ER蛋白TXNDC5在器官纤维化发病机制中的新作用:机制见解和治疗意义

在世界范围内，与纤维相关的疾病是疾病相关发病率和死亡率的巨大负担。纤维化是指损伤后，器官组织纤维化病灶的细胞外基质过度沉积，导致结构异常、功能受损，最终导致器官衰竭。迄今为止，缺乏有效的药物治疗靶向纤维化本身，突出了迫切需要确定针对器官纤维化的新药物靶点。最近，我们发现了纤维母细胞丰富的内质网蛋白二硫质异构酶(PDI)，含硫氧还蛋白结构域5 (TXNDC5)在心脏、肺、肾和肝纤维化中的关键作用，表明TXNDC5是激活纤维化转化生长因子-β信号级联所必需的，依赖于其作为PDI的催化活性。此外，在成纤维细胞中缺失TXNDC5可以通过抑制肌成纤维细胞的激活、增殖和细胞外基质的生成来改善器官纤维化并保护器官功能。在这篇综述中，我们详细介绍了TXNDC5促进各种组织类型纤维化的分子和细胞机制，并总结了针对TXNDC5治疗器官纤维化的潜在治疗策略。

纤维化是一种多器官的非生理修复过程，发生在化学、免疫和物理损伤的反应中，在进化上被设计为人体基质合成机械，以修复和维持组织稳态。损伤后，损伤细胞或浸润炎性细胞释放多种促纤维化细胞因子(如转化生长因子-β [TGFβ]和肿瘤坏死因子-α [TNFα])、生长因子(如结缔组织生长因子[CTGF]、成纤维细胞生长因子2 [FGF-2]、胰岛素样生长因子[IGF]、血小板源性生长因子[PDGF])和活性氧化剂，触发成纤维细胞的激活和增殖[1，2，3.］．活化的成纤维细胞转变为表达α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的肌成纤维细胞，负责产生急性组织修复和伤口愈合所需的细胞外基质(ECM)蛋白[4］．一旦组织修复完成，这个过程是可逆的，激活的成纤维细胞由于细胞凋亡而被移除。然而，如果对组织的损伤是永久性的，成纤维细胞的激活就会变得不受控制，将自己转变为抗凋亡的纤维相关成纤维细胞(FAFs)。因此，FAFs和ECM蛋白的持续和过度积累导致瘢痕形成、结构扭曲、组织功能的进行性丧失，最终导致器官衰竭。

TGFβ是导致器官纤维化的关键因素。虽然TGFβ抑制大多数细胞类型的增殖并触发上皮细胞凋亡，但它刺激间充质细胞增殖和ECM产生。TGFβ作为一个大型潜伏复合物的一部分分泌，该复合物包括潜伏的TGFβ结合蛋白(LTBP)、潜伏相关肽(LAP)和TGFβ本身[5］．在基质金属蛋白酶或整合素切割LTBP和LAP后，活化的TGFβ二聚体从复合物中释放出来并与TGFβ受体2 (TGFBR2)相互作用[6］．与TGFβ结合后，TGFBR2招募并磷酸化TGFβ受体1 (TGFBR1)，后者进一步磷酸化并激活SMAD2/3与SMAD4结合[7］．然后，SMAD2/3/4复合物进入细胞核，与其他共转录因子一起调节靶基因，触发驻留或迁移成纤维细胞向肌成纤维细胞的激活和转分化，并产生ECM。这些活化的肌成纤维细胞产生ECM蛋白，如胶原蛋白(I型、III型和IV型)、纤维连接蛋白、弹性蛋白和蛋白多糖，以恢复组织完整性和维持组织稳态[8］．如果损伤没有得到适当的解决，成纤维细胞将继续被激活，产生和积累过量的ECM蛋白。这将导致坚硬的纤维化基质的形成，其中基质的硬度提供了机械刺激，进一步促进纤维化组织重塑和纤维化进展[9］．在某些情况下，它可能导致组织结构、功能异常，最终导致器官衰竭。除了典型的SMAD信号通路外，TGFβ还刺激非典型的(不依赖于SMAD的)通路，如丝裂原激活蛋白(MAP)激酶(c-Jun n-末端激酶[JNK]，细胞外信号调节激酶[ERK]和p38)，磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)， rho样GTPases和janus激酶(JAKs)诱导器官纤维化[10］．

与纤维化相关的疾病造成巨大的医疗负担，全球高达45%的死亡归因于严重纤维化。然而，目前对纤维化的治疗效果有限[11］．值得注意的是，直接抑制tgf - β信号通路以减少器官纤维化可能会导致意想不到的副作用。例如，阻断tgf β介导的SMAD3磷酸化可以防止博莱霉素(BLM)诱导的肺纤维化(PF);然而，TGFβ或SMAD3缺失导致小鼠模型肺器官发生异常和全身炎症[12，13］．这些证据表明，抑制TGFβ可能导致系统性不良反应，可能不是器官纤维化的理想治疗靶点。因此，迫切需要描述和利用器官纤维发生的新机制来开发潜在的治疗方法[14］．在这里，我们讨论了内质网(ER)蛋白硫氧还蛋白(TRX)结构域5 (TXNDC5)在纤维化发病机制中的新作用，潜在的分子/细胞机制以及通过靶向TXNDC5治疗器官纤维化的潜在方法。

