淋巴管生成分子機制及相關(guān)疾病研究綜述

1、淋巴管生成分子機制及相關(guān)疾病研究綜述在人體生理調(diào)節(jié)過程中，淋巴管具有調(diào)節(jié)組織液平衡、輸送免疫細胞參與免疫應答、吸收膳食脂肪等的功能1.淋巴管功能減弱時，會導致淋巴管水腫。而淋巴管生長異常時，與肥胖、高血壓和炎癥性疾病有關(guān)。在癌癥發(fā)展過程中，腫瘤細胞能利用新生成的淋巴管把自身轉(zhuǎn)移到局部淋巴結(jié)和繼發(fā)腫瘤位點，而淋巴結(jié)存在轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞通常與癌癥患者預后不良相關(guān)2.本文將對淋巴管生成分子機制及相關(guān)疾病的最新研究進展作一綜述。1淋巴系統(tǒng)的功能人體循環(huán)系統(tǒng)中，血液由左心室射出經(jīng)主動脈及其各級分支流到達全身的毛細血管，在此與組織液進行物質(zhì)交換，供給組織細胞氧和營養(yǎng)物質(zhì)，運走二氧化碳和代謝產(chǎn)物，約90%的血

2、液經(jīng)各級靜脈流回右心房，而剩余10%的血液經(jīng)淋巴管返回血管系統(tǒng)。在組織細胞間隙，部分組織間隙液、生物大分子、細胞進入毛細淋巴管盲端形成淋巴液，然后沿淋巴管匯集，最后經(jīng)右淋巴導管和胸導管返回血管系統(tǒng)，因此，淋巴管具有調(diào)節(jié)組織液平衡的作用，這也是淋巴系統(tǒng)最主要的功能3.在健康的成年個體，淋巴系統(tǒng)每天把約12L的組織間隙液帶回靜脈，其中含有2030g蛋白質(zhì)。淋巴液經(jīng)過淋巴結(jié)時，隨淋巴液回流到達淋巴結(jié)的病原體、異物等有害成分被抗原提呈細胞（單核/巨噬細胞、樹突狀細胞等）攝取，加工后以免疫性肽的形式呈現(xiàn)于提呈細胞表面，最終被免疫活性細胞識別，啟動特定的免疫反應，因此，淋巴系統(tǒng)在機體免疫應答過程中發(fā)揮十分

3、重要的作用。此外，在小腸絨毛內(nèi)毛細淋巴管能吸收膳食脂肪。2淋巴管生成過程淋巴管在哺乳動物胚胎早期開始發(fā)育。在人類，淋巴囊出現(xiàn)在67周齡的胚胎，而在小鼠，淋巴管的發(fā)育大約開始于胚胎形成后10d（embryon-ic day 10,E10）4.淋巴管生成過程大致分為以下幾個階段：1）淋巴管內(nèi)皮細胞（lymphatic endo-thelial cells,LECs）的生成；2）LECs從主靜脈的萌芽長出；3）初級淋巴囊的形成；4）初級淋巴囊與靜脈的分離；5）初始淋巴管的重塑和成熟。見圖1.3淋巴管生成分子機制3.1 LECs的生成淋巴管起源于胚胎早期的靜脈，存在于胚胎主靜脈上的血管內(nèi)皮細胞在內(nèi)外環(huán)

4、境影響下啟動相關(guān)基 因，引 導 血 管 內(nèi) 皮 細 胞 向LECs轉(zhuǎn) 化5.Nicenboim等6研究發(fā)現(xiàn)，斑馬魚主靜脈背側(cè)壁和腹側(cè)壁的細胞是不同的，LECs從主靜脈背側(cè)壁萌芽生成，但這些細胞實際上起源于腹側(cè)壁較早發(fā)育階段的前體LECs.Klotz等研究發(fā)現(xiàn)，小鼠心臟淋巴管LECs一部分起源于E9.5靜脈，另一部分起源于其他部位，如卵黃囊。胚胎早期靜脈LECs生成是脊椎動物淋巴管發(fā)育的一個重要過程。在LECs生成過程中，轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮至關(guān)重要的作用。同源異型盒轉(zhuǎn)錄因子（prospero-related homeobox domain 1,PROX1）在脊椎動物許多器官的發(fā)育過程中起調(diào)節(jié)作用，如視

