盘状结构域受体1在纤维化中的研究进展

杨一蕃 张德奎 谢瑞霞

盘状结构域受体1(DDR1)是一种近年来发现的新型受体型蛋白酪氨酸激酶(RTK)，能与胶原蛋白特异性结合并激活[1],与纤维化的形成密切相关。研究DDR1在纤维化中的作用机制对纤维化的治疗具有重要意义。我们现对DDR1在纤维化中的研究进展进行综述，旨在为纤维化的治疗提供新思路。

一、DDR1概述

DDR是酪氨酸激酶家族的跨膜胶原受体,分为DDR1和DDR2。DDR1是由Johnson等[2]于1993年筛选乳腺癌细胞中的蛋白酪氨酸激酶时发现的一种新型RTK，属于非整合型的胶原受体家族。DDR1由一个胞外盘状结构域(DS)、DS-样结构域、短胞外近膜(EJXM)区域、跨膜螺旋域、细胞内近膜(IJXM)区域和细胞内酪氨酸激酶结构域组成。其中，DS域包含胶原蛋白结合位点；DS-样结构域有助于胶原诱导的受体活化；EJXM区域包含N-和O-糖基化位点和基质金属蛋白酶的切割位点；中间的跨膜螺旋域通过一个跨膜亮氨酸拉链基序连接胞外和胞内区域；IJXM区域含有磷酸化酪氨酸，其可作为DDR1结合配体的停泊位点；细胞内酪氨酸激酶结构域含有同源性胞外调节蛋白激酶(ERK)和胰岛素受体家族成员。DDR1基因定位于人染色体6P21和小鼠染色体17C[3]，广泛表达于人和小鼠的正常组织器官，如脑、肾脏、肺脏、肝脏、乳腺等，主要由上皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞、少突胶质细胞和巨噬细胞表达[4-5]。两种DDRs均可与Ⅰ～Ⅲ型胶原纤维结合，DDR1也可以结合Ⅳ型和Ⅶ型胶原，而DDR2还可以结合Ⅹ型胶原[6]。

二、DDR1与纤维化

1.DDR1与血管纤维化：动脉粥样硬化的病理特征是血管壁内膜增厚，通过促进平滑肌细胞(SMCs)增殖和迁移，以及调节基质金属蛋白酶(MMP)和细胞外基质(ECM)的合成与降解，从而发挥作用。人为损伤DDR1基因敲除组鼠的颈动脉发现，其颈动脉内膜增厚程度较空白对照组轻，同时表现出SMCs增殖、MMP生成和ECM合成下降。此外，DDR1在体外介导胶原依赖的SMCs迁移和胶原重构，佐证了DDR1在动脉粥样硬化中的潜在作用[7]。研究显示，DDR1在动脉粥样硬化斑块的发展中至关重要,其可促进炎症和纤维化早期斑块形成[8],因此，针对DDR1展开更深入的研究对于动脉粥样硬化的治疗有重要意义。

2.DDR1与肺纤维化：有研究应用博莱霉素诱导小鼠肺损伤后发现，缺乏DDR1的小鼠肺损伤程度较轻，其特征是胶原蛋白水平降低[9]。据报道，DDR1缺失可以通过阻断p38有丝分裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)的激活来减轻博莱霉素诱导的肺部炎症和肺纤维化[10]。四氢异喹啉衍生物作为一种新型高选择性DDR1抑制剂，在博莱霉素诱导的肺纤维化小鼠模型中显示出良好的治疗效果[11]。DDR1可以在人体支气管上皮中表达，可能在调节特发性肺纤维化中发挥重要作用，有望为治疗特发性肺纤维化提供新思路[7]。

3.DDR1与肾纤维化：生理条件下的DDR1并不活跃，而在肾脏疾病的发展过程中，DDR1被高度上调，主要在损伤部位表达[12]。DDR1缺失的小鼠可免受由血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)介导的蛋白尿、肾小球纤维化和炎症的影响[13]。此外，有研究在单侧输尿管梗阻(UUO)和炎症更为突出的抗肾小球基底膜(anti-GBM)肾小球肾炎模型中发现，抑制DDR1表达可通过减少炎症细胞迁移来阻碍纤维化形成[10,13]。值得注意的是，疾病发生后使用反义寡核苷酸抑制DDR1表达对肾小球肾炎和输尿管梗阻模型具有保护作用[14]，说明DDR1抑制不仅可预防肾纤维化，而且可以治疗肾纤维化。通过DDR1基因敲除或反义寡核苷酸靶向药物抑制DDR1表达，可明显减轻小鼠肾损伤[12]。对几种肾脏损伤模型中DDR1缺失小鼠进行详细分析结果显示，与野生型小鼠相比，DDR1缺失的小鼠肾功能相对较完善，纤维化及炎症浸润程度也较轻。此外，DDR1的某些单核苷酸多态性与儿童肾病的易感性和疾病进展相关[9]，提示DDR1是炎性肾病发生和发展的关键介质。由于肾脏正常生理功能的维持不需要DDR1的表达，因此以DDR1为靶点的药物在治疗炎性肾病中可能具有良好的前景[7]。