TXNDC5又称内皮蛋白二硫异构酶(endop -PDI)、内质网蛋白46 (ERp46)或蛋白二硫异构酶家族A，成员15 (PDI15)，是PDI家族成员。TXNDC5催化天然二硫键的形成，并通过其在ER中的TRX结构域重排二硫键[15，16］．每个TRX结构域都含有一个CGHC基序，作为PDI活性的催化结构域(图2)。1)．TXNDC5在功能上促进蛋白质的正常折叠，防止未折叠蛋白反应(UPR)相关的凋亡[15，17]，并通过与NADPH氧化酶相互作用介导氧化还原反应[18］．此外，TXNDC5与另一种伴侣蛋白热休克同源70蛋白(HSC70)协同作用，通过NF-κB信号通路加剧炎症表型，而不依赖于其PDI活性[15，19］．

TXNDC5在内皮细胞和成纤维细胞中富集[20.其中TXNDC5失调与多种疾病有关，包括器官纤维化、动脉粥样硬化、糖尿病、肝病、类风湿关节炎(RA)、癌症、神经退行性疾病和白癜风[15，21，22］．此外，TXNDC5在疾病状态下缺氧诱导表达，包括RA [23]、非小细胞肺癌[24和结直肠癌。先前的研究表明TXNDC5使EC对缺氧引发的凋亡具有抗性[20.］．综上所述，目前的证据表明，TXNDC5的异常表达可能通过其在不同细胞类型中的不同功能导致广泛的疾病。

据报道TXNDC5可促进多个器官的纤维化，包括心脏[25]， lung [26]，肾脏[27]和肝[28]，作为TGFβ信号转导的中介体(方案见图。1)．TXNDC5通过激活典型(smad3依赖)或非典型(MAP激酶，如JNK, ERK和促生存蛋白STAT3) TGFβ信号通路促进组织纤维化。TGFβ通过增加内质网应激水平和激活转录因子6 (ATF6)介导的转录控制诱导TXNDC5上调。此外，TXNDC5的TRX结构域有助于促纤维化蛋白的适当折叠和稳定。该TGFβ-ATF6-TXNDC5信号轴强调了TXNDC5在纤维发生中的关键作用，尽管其下游信号介质在单个器官中略有不同(见表)1)．在接下来的章节中，我们将详细描述TXNDC5介导心脏、肺、肾脏和肝脏器官纤维化发展的机制。

TXNDC5在心脏纤维化(CF)中的作用

心力衰竭(HF)是全球主要的公共卫生问题之一，发病率不断上升，死亡率也很高[29，30.］．尽管医学进步降低了心血管疾病(CVD)的死亡率，包括高血压性心脏病、急性冠状动脉综合征、先天性和心脏瓣膜疾病，但开发新的HF治疗策略以降低死亡率仍然至关重要[31，32］．除了心肌细胞异常外，CF还有助于心脏重塑，在HF的进展中发挥重要作用[33，34］．心肌纤维化组织替代心肌可降低心脏损伤后的收缩功能[33，34］．过多的ECM积累导致管壁僵硬，导致舒张和收缩功能障碍[33，34，35］．除了心脏功能外，心脏纤维化组织的增加导致心脏自动性增强和触发活动，这可能导致危及生命的心律失常[36，37］．因此，以CF为靶点，可能提供了一种针对HF收缩功能障碍、心律失常和死亡的新治疗途径。

在CF进展过程中，肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)、内皮素-1 (ET-1)和TGFβ1表达水平升高，触发成纤维细胞的激活和增殖[1，2，3.］．活化的心脏成纤维细胞转分化为表达α- sma的肌成纤维细胞，在纤维化病灶处分泌纤维胶原蛋白和多种ECM蛋白[4］．肌成纤维细胞还通过基质金属蛋白酶(MMPs)和基质金属蛋白酶的组织抑制剂(TIMPs)调节ECM的周转，以促进CF进展过程中ECM的积累[38］．

迄今为止，针对CF的治疗策略仍不理想。使用靶向RAAS的抑制剂，包括血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)、血管紧张素受体阻滞剂(ARB)和矿物皮质激素受体拮抗剂，已显示出在改善心室功能和减缓CF进展方面的益处[39，40，41］．然而，这些治疗会导致低血压作用，限制了它们减缓CF进展的能力。同时，在动物模型中，使用非选择性TGFβ抑制剂通过减弱成纤维细胞活化和ECM沉积来减少纤维化进展[42，43，44］．然而，这些非选择性TGFβ抑制剂会引起肝毒性等不良副作用，限制了其临床应用[45］．除了RAAS和TGFβ外，针对其他纤维源性分子的治疗策略，如TGFβ活化激酶1、p38、内皮素受体、G蛋白偶联受体激酶2和miR21已在临床前研究中进行了研究[25，46，47，48，49，50］．

