左 蓓 陳興無(wú)

肌成纖維細(xì)胞(myofibroblast，MF)是一種介于平滑肌細(xì)胞(smooth muscle cell，SMC)和成纖維細(xì)胞(fibroblast，F(xiàn)B)之間的特殊類型的細(xì)胞，是一類分化了的FB，具有活躍的增殖和分泌膠原的能力，是細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，EMC)的主要來(lái)源［1］。大多數(shù)情況下MF以表達(dá)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(αsmooth muscle actin，α-SMA)為主，具有一定的收縮潛能。在一些正常組織器官(如肺、腎、肝、皮膚等)的結(jié)締組織中僅有少量MF存在，常在結(jié)締組織損傷修復(fù)過(guò)程中一過(guò)性出現(xiàn)，但在慢性疾病過(guò)程中組織MF可以大量增殖并持續(xù)存在，導(dǎo)致皮膚疤痕攣縮，肺纖維化，肝硬化，腎臟纖維化，動(dòng)脈粥樣斑塊形成等病理過(guò)程。哮喘病理生理特征涉及氣道高反應(yīng)性與氣道重塑［2］。氣道重塑是指氣道在慢性炎癥刺激下所發(fā)生的氣道壁的結(jié)構(gòu)改變，主要表現(xiàn)為ECM沉積、氣道平滑肌(airway smooth muscle，ASM)增厚、上皮下纖維化等。研究表明，哮喘患者氣道重塑過(guò)程中肌纖維母細(xì)胞數(shù)量明顯增多，提示MF參與哮喘的氣道重塑過(guò)程?，F(xiàn)就MF在哮喘氣道重塑中的作用綜述如下。

一、MF的特點(diǎn)和作用

MF是一種特殊類型的平滑肌樣細(xì)胞，最早由Gabbiani等于1971年提出，其超微結(jié)構(gòu)類似于FB，不同點(diǎn)在于其細(xì)胞外型較FB大且不規(guī)則，胞核卵圓或不規(guī)則，有多個(gè)深的折疊，有豐富的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體，細(xì)胞間，細(xì)胞與基膜間有多種連接，質(zhì)膜下有平行排列且密集的微絲束。微絲在免疫電鏡下可見(jiàn)有α-SMA抗體附著，證實(shí)微絲為α-SMA肌動(dòng)蛋白，這是MF的主要免疫組織化學(xué)特征，使MF有了平滑肌細(xì)胞的收縮功能。但MF不同于真正的平滑肌細(xì)胞，一般不表達(dá)結(jié)蛋白。近年來(lái)對(duì)其作用有較多的研究，其主要功能是分泌大量ECM參與組織修復(fù)。在MF與創(chuàng)傷愈合實(shí)驗(yàn)性中發(fā)現(xiàn)，激活的FB可以分化為MF，其有超強(qiáng)的分泌細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的能力，并表達(dá)α-SMA促進(jìn)創(chuàng)口的收縮，在創(chuàng)口愈合過(guò)程中發(fā)揮著必不可少的作用。病理狀態(tài)下涉及組織器官的纖維化，如在肝、腎及肺的纖維化病灶中，肌成纖維細(xì)胞大量激活、增殖因而占有主要地位，是炎性損傷后ECM沉積，結(jié)構(gòu)重塑，器官本身細(xì)胞功能破壞的關(guān)鍵細(xì)胞。另外有報(bào)道提示MF的出現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移有一定的限制作用，可能由于間質(zhì)內(nèi)此類細(xì)胞的增生、收縮和膠原纖維形成可包繞腫瘤細(xì)胞而延緩腫瘤的浸潤(rùn)過(guò)程，限制腫瘤細(xì)胞進(jìn)入血管和神經(jīng)周圍間隙而發(fā)生播散。

二、MF的來(lái)源

MF是一類分化了的FB，在一些正常組織器官(如肺、腎、肝、皮膚等)的結(jié)締組織中僅有少量存在，常在結(jié)締組織損傷修復(fù)過(guò)程中一過(guò)性出現(xiàn)。病理?xiàng)l件下，MF在各種炎癥介質(zhì)及細(xì)胞因子作用下被大量激活增殖并持續(xù)存在，其分泌過(guò)多的ECM可導(dǎo)致組織器官的纖維化改變。關(guān)于MF的來(lái)源可能有以下幾條途徑:

