锌指样转录因子4在肺动脉高压中的研究进展*

王小静，孙得胜，欧阳瑶

（遵义医科大学附属医院 呼吸与危重症医学科，贵州 遵义 563000）

肺动脉高压的直接原因是血管收缩和重塑异常使得管腔出现狭窄，从而导致肺动脉压力及肺血管阻力升高。肺动脉高压临床症状主要表现为疲劳、劳力性呼吸困难、胸闷、胸痛及晕厥，部分患者还可表现为干咳和运动诱发的恶心、呕吐，甚至出现右心衰竭表现[1]。在肺动脉高压中，肺血管重塑是其重要的结构改变，不仅表现为不同的血管细胞（肺动脉平滑肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞、肌成纤维细胞和周细胞等）在肺动脉壁聚集，还表现为血管周围炎症细胞（B 和T 淋巴细胞、肥大细胞、树突状细胞、巨噬细胞等）浸润[2]。

锌指样转录因子4（krüppel-like factor 4,KLF4）是近年来研究较多的锌指转录因子，可调控细胞生长、增殖、分化等。研究发现，KLF4 参与调控血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell,VSMC）表型转化、内皮功能障碍、炎症浸润等，同时与多种心脑血管疾病的发病机制有关，例如动脉粥样硬化[3]、缺血性脑卒中[4]、肺动脉高压[5]等。由于血管重塑是以上血管疾病的病理性标志，因此KLF4 在血管重塑中的作用在过去几年中逐渐成为研究热点。研究发现，在肺动脉高压患者血清中检测到KLF4 表达升高[6]。靶向敲减大鼠肺血管中的KLF4 基因，可缓解肺动脉高压大鼠的肺血管重塑程度[7]。KLF 在血管重塑中的具体机制目前尚不完全清楚，本文就KLF4 在血管重塑中的作用展开综述。

1 KLF4的结构和功能

KLF4 是一种进化上保守的含锌指转录因子，具有转录抑制、转录激活、DNA 结合3 个不同的结构域。KLF4 常作为转录因子发挥作用，在不同的微环境和不同的信号通路作用下对基因表达的调控具有双向作用。KLF4 mRNA 在胰腺癌组织中表达降低，过表达KLF4 mRNA 能抑制胰腺癌细胞增殖和迁移[8]。KLF4 在人口腔鳞状细胞癌组织中的表达显著降低，过表达KLF4 可促进口腔癌细胞在体外的迁移和侵袭[9]，提示KLF4 在口腔癌中既可以作为肿瘤抑癌基因，又可作为癌基因。KLF4 在肿瘤中的抗增殖、迁移等作用，为心血管疾病的治疗提供了新思路。收缩性VSMC 是健康血管壁中最突出的细胞，对于维持血管张力至关重要。VSMC在外部刺激下诱导收缩型VSMC 分化为分泌型称为表型转换，参与多种血管疾病的病理生理改变，而KLF4 在其中发挥了至关重要的作用[10]。KLF4 表达升高可促进VSMC 表型转换，抑制VSMC 增殖、迁移，从而改善病理血管重塑[11]。内皮功能障碍在肺动脉高压的病理生理中起核心作用。研究发现，内皮细胞可分泌外泌体参与VSMC 表型转换[12]，肺动脉平滑肌细胞中KLF4 表达减少，可能导致内皮功能障碍[13]。另外，KLF4 具有抗炎作用，在缺血性脑卒中脑梗死较轻的血管炎症中高表达，提示KLF4 有缓解血管内皮损伤的作用[4]。巨噬细胞、内皮细胞、VSMC 等细胞中都表达KLF4[9]，而这些血管结构细胞都参与血管重塑，KLF4 参与血管重塑的具体过程究竟如何，还需要进一步地研究探讨。

2 KLF4的相关信号通路

骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein,BMP）是转化生长因子β（transforming growth factorβ,TGF-β）超家族成员，是肺动脉高压的主要发病基因[6]。TGF-β 信号通路主要有2 条传导路径：TGF-β/SMAD2/3 信号通路、BMP/SMAD1/5/8 信号通路。TGF-β 在细胞膜上与其受体结合形成复合物，诱导Ⅱ型受体磷酸化Ⅰ型受体，进而激活下游Smad2、Smad3 蛋白；BMP 与骨形成蛋白受体2（bone morphogenetic protein receptor type 2,BMPR2）结合后，Ⅱ型受体可磷酸化Ⅰ型受体，进而激活下游Smad1、Smad5、Smad8 蛋白。研究发现，KLF4对肺内皮细胞中BMP/TGF-β 轴的稳态调节至关重要，损害该信号轴可加速肺动脉高压发展[14]。另外，TGF-β1通过增加KLF4 和Smad2 与TGF-β I 型受体（TGF-β type I receptor,TβRI）启动子的DNA 结合活性，最终诱导VSMC 分化[15]。TGF-β1是JAK/STAT 通路的激活剂和肺血管重塑的诱导剂，参与肺动脉高压的发展[16]。另外，BMP4 通过上调KLF4促进食管鳞状上皮的表型转换[17]。因此，BMP/TGF-β 可能成为肺血管重塑的研究新方向，为治疗肺动脉高压提供新的治疗靶点。