最近，PDI家族蛋白与多种CVD有关[51］．多项研究描述了PDIs促进CVD发病的机制，并显示了通过靶向PDIs治疗这些疾病的可行性[25，52，53］．最近，Shih等报道了TXNDC5或PDI15调控ECM积累和纤维化进展[25］．TXNDC5在人和小鼠病理性心肌肥厚衰竭心脏成纤维细胞中表达上调。TXNDC5是内质网中的常驻蛋白，通过其PDI活性，促进ECM蛋白折叠，并通过氧化还原敏感的JNK信号通路激活心脏成纤维细胞。TXNDC5缺失对异丙肾上腺素诱导的小鼠心肌纤维化、肥大和收缩功能障碍的保护作用[25］．由于TXNDC5的表达上调在活化的心脏成纤维细胞中受到限制，因此，靶向TXNDC5可以抑制CF，比靶向TGFβ和RAAS更少的不良副作用。

TXNDC5在肺纤维化(PF)中的作用

PF是一种进行性的临床疾病，肺纤维化或瘢痕过度积聚导致肺/肺泡结构扭曲，肺功能和气体交换受损。因此，PF会导致呼吸困难、低氧血症、运动不耐受，最终导致死亡。特发性肺纤维化(IPF)以不同程度的肺部炎症和瘢痕为特征，是病因不明的肺间质性疾病中最常见的类型。在亚太国家，经调整的指规数发病率及流行率分别为每10万人口3.5至13例及5.7至45.1例[54］．利用台湾国民健康保险以人口为基础的大型数据库，根据狭义病例定义，2006-2011年期间，累计患病率从每10万人每年3.1例稳步上升到6.4例。更重要的是，IPF诊断后的平均生存时间为6.9年[55］．PF已成为全球巨大的经济和临床负担。由于对PF的发病机制认识不足，PF的治疗方法在提高生活质量甚至提高生存期方面仍不理想[56］．因此，迫切需要开发新的治疗方法来改善PF患者的预后。

复杂的病理生理机制(包括遗传易感性和损伤类型)可能解释了PF的发生和发展。一般而言，纤维化是由外源性(如感染、毒素和辐射)或内源性(如炎症、氧化应激和异常免疫反应)刺激对肺泡上皮细胞的重复损伤引起的。增加的纤维化前细胞因子和炎性细胞因子，包括TGFβ、TNFα、CTGF、PDGF等，诱导一系列信号级联，启动肺成纤维细胞的激活和增殖[57］．活化的成纤维细胞被转分化为胶原分泌肌成纤维细胞，促进成纤维性ECM蛋白的产生，并引起MMPs与其抑制剂TIMPs之间的失衡，导致ECM在纤维化灶过度积聚，导致肺结构异常[58］．此外，内质网应激在肺损伤时增加，触发肌成纤维细胞转分化和上皮-间充质转变，这两者都有助于PF [59，60］．

免疫抑制和免疫调节疗法，如联合强的松，硫唑嘌呤和N-乙酰半胱氨酸，在死亡率和住院率方面表现出有限的治疗效果[61，62］．此外，靶向促纤维化细胞因子和趋化剂，如依那西普(一种重组可溶性人TNF受体)和carlumab(一种cc -趋化因子配体2单克隆抗体)，也未能改善IPF结果[63，64］．目前有两种药物，吡非尼酮(5-甲基-1-苯基吡啶-2[1H]- 1)和nintedanib，用于治疗IPF。吡非尼酮是苯基吡啶的合成化合物，可抑制TGFβ信号通路和其他炎症细胞因子(如TNFα和IL-1β) [65，66］．临床试验显示吡非尼酮可延缓IPF患者的疾病进展，防止肺功能恶化[67，68，69］．通过对临床试验的汇总分析和荟萃分析，吡非尼酮被证明可带来预后益处[70］．Nintedanib是一种酪氨酸激酶抑制剂，作用于血管内皮生长因子受体、FGF受体和PDGF受体。通过抑制激酶活性，nintedanib也减缓IPF的疾病进展，尽管在大多数病例中观察到轻度至中度腹泻和恶心[71］．总的来说，这两种药物都显示出通过抑制炎症来减弱PF的潜力。然而，这两种药物都不能阻止IPF的进展，迫切需要开发新的治疗方法来改善IPF患者的预后。