1.局部FB的轉(zhuǎn)化［3］:這是MF的主要來(lái)源。哮喘氣道重塑過(guò)程中平滑肌細(xì)胞增生肥大，膠原沉積，上皮下纖維化，F(xiàn)B增殖并且分化為特異性表達(dá)α-SMA的MF。肺間質(zhì)纖維化的病理過(guò)程也包括平滑肌增生、肥大、膠原沉積及纖維細(xì)胞的形成，這些與哮喘早期氣道重塑的病理過(guò)程相似，因此某些參與肺間質(zhì)纖維化的重要炎癥因子，可能在哮喘早期氣道重塑中也同樣發(fā)揮重要的作用。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor，TGF-β)被認(rèn)為是組織器官纖維化最關(guān)鍵的細(xì)胞因子之一。已知TGF-β可誘導(dǎo)多種組織FB轉(zhuǎn)分化為MF，并誘導(dǎo)MF分泌ECM和促進(jìn)結(jié)締組織蛋白合成［4］。體外實(shí)驗(yàn)也證明TGF-β1作用于人胚肺FB，可引起細(xì)胞內(nèi)α-SMAmRNA和蛋白表達(dá)的水平增強(qiáng)，并逐漸向MF轉(zhuǎn)分化。Vignola等［5］用免疫細(xì)胞化學(xué)染色和原位雜交的對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，哮喘患者支氣管壁合成TGF-β的細(xì)胞主要為氣道上皮細(xì)胞、FB和嗜酸性粒細(xì)胞，并且支氣管上皮、黏膜中TGF-β免疫反應(yīng)性增高與基底膜增厚、FB增生呈正相關(guān)。陳興無(wú)等［6］通過(guò)建立人氣道上皮細(xì)胞16HBE與人支氣管成纖維細(xì)胞的共培養(yǎng)，并用免疫熒光及Western blot分析，結(jié)果顯示損傷氣道上皮細(xì)胞誘導(dǎo)了上皮下成纖維細(xì)胞(sub-epithelial fibroblasts，SEF)的α-SMA過(guò)表達(dá);而用TGF-β中和抗體則對(duì)損傷氣道上皮細(xì)胞誘導(dǎo)SEF的α-SMA表達(dá)有不同程度的抑制作用。除了TGF-β，其他細(xì)胞因子如結(jié)締組織生成因子(connective tissue growth factor，CTGF)、白介素-4(interleukin-4，IL-4)、白介素-3(interleukin-3，IL-3)及內(nèi)皮素等，都能通過(guò)各自信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)FB轉(zhuǎn)分化為MF，并可協(xié)同TGF-β促進(jìn)MF的生成和增殖［7-9］。