3 KLF4与肺血管重塑的关系

3.1 KLF4在内皮细胞发挥抗炎作用

内皮细胞参与血管重塑的过程，内皮细胞和VSMC 之间的相互作用是肺动脉高压发生的关键机制[17]。内皮功能障碍可导致血管扩张剂的产生长期受损，以及血管收缩剂如内皮素-1（Endothelin-1,ET-1）的过度表达，继而增加血管张力，促进血管重塑，最终导致肺动脉高压的发生。KLF4 作为内皮生物学和血管完整性的主要调节因子，在内皮细胞中发挥保护作用[18]。研究发现，内皮中缺乏KLF4 基因会加剧缺氧诱导的肺动脉高压并增加ET-1 的表达[19]。此外，ET-1 可诱导内皮细胞中的KLF4 S-亚硝化，以降低KLF4 转录活性，导致内皮血管舒张功能受损[20]。核因子κB（nuclear factor kappa-B,NFκB）是细胞内重要的转录因子，长期以来一直被认为是一种典型的促炎信号。研究发现，KLF4 可以通过NF-κB/KLF4 正反馈环来反向衰减NF-κB 转录活性，从而减轻内皮炎症[21]。因此，缺乏KLF4 会导致内皮炎症加重、内皮功能障碍，最终加重血管重塑。

3.2 KLF4促进肺动脉平滑肌细胞增殖、迁移

肺动脉平滑肌细胞是肺动脉中膜的主要成分，其增殖/凋亡平衡被破坏和表型转换引起的过度增殖是肺血管重塑的主要原因。微小核糖核酸(microRNA,miRNA）参与肺动脉高压形成的相关通路，miRNA 的表观调控失调对于肺动脉高压的发生有推动作用[22]，KLF4 在其中发挥重要作用。例如，miR-182-3p 可上调KLF 表达，通过miR-182-3p/Myadm/KLF4/p21 轴调节肺血管重塑[23]。然而，TGFβ 和BMP4 通过激活转录肺动脉平滑肌细胞中miR-143/145，从而下调KLF4 基因转录，以抑制肺动脉平滑肌细胞增殖、迁移[24]。KLF4 作为肺动脉平滑肌细胞的关键调节因子，对肺血管重塑至关重要。

3.3 KLF4调节巨噬细胞极化

在不同刺激条件下，巨噬细胞可以分化为经典激活的巨噬细胞（M1 macrophages,M1）和交替激活的巨噬细胞（M2 macrophages,M2），参与炎症和宿主防御。巨噬细胞在肺血管周围区域的募集和随后的极化是肺动脉高压的一个重要特征，由于多种细胞因子及相关通路的作用，巨噬细胞极化决定了疾病的发展趋势[25-26]。巨噬细胞在肺动脉高压患者体内表型失衡[26]，并且在肺血管周围中随时间动态变化[27]。M1 巨噬细胞在早期升高，而M2 巨噬细胞主要在中晚期积累，通过促进血管平滑肌细胞和内皮细胞的增殖参与血管重塑。KLF4 可通过调控多种转录因子激活M1 和M2 巨噬细胞参与炎症反应。信号转导和转录激活因子6（signal transducer and activator of transcription 6,STAT6）和过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma,PPARγ）与肺血管重塑发生、发展十分重要[28-29]。KLF4 可协同激活STAT6 信号通路促进肺泡巨噬细胞极化为M2 表型，减轻肺部炎症[30]。此外，在缺血/再灌注损伤中，PPARγ 将巨噬细胞从M1转化为M2 表型，并诱导血管内皮生长因子的产生，促进血管生长，减轻血管炎症[31]。在类风湿性关节炎中，KLF4 过表达促进M1 巨噬细胞极化，加重疾病的进展和炎症反应[32]。另外，KLF4 表达增加可促进M2 巨噬细胞极化，以减轻动脉粥样硬化中的炎症反应[33]。巨噬细胞极化状态与平滑肌细胞和内皮细胞增殖、血管周围炎症有关，而KLF4 参与了上述过程，故KLF4 有可能通过调控巨噬细胞极化影响肺血管重塑。

4 结论与展望

KLF4 表达在肺血管结构细胞中普遍存在，与动脉型肺动脉高压密切相关。KLF4 蛋白的结构具有高度保守性，结构决定KLF4 是一个双向调节的转录因子，其在肺动脉高压中的促进和抑制作用取决于靶基因和靶细胞。本综述表明，KLF4 是促进或抑制肺动脉高压的重要靶点，KLF4 在肺动脉高压领域的研究尽管有了一些进展，但关于其在肺动脉高压中发挥作用的具体机制仍然存在许多未知的问题，例如：①还有哪些细胞参与KLF4 对肺动脉高压的调节？②为何KLF4 在同一疾病中不同细胞表现出“不同”作用的机制？这些都需要进一步积极探索，才有可能阐明KLF4 在肺动脉高压中的具体机制，并在未来将基于KLF4 的新型疗法用于肺动脉高压的临床防治。