Lee等近期研究表明TXNDC5通过调节TGFβ信号通路参与IPF的进展[26］．在本研究中，TXNDC5在人IPF患者和blm诱导的肺纤维化小鼠肺组织中的转录本和蛋白表达上调。在机制上，TGFβ1刺激通过增加内质网应激水平和atf6介导的转录调节诱导肺成纤维细胞TXNDC5上调。因此，TGFβ典型(SMAD3)和非典型(JNK和ERK)信号都被激活，导致肺成纤维细胞的激活、转分化、增殖和ECM的产生。TXNDC5增强了TGFBR1的蛋白稳定性，但没有增强TGFBR2的蛋白稳定性，导致TGFβ信号的放大。重要的是，肺成纤维细胞中突变TXNDC5的强制表达(三个TRX结构域CGHC motif两端的cysto - ala突变)抑制了PDI活性，降低了TGFBR1的蛋白表达，从而使其下游信号通路失活。总的来说，TXNDC5稳定了TGFBR1并增强了TGFβ信号，产生了TGFβ1- atf6 -TXNDC5-TGFBR1信号轴的正反馈环，从而导致严重的肺瘢痕[26］．此外，全局删除Txndc5预防BLM诱导的PF和肺功能损害，而不改变对BLM的炎症反应。利用诱导成纤维细胞特异性缺失Txndc5进一步证实了成纤维细胞TXNDC5在肺纤维化发生发展中的致病性要求，从而预防甚至逆转blm治疗动物的肺功能障碍。综上所述，这些结果表明TXNDC5在肺纤维化发展过程中调节TGFβ信号通路活性，并强调了通过靶向肺成纤维细胞中的TXNDC5来治疗PF患者的治疗潜力。

TXNDC5在肾纤维化(RF)中的作用

慢性肾脏疾病(CKD)是由慢性和进行性肾脏组织损伤引起的。代谢性疾病、炎症、高血压和肥胖的发病率不断上升，以及年龄的增长，都增加了肾脏损伤的风险[72］．CKD影响了全球10%以上的人口，估计患病率为11.7%至15.1%。晚期CKD可转变为终末期肾病(ESRD)。据估计，需要透析或肾移植的ESRD患者在490.2万至708.3万之间，这意味着沉重的临床和社会经济负担[73］．此外，台湾是亚洲CKD发病率最高的地区(估计患病率为15.46%)[74］．为了通过伤口愈合来修复受损组织，肾损伤后会产生纤维性蛋白，导致纤维性蛋白在纤维化区域过度积累，从而导致RF。肾小球硬化和小管间质纤维化是CKD中观察到的最常见的纤维化类型。

RAAS失调在ckd诱导的纤维化中起主要病理作用[75］．血管紧张素II触发促纤维化因子的释放，导致肾脏炎症和纤维化[76，77］．延缓CKD进展的标准疗法是使用ACEIs、arb或直接肾素阻滞剂阻断RAAS。在抗高血压药物中，ACEIs和arb都被认为是治疗RF的可行方法，包括降低血压、减少蛋白尿、改善RF和延缓CKD的进展[77，78，79］．然而，在许多情况下，RAAS阻断并不足以阻止CKD的进展。此外，内皮素，特别是ET-1，通过增加肾血管收缩和肾小球压力来促进射频[80］．在一项临床前研究中，ET-1受体a (ET_一个)拮抗剂ABT-627已被证明可预防高血压大鼠的肾小球硬化、减弱血管纤维化和胶原沉积[81，82］．然而，两项临床试验提出了使用ET的安全性问题_一个肾脏疾病患者使用拮抗剂，包括严重液体过载和充血性心力衰竭[83，84］．

如前几节所示，TGFβ在大多数(如果不是全部)器官中促进纤维化，因此许多治疗都是针对TGFβ或其下游信号通路设计的。人源化抗TGFβ抗体LY2382770被设计用于中和TGFβ，未能显示出对CKD的治疗效果[85］．己酮可可碱，一种非特异性磷酸二酯酶抑制剂，通过干扰SMAD3/4的转录抑制CTGF来减弱CKD动物模型(单侧输尿管梗阻[UUO])中的小管间质纤维化[86］．己酮可可碱已被证实可改善高危患者的肾功能，但本研究样本量小，随访不完整，缺乏其效力[87］．直接靶向CTGF等纤维蛋白是一种替代方法。的确，通过反义寡核苷酸(ASO)降低CTGF表达水平可以显著减弱UUO手术小鼠CKD和纤维化的进展[88］．尽管在糖尿病肾病患者静脉注射CTGF抗体(FG-3019)可显著降低蛋白尿，且无明显不良反应，但由于CTGF参与了更复杂的生物过程，如血管生成、软骨生成和成骨，因此安全性问题仍然存在，如干扰CTGF依赖的骨骼生成。［89，90］．最后，吡非尼酮已被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于治疗IPF，在RF动物模型中也通过抑制系膜基质扩张表现出抗纤维化作用[91］．然而吡非尼酮对射频患者的治疗效果并不一致，需要更多的临床试验来证明其疗效[92，93］．

