TGF-β信号转导中Smad2、Smad3的调控

转化生长因子-β(TGF-β)是一种多功能的细胞因子,调节不同的生理和病理过程,如胚胎发生、伤口愈合、纤维化、血管化和免疫调节,在发育调控、肿瘤生成和遗传疾病中发挥作用,是目前已知的与病理性瘢痕(增生性瘢痕、瘢痕疙瘩)形成关系最密切的细胞因子[1-2].TGF-β是TGF-β超家族成员之一,其通过细胞表面膜受体丝氨酸/苏氨酸激酶和胞浆内效应分子Smad蛋白等将信号转导到核内[3].现已发现9个Smad蛋白(Smad1-Smad9),3种类型:①受体调节型(R-Smad).包括Smad1、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8、Smad9.②共同介质型(Co-Smad).哺乳动物中仅有Smad4.③抑制型(I-Smad).包括Smad6、Smad7[3].其中,TGF-β信号激活的R-Smad只有Smad2和Smad3[2],而且Smad2和Smad3的同源性高达92%[4],但他们在胞内的调控、核内的转录机制却完全不同,而两者之间差异的研究有助于将瘢痕增生、纤维化等机制的研究深入到Smad下游分子的水平.笔者就Smad2和Smad3在TGF-β信号转导中的不同之处作一综述.     

Smad锚着蛋白在糖尿病肾病肾小管上皮细胞转分化中的作用及机制研究

目的 研究Smad锚着蛋白(SARA)在高葡萄糖诱导的HK-2细胞转分化中的作用及相关机制.方法 用高浓度葡萄糖(30 mmol/L D-葡萄糖)刺激HK-2细胞,分别采用细胞免疫荧光、Western印迹及实时定量PCR等方法检测HK-2细胞波形蛋白(vimentin)、紧密连接蛋白(ZO-1)、SARA、转化生长因子β1(TGF-β1)、Smad2及Smad3的表达.分别转染全长SARA质粒[SARA (WT)]及敲除SBD结构域的SARA质粒[SARA(dSBD)],检测转染后高糖诱导的HK-2细胞Vimentin、ZO-1、Smad2、Smad3、p-Smad2、p-Smad3表达的变化.结果 高糖刺激时,HK-2细胞出现转分化 ;ZO-1蛋白和mRNA表达呈时间依赖性下调 ;vimentin蛋白和mRNA表达呈时间依赖性上调,而SARA蛋白和mRNA表达呈时间依赖性下调 ;TGF-β1、Smad3蛋白和mRNA表达呈时间依赖性上调 ;Smad2 mRNA表达呈时间依赖性上调,而其蛋白表达呈时间依赖性下调 ;Smad2和Smad3磷酸化,Smad3活化时间更长.与高糖刺激组相比,转染全长SARA质粒[SARA (WT)]过表达SARA使HK-2细胞ZO-1表达上调(P＜0.05) ;vimentin表达下调(P＜0.05) ;Smad2蛋白表达上调,但mRNA表达无明显变化 ;Smad2活化时间延长.转染SARA(dSBD)质粒对高糖诱导的HK-2细胞ZO-1、vimentin、Smad2的表达无影响,对Smad2和Smad3的磷酸化亦无明显影响.结论 高糖诱导的HK-2细胞转分化过程中,TGF-β1信号通路活化,SARA的表达下调.过表达SARA可能通过上调Smad2的蛋白表达,延长Smad2活化时间,从而抑制TGF-β1信号传导,进而抑制高糖诱导的HK-2细胞转分化进程.     