2.氣道上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)化［10］:成熟的上皮細(xì)胞在特定環(huán)境作用下，可以表現(xiàn)出可塑性，在與其周圍間質(zhì)的相互作用過(guò)程中，雖然喪失部分上皮細(xì)胞特征如細(xì)胞間連接丟失、細(xì)胞極性喪失，但卻獲得了一些間質(zhì)細(xì)胞的特征，如浸潤(rùn)性和遷移游走能力，這種現(xiàn)象被稱為上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition，EMT)。EMT在腎臟，肝臟，晶狀體及肺等器官組織的纖維化來(lái)源中扮演重要角色。在EMT過(guò)程中上皮細(xì)胞主要發(fā)生以下兩個(gè)方面的變化:①上皮細(xì)胞表型如:鈣黏蛋白、β-連環(huán)蛋白等逐漸喪失，而獲得間質(zhì)細(xì)胞的表型如:α-SAM蛋白、Snail蛋白、波形蛋白、N鈣黏素等;②上皮細(xì)胞極性喪失，與周圍細(xì)胞的聯(lián)系減少，細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)與遷徙能力增強(qiáng)。間質(zhì)成纖維細(xì)胞就是具有間質(zhì)細(xì)胞表型的一類細(xì)胞，而MF則是一類活化的間質(zhì)成纖維細(xì)胞，表達(dá)獨(dú)特的分子標(biāo)記蛋白α-SAM。在一些細(xì)胞因子如TGF-β等的刺激下，這些在EMT過(guò)程中生成的間質(zhì)成纖維細(xì)胞就可以轉(zhuǎn)變?yōu)镸F。因此上皮細(xì)胞被認(rèn)為是MF的又一來(lái)源。張敏等［11］用低濃度的多聚左旋精氨酸(poly-L-arginine，PLA)(一種嗜酸性粒細(xì)胞陽(yáng)離子蛋白類似物)反復(fù)刺激支氣管上皮細(xì)胞株16HBE-14o模擬哮喘的慢性炎癥過(guò)程，發(fā)現(xiàn)部分細(xì)胞出現(xiàn)了肌纖維母細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)化，即表達(dá)肌纖維母細(xì)胞表型的標(biāo)記物α-SMA。這一現(xiàn)象提示，氣道上皮細(xì)胞在反復(fù)的慢性損傷過(guò)程中部分受損傷細(xì)胞未能正常愈合而出現(xiàn)表型發(fā)生改變，并向肌纖維母細(xì)胞轉(zhuǎn)化。Emiko等在一個(gè)體外研究中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染了腺病毒EIA基因的氣道上皮細(xì)胞能夠表達(dá)間質(zhì)表型標(biāo)記物α-SMA和波形蛋白(vimentin)而發(fā)生表型改變。由此可以證實(shí)，氣道上皮細(xì)胞在不同的損傷因素作用下能向肌纖維母細(xì)胞轉(zhuǎn)化。微環(huán)境對(duì)于EMT的形成有很大的影響，這是由于當(dāng)微環(huán)境被激活之后會(huì)出現(xiàn)不同的細(xì)胞因子，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、TGF-β、腫瘤壞死因子-β(tumor necrosis factor-β，TNF-β)、胰島素樣生長(zhǎng)因子(insulinlike growth factors，IGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(fibroblast growth factor，F(xiàn)GF)等，這些因子加快了上皮細(xì)胞EMT的產(chǎn)生。其中TGF-β是EMT的主要誘導(dǎo)因子，已被證實(shí)在肝、腎、肺等許多組織器官的纖維化中起到重要作用，其通過(guò)依賴Smad和非依賴Smad的方式誘導(dǎo)纖維化中EMT的發(fā)生［12-13］。以往的研究已發(fā)現(xiàn)，損傷的氣道上皮細(xì)胞分泌TGF-β增多。在張敏等［11］研究中用PLA反復(fù)損傷氣道上皮細(xì)胞系16HBE-14o，在氣道上皮細(xì)胞系16HBE-14o反復(fù)損傷、修復(fù)過(guò)程中，有部分細(xì)胞α-SMA表達(dá)陽(yáng)性，TGF-β的刺激增加了α-SMA陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)，并延緩了損傷后16HBE-14o的修復(fù)。據(jù)此推測(cè)，可能氣道上皮細(xì)胞這種潛在轉(zhuǎn)化為肌纖維母細(xì)胞的作用，參與了哮喘的氣道重塑過(guò)程。

3.血液中纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化:Bucala等［14］在損傷修復(fù)的模型中發(fā)現(xiàn)了外周血纖維細(xì)胞的存在，并通過(guò)其生長(zhǎng)特性及獨(dú)一無(wú)二的表型首次將其命名為外周血纖維細(xì)胞。血液中的纖維細(xì)胞是一種CD34+細(xì)胞，骨髓基質(zhì)細(xì)胞也表達(dá)CD34抗原，故纖維細(xì)胞一直被認(rèn)為來(lái)源于骨髓基質(zhì)［15］。外周血纖維細(xì)胞參與機(jī)體的損傷修復(fù)和肝纖維化、肺纖維化、哮喘、硬皮病的病理過(guò)程。當(dāng)組織損傷時(shí)，外周血纖維細(xì)胞隨血流進(jìn)入傷口，定位于ECM沉積區(qū)，合成膠原和基質(zhì)蛋白參與損傷愈合，還可通過(guò)分泌基質(zhì)金屬酶參與重塑反應(yīng)。對(duì)哮喘患者進(jìn)行氣管內(nèi)活檢發(fā)現(xiàn)，哮喘患者氣道纖維化與同時(shí)表達(dá)CD34抗原和膠原蛋白的纖維細(xì)胞有關(guān)。Schmidt等［16］報(bào)道，由過(guò)敏原導(dǎo)致的哮喘患者的支氣管壁纖維化與表達(dá)CD34纖維細(xì)胞存在有關(guān)，但其CD34表達(dá)與α-SAM表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。并且發(fā)現(xiàn)TGF-β及ET-1在下調(diào)CD34表達(dá)的同時(shí)上調(diào)α-SAM的表達(dá)，在TGF-β作用下纖維細(xì)胞還能進(jìn)一步分化成熟為FB。CD34抗原在體內(nèi)外均隨時(shí)間延長(zhǎng)表達(dá)減少，可能反映纖維細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)變，這與其在特殊的組織微環(huán)境中分化成熟、表達(dá)α-SAM有關(guān)。某些介質(zhì)如TGF-β、IL-1、次級(jí)淋巴細(xì)胞趨化因子(SLC)、CXCL12以及血清淀粉樣物質(zhì)P可以影響纖維細(xì)胞的功能、增殖能力、分化為MF的能力以及轉(zhuǎn)運(yùn)特性。

