1-磷酸鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate, S1P)作为一种常见的信使分子，在炎症、血管生成、内皮屏障完整性以及细胞增殖、分化、迁移等过程中起着关键作用，是癌症、动脉粥样硬化、纤维化和多发性硬化症等多种疾病的重要调节者[1]。目前，SphK1/S1P信号通路在肺纤维化中的作用研究已取得一些进展，本文就该方面的研究作一综述。
1 SphK1/S1P信号通路及其功能1-磷酸鞘氨醇(sphingosine-1-phosphate, S1P)是一种具有生物活性的溶血磷脂，具有多种生理作用。在体内，鞘磷脂(sphingomyeline, SP)可在神经磷脂酶的作用下，生成神经酰胺(ceramide, Cer)，而Cer在神经酰胺酶的作用下生成鞘氨醇(sphingosine, Sph)[2]。鞘氨醇通过鞘氨醇激酶(sphingosine kinases, SphKs)磷酸化，最终生成S1P。S1P特异性结合S1P受体(sphingosine 1-phosphate receptors, S1PRs), 调控细胞多种生理进程。
1.1 SphKs及其功能SphKs是调控S1P合成的关键限速酶，它有两种同工酶，即鞘氨醇激酶1(sphingosine kinase 1, SphK1)和鞘氨醇激酶2(sphingosine kinase 2, SphK2)。两种SphKs均可磷酸化鞘氨醇以形成S1P，从而激活多种细胞外和细胞内信号传导机制[3]。SphK1和SphK2已被证实可调节不同的细胞生理功能。SphK1主要表达于细胞质中，在细胞质中它可被磷酸化激活并转移至质膜上，促进细胞存活和增殖；而SphK2仅表达在某些组织的细胞核和线粒体内膜, 主要参与凋亡的诱导和细胞周期阻滞[4]。
1.2 S1P裂解酶(sphingosine-1-phosphate lyase, S1PL)及其功能S1PL是一种胞内酶，它控制鞘磷脂降解途径的最终步骤，是鞘磷脂分解代谢的重要生化途径[5]。S1PL通过催化S1P C2-3碳键裂解，导致其不可逆降解为磷酸乙醇胺和十六碳烯醛。当S1PL功能发生异常时，S1P及其上游的鞘磷脂中间体会在细胞中积累，导致器官功能障碍[6-7]。
1.3 S1P受体家族及其功能S1P受体是一种G蛋白偶联受体，具有5种不同的亚型：S1PR1-5。其中，S1PR1、S1PR2和S1PR3广泛表达于脑、肺、肝、心、脾、胸腺、肾、骨骼肌等多种组织，而S1PR4仅表达于淋巴和造血组织，S1PR5表达于中枢神经系统[8-9]。S1P特异性结合S1PR1-5，通过S1P受体介导的细胞内信号通路，调控细胞多种生理进程。
2 肺纤维化的发病机制肺纤维化是一类以肺泡上皮损伤和肌成纤维细胞积聚为特征的肺部疾病。肺纤维化的发生，主要由于上皮损伤，导致肺泡上皮细胞异常活化，产生大量细胞因子，炎性细胞浸润，募集并激活大量成纤维细胞向肌成纤维细胞分化[10]。活化后的肌成纤维细胞可合成分泌大量的细胞外基质(extracellular matrix，ECM)，并沉积于肺间质，导致肺组织瘢痕形成，肺组织结构进行性和不可逆破坏，最终导致肺功能丧失、气体交换中断和呼吸衰竭[11]。最为典型的肺纤维化疾病是特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)，其特征在于成纤维细胞的增殖与细胞外基质重塑，导致肺结构的不可逆变形[12]。目前已知多种细胞因子在不同阶段调节肺纤维化的发生和病理进程。
3 SphK1/S1P信号通路在肺纤维化中的作用 3.1 SphK1Zhang等[1]研究发现，给予博莱霉素或TGF-β，可分别导致肺组织和人胚胎肺成纤维细胞(HELF)中SphK1水平的升高，S1P的水平也随之升高。Sferra等[13]在博莱霉素诱导的肺纤维化模型小鼠中也发现，其肺组织中SphK1 mRNA和蛋白质水平表达增加，当使用SphKs抑制剂后，博莱霉素诱导的肺损伤和纤维化程度明显减轻。同时，在博莱霉素或TGF-β刺激的HELF中，SphK1 mRNA和蛋白表达增加，纤维化表型相关标志物FN和α-SMA的表达也增加，使用TGF-β的中和抗体，可明显逆转这一过程。此结果表明，TGF-β介导的肺纤维化过程，可能依赖于SphK1为限速酶合成的S1P发挥作用。因此，SphK1可能会成为未来治疗肺纤维化的新靶点。