三、DDR1在纤维化形成中的可能机制

1.DDR1通过活化来调节胶原蛋白和肌球蛋白机械信号转导：组织和器官的结构和功能维持依赖于细胞与ECM紧密调节的相互作用，这些相互作用处于动态平衡，平衡细胞内肌球蛋白产生的张力和ECMs的机械特性所带来的细胞外阻力。这种平衡发生紊乱可能导致纤维化病变的发生发展。所有纤维化病变最常见的结局是胶原重构失调，而DDR1和DDR2是唯一直接与胶原蛋白相互作用的酪氨酸激酶[15-16]。

目前被广泛接受的一种DDR1激活机制为胶原诱导的DDR1聚合现象[17-18]，在纤维胶原的刺激下，激活的DDR1主要以低聚体形式存在。而DDR1低聚是其与胶原蛋白高亲和力结合所必需的前提条件[11]。胶原蛋白结合诱导DDR1初步聚合，促进DDR1激酶域的活化及其与肌球蛋白ⅡA的结合。同时DDR1激活进一步增加DDR1聚类，增强DDR1与肌球蛋白ⅡA的联系。DDR1与肌球蛋白ⅡA联合调控胶原的粘附和迁移[5,15]。

2.DDR1可能通过刺激下游促纤维化信号通路促进组织纤维化：上皮细胞在正常发育过程中会从上皮细胞向间质表型转变,这种现象被称为上皮-间充质转化(EMT)[18]。EMT是一种病理生物学过程，使极化的上皮细胞获得间充质表型，可以导致上皮粘附分子E-钙粘蛋白转换为N-钙粘蛋白，使细胞迁移速度加快，并产生大量胶原蛋白[19-20]，从而促进纤维化。研究表明，小鼠乳腺上皮细胞通过整合素、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、Rac1和c-Jun氨基末端激酶(JNK)等信号通路上调N-钙粘蛋白，并产生胶原蛋白[21-22]。信号通路的启动需要两个胶原受体——α1β2整合素和DDR1。局灶性粘附激酶(FAK)相关蛋白酪氨酸激酶(Pyk2)位于DDR1的下游，而FAK位于α1β2整合素的下游。这两种受体复合物都依赖于p130CAS相关的底物支架。p130CAS作为一个支架结合复合物，包括α1β2整合素和DDR1及其直接下游效应因子FAK和Pyk2[19]。这个信号/结构复合体的中心蛋白是FAK，其在整合素聚类的基础上自磷酸化，重新激活其他激酶，进一步磷酸化FAK，为其他下游蛋白(包括p130CAS支架)创建结合位点[23]。α1β2整合素与DDR1及胶原蛋白Ⅰ相互作用，激活FAK和Pyk2，进一步激活下游信号通路[19]。p130CAS已被证明能够激活JNK和ERK，而JNK和ERK是转录因子的上游激活因子，负责调控参与细胞存活、转化、迁移和侵袭上调N-钙粘蛋白[24-25]，诱导Ⅰ型胶原发生EMT，促进组织纤维化。

3.DDR1通过促进炎症反应促进纤维化：在高血压肾病模型中，AngⅡ可能通过促进内皮细胞应激的机制增加肾血管和系膜细胞中DDR1的表达[24]。同时，AngⅡ直接诱导肾微血管和肾小球中Ⅰ型、Ⅲ型和Ⅳ型胶原蛋白的异常表达[21]。胶原与DDR1结合后导致其活化和磷酸化，从而激活DDR1刺激促炎通路(如p38 MAPK通路)或促进核转录因子κB、促炎细胞因子的合成。最后，促炎细胞因子进一步增强炎性细胞浸润、ECMs合成和DDR1表达。DDR1通过促进炎症反应从而促进ECMs合成，从而导致慢性肾脏病(CKD)的发生和进展[25]。有研究表明，胶原蛋白与DDR1受体二聚体结合，诱导受体磷酸化和活化，刺激促炎和促纤维化通路，形成持续肾损伤的恶性循环[12]。抑制DDR1表达可通过抑制炎症细胞迁移来减少纤维化[10，13]，DDR1缺失的巨噬细胞在单核细胞趋化蛋白-1的作用下不能迁移，表明DDR1主要通过促进炎症反应而导致纤维化。

综上，DDR1作为纤维化疾病的一个可能的生物标志物和治疗靶点，是一种与纤维化形成相关的新型RTK，可能通过参与胶原蛋白机械过程、刺激下游促纤维化信号通路及促进炎症反应参与纤维化的形成，抑制DDR1表达可改善纤维化。纤维化涉及细胞、信号通路和调节系统的范围较广泛，因此目前临床上针对纤维化的治疗有一定局限性，未来有待对DDR1进行更加深入的研究，为临床治疗纤维化提供安全有效的治疗方案。