Chen等人最近的一项研究[27]表明TXNDC5在RF中调节TGFβ/ATF6/TGFβ r1信号轴，与在PF中观察到的相似[26］．TXNDC5的转录本和蛋白表达在CKD患者和小鼠肾脏中上调，尤其是在分泌胶原蛋白的肾成纤维细胞中。atf6依赖的内质网应激通路在TGFβ刺激后转录调节成纤维细胞中的TXNDC5。TXNDC5的缺失减弱了TGFβ1诱导的人肾成纤维细胞的激活、增殖和ECM的产生。TXNDC5的强制表达不仅可以触发人肾成纤维细胞的激活、增殖和ECM的产生，还可以增强TGFβ r1蛋白的稳定性，激活TGFβ典型信号通路，从而形成“正反馈循环”。然而，这种表型在催化死亡的TXNDC5和突变TRX结构域的过表达中被废除。此外，在肾成纤维细胞中靶向TXNDC5可减轻多种射频小鼠模型的瘢痕程度，包括UUO、单侧缺血-再灌注损伤和叶酸诱导的射频。删除Txndc5然而，在其他肾细胞类型，包括肾小管上皮细胞、足细胞和ECs中，对纤维化进展没有明显影响。更重要的是，诱导删除Txndc5在存在uuo诱导RF的动物的肾成纤维细胞中完全阻止了纤维化的进展并保留了肾功能。综上所述，这些结果表明，在肾成纤维细胞中靶向TXNDC5可以通过破坏TGFβ/ATF6/TGFβ r1信号轴的正反馈环来减弱RF的进展。

TXNDC5在肝纤维化(LF)中的作用

肝纤维化是由慢性肝损伤引起的[94]，包括病毒感染、饮酒、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)和梗阻性胆道疾病，包括原发性胆道胆管炎、原发性硬化性胆管炎和胆道闭锁[95，96］．慢性肝细胞损伤导致上皮/内皮屏障的破坏，炎症细胞因子的释放和炎症细胞的募集，进而导致促纤维化细胞因子的分泌。然后，肝脏肌成纤维细胞被激活，产生过量的ECM蛋白，形成纤维隔和再生结节[96，97］．肌成纤维细胞来源于肝脏驻留细胞，包括肝星状细胞(hsc)和门脉成纤维细胞，或来源于骨髓的细胞，包括纤维细胞和间充质干细胞[98，99，One hundred.，101］．虽然多种细胞类型有助于ECM的产生，但HSC是ECM的主要来源，并有助于几乎所有类型LF的发病机制[102］．

在正常肝脏中，静止的造血干细胞位于肝细胞和肝窦内皮细胞之间的Disse空间，具有周细胞的功能，是维生素A的主要储存位点[103，104，105］．这些造血干细胞占肝脏非实质细胞的三分之一，在正常肝脏中表现为非增殖、静止表型[103，106，107］．在肝损伤时，受损的肝细胞和炎症细胞分泌纤维化细胞因子，包括TGFβ、TNFα、CTGF等，以及活性氧化剂，激活静止的造血干细胞并将其转化为高度增殖的肌成纤维细胞[103］．

如果肝损伤的潜在原因在早期被清除，肝纤维化是可逆的[108］．例如，抗病毒治疗与由乙型肝炎病毒或丙型肝炎病毒引起的病毒性肝炎的Child-Pugh评分降低有关[109，110］．戒酒对恢复酒精性肝病的肝功能也有很好的疗效[111］．对于超重和肥胖引起的NASH，通过改变饮食和生活方式减轻体重是治疗NASH的有效方法[112，113，114］．如果肝损伤达到不可逆转的阶段，并随后发生终末期肝硬化，肝移植仍然是唯一的治疗方法。到目前为止，直接针对LF的疗法仍然不存在。重要的是，针对肝损伤潜在来源的治疗，如针对乙型肝炎病毒感染的抗病毒治疗，价格昂贵，可能需要终生服药。此外，目前还没有批准的治疗NASH的药物[108，113］．因此，降低HSC激活和ECM积累的治疗直接成为治疗LF和肝硬化的新方法。

最近研究了ER蛋白TXNDC5在LF进展中的作用[28］．Hung等人证实TXNDC5在激活的造血干细胞和人类患者和肝纤维化/肝硬化小鼠的肝脏纤维化灶中大量表达。TXNDC5通过活性氧(ROS)依赖的JNK信号通路诱导HSC激活;TXNDC5还通过STAT3信号通路使造血干细胞抵抗凋亡，导致激活的造血干细胞在肝脏中积累和过度的纤维化瘢痕。抑制TXNDC5的催化功能可以消除JNK和STAT3的激活以及下游的纤维化反应。有趣的是，靶向消融Txndc5在肝细胞中，而不是肝细胞中，显著地保护了肝毒性(CCl)小鼠LF的发展和进展₄治疗)或胆汁淤积(胆管结扎)损伤，以纤维胶原沉积降低和肝功能保存为证。总之，靶向TXNDC5可能通过阻断HSC的激活、增殖、ECM的产生以及剥夺HSC的抗凋亡能力，为肝纤维化/肝硬化的治疗开辟了一条新的途径。