三、MF在哮喘氣道重塑中的作用

1.上皮下纖維化:尸檢和支氣管黏膜活檢表明哮喘患者存在基底膜增厚。網(wǎng)狀基底膜(reticular basemet membrane，RBM)增厚是哮喘的重要特征之一，RBM的增厚主要由于膠原Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ增多所致，故又稱上皮下纖維化［17］。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)哮喘患者支氣管上皮基底膜下存在一類特殊的FB-MF，并且數(shù)量較正常人明顯增加［18］。MF與哮喘患者支氣管上皮下纖維化的發(fā)生有密切關(guān)系。FB轉(zhuǎn)化為MF后，合成細(xì)胞外基質(zhì)及膠原(特別是Ⅰ型膠原)的能力大大增強(qiáng)，其中Ⅰ型膠原、明膠酶B(MMP-9)、TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3和TIMP-4、TGF-β的基因表達(dá)均增強(qiáng)，而膠原酶-1(MMP-1)和明膠酶A(MMP-2)的表達(dá)沒(méi)有區(qū)別，因此膠原降解的速度要低于其分泌速度，導(dǎo)致了膠原沉積［19］。對(duì)哮喘患者和健康受試者纖維支氣管鏡檢物行免疫組化印跡和計(jì)算機(jī)輔助圖像分析證實(shí)哮喘患者Ⅲ型膠原、V型膠原、黏合素在上皮下沉積與局部MMP-9、TIMP-1表達(dá)增高有關(guān)，MMP-9的表達(dá)強(qiáng)度大于T1MP-1，表明MMP-9、TIMP-1活性失調(diào)與呼吸道重塑有關(guān)。

2.支氣管平滑肌的肥厚:研究表明，同正常氣道相比哮喘患者氣道壁中的ASM細(xì)胞數(shù)量增加了2～3倍。目前認(rèn)為，哮喘患者ASM增厚增生性改變是由于FB、外膜細(xì)胞、MF的分化和逆分化的結(jié)果。其中一個(gè)原因是MF的參與，從超微結(jié)構(gòu)特征來(lái)講，因MF含有α-肌動(dòng)蛋白與肌纖維母細(xì)胞是不同的。這些細(xì)胞被認(rèn)為是代表特殊細(xì)胞形態(tài)消失后的肌細(xì)胞，后者向上皮下區(qū)域移動(dòng)形成新的ASM束。由于肥大和(或)增生引起的ASM的增加可以解釋嚴(yán)重哮喘患者大部分氣道腔的狹窄和氣道管徑的縮小。增生、肥厚的平滑肌不僅影響氣道管徑的收縮力，而且導(dǎo)致管壁增厚，引起氣道狹窄。

3.分泌細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和炎性介質(zhì):MF具有很強(qiáng)的合成和分泌功能，它能產(chǎn)生細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和炎性介質(zhì)，如白介素-1(IL-1)、白介素-6(IL-6)、TNF-α、TGF-β、血小板源性生長(zhǎng)因子(plateletderived growth factor，PDGF)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)、一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)等。這些細(xì)胞因子都是炎性介質(zhì)，因此MF也具有炎性細(xì)胞的特性。MF通過(guò)分泌這些細(xì)胞因子，募集炎性細(xì)胞，使與哮喘相關(guān)的炎癥程度加強(qiáng)、時(shí)間延長(zhǎng)，從而形成一個(gè)炎癥反應(yīng)自我激發(fā)的正反饋。持續(xù)存在的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致纖維化因子TGF-β高水平表達(dá)，TGF-β對(duì)MF表型的誘導(dǎo)和維持有重要的作用，還能誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞等許多炎癥細(xì)胞趨化，在哮喘的慢性氣道炎癥和氣道重塑中起著重要作用。

四、結(jié)語(yǔ)

MF是一種活化了的FB，其來(lái)源復(fù)雜，具有活躍的增殖和分泌膠原的能力，在各種炎癥介質(zhì)及細(xì)胞因子作用下被激活增殖并持續(xù)存在，可能參與哮喘氣道上皮下纖維化、支氣管平滑肌增生肥大等氣道重塑過(guò)程。抑制MF的轉(zhuǎn)化和活化有可能作為預(yù)防哮喘氣道重塑的一個(gè)途徑，但目前對(duì)該細(xì)胞了解仍不是很清楚，尚需進(jìn)一步研究。

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