【Advanced science】Fibulin7通过EGFR结合和EGFR依赖性FAK/AKT信号激活介导病理性心脏重塑

是婳婳啊  收藏于2025-10-14
心肌梗死（MI）后的不良重构会导致心力衰竭和心源性猝死。现在人们普遍认为，细胞外基质的改变会导致心脏纤维化并导致心力衰竭。心脏成纤维细胞 (CF) 在表型上转化为肌成纤维细胞以响应心脏损伤，在 MI 的病理生理过程中发挥着核心作用。早期坏死的肌细胞被局灶性富含胶原蛋白的疤痕所取代，而慢性阶段由于成纤维细胞的持续激活，非梗塞区域发生进行性纤维化。Fibulin家族是一类细胞外基质蛋白，该家族的部分成员参与调节缺血再灌注、心肌肥厚、血管重构等多种心血管疾病的发生及发展。Fibulin 7 (FBLN7)作为这个家族中新发现的一个成员，是一个非常重要的粘附蛋白，在肾小管钙化、肿瘤转移、血管新生等病理生理过程中发挥重要作用，但是关于FBLN7是否以及如何参与心肌纤维化尚不清楚。
近日，山东大学齐鲁医院教育部与国家卫健委心血管重构与功能研究重点实验室卜培莉教授团队在《Advanced science》发表了题为“Fibulin 7 Mediated Pathological Cardiac Remodeling through EGFR Binding and EGFR-Dependent FAK/AKT Signaling Activation”的研究论文。该论文揭示了FBLN7通过调控EGFR激活以及FAK/AKT信号通路的活性参与成纤维细胞活化和心肌纤维化的形成，为心肌纤维化的治疗提供了新的潜在靶标。

图一：文章首页
为了寻找与心力衰竭相关的心脏纤维化的靶标和分子机制，通过对公共数据库中肥厚型心肌病和扩张型心肌病患者心脏组织的转录数据分析，发现与正常对照相比，编码基质细胞蛋白FBLN7的mRNA水平显著上调。GO分析和KEGG分析也表明参与细胞-细胞外基质相互作用的DEGs调节是心脏纤维化的潜在机制。FBLN7作为一种分泌蛋白，心梗患者的血清中FBLN7水平也显著高于对照组。研究人员随后构建了小鼠心肌梗死模型，通过ELISA对小鼠血清中的FBLN7水平进行检测，通过免疫组化（IHC）、WB对小鼠心脏中的FBLN7水平进行检测，结果显示，FBLN7的蛋白水平和mRNA水平在纤维化的心脏组织中显著升高。在异丙肾上腺素诱导的心脏纤维化小鼠模型中也观察到了类似的发现。这些数据表明，FBLN7可能参与心肌纤维化的发展。

图二：FBLN7 在病理性重构的心脏中表达上调
为了探究FBLN7在心肌纤维化中的作用，研究人员构建了FBLN7基因缺失(Fbln7‒/‒)小鼠，并给予Fbln7‒/‒小鼠和同窝对照Fbln7+/+小鼠心肌梗死手术或假手术处理，发现Fbln7‒/‒小鼠的左室扩张、左室收缩功能降低、心肌纤维化和过度胶原沉积都较Fbln7+/+小鼠明显改善。
图三：FBLN7 缺失可保护小鼠免受 MI 诱导的心脏纤维化
为了进一步评估 FBLN7 过表达是否影响体内 MI 后心脏重塑，使用腺相关病毒血清型 9 (AAV9) 介导的基因递送在小鼠心脏中过表达 FBLN7，对FBLN7过表达(AAV-FBLN7)小鼠和对照(AAV-NC)小鼠，分别给予心肌梗死手术或假手术处理。结果发现，过表达FBLN7后，心肌梗死小鼠的左室扩张、左室收缩功能降低、心肌纤维化和过度胶原沉积进一步加重。
图四：FBLN7过表达加重MI后的心脏功能障碍和纤维化
鉴于肌成纤维细胞在 MI 后心肌纤维化中的关键作用，该团队进一步研究了 FBLN7 对心脏成纤维细胞活化的影响。FBLN7 缺失减少了 MI 诱导的肌成纤维细胞相关的α-SMA 和波形蛋白的上调，而 FBLN7 过表达进一步促进了这些蛋白的上调。FBLN7对肌成纤维细胞标志物表达的调节表明FBLN7参与成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化。同时，共聚焦成像显示梗塞心脏中肌成纤维细胞（用 α-SMA 标记）和 FBLN7 共定位。对从梗塞心脏分离的 CF 进行免疫细胞化学 (ICC) 染色，揭示了波形蛋白标记的 CF 中 FBLN7 阳性转运囊泡的分布。这些结果表明 FBLN7 可能通过激活 CF 介导 MI 后心脏纤维化。通过利用TGF-β1和Ang II刺激小鼠心脏成纤维细胞，发现FBLN7缺失可以减轻TGF-β1/Ang II诱导的成纤维细胞增殖、迁移和向肌成纤维细胞转分化，而FBLN7过表达则进一步加重这些现象。这些结果表明，FBLN7参与调控成纤维细胞的增殖、迁移和向肌成纤维细胞转分化。