3.2 S1P降解过程TGF-β可通过提高转录因子Smad3与S1PL基因Sgpl1启动子的结合能力，从而上调了HELF中S1PL基因的转录水平[14]；此外，过表达S1PL基因可引起TGF-β诱导的HELF中FN和α-SMA表达下降；相反，敲除S1PL基因(Sgpl1+/-)可发现博莱霉素诱导的小鼠肺组织FN和α-SMA的蛋白表达量显著增加，提示S1PL基因缺失可加重博莱霉素诱导的肺纤维化。因此，S1PL很可能作为一种肺纤维化的内源性抑制因子，通过增加S1PL活性或表达方式，可为未来肺纤维化治疗提供新的方向。
3.3 S1P受体家族在体内，S1P作用于S1PRs后，能够调节多种生理生化过程。其中，起主要调控作用的是S1PR1、S1PR2和S1PR3[15]。当使用高剂量的非选择性S1PRs激动剂FTY720处理博莱霉素诱导的模型小鼠时，可发现小鼠肺血管渗漏及纤维化程度明显增加[16]。FTY720可促进HELF向肌成纤维细胞分化，增加TGF-β的表达水平，并增加ECM的沉积。这种FTY720的促纤维化作用，不依赖于经典的Smad信号通路[17]。此外，Sobel等[18]研究发现，当TGF-β1处理HELF后，胞内Smad2/3磷酸化水平明显升高，ECM合成和分泌能力也随之增加；采用S1PRs激动剂处理细胞后，未发现有Smad2/3磷酸化水平的升高，此时胞内的PI3K/Akt和ERK1/2信号通路却被磷酸化激活。此外，当使用S1PR2/3拮抗剂、ERK1/2抑制剂或PI3K抑制剂处理HELF后，可明显抑制S1P促ECM合成的能力。由此可见S1P可能通过一条非依赖于TGF-β1/Smad2/3的信号通路，特异性激活位于S1PR2/3下游的PI3K/Akt和ERK1/2信号通路，从而实现其促肺纤维化的作用。
近年来的一项研究表明，在S1PR2 LacZ/+小鼠中，可观察到S1PR2在肺泡巨噬细胞、血管内皮细胞和肺泡上皮细胞中表达，同时S1PR2在纤维化细胞群中也大量表达。通过基因编辑方式敲除S1PR2，可减轻博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化[19]。此外，Park等[20]通过博莱霉素诱导的肺纤维化模型发现，当给予博莱霉素后的第7天，S1PR2缺陷型小鼠的肺部炎症表现(包括细胞浸润和促炎性细胞因子含量)明显弱于野生型小鼠。博莱霉素治疗后的第28天，野生型小鼠的肺组织中已观察到严重的炎症和纤维化，而S1PR2缺陷型小鼠的肺组织中，却较少出现炎症和纤维化表型。他们又进一步使用S1PR2抑制剂JTE-013作用于肺上皮细胞，发现JTE-013可显著抑制TGF-β1诱导细胞发生间质转化和ECM积聚。此外，在细胞中敲除S1PR2或S1PR3基因后，同样可抑制TGF-β1诱导的α-SMA表达。此项研究提示，TGF-β1通过S1PR2/3途径，诱导了上皮细胞向肌成纤维细胞分化。由此可见，S1PR2/3可能参与肺纤维化的炎症和纤维化进程。因此，通过抑制S1PR2/3及其后续介导的信号通路，可能是治疗肺纤维化疾病的新途径。
与S1PR2/3不同的是，S1P/S1PR1介导的信号通路可能参与了内皮细胞屏障功能的调控。在博莱霉素诱导的肺纤维化模型中，给予小鼠S1PR1激动剂FTY720或AUY954 24h时后，肺组织毛细血管内皮屏障的完整性增加，由损伤引起的血管渗漏减少；然而，当小鼠长期反复注射S1PR1选择性激动剂后，却会增加博莱霉素刺激的小鼠肺血管渗透性和死亡率；同时，持续接触S1PR1激动剂后，小鼠的肺纤维化程度也明显加重[21]。因此，S1PR1激动剂在不同的作用时间，对纤维化进程表现出不同的作用。关于S1PR1在肺纤维化的具体作用机制，还有待进一步研究证实。
4 小结与展望综上所述，S1P通过与不同的S1PRs结合，启动胞内下游信号传递过程，从而影响肺血管屏障功能、炎性细胞在肺组织中的趋化、成纤维细胞迁移、增殖和肌成纤维细胞的分化，从而参与了肺纤维化的病理生理进程。因此，经由SphKs，S1PL及S1P转运蛋白参与调控的S1P合成与代谢途径，在脏器纤维化发生过程中发挥了极其重要的作用。然而，S1P及其相关信号通路尚未完全阐明，在不同器官和物种中，S1P究竟发挥促进还是抑制纤维化作用，又往往取决于相应的病理环境和损伤刺激强度，这些都是我们亟需研究的内容。此外，S1P信号通路与TGF-β信号通路在多个环节存在着相互串话的现象，深入阐明这一复杂的相互作用机制，可为未来治疗肺纤维化疾病提供更多有效的药物靶点。
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