一个新的炎症因子FIZZ1的研究进展

高凌云,李福平综述,何作云审校

（第三军医大学新桥医院：1.心血管内科；2.心血管外科,重庆400037）

发现于炎症区域（found in inflammatory zone,FIZZ）尚无统一的中文译名,是2000年新发现的一个富含半胱氨酸的分泌蛋白家族,其共同特征是N-末端的信号肽和C-末端富含半胱氨酸残基,具有特异的组织分布性[1]。这个家族包括FIZZ1（found in inflammatory zone 1）、FIZZ2（found in inflammatory zone 2）和FIZZ3（found in inflammatory zone 3）,后者即为所谓的抵抗素（resistin）。其成员分布和功能各不相同,FIZZ1以单体形式分泌,其mRNA可在小鼠白色脂肪组织、舌、肺脏、乳腺、胸腺组织检测到,其基因被命名为Retn1a；FIZZ2是一种肠源性的分泌激素,只在啮齿类动物和人类的胃肠道特别是回肠中表达,在增殖的内皮细胞中高度表达,在肠道增生中起重要的作用,其基因被命名为 Retn1b；抵抗素主要由脂肪细胞分泌,进入血液循环,在小鼠、人均有表达,可能与人类冠心病、糖尿病、肥胖有关,其基因被命名为Retn。2003年发现的FIZZ的新成员FIZZ4在鼻的呼吸道上皮细胞和白色脂肪组织中表达,其分布和功能与FIZZ1较为类似[2]。目前对FIZZ1家族成员的功能及其调控机制还处于初步研究阶段。本文仅对FIZZ1结构、分布特点、主要功能及调控作一综述。

1 FIZZ1的结构及分布特点

FIZZ1是2000年发现的一个与炎症相关的缺氧诱导有丝分裂因子（hypoxia induced mitogenic factor,HIMF）,属于富含半胱氨酸的Resistin家族,是由111个氨基酸残基构成的分泌型蛋白,相对分子质量为9.4kd,结构分为3个区域：N端信号序列、不固定的中间部分、高度保守的半胱氨酸重复基序（1CX112CX83CX4CX35CX106CX7CX8CX99C10C）构成的独特的C末端功能区。该功能区与Resistin家族其他成员一致,故又被称为Resistin-like molecules alpha（RELMα）。在FIZZ1基因组序列的5′、3′侧翼区以及内含子中发现了NF-κ B（核因子κ B）、增强子结合蛋白（C/EBP）、信号转导和转录激活因子6（STAT6）等多个炎症相关转录因子的结合位点,提示FIZZ1的转录可能受到这些因子的调控。

FIZZ1具有明显的分布特异性,主要位于肺泡上皮细胞、白色脂肪组织、心脏、舌,同时在循环单核细胞及活化的巨噬细胞中也有显著表达。

2 FIZZ1的主要功能

FIZZ1被发现时就作为炎症细胞如巨噬细胞被激活的标志物,称之为“found in inflammatory zone 1,FIZZ1”（发现于炎症地带）[3],又称为“缺氧诱导有丝分裂因子,HIM F”,表明它兼具炎症因子和生长因子的特性,如促进细胞增殖、迁移、抗凋亡、分化、趋化、收缩血管及促进血管新生等[4]功能。在肺中的表达提示其与肺部疾病关系密切[5-6]。目前对FIZZ1的研究主要集中在缺氧肺血管重构、肺纤维化、过敏性肺病及肺发育和代偿性增生等过程中。

2.1 在缺氧肺血管重构中的作用 在小鼠慢性缺氧肺血管重构模型的研究中发现,FIZZ1蛋白在气道上皮细胞、肺泡Ⅱ型细胞表达明显上调,体外重组的FIZZ1蛋白明显促进肺血管的收缩和肺动脉平滑肌的增殖、迁移,并呈剂量依赖性,其缩血管效应强于内皮素和血管紧张素Ⅱ。近一步的研究显示,磷脂酰肌醇3磷酸激酶（PI3K）/Akt通路参与了FIZZ1介导的肺血管平滑肌细胞的增殖和迁移。PI3K是一种与细胞生长信号调控密切相关的脂质激酶,Akt是其下游的一个主要靶点,PI3K/Akt通路介导肺血管平滑肌细胞增殖、迁移的可能机制：活化的Akt通过下调细胞周期素依赖激酶的抑制物p27与p21,减少细胞周期调节蛋白D1（Cyclin D1）的降解,使细胞跨越G1～S期限制点进入S期而促进平滑肌细胞增殖；p21的下调还抑制细胞内组织型转谷氨酰胺酶（tTG）的表达,而tTG能够促进细胞外基质间发生交联,稳定细胞外基质,tTG表达受抑则加速了细胞外基质的降解,从而有利于细胞迁移。已证实PI3K的抑制剂LY294002仅能部分抑制FIZZ1引起的肺血管平滑肌细胞的增殖、迁移,从而提示PI3K/Akt可能并非FIZZ1刺激血管平滑肌细胞增殖、迁移的唯一通路[7]。

