱导和维持EMT是必需的。
2.4 肿瘤坏死因子α（TNF-α） 研究证实，EMT在胚胎发育、肿瘤侵入和组织纤维化的细胞转分化中扮演着非常重要的角色，很多的生长因子和细胞因子能够协同TGF-β调节EMT，TNF-α已经证实可以显著增强TGF-β促进EMT的作用。在A549人腺癌上皮细胞系的研究中发现，TNF-α能促进TGF-β诱导的EMT，细胞表现为间质细胞表型、间质细胞标记物α-SMA、Ⅰ型胶原上调，上皮细胞标记物E-钙黏蛋白下调，细胞侵袭力和基质金属蛋白酶分泌增加。其可能机制为增强Smad，MAPK、NF-κB信号通路对EMT的影响。
2.5整合素 整合素大多为亲异性细胞黏附分子，其作用依赖于Ca2+，整合素有α、β两个受体，接受细胞外信号传导进入细胞内，影响细胞迁移、增殖、分化、重塑，参与ECM调节。Margadant等研究证实，整合素能通过Smad和非Smad信号通路影响TGF-β的活化，在纤维化和系统性硬化中，整合素协同TGF-β诱导成纤维细胞分化成有收缩能力的肌纤维细胞，肌纤维细胞可通过表达胶原纤维、表达整合素a1β1和α2β1调节胶原重塑和收缩、表达α-v结合素活化TGF-β潜分化三条途径调节EMT。Mu等也认为结合素促进TGF-β活化通过非Smad信号通路是肯定的。
2.6 过氧化物酶体增生物激活受体（PPAR） PPAR是近年来发现的一种G蛋白耦联受体，研究表明PPAR作用于A549细胞或原代肺泡上皮细胞，同样发生EMT现象。Buckley等研究证实，血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂和PPAR-γ能促进Ⅰ型胶原的合成，抑制EMT。Tan等研究证实，PPAR-γ能显著减少TGF-β诱导的Ⅰ型胶原、结缔组织生长凼子和钙黏蛋白，对E-钙黏蛋白的下调作用也很明显。但PPAR通过哪些具体分子机制调节EMT还有待进一步研究。
2.7 Wnt/Wingless信号通路 Wnt/Wingless信号通路与许多种生长因子包括TGF-β共同作用参与EMT这个过程。抑制GSK-3（Wnt的重要组成部分）的反应，可以下调E-钙黏蛋白，下调离体培养的上皮细胞EMT，表明Wnt信号通路对特发性肺纤维化的调节是正性的。
3小结
肺纤维化是一个不可逆的渐进性疾病，并且是很多基础疾病的终末表现，目前缺乏有效的治疗手段和治疗药物。TGFF-β诱导的细胞转分化（EMT）在肺纤维化的形成过程中扮演非常重要的角色，EMT的分子机制及逆转EMT的分子机制目前尚不是很明确，对上述机制进行更详细的研究可为临床上寻找新的药物作用靶点提供依据。