高糖及洛沙坦对人腹膜间皮细胞Smad表达的影响

目的 探讨腹膜纤维化机制以及可能的防治措施。方法从网膜获取腹膜间皮细胞,分别用不同浓度葡萄糖或甘露醇的培养液或同时加入4.25％,葡萄糖和含洛沙坦(losartan)的培养液刺激,检测转化生长因子β1(TGF-β1)及Smad的表达。结果 (1)高糖上调人腹膜间皮细胞Smad 2和Smad 4基因表达;Smad 3表达无变化;(2)高渗对Smad家族和TGF-β1的表达没有影响;(3)洛沙坦抑制Smad 2基因的表达,但对蛋白质无抑制作用;(4)高糖刺激问皮细胞TGF-β1的表达,其表达量在加入洛沙坦后明显下降。结论高糖刺激了TGF-β1和Smad 2、Smad 4的表达,这可能是细胞外基质堆积、腹膜纤维化的机制之一。洛沙坦可通过下调TGF-β1,抑制Smad 2基因表达。     

乙型肝炎病毒X蛋白对卵圆细胞中Smad2、Smad3、Smad4基因表达的调控作用

目的 观察乙型肝炎病毒编码X蛋白(HBX)对肝脏卵圆细胞中转化生长因子-β(TGF-β)/Smad中核心元件Smad2、Smad3、Smad4表达的调控作用。方法 稳定转染HBX基因的大鼠卵圆细胞株HBX-EGFP-LE/6作为实验组,转染绿色荧光蛋白标记空载体的大鼠卵圆细胞株EGFP-LE/6,大鼠卵圆细胞株LE/6作为对照组。Real-time聚合酶链反应(PCR)与Western blot分别检测3种细胞株中Smad2、Smad3、Smad4的mRNA和蛋白表达。结果 对照组Smad3的mRNA表达量分别是实验组的(4.56±0.79)倍和(4.14±0.38)倍,差异有统计学意义(P＜0.01)。对照组Smad4的mRNA表达量分别是实验组的(1.41±0.04)倍和(1.63±0.43)倍,差异有统计学意义(P＜0.01)。实验组Smad3蛋白表达水平有一定程度降低。结论 HBX可以在卵圆细胞中影响TGF-β/Smad信号通路中的核心元件Smad3的转录及蛋白合成,对Smad4的转录有一定影响。     

双氢睾酮对LNCaP细胞系Smad3和Smad4转录及表达的影响

目的:探讨双氢睾酮(DHT)对前列腺癌细胞系LNCaP中转化生长因子β(TGFβ)信号通路的下游信号蛋白Smad3、Smad4的基因转录及表达是否有影响,氟他胺对这些影响有无拮抗作用。方法:用含不同浓度DHT(2、10、50nmol/L)和氟他胺(100nmol/L)的RPMI1640培养液培养LNCaP细胞株。RTPCR检测LNCaP细胞中Smad3、Smad4mRNA水平,Western印迹法检测Smad3、Smad4蛋白表达情况。结果:与不含DHT和氟他胺的对照组比较,10、50nmol/LDHT明显增强LNCaP细胞中Smad3mRNA的表达(P<0.05),不同浓度的DHT均使Smad3蛋白的表达增高(P<0.05),氟他胺明显抑制DHT的这种增强作用(P<0.05);10nmol/L浓度的DHT对Smad4mRNA的转录有明显的抑制作用(P<0.05),这种抑制作用受氟他胺的抑制,不同浓度的DHT均可以使Smad4蛋白的表达下降,而且下降程度要比Smad4mRNA下降更为明显(P<0.05),氟他胺能够减轻这种抑制作用。结论:DHT能够增强Smad3mRNA的转录和表达,而对Smad4mRNA的转录和表达有抑制作用,氟他胺可以不同程度地抑制DHT的这些作用。雄激素受体(AR)信号通路和TGFβ信号通路可能在Smads水平上存在交联。     