2.2 在肺纤维化中的作用 肺纤维化的发病机制尚未完全阐明,用博莱霉素复制的大鼠肺纤维化模型与人类特发性肺纤维化病变相似,所以该模型被广泛用于肺纤维化的研究。一般认为,发病最初为肺损伤,继而为肺泡炎,产生的大量炎症因子等引起致纤维化因子的升高,并最终引起间质增生及纤维化[8]。Liu等[5]用基因芯片技术发现在肺纤维化中,FIZZ1的表达明显上调。原位杂交技术表明FIZZ1的表达主要集中在肺泡和气道上皮细胞中,而在体外培养的肺成纤维细胞中未检测到FIZZ1,但是,将表达FIZZ1的Ⅱ型肺泡上皮细胞和成纤维细胞共同培养,成纤维细胞α-actin和Ⅰ型胶原的表达增强,这种作用不依赖于TGF-β,将表达FIZZ1的质粒转入成纤维细胞中,其α-actin和Ⅰ型胶原的表达明显增强,此结果提示FIZZ1在肺纤维化肌成纤维细胞的分化中起作用。Liu等[9]的进一步研究表明,Notch1信号转导通路在FIZZ1诱导肌成纤维细胞分化中起重要作用。FIZZ1不仅可诱导肌成纤维细胞的分化,而且通过激活ERK信号转导通路抑制凋亡蛋白caspase-3和caspase-8的活性而抑制肌成纤维细胞的凋亡从而进一步促进肺纤维化的形成[10]。

2.3 在过敏性哮喘中的作用 目前,实验室普遍用卵清蛋白刺激鼠作为哮喘的动物模型,研究表明,用卵清蛋白刺激小鼠时发现,FIZZ1蛋白在支气管肺泡灌洗液中浓度较高,在未经稀释的气道分泌物中更高[1]。原位杂交技术显示FIZZ1mRNA在增生肥大的支气管上皮和肺泡Ⅱ型细胞中表达明显增强。离体实验结果表明,FIZZ1对背根神经节的存活和基因表达起明显促进作用。体内实验表明,FIZZ1可以调节神经元支配的支气管树的功能。因而,FIZZ1可以改变局部组织对过敏性肺部炎症的反应,在呼吸道上皮细胞的维持和对损伤的反应方面可能有重要作用。

2.4 在肺部发育中的作用 Wagner等[11]的研究结果表明,在C57/BL小鼠胚胎发育16d到出生后28d,肺组织中FIZZ1的表达明显增强。原位杂交技术表明FIZZ1的表达主要集中在支气管上皮细胞、肺泡Ⅱ型细胞、内皮细胞及原始间充质细胞胞浆中,且与缺氧诱导转录因子（HIF）-2α在时间和空间上共存,表明FIZZ1可能在转录水平受到HIF-2α的调控。而预先用FIZZ1处理可以显著抑制体外培养的胚胎肺的凋亡,表明FIZZ1可能通过其抗凋亡作用促进肺泡的发育和成熟。Li等[12]在鼠肺叶切除代偿增生的残废组织中也检测到FIZZ1的高表达,在切除后1d开始增高,第7天达到高峰。免疫组化和原位杂交技术表明FIZZ1蛋白和mRNA的表达主要位于气道上皮细胞、肺泡Ⅱ型细胞和肺血管内皮细胞中。气管内滴注重组FIZZ1蛋白可以明显促进气道上皮细胞、肺泡Ⅱ型细胞及肺泡隔细胞等诸多细胞的增殖,表明FIZZ1作为一种生长因子促进肺叶切除后残肺组织的再生。

目前发现FIZZ1除了在肺部发挥作用外,还可抑制体外培养的3T3-L1前脂肪细胞分化为脂肪细胞,但不影响3T3-L1前脂肪细胞的增殖,也不影响胰岛素样生长因子和血小板源性生长因子诱导的细胞增生作用,可能对脂肪细胞的稳态起一定的作用[13]。

3 FIZZ1的调控

诸多因素如缺氧、饥饿、细胞因子IL-4、IL-13、干扰素γ、脂多糖、高血糖均可调控FIZZ1的表达,目前对FIZZ1的调控机制仍不甚清楚。如前所述,在FIZZ1基因组序列中发现了STAT6、C/EBP等多个炎症相关转录因子的结合位点。IL-4、IL-13通过酪氨酸磷酸化作用活化STAT6、C/EBP使其单体聚合并转位至细胞核,分别与FIZZ1基因组序列中STAT6、C/EBP位点结合,启动 FIZZ1的转录[14]。此外,NF-κ B、HIF-2α等核因子可能也参与了对FIZZ1的调控,其具体机制有待进一步的研究。

总之,FIZZ1是一个与炎症相关的缺氧诱导有丝分裂因子,在缺氧、肺纤维化、过敏性哮喘、肺部发育等中具有重要意义。诸多因素可调控FIZZ1的表达。然而,目前的研究仅限于动物实验,关于其在人类疾病的作用及其他功能均有待进一步的研究。

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