在急性或慢性肝损伤时，促纤维化细胞因子TGFβ触发内质网应激通路的激活。ATF6-p50是ATF6的一种活性形式，它从细胞质转移到细胞核中，与TXNDC5的启动子发生物理作用，导致TXNDC5upregulation。TXNDC5表达增加导致造血干细胞转分化为肌成纤维细胞，导致肌成纤维细胞大量增殖和ECM产生。这些反应依赖于TXNDC5的氧化还原活性来触发TGFβ典型和非典型信号转导，稳定ECM和TGFβ r1蛋白，导致TGFβ/ATF6/TGFβ r1信号转导的正反馈环路。

综上所述，这些研究表明TXNDC5是一个重要的但以前未被认识到的器官纤维化中介。TXNDC5通过4种不同的、环境依赖的机制介导器官纤维化:(1)促进ECM蛋白折叠，包括胶原蛋白和纤维连接蛋白;(2)稳定TGFBR1蛋白;(3)触发TGFβ非典型JNK信号通路诱导成纤维细胞活化和增殖;(4)激活磷酸化的STAT3使成纤维细胞抗凋亡。数字2总结了TXNDC5促进器官纤维化的具体机制。

由于成纤维细胞是几乎所有组织的主要细胞成分，纤维化可能涉及多个器官的功能障碍。例如，风湿性关节炎是一种以滑膜成纤维细胞增生为特征的慢性炎症性疾病，可导致进行性关节破坏、慢性滑膜炎，从而导致功能障碍[115］．临床研究表明，治疗从早期开始，通过药物缓解症状。一般来说，治疗RA的药物包括抗炎药，如非甾体抗炎药(NSAIDs)和类固醇，以及缓解症状的药物，如甲氨蝶呤、来氟米特、羟氯喹等。此前，Wang等报道了TXNDC5在RA患者滑膜组织和血液中检测到[116］．TXNDC5的增加导致滑膜成纤维细胞的异常增殖和迁移，在胶原诱导关节炎的TXNDC5转基因小鼠的脚趾、膝盖和脚踝关节中检测到。此外，缺氧诱导滑膜成纤维细胞增殖、迁移和TXNDC5表达，而降低TXNDC5则抑制这些反应。此外，据报道，TXNDC5可与HSC70协同作用，通过破坏IκBβ蛋白的稳定，激活NF-κB信号通路，从而加剧滑膜成纤维细胞的炎症表型[19］．总之，针对TXNDC5可能是减少RA患者关节破坏和滑膜炎的潜在治疗方法。

目前，吡非尼酮是FDA批准的唯一一种通过(至少部分)抑制TGFβ信号通路治疗IPF的抗纤维化药物[117］．然而，TGFβ是一种重要的生长因子，它控制着许多细胞反应，包括增殖、分化等，并与大多数人体组织的发育和稳态有关。因此，抑制TGFβ可能会导致意想不到的有害副作用。利用上述病理机制，以内质网应激和PDI为靶点，特别是TXNDC5为抗纤维化药物的设计提供了新的途径。我们将讨论靶向TXNDC5作为器官纤维化治疗的一些潜在策略。

抑制内质网应激反应抑制TXNDC5表达

4-苯基丁酸(4-PBA)是美国fda批准的药物，目前用于治疗尿素循环障碍。4-PBA通过β-氧化代谢为苯乙酸酯，然后与谷氨酰胺结合形成苯乙酰谷氨酰胺，由肾脏排出[118，119］．在机制上，它抑制错误折叠蛋白的聚集并减轻内质网应激，表明它有治疗纤维化的潜力[120］．事实上，最近的研究表明，4-PBA治疗显著下调了由压力过载诱导的纤维化相关基因(TGFβ1，磷酸化smad2和前胶原亚型)，阻止了UPR的激活，减少了胶原沉积，阻止了CF的发展和不良重塑[121，122］．此外，通过4-PBA治疗阻断内质网应激成功地减弱uuo诱导的大鼠肾纤维化，这反映在促纤维化蛋白(胶原1型α、纤维连接蛋白和α-SMA)的低表达[123］．除了上述证据外，4-PBA预处理可降低tgf β诱导的TXNDC5在多个器官的人成纤维细胞中的表达，包括心、肺、肾和肝，这表明其可能用于抑制tgf β诱导的内质网应激引起的TXNDC5表达，从而减弱器官纤维化[25，26，27，28］．