转化生长因子β1及Smad信号转导通路在肾小球硬化中的作用

目的探讨转化生长因子β1(TGF—β1)及其信号转导分子Smad2、Smad3、细胞外基质(ECM)在肾小球硬化过程中的表达及其意义。方法以20例正常肾组织为对照组,对38例各种不同组织学类型的肾活检标本,用免疫组织化学染色方法观察TGF—β1、Smad2、Smad3、纤连蛋白(FN)在肾小球中的染色强度,并对检测结果作图像分析处理。以体外培养的人系膜细胞为对象,观察TGF-β1对系膜细胞表达Smad2、Smad3、FN的影响。Smad2、Smad3、FN的基因表达采用RT—PCR检测;Smad2、Smad3、FN的蛋白表达采用Western印迹检测。结果所有增生、硬化病理类型肾小球肾炎中病变肾小球TGF—β1、Smad2、Smad3、FN蛋白表达均显著高于对照组(P<0.05),且TGF—β1、Smad2、Smad3在肾小球中的表达与FN在肾小球中的蓄积呈显著正相关(P<0.05)。外源性TGF—β1刺激人肾系膜细胞后,系膜细胞Smad3mRNA和蛋白表达显著增高(P<0.05);Smad2mRNA和蛋白表达无明显改变(P>0.05);FNmRNA和蛋白表达显著增高(P<0.05)。结论TGF—β1及其信号转导分子Smad蛋白可能参与了ECM在病变肾小球中的过量蓄积,从而在肾小球硬化过程中起重要作用。     

TGF-βRⅠ、Smad2、Smad 3及Smad7在瘢痕疙瘩中的表达

目的 观察比较瘢痕疙瘩、正常瘢痕及正常皮肤中转化生长因子β1型受体（TGFβRⅠ）、Smad2、3、7的表达情况，探讨以上信号传导分子在瘢痕疙瘩形成过程中的作用。方法 运用免疫组化技术检测上述4种蛋白在3种不同组织44例标本中的表达，寻找其规律。结果 与正常瘢痕及正常皮肤相比，瘢痕疙瘩中TGF-βRⅠ表达增强，Smad7表达减弱（P〈0．05），Smad2及Smad3表达增强不显著，但在核内积聚较为明显。结论 瘢痕疙瘩中TGF-βRⅠ表达增强，Smad2、3核内持久积聚及抑制性因子Smad7表达减少，可能是瘢痕疙瘩形成的重要原因。     

缬沙坦对早期糖尿病肾病大鼠肾组织TGF-β1/Smad2的影响

目的:探讨血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂缬沙坦(代文)对早期糖尿病肾病大鼠肾小管上皮细胞丝/苏氨酸激酶受体(Smad2) 的影响.方法:用代文灌服DN模型大鼠,生化检测实验大鼠24 h尿蛋白、血肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)、血浆白蛋白(Alb);PAS染色观察大鼠肾脏病理变化;免疫组化(IHC) 检测肾组织TGF-β1/Smad2表达.结果:缬沙坦能够降低实验大鼠肾小管上皮细胞Smad2的表达,减少24 h尿蛋白、Scr、BUN,升高Alb,缩小肾小球直径,改善肾脏病理,缬沙坦组与模型组相比,P<0.05或P<0.01.结论:缬沙坦可能通过影响DN大鼠肾组织TGF-β1/Smad2的表达改善上述生化指标,从而减轻肾脏病理损害.     

Smad与骨质疏松症

骨质疏松症(osteoporosis,OP)是由成骨细胞(osteoblast,OB)负责的骨形成和破骨细胞(osteoclast,OC)负责的骨吸收之间的平衡被打破所致。已有大量研究证实转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)通路和骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)通路能调控骨形成与骨吸收的平衡,而Smad蛋白家族(Smad)直接介导TGF-β通路和BMP通路下游的信号转导,在调节骨代谢过程中扮演重要的角色。本文针对OP,主要从Smad影响OB与OC的作用方面进行综述。     

转化生长因子-β1对瘢痕疙瘩成纤维细胞Smad3、7mRNA表达的影响

研究转化生长因子-β1(TGF-β1)对瘢痕疙瘩成纤维细胞(KFB)Smad3、7mRNA表达的影响。方法：用RT-PCR法分别检测TGF-β1不同浓度(0，5，50，500pmol／1：Smad3 mRNA 24h，smad7 mRNA 90min)和TGF-β1(500pmol／1)作用不同时间(Smad3 mRNA：1，2，4，24，48h；Smad7 mRNA：0．5，1，1，5，2，4，24h)对Smad3、7mRNA表达的影响。结果：Smad3 mRNA水平随TGF-β1浓度的增加而呈浓度依赖性下降；5pmol／lTGF-β1就能使Smad7 mRNA水平明显地升高，并随TGF-β1浓度加大而略有改变；随作用时间延长，Smad3mRNA水平逐渐下降，在作用48h后下降到最低，呈时间依赖性。而Smad7 mRNA水平在细胞受到TGF-β1刺激后l20min即达到最高值。结论：TGF-β1能使KFB细胞Smad3 mRNA发生配体依赖性的下调，而使Smad7 mRNA表达迅速增加。     