5、網(wǎng)膜、腎原基細胞、淋巴系統(tǒng)等。在小鼠E9.5期，PROX1首先表達于前靜脈一側(cè)的LECs前體細胞，隨后這些細胞分化生成LECs,LECs經(jīng)極化方式遷移形成初級淋巴囊。隨著淋巴管發(fā)育的進行，PROX1在靜脈的表達逐漸減少，最后只表達于淋巴管2.Prox1基因敲除小鼠淋巴管生成顯著減少，體征有明顯的組織水腫。有趣的是，人們?nèi)匀荒軌蛴^察到Prox1基因敲除小鼠胚胎內(nèi)皮細胞從主靜脈背側(cè)壁萌芽長出，但它們只保留血管內(nèi)皮細胞標志基因的表達，而不表達LECs標志基因，說明從主靜脈背側(cè)壁萌芽長出的內(nèi)皮細胞不能分化生成LECs.這些研究揭示Prox1對于LECs的分化生成至關(guān)重要，而對于LECs從主靜脈背側(cè)壁萌

6、芽長出、遷移的過程不起作用2.性別決定區(qū)Y框18SRY（sex determining region Y）-box 18,SOX18是Sox轉(zhuǎn)錄因子F（SoxF）亞家族的一員。Francois等8研究發(fā)現(xiàn)Prox1基因啟動子區(qū)域包含SOX18結(jié)合位點，體內(nèi)和體外實驗顯示SOX18綁定到Prox1基因啟動子的結(jié)合位點對于LECs的生成至關(guān)重要?；蚯贸齋OX18結(jié)合位點或顯性負性突變純合子Sox18基因能引起Prox1基因表達缺失，可導致小鼠胚胎致死或組織水腫8.而雜合子Sox18基因突變不能引起Prox1基因表達缺失，進一步研究發(fā)現(xiàn)雜合子Sox18基因突變后，SOX18功能缺失，LECs前體細

7、胞內(nèi)SoxF亞家族的SOX7和SOX17表達顯著上調(diào)，啟動Prox1基因重新表達。在人類，Sox18基因突變可引起毛發(fā)稀少-淋巴水腫-毛細血管擴張綜合征（Hypotri-ochosis-Lymphedema-Telangiectasia,HLT）9,人類Sox18基因突變通常由顯性負性作用引起，因此，Sox18基因在淋巴管生成過程中發(fā)揮十分重要的作用。此外，Sox17基因突變與人類原發(fā)性淋巴水腫相關(guān)。有趣的是，在LECs誘導生成的過程中，Sox18不只表達于靜脈內(nèi)皮細胞，還表達于動脈內(nèi)皮細胞。與Prox1相比，Sox18在淋巴管生成胚胎后期不再表達，表明Sox18可能對正在進行的LECs分化沒

8、有進一步的作用。目前，關(guān)于調(diào)節(jié)Sox18表 達 的 分 子 機 制 研 究 較 少。Yong Deng等10研究發(fā)現(xiàn)小鼠E9.5期蛋白激酶A（PKA）、蛋白激酶B（PKB/AKT）或其他激酶可以通過磷酸化腺苷酸核糖基化作用因子1（ADP-ribosylationfactor 1,RAF1）259位點絲氨酸（Ser259）激活胞外信號調(diào)控激酶（extracellular signal-regulated ki-nas,ERK），隨 后Sox18和Prox1被 激 活，SOX18+/PROX1+LECs前體細胞從主靜脈腹側(cè)壁遷移到背側(cè)壁，在E11.5期SOX18+/PROX1+LECs從主靜脈背側(cè)

9、壁萌芽生成，并在E14.5期形成初級淋巴囊。相對于小鼠，斑馬魚LECs的分化生成過程有所不同。Andreas van Impel等11研究發(fā)現(xiàn)Sox18、Prox1和雞卵清蛋白上游轉(zhuǎn)錄因子II（chicken ovalbumin upstream transcription fac-tor II,Coup-TFII）在斑馬魚LECs的分化生成過程中并不是必不可少的，分別基因敲除Prox1、基因突變Coup-TFII和基因敲除Sox18對LECs的分化生成的影響不大，也就是說誘導斑馬魚LECs的分化 生 成 存 在 其 他 的 信 號 通 路。Nicenboim等6研究發(fā)現(xiàn)Wnt-β-

