Fas/FasL 信号转导途径与弥漫性间质性肺疾病

　　作者：杨洋 乔俊华 安继红 张越 吴春风 于庭 图门乌力吉 马忠森 作者单位：吉林大学第二医院呼吸内科，吉林 长春 130041 吉林省肿瘤医院中西医结合内科

　　【关键词】 Fas/FsaL;信号转导;弥漫性间质性肺疾病

　　间质性肺疾病(Interstitial lung disease，ILD)是一组主要累及肺间质、肺泡和(或)细支气管的肺弥漫性疾病，肺间质主要包括两种成分：细胞和细胞外间质。在ILD的发病过程中有多种炎症细胞、免疫细胞、肺泡上皮细胞、成纤维细胞及其介质和细胞因子参与。这些成分的适度凋亡可以清除肺泡腔和肺泡壁中异常增殖的实质细胞和炎性细胞，帮助肺组织恢复正常结构。反之，细胞凋亡异常则会加重病情的发展。凋亡不足，尤其是炎性细胞凋亡不足，毒性产物释放增加，延长炎症过程;凋亡过度，尤其是肺组织的构架细胞如肺泡上皮细胞的凋亡过度，又可以导致肺组织结构的破坏，最终产生肺纤维化。动物实验和临床实验均发现，在纤维化肺组织中，炎性细胞内的Fas配体(FasL) mRNA 上调，支气管和肺泡上皮细胞表面的Fas抗原也明显上调，并发生过度凋亡〔1〕。通过ELISA方法检测煤矿工人中尘肺患者的血清，发现可溶性的sFas 和 sFasL高表达〔2〕。用免疫组化、原位杂交检测肺纤维化的小鼠Fas/FasL mRNA和蛋白表达，发现其水平明显升高〔3〕。可溶性的Fas 抗原、抗FasL 的抗体都能降低动物模型中肺纤维化病变的程度，延缓肺纤维化的发生。由此可见Fas/FasL 信号转导途径在弥漫性间质性肺疾病发病过程中发挥重要作用。

　　1 Fas/FasL 信号转导途径的生物学特点

　　Fas基因广泛表达于人体组织中，属于肿瘤坏死因子、神经坏死因子受体超家族，并命名为CD95〔4〕。Fas 蛋白有一段80个保守的氨基酸序列与细胞凋亡信号传递密切相关，被称为死亡功能区(Death domain，DD)。FasL为40 kU 的膜蛋白。Fas 和FasL共同在淋巴细胞发育、分化和免疫反应调节中起重要的作用，并通过介导细胞凋亡，在自身免疫性疾病、感染性疾病等发挥重要调控作用。

　　Fas介导细胞凋亡的调控途径是：FasL与Fas结合导致Fas胞内的DD形成三聚体而活化，并引起与之结合的Fas死亡域结合蛋白(FADD)构象改变，使caspase 8 前体聚集、断裂和激活，产生有活性的caspase 8，从而激发一系列下游的caspase 级联反应，诱发细胞凋亡〔5〕。这是一条经典的通过DD和FADD的细胞凋亡调控途径。

　　2 ILD发病的细胞机制与Fas/FasL信号转导途径

　　2.1 Fas/FasL信号转导途径与成纤维细胞

　　近年来研究发现，在ILD的细胞机制中，成纤维细胞对抗细胞凋亡机制存在于肺泡炎到肺纤维化的全过程中。文献报道〔6〕，成纤维细胞中的酪氨酸激酶受体(Discoidin domain receptor，DDR)表达水平明显高于正常人成纤维细胞的表达，DDR1的激活可以抑制Fas/FasL途径的细胞凋亡;应用SiRNA沉默DDR1的表达，可以清除由DDR1激活导致中断的凋亡途径，这说明肺成纤维细胞正是通过抑制Fas/FasL信号转导途径，而导致其过度增生，从而发生肺纤维化，DDR1就是该途径的抑制剂。