肾纤康对肾间质纤维化大鼠Smad信号通路的影响

目的：研究肾纤康对单侧输尿管梗阻（UUO）大鼠肾组织转化生长因子β1（TGF-β1）、Smad2、Smad3、Smad7表达的影响,探讨肾纤康防治肾间质纤维化的作用机制。方法：将40只大鼠随机分为4组,即假手术组、模型组、肾纤康组、苯那普利组,采用左侧输尿管梗阻方法造模,用免疫组织化学方法作肾间质TGF-β1、Smad2、Smad3、Smad7检测,并观察肾脏病理学变化。结果：模型组和各治疗组肾间质TGF-β1、Smad2、Smad3面积比增加,Smad7面积比减少,与假手术组相比差异有统计学意义（P〈0.05）。与模型组相比,药物治疗组肾间质TGF-β1、Smad2、Smad3面积比减少,Smad7面积比增加,差异有统计学意义（P〈0.05）。肾纤康组与苯那普利组肾间质TGF-β1、Smad2、Smad3、Smad7面积比差异无统计学意义（P〉0.05）。结论：肾纤康通过下调TGF-β1、Smad2、Smad3在肾间质的表达及增加Smad7的表达而抑制单侧输尿管梗阻（UUO）大鼠肾间质纤维化,与肾纤康可调节TGF-β1/Smad信号转导通路有关,其作用与苯那普利差异无统计学意义。     

苯那普利对糖尿病大鼠肾组织中TGF-β1和Smad7表达的影响

目的:探讨苯那普利对糖尿病大鼠肾组织中转化生长因子β1(TGF-β1)和Smad7表达的影响.方法:将Wistar大鼠随机分为正常对照组、糖尿病非治疗组(模型组)和糖尿病苯那普利治疗组3组.用链脲佐菌素诱导造模.于给药8周后处死大鼠,检测各组大鼠的平均动脉压、血糖、肾功能指标、24 h尿蛋白.采用逆转录多聚酶链反应(RT-PCR)检测TGF-β1及Smad7 mRNA表达水平.采用免疫组化检测TGF-β1及Smad7蛋白定位的表达.结果:与正常组相比,糖尿病大鼠平均动脉压、血糖、肾功能指标、24 h尿蛋白排出均增加;肾小球ECM明显增多、系膜区扩大(PAS染色);TGF-β1及Smad7 mRNA表达上调;TGF-β1及Smad7蛋白的表达明显增加.苯那普利治疗后上述指标明显减轻.结论:TGF-β/Smad通路在糖尿病肾病时是激活的,苯那普利治疗可延缓肾脏损害.     

Smad1、Smad5在肾阳虚不育大鼠睾丸中表达的研究

目的: 观察Smad1、Smad5在腺嘌呤诱导的肾阳虚不育大鼠睾丸中的表达,探讨肾阳虚不育的病理机制,为防治男性不育提供可靠的实验依据。　方法: 60d雄性SD大鼠 48只,随机分为 6组(肾阳虚 7、14、21d组;正常对照7、14、21d组),每组 8只。以腺嘌呤 300mg/kg给大鼠灌胃,诱导肾阳虚不育大鼠模型,于灌胃第 7、14、21d,用免疫组化SABC法测定Smad1、Smad5在其睾丸中的表达。　结果: Smad1表达见于所有正常对照组及模型组大鼠睾丸各级生精细胞的胞质内,支持细胞及间质细胞未见表达;灌胃第 7、14d与正常对照组相比差异无显著性(P>0. 05),第 21d的表达较正常对照组及第 7、14d明显减弱(P<0. 05)。Smad5表达见于正常对照组及腺嘌呤灌胃第 7d大鼠睾丸的初级精母细胞及精原细胞的胞核内,两组比较差异无显著性(P>0. 05),其余各级生精细胞、支持细胞及间质细胞均未见表达;灌胃第 14、21d大鼠睾丸中未见Smad5表达。　结论: 肾阳虚大鼠睾丸中Smad1表达的减弱及Smad5的无表达,可能是导致其不育的病理机制之一。     