10、catenin-TCF/LEF（Wnt得名于果蠅中wingless基因；β-catenin指β-鏈蛋白；TCF/LEF指T細胞因子/淋巴增強因子）是誘導斑馬魚LECs的分化生成的信號通路。Coup-TFII是一種多功能孤兒核受體。Coup-TFII在靜脈內(nèi)的表達始于E8.5期，在LECs內(nèi)不同時期都有表 達。Coup-TFII基 因 敲 除 實 驗 顯 示，Coup-TFII基因的敲除可導致靜脈細胞內(nèi)標志基因表達缺失，胚胎期應生成的靜脈反而具有動脈的特征，同時LECs前體細胞生成受到抑制2.Srinivasan等12研究發(fā)現(xiàn)Coup-TFII能夠直接結(jié)合到Prox1上。進一

11、 步 研 究 發(fā) 現(xiàn)Coup-TFII和Prox1都 是LECs特異性標志物，Coup-TFII在LECs分化生成和成長過程中對于Prox1啟動和穩(wěn)定表達至關(guān)重要。淋巴管透明質(zhì)酸受體-1（lymphatic vesselhyaluronan receptor-1,LYVE-1）是一種廣泛應用的LECs特異性標志物4.在小鼠E9期，LYVE-1以極性的方式表達于靜脈內(nèi)皮。在人類成人淋巴管中，LYVE-1表達顯著減少，但在毛細淋巴管中保持較高的表達。然而，小鼠LYVE-1基因敲除實驗顯示LYVE-1對于正常淋巴管的發(fā)育過程中并不是必不可少的13.3.2 LECs從主靜脈的萌芽長出與初級淋巴囊的形成

12、血管內(nèi)皮生長因子受體3（vascular endotheli-al growth factor receptor-3,VEGFR-3）為膜型酪氨酸激 酶 受 體，其 配 體 為 血 管 內(nèi) 皮 生 長 因 子C（VEGF-C）和D（VEGF-D）。小鼠E11.5期VEG-FR-3在血管中的表達顯著降低，而在LECs前體細胞的表達依然很高。此時，LECs前體細胞開始表達神經(jīng)纖毛蛋白-2（neuropilin-2,NRP2或NP-2）。NP-2能提高VEGFR-3對VEGF-C的反應敏感性。這些信號促進LECs從主靜脈的萌芽長出并形成初級淋巴囊。雜合子VEGF-C基因突變小鼠表現(xiàn) 出 嚴 重 的

13、淋 巴 管 發(fā) 育 不 全，而 基 因 敲 除VEGF-D對淋巴管生成沒有影響。VEGF-C基因敲除實驗顯示，LECs能夠在胚胎主靜脈分化生成但不能從主靜脈背側(cè)壁萌芽長出、遷移形成初級淋巴囊。因此，VEGF-C在LECs從主靜脈萌芽長出的過程中起到非常重要的作用（見圖1B）。高表達可溶性VEGFR-3轉(zhuǎn)基因小鼠從E14.5期開始表現(xiàn)出 嚴 重 的 淋 巴 管 發(fā) 育 不 全，說 明VEGF-C/VEGFR-3信號在初級淋巴囊形成過程中起到關(guān)鍵作用（見圖1C）。成纖維細胞生長因子2（fibro-blast growth factor 2,FGF-2）、胰島素生長因子1（insulin-likegrowth factor 1,IGF-1）、IGF-2、肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor,HGF）、內(nèi)皮素-1（endothelin-1,ET-1）等生長因子也能促進淋巴管生成，但研究發(fā)現(xiàn)這些生長因子對淋巴管生成不是 直接 起作用，而是 通 過 激 活VEGF-C或VEGF-D發(fā)揮作用13.膠質(zhì)和鈣結(jié)合EGF區(qū)域1（collagen and c