整合素连接激酶与肺纤维化的研究进展

何坤 张秀峰

肺间质纤维化(pulmonary interstitial fibrosis，PF)是一种原因不明、发病机制尚不清楚并且缺乏确实有效治疗手段的致命性弥漫性肺间质疾病。其病理过程包括肺组织的炎性损伤、组织结构破坏及随后发生肺间质细胞积聚的组织修复过程。在这一过程中，肺炎症细胞、肺泡上皮细胞、和肺间质细胞都可以分泌细胞因子、炎性介质等生物活性物质，从而促进成纤维细胞的迁移和增生以及间质胶原的增生，亦可以增加肺上皮细胞间质转化((epithelial-mesenchymal transition，EMT)的形成和积累［1］。

整合素连接激酶(integrin-linked kinase，ILK)是一种新发现的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，ILK能在哺乳动物绝大多数细胞和组织中表达，特别是在心肌和骨骼肌中表达量高。

1 整合素连接激酶分子结构和生物学特性

1.1 ILK分子结构 人的ILK基因位于染色体11p15.5～p15.4，其cDNA全长1.8 kb，编码452个氨基酸，分子量5 kd。ILK分子中包含3个结构和功能高度保守独特结构域：①N端(33～164位氨基酸)有4个锚蛋白重复序列(ankyrin repeats，ANK)。最新发现的第5个ANK缺乏与之前广为认同的4个经典的ANKs一致的共有基序［2］。此端一方面可与衔接蛋白PINCH(particularly interesting new cysteinehistidine protein，also known as LIM S-1)、T-粘钙蛋白(T-cadherin)、SPARC(secreted protein acidic and rich in cysteine)相结合，此端另一方面在ILK相关磷酸酶的作用下，下调ILK的活性［3］。②C端包含186～451位氨基酸，除了激酶催化结构域，还包含了整合素β1、β3亚基胞浆域结合区，以及其他的细胞骨架蛋白(β-Parvin，paxillin等)的结合位点［5］。③中间为磷脂酰肌醇结合结构域，定位于ILK的180～212位氨基酸残基之间，又名PH结构域.PH结构域和C端结构域有部分的重叠，它含有蛋白激酶的催化位点。

1.2 整合素连接激酶生物学效应 ILK位于TGF-β1/Smad信号传导途径的下游，是一种胞内蛋白激酶，同时也是一个支架蛋白，间接连接了结合素类和肌动蛋白细胞骨架，其N-末端与衔接蛋白PINCH1和PINCH2连接，C端与α/β-Parvin相互作用［6］。PINCH/ILK/Parvin这个三重复合体不仅在结构上为结合素类和肌动蛋白细胞骨架连接提供了平台，而且积极调整PKB/Akt通路，MMP(matrix metalloproteinase)活力，降低 GSK-3β(glycogen synthase kinase 3β，GSK-3β)活力，因此牵涉到肿瘤细胞的增殖、侵入等病理过程［7］。激活后的ILK分别启动以下途径：①激活的ILK磷酸化蛋白激酶B(PKB)473位的丝氨酸而激活PKB/Akt通路，最后PKB通过多条途径维持细胞周期、转录调控和蛋白质翻译等作用。②激活的ILK能磷酸化糖原合成激酶3β(GSK-3β)，使其失活。ILK抑制GSK-3β的活性能磷酸化转录因子激活蛋白(activator protein，AP)-1，激活其中的c-jun来调节基因表达;ILK对AP-1的诱导也能刺激金属基质蛋白酶(matrix metalloproteinase-9，MMP-9)的表达［8］，这表明了ILK在细胞的侵袭和迁移中发挥作用;对GSK-3β的抑制也增加β-链结素的稳定性和β-链结素/Tcf的转录活性［8］。③激活不依赖于Ras的丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)途径调控细胞周期，参与细胞分化调节［9］。④对上皮细胞间质转化(EMT)和β-连环蛋白(β-catenin)的核激活的影响。ILK介导EMT最显著的标志是E-钙黏素(E-cadherin)的丢失和ILKmRNA表达的相关性，在ILK过度表达细胞中加入E-钙粘素可抑制ILK介导的EMT，ILK的过度表达还可激活T细胞(转录)因子，使纤维连接蛋白(fibronectin，FN)的合成和沉积增加。

2 整合素连接激酶在肺纤维化中作用

2.1 整合素连接激酶在肺脏细胞表达 早期对于ILK的研究主要集中在它与肿瘤的联系上。近年来研究发现ILK在人类心肌、肾间质、肺脏、肝脏等场所广泛分布和表达。肺纤维化是由异常的创伤修复与疤痕引起的，纤维化病灶中的大部分成纤维细胞和肌成纤维细胞是肺泡上皮细胞通过上皮一间充质细胞转移过来的。研究结果表明博莱霉素在诱导的小鼠肺纤维化的进程中存在着EMT的过程，并且在这个过程中，随着纤维化程度的加深ILK的表达也随之增强，提示ILK有可能通过EMT途径促进纤维化的发展［10］。

2.2 ILK与TGFβ1诱导的EMT

2.2.1 EMT机制 EMT是指上皮细胞在形态学上发生间充质细胞表型的转变，并获得转移能力的过程，在胚胎发育早期较为多见。近年来的研究表明，上皮一间充质细胞转变过程是肺纤维化重要的病理过程［11］EMT主要表现为上皮细胞失去极性，丢失上皮标记物(如紧密连接蛋白，ZO-1和E-钙粘蛋白等)，发生细胞骨架重建，演变成纺锤体的形态，并且获得间质标记物，包括α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和一种侵袭性表型，从而使其与周围细胞的接触减少、细胞粘附力下降，迁移和运动能力增加［12］。

2.2.2 TGFβ1诱导的EMT的重要作用 TGFβ为一种多功能细胞因子，在调节细胞外基质(ECM)合成及损伤后的修复等方面发挥着重要的作用。目前被大多数学者认为是肺纤维化形成和发展的关键性细胞因子。它主要通过TGFβ1/Smad信号通路介导EMT。TGFβ1与其受体结合后形成复合物，活化Smad2/3。磷酸化的Smad2/3再和Smad4形成复合物，继而进入核内，和相关的共转录因子共同调节目的基因的转录［13］，另有证据［14］表明，TGFβ1 还能通过其他如丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)，小G蛋白，RhoA，β-链结素和蛋白激酶B信号通路介导EMT。

2.2.3 ILK在TGFβ1诱导的EMT过程中的重要作用 研究表明ILK在TGF-β1/Smad信号传导途径的下游，介导上皮细胞标志物如E-钙粘蛋白等的表达丢失、MMP-9的上调、纤粘蛋白的聚积和间质细胞基因，如α-SMA表达上调，积极参与EMT的形成。

综上所述，ILK可以通过TGF-β1/Smad信号传导途径促进上皮-间质细胞转化过程，从而促进肺纤维化的形成。

3 展望

综上所述，目前肺纤维化发生机制尚不清楚且各种治疗效果均不理想，ILK在肺纤维化形成过程中起着重要的作用，对ILK以及ILK诱导转分化并参与TGF-β的调控作用的积极探索，可以为肺纤维化产生机制提供有力的证据。并且为有效地预防和治疗肺纤维化提供新的靶点，为肺纤维化的治疗开辟新的途径。

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