前列腺癌中TGF-β/Smad信号的研究进展

转移生长因子β(TGF-β)超家族的成员及其下游的Smad信号转导分子与肿瘤的发生与发展有密切关系。在前列腺癌中,TGF-β/Smad信号通路被激活,在细胞水平调节细胞粘附性、肌丝系统、细胞周期等方面,并在分子水平调节特异基因的表达。同时其他的信号通路如MAPK和PI3K/Akt/mTOR通路以及一些基因和蛋白分子对于TGF-β/Smad信号通路的表达也具有调控作用。本文对近年来前列腺癌中关于TGF-β及Smad信号的表达、作用及调控方面的研究进展作一综述,并对其在前列腺癌基础研究与靶点治疗中的意义作一展望。     

基于Smad3的抗瘢痕增生药物高通量筛选体系的构建及效果评价

目的:构建Smad3反应性不稳定增强型绿色荧光蛋白(d2EGFP)报告系统,作为抗瘢痕增生药物高通量筛选体系。方法:分别以EGFP、d2EGFP为报告基因,neor为筛选基因,构建以4×成纤维细胞α2Ⅰ型前胶原(COL1A2)基序为增强子、SV40为启动子的报告基因载体p4COL1A2-EGFP和p4COL1A2-d2EGFP,并分别稳定转染NIH3T3细胞,获得Smad3反应性报告细胞株NIH3T3-d2EGFP和NIH3T3-EGFP。分别向两种细胞株中加入TGF-β1,比较不同时相点d2EGFP和EGFP的表达。应用Smad3“圈套”寡核苷酸(TFD)转染NIH3T3-d2EGFP,加入TGF-β1,观察TFD对TGF-β1诱导d2EGFP表达的拮抗作用。结果:NIH3T3-d2EGFP是较理想的Smad3反应性报告细胞株,Smad3TFD对TGF-β1诱导调控d2EGFP的表达具有明显的拮抗作用。结论:Smad3反应性d2EGFP报告系统可特异、灵敏、动态地反映和监测Smad3的活性变化。     

苯甲酸雌二醇对去卵巢大鼠皮肤中TGFβ1/Smad3信号通路的影响

目的 探讨苯甲酸雌二醇对去卵巢大鼠皮肤中TGFβ1/Smad3信号通路蛋白表达的影响.方法 35只健康雌性Wistar大鼠被随机分为4组:A组,正常对照组(n =5);B组,假手术组(n =10);C组,去卵巢组(即手术组,n =10);D组,去卵巢苯甲酸雌二醇治疗组(即治疗组,n =10).各组按要求制备动物模型.运用免疫组化法检测各组大鼠皮肤组织中TGFβ1、Smad3的变化,用平均光密度值表示,半定量分析结果.结果 与A组相比,D组大鼠皮肤组织中的TGFβ1及Smad3表达明显升高(P ＜0.05);B组TGFβ1及Smad3的表达无明显变化(P ＞0.05);C组TGFβ1及Smad3的表达明显降低(P ＜0.05).结论 苯甲酸雌二醇通过上调皮肤组织中TGFβ1、Smad3分子表达,增强TGFβ1/Smad3信号通路功能而发挥生物学效应.     

