纤维粘连蛋白基因多态性与肺纤维化的研究进展

王永恒 徐 彬

(华北煤炭医学院冀唐学院 河北 唐山 063000)

纤维粘连蛋白(Fibronectin，Fn)是1948年在人血低温沉淀中发现的一种蛋白质，当时称之为不溶性冷球蛋白，1970年Mosesson分离提纯了这种糖蛋白，1978年开始统称为纤维结合蛋白，经国内外学者的进一步研究，认为Fn是一种多功能的蛋白质。本文对Fn基因多态性的特性及其与肺纤维化发病机制的关系综述如下。

1 纤维粘连蛋白的分子结构

纤维粘连蛋白(Fn)单体是一种由非常相似的两个肽链亚单位(A和B链)通过羧基端的二硫键连接构成为分子量约220×103的多功能二聚体糖蛋白。Fn分子的一级序列是由3种类型的重复单位(I、II、III型)组成。I型长约45个氨基酸，有12个重复序列，定位于Fn亚单位的氨基端和羧基端。II型长约60个氨基酸，有2个重复序列，定位于氨基端的胶原结合区。III型长约90个氨基酸，有15～17个重复序列，位于Fn亚单位的中央部分。I、II型重复单位内含有二硫键，III型不含二硫键。在III型重复序列两侧还有两个特殊区域(extradomain，ED)ED－A和ED－B区，分别长约90个及91个氨基酸。爪蟾和大鼠的Fn氨基酸序列具有高度保守性，同源性高达75%[1]，大鼠和小鼠的FN mRNA同源性高达95%。ED－A和ED－B区经过蛋白质翻译加工形成不同的剪切片段，因此，Fn作为一种糖蛋白在机体内的存在形式多种多样，但功能则大同小异。在成年动物及人的机体内，ED－A和ED－B区经蛋白质加工被剪切，以无ED－A和无ED－B区的Fn形式存在，而在胚胎、肿瘤及愈合的创伤组织中，Fn包含ED－B区，推测ED－B区可能是Fn细胞增殖分化的生物学特异的功能区域。Fn的分子结构中含多个与其受体结合的活性位点。III型重复序列中的精－甘－天冬(Arg－Gly－Asp，RGD)肽段是 Fn受体(Fn－R)整合素普遍识别的活性位点，也是Fn参与细胞粘附的重要功能区域。RGD活性肽段能抑制整合素受体与Fn配体的结合，而且在其它含有RGD活性肽段的蛋白质也可与整合素受体结合。位于III型9重复序列中脯－组－丝－精－天冬(Pro－His－Ser－Arg－Asp)活性肽段也参与细胞粘附的发生[2]。Fn分子中还存在纤维、肝素、胶原蛋白、整合素α4β1、α4β7等多种物质的结合位点，α4β1和α4β7能识别 Fn－V区的亮 －天冬 －缬(Leu－Asp－Val)序列[3]。近N端的谷氨酰胺(Gln)残基作为转谷氨酰胺酶结合位点，使Fn与其它蛋白发生交联。

Fn基因定位于人类染色体2q34－36，Patel证明约有50个外显子，除少数例外，基因上的外显子与蛋白肽链中的重复序列相对应。通过限制性片段长度多态性即RFLPs标记法，有6个基因型被证实:HindⅢ、HaeⅢb、TaqⅠa、TaqⅠb、MspⅠ、HaeⅢa。Fn是一组由两条相似的肽链通过C－端二硫键连接而成的双股多肽高分子糖蛋白，两股肽链的分子量各约220kd。针对不同的受体，Fn至少有两个独立的细胞附着区，一个在Fn的中心，包括两个具有协同作用的小氨基酸序列，Arg－Gly－Asp(RGD)和Pro－His－Arg－Asn(PHRSN);另一个附着区在羧基端附近，以ⅢCS交替连接。Fn结构具有多型性，这主要由ED－A、ED－B、ⅢCS3个结构区不同的拼接方式所决定。Fn分子上不同的部位可以和不同的蛋白分子结合，如胶原、肝素、硫酸肝素及细胞纤维蛋白等，这种结合是Fn活跃的生物功能的分子基础。

随着从基因水平对Fn的进一步认识，一些学者发现从不同组织来源提纯的Fn存在细小的差别，而且有着不同的功能。这主要是由于Fn基因在转录为mRNA后的加工过程中存在3个可变剪切区:即 III型重复序列中的 EDA(又称为 EIIIA或EDI)、EDB(又称为EIIIB或EDII)及IIICS(又称为V区)。这三个可变剪切区可以以外显子跳跃的方式被剪切掉或不被剪切，因此人体约有超过20种的Fn形式。

2 纤维粘连蛋白(Fn)的分布、分类与功能

Fn是一种具有多种生物学功能、广泛存在的非胶原糖蛋白。正常情况下主要分布在内皮下靠内外弹力层的基底膜、平滑肌细胞及疏松结缔组织中[4]，单核细胞、巨噬细胞、血管内皮细胞、肝细胞、成纤维细胞及羊膜细胞均可以合成。在大多数细胞外基质以及基膜中都有Fn存在，在胚胎、再分化组织和创伤组织的ECM中Fn的含量更丰富。Fn是网状内皮系统的调理素，具有止血、抗血栓、促进细菌粘附、调节细胞分裂和增殖、增进细胞连接、增进组织修复等功能。

