盤狀結構域受體1在纖維化中的研究進展

楊一蕃 張德奎 謝瑞霞

盤狀結構域受體1(DDR1)是一種近年來發(fā)現(xiàn)的新型受體型蛋白酪氨酸激酶(RTK)，能與膠原蛋白特異性結合并激活[1],與纖維化的形成密切相關。研究DDR1在纖維化中的作用機制對纖維化的治療具有重要意義。我們現(xiàn)對DDR1在纖維化中的研究進展進行綜述，旨在為纖維化的治療提供新思路。

一、DDR1概述

DDR是酪氨酸激酶家族的跨膜膠原受體,分為DDR1和DDR2。DDR1是由Johnson等[2]于1993年篩選乳腺癌細胞中的蛋白酪氨酸激酶時發(fā)現(xiàn)的一種新型RTK，屬于非整合型的膠原受體家族。DDR1由一個胞外盤狀結構域(DS)、DS-樣結構域、短胞外近膜(EJXM)區(qū)域、跨膜螺旋域、細胞內(nèi)近膜(IJXM)區(qū)域和細胞內(nèi)酪氨酸激酶結構域組成。其中，DS域包含膠原蛋白結合位點；DS-樣結構域有助于膠原誘導的受體活化；EJXM區(qū)域包含N-和O-糖基化位點和基質金屬蛋白酶的切割位點；中間的跨膜螺旋域通過一個跨膜亮氨酸拉鏈基序連接胞外和胞內(nèi)區(qū)域；IJXM區(qū)域含有磷酸化酪氨酸，其可作為DDR1結合配體的停泊位點；細胞內(nèi)酪氨酸激酶結構域含有同源性胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)和胰島素受體家族成員。DDR1基因定位于人染色體6P21和小鼠染色體17C[3]，廣泛表達于人和小鼠的正常組織器官，如腦、腎臟、肺臟、肝臟、乳腺等，主要由上皮細胞、平滑肌細胞、成纖維細胞、少突膠質細胞和巨噬細胞表達[4-5]。兩種DDRs均可與Ⅰ～Ⅲ型膠原纖維結合，DDR1也可以結合Ⅳ型和Ⅶ型膠原，而DDR2還可以結合Ⅹ型膠原[6]。

二、DDR1與纖維化

1.DDR1與血管纖維化：動脈粥樣硬化的病理特征是血管壁內(nèi)膜增厚，通過促進平滑肌細胞(SMCs)增殖和遷移，以及調(diào)節(jié)基質金屬蛋白酶(MMP)和細胞外基質(ECM)的合成與降解，從而發(fā)揮作用。人為損傷DDR1基因敲除組鼠的頸動脈發(fā)現(xiàn)，其頸動脈內(nèi)膜增厚程度較空白對照組輕，同時表現(xiàn)出SMCs增殖、MMP生成和ECM合成下降。此外，DDR1在體外介導膠原依賴的SMCs遷移和膠原重構，佐證了DDR1在動脈粥樣硬化中的潛在作用[7]。研究顯示，DDR1在動脈粥樣硬化斑塊的發(fā)展中至關重要,其可促進炎癥和纖維化早期斑塊形成[8],因此，針對DDR1展開更深入的研究對于動脈粥樣硬化的治療有重要意義。

2.DDR1與肺纖維化：有研究應用博萊霉素誘導小鼠肺損傷后發(fā)現(xiàn)，缺乏DDR1的小鼠肺損傷程度較輕，其特征是膠原蛋白水平降低[9]。據(jù)報道，DDR1缺失可以通過阻斷p38有絲分裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)的激活來減輕博萊霉素誘導的肺部炎癥和肺纖維化[10]。四氫異喹啉衍生物作為一種新型高選擇性DDR1抑制劑，在博萊霉素誘導的肺纖維化小鼠模型中顯示出良好的治療效果[11]。DDR1可以在人體支氣管上皮中表達，可能在調(diào)節(jié)特發(fā)性肺纖維化中發(fā)揮重要作用，有望為治療特發(fā)性肺纖維化提供新思路[7]。

3.DDR1與腎纖維化：生理條件下的DDR1并不活躍，而在腎臟疾病的發(fā)展過程中，DDR1被高度上調(diào)，主要在損傷部位表達[12]。DDR1缺失的小鼠可免受由血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)介導的蛋白尿、腎小球纖維化和炎癥的影響[13]。此外，有研究在單側輸尿管梗阻(UUO)和炎癥更為突出的抗腎小球基底膜(anti-GBM)腎小球腎炎模型中發(fā)現(xiàn)，抑制DDR1表達可通過減少炎癥細胞遷移來阻礙纖維化形成[10,13]。值得注意的是，疾病發(fā)生后使用反義寡核苷酸抑制DDR1表達對腎小球腎炎和輸尿管梗阻模型具有保護作用[14]，說明DDR1抑制不僅可預防腎纖維化，而且可以治療腎纖維化。通過DDR1基因敲除或反義寡核苷酸靶向藥物抑制DDR1表達，可明顯減輕小鼠腎損傷[12]。對幾種腎臟損傷模型中DDR1缺失小鼠進行詳細分析結果顯示，與野生型小鼠相比，DDR1缺失的小鼠腎功能相對較完善，纖維化及炎癥浸潤程度也較輕。此外，DDR1的某些單核苷酸多態(tài)性與兒童腎病的易感性和疾病進展相關[9]，提示DDR1是炎性腎病發(fā)生和發(fā)展的關鍵介質。由于腎臟正常生理功能的維持不需要DDR1的表達，因此以DDR1為靶點的藥物在治療炎性腎病中可能具有良好的前景[7]。