　　2.2 Fas/FasL信号转导途径与肺泡上皮细胞

　　不饱和醛类作为脂质过氧化作用的代谢产物在肺内可引起肺间质的改变，其中一个主要作用就是这些不饱和醛类激活Fas/FasL细胞凋亡途径，引起了肺泡上皮细胞的凋亡。文献报道〔7〕，该不饱和醛类可以导致接头蛋白异位，Fas与胞质中细胞膜的DD结合引起caspase 8活化，caspase 下游caspase 7活化，细胞核染色质浓缩，即发生细胞程序化死亡。试验中还发现SiO2长期作用于肺泡，发生一系列氧化应激反应，产生的O2和N2自由基，可以导致死亡受体基因表达的上升，激活Fas/FasL途径，引起肺泡上皮细胞的凋亡〔8〕。

　　体内试验表明，肌纤维母细胞可以表达一种细胞毒素，通过Fas/FasL途径引起上皮细胞凋亡。在博来霉素引起的肺纤维化模型中，肺上皮细胞凋亡的同时，检测到Fas基因的上调和肌纤维母细胞FasL配体的过度表达，FasL配体的过度表达又进一步引起表达Fas阳性的上皮细胞发生凋亡〔9〕。

　　2.3 Fas/FasL信号转导途径与巨噬细胞

　　矽肺是一种原因明确的间质性肺疾病，其发生伴随着炎症和组织损伤，在组织的修复过程中发生肺纤维化。巨噬细胞吞噬SiO2释放炎症介质，其中最多的是TNF，引起中性粒细胞发生募集反应，FasL本身就是中性粒细胞的趋化剂，募集反应的结果就是结缔组织损伤。研究表明〔10〕，Fas/FasL在巨噬细胞的表达是矽肺发生的中心角色：FasL缺陷的小鼠不发生矽肺，这样的小鼠中性粒细胞募集反应减弱，TNF等炎症因子释放减少。显然，在矽肺的巨噬细胞凋亡过程Fas/FasL起着重要的作用。曾有学者对23个矽肺患者做肺活检，通过免疫组化和形态学测定法定量分析了FasL and Bcl-2的过度表达，发现二者的过度表达与胶原、弹性纤维在矽肺中沉积密切相关〔11〕。研究发现，在急性炎症的早期，FasL信号引起上皮细胞和巨噬细胞的炎症性凋亡，伴发IL-1β和趋化因子的释放，导致中性粒细胞浸润，加重了炎症反应。因此，阻断Fas/FasL通路可以阻断或者减轻炎症和肺纤维化〔12〕。

　　2.4 Fas/FasL信号转导途径与免疫细胞

　　在ILD中有多种免疫细胞参与发病，Fas/FasL信号转导途径在维持免疫系统的平衡，控制免疫反应中发挥重要作用，在表达CD4+、CD56+、CD45RO+的支气管细胞FasL高度表达〔13〕。矽肺患者外周血单核细胞可溶性的Fas and DcR3基因表达上调，促进Fas转录的因子水平都升高，而抑制转录的因子水平下降。进一步研究发现，矽肺患者的淋巴细胞中 Fas占优势，其转录成可溶性Fas，在矽肺患者中应用抗Fas抗体可刺激Fas介导的细胞凋亡。因此，推测被SiO2刺激后可能出现了一个新的淋巴细胞亚群〔14〕。

　　检测11名矽肺和8名石棉沉着病患者，石棉沉着病患者的CD4/CD8比例升高，支气管肺泡淋巴细胞的CD95配体表达升高，反映了尘肺患者的局部免疫功能的改变〔15〕。

　　国外学者利用Fas等位基因突变的鼠研究Fas/FasL通路在淋巴细胞凋亡中作用：在这个试验中，T、B淋巴细胞的Fas被清除，Fas在淋巴细胞的失活导致严重的淋巴细胞减少，结果发现淋巴组织增殖性疾病产生;同时，有Fas活性的淋巴细胞的FasL表达上调，外周淋巴细胞的凋亡增加。另外，在这种突变动物的肺组织发生一种致命的白细胞浸润的疾病，伴随炎性细胞因子和肺纤维化。在体外阻断Fas/FasL通路可完全阻止淋巴细胞的减少和ILD发生〔16〕。