TGF-β1、Smad7在甲状腺癌中的表达和意义

目的探讨转化生长因子β1(TGF-β1)及其相关蛋白Smad7在甲状腺乳头状癌及滤泡状癌中的表达及临床病理意义。方法采用免疫组化SP法,对79例甲状腺癌及癌旁组织中TGF-β1、Smad7蛋白的表达进行检测。结果TGF-β1、Smad7蛋白表达率在癌旁组织分别为20%、16%,在甲状腺癌中为68.35%、72.15%,两者差异有统计学意义(P<0.05);不同性别、年龄、组织类型的甲状腺癌中二者表达差异无统计学意义,而在外膜侵犯、淋巴结转移、术后复发组均显著高于对应阴性组(P<0.05),并且差异有统计学意义(P<0.01)。结论TGF-β1、Smad7蛋白的表达在甲状腺癌的发生、发展中有一定作用,同时还与甲状腺癌的生物学行为密切相关,可以作为甲状腺癌诊断的辅助指标,并可能为其治疗方法的选择提供部分依据。     

TGF-β1、Smad4在慢性非细菌性前列腺炎大鼠模型前列腺组织中的表达及意义

目的:研究慢性非细菌性前列腺炎(CNP)SD大鼠前列腺组织中转化生长因子(TGF-β1)和Smad4的表达,并初步探讨前列腺组织纤维化的发病机制及意义。方法:将60只6月龄SD大鼠随机分为对照组(假手术)、30dCNP模型组和45dCNP模型组,每组20只。CNP模型组采用去势+高剂量苯甲酸雌二醇肌注方法建立CNP大鼠模型。用免疫组化和免疫印迹方法检查TGF-β1、Smad4在前列腺组织中的表达变化。结果:两个CNP模型组TGF-β1表达显著高于对照组(P均<0.05),而且45dCNP模型组高于30dCNP模型组(P<0.05)。两个模型组Smad4表达显著低于对照组(P均<0.05),而且45dCNP模型组低于30dCNP模型组(P<0.05)。TGF-β1、Smad4在CNP大鼠模型前列腺组织中表达呈负相关。结论:TGF-β1、Smad4可能参与CNP发病过程,前列腺纤维化可能是导致临床难以治愈的重要因素。     

瘢痕疙瘩成纤维细胞Smad3、7mRNA表达的调控机制

目的研究转化生长因子-β1影响瘢痕疙瘩成纤维细胞(KFB)Smad3、7mRNA表达的调控机制。方法用放线菌酮(CHX)和放线菌素D预处理KFB,以分别阻断KFB内源性蛋白质的合成及mRNA合成。采用逆转录PCR法检测瘢痕疙瘩成纤维细胞Smad3、7mRNA表达水平。结果经CHX预处理后,KFB的Smad3mRNA表达轻度上调,并完全抑制了TGF-β1对KFBSmad3mRNA的下调作用(P<0.01);而CHX预处理对KFB的Smad7mRNA表达及TGF-β1上调Smad7mRNA的作用并无明显影响。经放线菌素D预处理后,随TGF-β1作用时间延长,KFB的Smad3mRNA表达水平无明显下降。结论TGF-β1对KFBSmad3mRNA表达的调控过程可能还需要细胞合成其他蛋白的参与;但对Smad7mRNA表达的调控则不需要细胞合成其他蛋白参与,KFB细胞中的Smad7可能也是活化的SMADs的直接靶基因。     

Smad3和Smad7在梗阻性黄疸大鼠肝纤维化形成过程中的表达及意义

目的:研究梗阻性黄疸大鼠肝纤维化形成进程中Smad3与Smad7表达的变化及其对肝纤维化的意义。方法:Wistar大鼠60只,随机分成模型组和对照组。于术后第1天及术后7 d、14 d、28 d及35d 5个时间点模型组和对照组处死大鼠各6只。进行肝组织病理学观察,免疫组织化学法测定肝组织中Smad3、Smad7的表达情况并行半定量分析。结果:与对照组相比,模型组大鼠7、14、28、35 d肝纤维化程度逐渐增强,Smad3明显升高并有统计学意义(P0.001),Smad7明显降低并有统计学意义(P0.001);而且模型组5个时间点比较均有统计学意义(P0.001)。同时,Smad3与Smad7呈负的直线相关(r=-0.951,P001)。结论:随着胆道梗阻时间延长,肝纤维化程度逐渐加重,肝组织中Smad3表达水平显著增加,Smad7表达水平下降,Smad3与Smad7呈负的直线相关。抑制Smad3或增强Smad7的表达可能是防治肝纤维化的新途径。