三、DDR1在纖維化形成中的可能機制

1.DDR1通過活化來調(diào)節(jié)膠原蛋白和肌球蛋白機械信號轉導：組織和器官的結構和功能維持依賴于細胞與ECM緊密調(diào)節(jié)的相互作用，這些相互作用處于動態(tài)平衡，平衡細胞內(nèi)肌球蛋白產(chǎn)生的張力和ECMs的機械特性所帶來的細胞外阻力。這種平衡發(fā)生紊亂可能導致纖維化病變的發(fā)生發(fā)展。所有纖維化病變最常見的結局是膠原重構失調(diào)，而DDR1和DDR2是唯一直接與膠原蛋白相互作用的酪氨酸激酶[15-16]。

目前被廣泛接受的一種DDR1激活機制為膠原誘導的DDR1聚合現(xiàn)象[17-18]，在纖維膠原的刺激下，激活的DDR1主要以低聚體形式存在。而DDR1低聚是其與膠原蛋白高親和力結合所必需的前提條件[11]。膠原蛋白結合誘導DDR1初步聚合，促進DDR1激酶域的活化及其與肌球蛋白ⅡA的結合。同時DDR1激活進一步增加DDR1聚類，增強DDR1與肌球蛋白ⅡA的聯(lián)系。DDR1與肌球蛋白ⅡA聯(lián)合調(diào)控膠原的粘附和遷移[5,15]。

2.DDR1可能通過刺激下游促纖維化信號通路促進組織纖維化：上皮細胞在正常發(fā)育過程中會從上皮細胞向間質表型轉變,這種現(xiàn)象被稱為上皮-間充質轉化(EMT)[18]。EMT是一種病理生物學過程，使極化的上皮細胞獲得間充質表型，可以導致上皮粘附分子E-鈣粘蛋白轉換為N-鈣粘蛋白，使細胞遷移速度加快，并產(chǎn)生大量膠原蛋白[19-20]，從而促進纖維化。研究表明，小鼠乳腺上皮細胞通過整合素、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、Rac1和c-Jun氨基末端激酶(JNK)等信號通路上調(diào)N-鈣粘蛋白，并產(chǎn)生膠原蛋白[21-22]。信號通路的啟動需要兩個膠原受體——α1β2整合素和DDR1。局灶性粘附激酶(FAK)相關蛋白酪氨酸激酶(Pyk2)位于DDR1的下游，而FAK位于α1β2整合素的下游。這兩種受體復合物都依賴于p130CAS相關的底物支架。p130CAS作為一個支架結合復合物，包括α1β2整合素和DDR1及其直接下游效應因子FAK和Pyk2[19]。這個信號/結構復合體的中心蛋白是FAK，其在整合素聚類的基礎上自磷酸化，重新激活其他激酶，進一步磷酸化FAK，為其他下游蛋白(包括p130CAS支架)創(chuàng)建結合位點[23]。α1β2整合素與DDR1及膠原蛋白Ⅰ相互作用，激活FAK和Pyk2，進一步激活下游信號通路[19]。p130CAS已被證明能夠激活JNK和ERK，而JNK和ERK是轉錄因子的上游激活因子，負責調(diào)控參與細胞存活、轉化、遷移和侵襲上調(diào)N-鈣粘蛋白[24-25]，誘導Ⅰ型膠原發(fā)生EMT，促進組織纖維化。

3.DDR1通過促進炎癥反應促進纖維化：在高血壓腎病模型中，AngⅡ可能通過促進內(nèi)皮細胞應激的機制增加腎血管和系膜細胞中DDR1的表達[24]。同時，AngⅡ直接誘導腎微血管和腎小球中Ⅰ型、Ⅲ型和Ⅳ型膠原蛋白的異常表達[21]。膠原與DDR1結合后導致其活化和磷酸化，從而激活DDR1刺激促炎通路(如p38 MAPK通路)或促進核轉錄因子κB、促炎細胞因子的合成。最后，促炎細胞因子進一步增強炎性細胞浸潤、ECMs合成和DDR1表達。DDR1通過促進炎癥反應從而促進ECMs合成，從而導致慢性腎臟病(CKD)的發(fā)生和進展[25]。有研究表明，膠原蛋白與DDR1受體二聚體結合，誘導受體磷酸化和活化，刺激促炎和促纖維化通路，形成持續(xù)腎損傷的惡性循環(huán)[12]。抑制DDR1表達可通過抑制炎癥細胞遷移來減少纖維化[10，13]，DDR1缺失的巨噬細胞在單核細胞趨化蛋白-1的作用下不能遷移，表明DDR1主要通過促進炎癥反應而導致纖維化。

綜上，DDR1作為纖維化疾病的一個可能的生物標志物和治療靶點，是一種與纖維化形成相關的新型RTK，可能通過參與膠原蛋白機械過程、刺激下游促纖維化信號通路及促進炎癥反應參與纖維化的形成，抑制DDR1表達可改善纖維化。纖維化涉及細胞、信號通路和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的范圍較廣泛，因此目前臨床上針對纖維化的治療有一定局限性，未來有待對DDR1進行更加深入的研究，為臨床治療纖維化提供安全有效的治療方案。