牛磺酸去氧胆酸(TUDCA)是一种亲水胆汁酸，是一种化学伴侣，FDA根据其抑胆作用批准用于胆汁性肝硬化和胆汁淤积性肝病[124］．最近的研究表明，TUDCA可治疗多种疾病，包括神经退行性疾病、骨关节炎、血管疾病和糖尿病[125，126，127，128］．在功能上，TUDCA通过提高蛋白质折叠能力和支持突变蛋白的转移，部分改善内质网应激并防止UPR功能障碍[129］．已有研究表明，TUDCA通过负向调节细胞死亡的线粒体途径，减少ROS的产生，抑制内质网应激相关的凋亡，从而发挥凋亡抑制剂的作用[130］．此外，在人心脏成纤维细胞中，用TUDCA治疗可通过阻断内质网应激降低tgf β诱导的TXNDC5表达，从而减弱小鼠心脏成纤维作用[25］．

总之，阻断内质网应激可能是抑制成纤维细胞中TXNDC5表达的有效策略，从而抑制成纤维。然而，上调内质网应激和UPR激活不仅增强了蛋白质的折叠和成熟能力，还增强了蛋白质的降解和转运途径，从而减轻了错误折叠蛋白的负担[131］．因此，明显抑制内质网应激可能导致体内平衡失衡，从而引起不希望出现的副作用。

TXNDC5 TRX结构域的功能抑制

由TRX结构域介导的pdi活性对于TXNDC5触发ROS生成和稳定成纤维蛋白至关重要。因此，靶向TRX结构域的治疗药物可以抑制TXNDC5的PDI活性，导致减弱的纤维化反应。一种不可逆的PDI活性抑制剂16F16共价结合到半胱氨酸的活性位点，并已被证明可以防止目标蛋白的氧化，抑制错误折叠蛋白诱导的凋亡，并保护由错误折叠蛋白积累引起的神经退行性疾病[132，133］．此外，16F16通过阻断TRX结构域抑制TXNDC5的功能活性，从而抑制TXNDC5氧化还原敏感的促纤维化信号通路[25，28］．然而，16F16是一种非选择性PDI抑制剂，因为它也靶向其他PDI家族蛋白的TRX结构域。已知某些PDIs对正常生理功能至关重要，如调节肌肉中的钙释放[134]，以及分泌黏液的骨水泥腺的发育[135］．开发txndc5特异性PDI抑制剂可能是一种治疗纤维化的有效方法，而不会有干扰非成纤维细胞内稳态和其他器官功能的风险。

基因靶向治疗TXNDC5的靶向缺失

尽管上述体外和体内证据表明，针对小鼠成纤维细胞中的TXNDC5成功地阻止了多个器官的纤维化进程，但设计适用的治疗策略来专门针对人成纤维细胞中的TXNDC5仍然具有挑战性。许多基因靶向疗法，包括小干扰RNA (siRNA)、抑制性ASO等，目前已进入临床试验，并被批准用于治疗疾病[136］．例如，fda批准的首个双链siRNA治疗药物patisiran (ONPATTRO™)，包被脂质纳米颗粒递送至肝细胞，被用于治疗成人遗传性转甲状腺素(TTR)介导的淀粉样变(hATTR)的多发性神经病[137］．此外，Inotersen，一种用于肝脏生产转甲状腺素蛋白的ASO抑制剂，也被FDA批准用于治疗hATTR [138］．设计txndcx5靶向siRNA或特异性ASO靶向其TRX结构域可能有助于通过抑制txndcx5表达和干扰其PDI活性来治疗纤维化疾病。

聚簇规则间隔短回文重复序列(CRISPR)和CRISPR相关9蛋白(CRISPR/Cas9)系统是一种革命性的基因编辑技术，已广泛应用于生物医学研究和临床研究[139，140］．CRSIPR/Cas9复合物由单个公会RNA和Cas9蛋白组成，导致目的基因锚定位点双链断裂。Yeh等人最近利用纳米颗粒携带内皮特异性Txndc5-靶向CRISPR/Cas9载体特异性删除内皮细胞TXNDC5，有效改善干扰血流诱导的颈动脉粥样硬化[22］．CRISPR/Cas9疗法也已被FDA批准用于治疗人类患者的某些遗传疾病，如纠正镰状细胞病中β-珠蛋白基因的突变[141］．

综上所述，使用纳米颗粒包裹的RNAi、ASO和CRISPR/Cas9系统删除成纤维细胞特异性TXNDC5的治疗策略可能是未来对抗器官纤维化的潜在治疗方法。

新出现的证据已经证明TXNDC5通过其PDI活性诱导成纤维细胞激活、增殖和ECM产生在器官成纤维过程中的重要作用。TXNDC5形成一个复杂的调控网络，通过折叠/稳定ECM和TGFβR1蛋白来放大tgf β诱导的纤维化反应。更重要的是，针对TXNDC5的治疗策略具有独特的优势，因为它是成纤维细胞限制的表达模式，而且它对生理功能不是必需的。因此，靶向TXNDC5的新型小分子、基因编辑方法、siRNA或ASO可能是治疗或预防器官纤维化并保持器官功能的有力方法。