按其存在部位分两类，一种是血浆Fn，另一种是细胞Fn，两者在结构和功能上各有不同。血浆Fn主要由肝细胞合成，呈可溶性，具有较强的调理作用，血管内皮细胞也可以少量合成。细胞Fn由血管内皮细胞、成纤维细胞等合成，呈不溶性。根据存在形式，Fn分为溶解型和组织型两类，两者的氨基酸组成相似，主要区别在于ED－A和ED－B仅在组织型Fn中出现。

免疫组化方法证实，在血管内皮上的Fn具有ED1(Extra domain)阳性的结构特征，内皮损伤后合成的ED1阳性的Fn成可溶性进入血液循环。细胞Fn主要起细胞连接作用，对细胞的迁移、分化有影响。血管内皮细胞所分泌的Fn主要依附于内皮基底膜上，对维护血管的完整性起着重要作用。

Fn广泛存在于细胞外基质中，其基因可在3个区域进行可变剪切。纤维连接蛋白可变剪切区中的EDA和EDB在胚胎发育、创伤修复、尤其在肿瘤发生发展的过程中出现特异性高表达，与肿瘤的侵袭和转移关系密切。

一些学者在研究Fn多样性与肿瘤侵袭及转移的关系时发现，在正常组织中极少表达或不表达的EDA、EDB片断在恶性肿瘤中呈现高表达，在创伤修复以及胚胎组织中也检测到含有上述可变剪切区的Fn表达增多，因此将这种特殊的Fn形式称为癌胚Fn。同时，不同Fn剪切片段的表达存在复杂的影响和调控因素，许多研究表明TGF－β对Fn中EDA和/或EDB的作用与肿瘤的生物学行为相关，成为该领域值得关注的重要课题。

3 纤维粘连蛋白(Fn)基因与肺纤维化的关系及研究现状

Fn对间质细胞有趋化作用，促进成纤维细胞分裂、增殖，并发现肺纤维化患者血浆Fn含量并无明显变化，而肺泡灌洗液中Fn的含量明显高于正常人[5]。肺泡巨噬细胞和间质成纤维细胞Fn mRNA及其蛋白的表达也明显增强[6]。

以往的研究发现肺纤维化时，肺内Fn含量明显增高，Fn的沉积是胶原沉积的前奏，Fn对间质细胞有趋化作用并可促进成纤维细胞分裂、增殖，但作用机制不明。整合素α5β1是Fn的主要受体，可与Fn结构中的RGD(Arg Gly Asp)序列结合，它在肺纤维化中的作用尚不清楚。

国外对Fn基因的研究比较多，大多为Fn与肿瘤易感性方面的研究。Avila JJ等研究认为HaeⅢb、MspⅠ是系统性硬化的纤维化肺泡炎易感基因[7]。Schneller M等研究显示，整合素通过识别细胞外基质成分，如Fn、层粘连蛋白、胶原等，介导细胞与细胞、细胞与基质之间的粘附，将来自细胞外基质的信息传到细胞内，从而影响基因的表达，调节细胞的生长和凋亡以及肿瘤的细胞行为。

国内对Fn的研究是在蛋白质水平，大多数为Fn与肿瘤细胞粘附、转移方面的研究。研究显示，煤工尘肺患者血清Fn含量较正常人有非常显著性降低。可能是肺纤维化时，血清中的Fn大量沉积于增生的肺组织所致。纤维粘连蛋白与尘肺易感性的研究显示，病例组携带MspⅠ野生基因型(CC)频率和等位基C的分布频率分别为10.9%和41.8%，明显高于对照组(分别为3.9%和31.2%)(P ＜0.05);病例组携带 HaeⅢb野生基因型(AA)的频率为24.2%，明显高于对照组(17.9%)(P＜0.05);病例组HaeⅢbA等位基因频率为51.9%，明显高于对照组(42.2%)(P＜0.05);病例组和对照组TaqⅠb位点基因型和HindⅢ位点基因型的分布频率比较(P＞0.05)。病例组同时携带MspⅠcc和HaeⅢbAA基因型的频率明显高于对照组(P＜0.05)。结论:携带FN MspⅠcc和HaeⅢb AA基因型的接尘工人患尘肺的危险性增加，同时携带这2种基因型的接尘工人更易患尘肺。未发现FN TaqⅠb和HindⅢ位点基因多态性与尘肺易感性有关[8]。

据统计在我国，尘肺病患者近44万人，还有未确诊的可疑患者60多万人。大量的流行病学资料表明，尘肺的发生除与接触粉尘的性质、浓度和时间有关外，还与个体易感性有关。

已报道大面积烧伤、败血症、肝硬化、慢性肾衰、肺心病、肺结核时，Fn血清含量的变化具有临床诊断价值。且有报告揭示血清Fn改变与煤工尘肺发生有联系，但有关Fn基因多态性与尘肺相关性的报道不多。探讨Fn基因多态性与尘肺之间关系，为筛检粉尘作业高危人群提供生物学指标，对预防和减少尘肺的发生具有重要意义。

综上所述，对于尘肺患者，Fn的作用还有待于进一步研究证实。目前我国每年约有1～2万的尘肺新发病例，而尘肺的发病机制还不完全清楚，尘肺的防治工作任重而道远，通过对Fn在尘肺中的作用机制的研究，探讨尘肺可能的发病机制，既可从基因水平阐明尘肺的发病机制，又可以寻找个体对尘肺易感的生物标志物，为尘肺的防治提供新的策略。

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