　　Langerhans 细胞增多症是一种少见的IDL，Langerhans 细胞共同表达Fas和FasL可以导致自分泌式的细胞凋亡，Fas通路是这种细胞的一个本能的凋亡方式，这种疾病的发生可能是这种细胞的凋亡和生存紊乱的结果〔17〕。

　　3 参与Fas/FasL 信号转导途径的细胞因子

　　3.1 TGF-β 肺成纤维细胞、肺泡巨噬细胞、及肺泡2型上皮细胞均可分泌TGF-β。TGF-β与Fas途径协同作用，为细胞凋亡或生存提供信号，其分子生物学机制尚不清楚，但所涉及的调节蛋白主要是Smad家族〔18〕。Xu等〔19〕研究发现，肺泡上皮细胞通过释放TGF-β1导致纤维化的发生。TGF-β1 抑制巨噬细胞分泌IGF-I，间接促使上皮细胞凋亡。Hagimoto 等研究表明〔20〕，使用抗Fas 抗体处理的小鼠肺组织中TGF-β mRNA 的表达上调。浓度较低的TGF-β1 单独使用虽不足以诱导凋亡，但却可以增加抗Fas 抗体介导的支气管上皮细胞凋亡的数量。过敏性肺炎患者肺泡灌洗液(BALF)中含有一定数量的sFasL，但其不会引起培养的支气管上皮细胞发生凋亡，而肺纤维化患者BALF中的sFasL却可以诱导凋亡，且这种凋亡能够被TGF-β的抗体显著削弱。

　　3.2 NF-κB 核转录因子(NF-κB)通过与靶基因5′上游启动子特定的结合位点作用，上调与炎症反应相关的下游靶基因的mRNA、转录速率和蛋白合成。NF-κB 是目前研究最多的核转录因子，参与调控多种炎性分子基因表达，同时也参与细胞凋亡调节。已有证据显示，多种肺炎性疾病如IPF、慢性支气管炎和成人呼吸窘迫综合征(ARDS)等NF-κB 都被激活，体外矽尘通过激活NF-κB上调肺泡巨噬细胞炎性分子的基因表达。NF-κB通过Fas/FasL 信号转导途径来参与细胞凋亡的调节，抑制Kupffer细胞中能与NF-κB结合的反式顺式作用因子，就可以下调Fas/FasL的功能，进一步研究发现NF-κB直接调节FasL的启动因子〔21〕;反过来，FasL又可以激活NF-κB，通过激活一系列蛋白激酶和转录因子最终激活共同信号传递通路，引起细胞凋亡〔22〕。

　　3.3 DcR3 DcR3是肿瘤坏死因子受体超家族成员，能竞争性与LIGHT和FasL结合并抑制其介导的细胞凋亡。在肺纤维化患者外周血中可以检测到DcR3基因高表达〔23〕。小鼠肺灌注重组的FasL后，引起中性粒细胞聚集和肺通透性增强，用DcR3预处理会减弱这种效应，即减轻FasL的诱导活性〔24〕。

　　4 展 望

　　Fas/FasL 信号转导途径虽然在各类细胞的生长、发育、免疫调节、各种疾病发生等方面具有重要调控作用，但对其调控机制的许多深层次问题还不清楚，特别是对细胞凋亡调控分子机制的研究还有待深入探讨。细胞凋亡是一种主动的由基因导向的细胞消亡过程，在维持机体内环境稳定方面具有相当重要作用。Fas/FasL 信号转导途径调控细胞凋亡的功能失调则导致许多疾病发生，如自身免疫性疾病、感染、退行性病、肿瘤等，因此深入研究Fas/FasL 信号转导途径的调控机制必将为这些疾病机理的阐明提供理论依据，为其治疗开创新的途径。

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