不适用。

4-PBA:

4-Phenylbutyric酸

ATF6:

激活转录因子6

ACEI:

血管紧张素转换酶抑制剂

ARB:

血管紧张素受体阻滞剂

麻生太郎:

反义寡核苷酸

BLM:

博来霉素

CF:

心脏纤维化

CKD:

慢性肾病

物:

c-Jun n -末端激酶

CRISPR:

有规律地聚集在一起的短回文重复

CTGF:

结缔组织生长因子

CRISPR / Cas9:

crispr相关蛋白质

呃:

内质网

ERp46:

内质网蛋白

ECs:

内皮细胞

Endo-PDI:

内皮蛋白二硫异构酶

ET-1:

Endothelin-1

埃塔:

内皮素1受体a

迹象:

终末期肾病

ECM:

细胞外基质

兵:

细胞外信号调节激酶

FGF-2:

成纤维细胞生长因子2

快:

Fibrosis-associated成纤维细胞

食品药品监督管理局:

食品和药物管理局

HSC70:

热休克同源蛋白70

肝星状细胞:

肝星状细胞

IPF:

特发性肺纤维化

IGF:

胰岛素样生长因子

木菠萝:

Janus激酶

圈:

Latency-associated肽

LTBP:

潜在的tgf β结合蛋白

如果:

肝纤维化

基质金属蛋白酶:

基质金属蛋白酶

查看:

矿物皮质激素受体拮抗剂

地图:

丝裂原活化蛋白

非甾体抗炎药:

非甾体类抗炎药

PI3K:

Phosphatidylinositol-3-kinase

PDGF:

血小板衍生生长因子

PDI:

蛋白质二硫异构酶

PDI15:

蛋白质二硫异构酶家族a，成员15

PF:

肺纤维化

ROS:

活性氧

射频:

肾纤维化

老城:

肾素血管紧张素醛固酮系统

核:

小干扰RNA

TUDCA:

Tauroursodeoxycholic酸

TGFβ:

转化生长因子-β

TGFBR1:

TGFβ受体1

TGFBR2:

TGFβ受体2

硫氧还蛋白:

硫氧还蛋白

TXNDC5:

硫氧还蛋白结构域包含5

TIMPs:

基质金属蛋白酶的组织抑制剂

竞技场队伍:

治疗遗传性转甲状腺素多发性神经病

hATTR:

治疗遗传性转甲状腺素介导的淀粉样变多发性神经病

肿瘤坏死因子α:

肿瘤坏死因子-α

UPR:

未折叠蛋白反应

UUO:

单侧输尿管梗阻

αsma:

α-平滑肌动蛋白

一个也没有。

本研究由台湾科技部资助项目108-2314-B-002-199-MY3、109-2628-B-002-032、110-2628-B-002-054、111-2314-B-002-069-MY3 (KCY)资助;台湾国立卫生研究院创新研究基金NHRI-EX109-10936SI (KCY)、CRC转化研究基金IBMS-CRC111-P01 (KCY)、转化医学基金AS-TM-109-01-04 (KCY)、中央研究院重大挑战基金AS-GC-110-05;由台大医院资助。VN110-01, VN111-08, 109-EDN05, 110-EDN02, 109F005-110-B3, 109-S4576, 110-S4836, 111-S-0042, 110-T16, 109F005-110-B2, 111-IF0005 (KCY)，国立台湾大学医学院和台大医院优秀转化医学研究项目资助，NSCCMOH-131-41, 109C101-41, 110C101-071(KCY)和台大事业发展资助109L7872, 109L7753, 110L7753 (KCY)。

作者指出

1. 洪震廷、蔡怡伟和吴宇硕对这项工作也做出了同样的贡献

作者及隶属关系

1. 台北市仁爱路1150R一段1号，台北市100号，国立台湾大学医学院药学系及药理学研究所

   洪震廷，蔡怡伟，吴宇硕，杨凯建

2. 台北市国立台湾大学医院内科心血管中心心内科

   叶志凡、杨启渐

3. 国立台湾大学发育生物学与再生医学研究中心，台北市

   Kai-Chien杨

4. 国立台湾大学医院前沿医学中心，台北市

   Kai-Chien杨

5. 国立台湾大学附属医院内科，台北市

   Kai-Chien杨

6. 中央研究院生物医学研究所，台北，台湾

   Kai-Chien杨

贡献

CTH、YWT、YSW、CFY、KCY起草并修改稿件。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。

相应的作者

对应到Kai-Chien杨．

伦理批准并同意参与

不适用。

发表同意书

不适用。

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

出版商的注意

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