图五：FBLN7 在体内和体外调节心脏成纤维细胞活化
粘着斑激酶（FAK）是粘着斑通路的关键调节因子，在 KEGG 中明显富集，既往研究表明FAK/AKT 通路通过调节各种细胞反应参与心脏肥大的发展。该团队进一步研究了 FAK/AKT通路是否参与MI后心脏重塑过程中 FBLN7 驱动的成纤维细胞激活。敲除或敲低FBLN7可抑制TGF-β1刺激引起的FAK/AKT磷酸化，而过表达FBLN7可增加FAK/AKT的磷酸化水平。尽管 FBLN7 沉默或过表达对 FAK/AKT 信号通路的影响与对成纤维细胞活化的影响一致，但co-ip并未检测到 hTGF-β1 刺激的 CF 裂解液中 FBLN7 和 FAK 之间的结合。这些发现表明，FAK/AKT 通路参与 FBLN7 对 MI或hTGF-β1 诱导的成纤维细胞活化的调节，尽管 FAK 可能不是 FBLN7 的直接靶标。
表皮生长因子受体（EGFR）是一种重要的膜酪氨酸激酶。它是 ECM 受体通路的关键组成部分，参与心脏重塑的病理过程。[33]它的激活启动各种下游信号级联，包括 FAK 和 AKT 途径。重要的是，FBLN7 可能与 EGFR 相互作用。机制上，Co-IP和WB结果表明，FBLN7可以与FAK的上游分子EGFR结合，并调控其酪氨酸激酶活性。随着EGFR酪氨酸激酶活性被抑制，过表达FBLN7对TGF-β1诱导的FAK/AKT信号通路活化以及成纤维细胞激活的促进作用被部分抑制。这些结果表明，FBLN7通过调控EGFR活性介导TGF-β1诱导的FAK/AKT信号通路活化及成纤维细胞激活。

图六：FBLN7 调节 EGFR 自磷酸化和细胞内 FAK/AKT 信号传导的激活
吉非替尼用于抑制 CF 中的 EGFR 酪氨酸激酶活性。在吉非替尼存在下，EGFR在Y1068和Y1173的磷酸化比例显著降低。与仅过表达 FBLN7 的 hTGF-β1 处理的 CF 相比，hTGF-β1 处理的 CF 中 FBLN7 过表达对纤维化反应和 FAK/AKT 通路激活的促进作用在很大程度上随着 EGFR 自磷酸化的抑制而消除，如 p- FAK/FAK 和 pAKT/AKT、α-SMA、胶原蛋白 I 和胶原蛋白 III 蛋白水平。为了探索FBLN7与EGFR结合所需的关键结构域，对FBLN7蛋白的一级结构进行了分析，并鉴定了四个预测的功能结构域：sushi结构域（sushi，残基73-142）、EGF样结构域（EGFlike，残基136-172）、EGF样钙结合结构域（EGFCA，残基 224-320，由两个 EGF 样结构域组成）和 C 末端（残基 374-440）。通过构建FBLN7不同结构域缺失的截断体和Co-IP实验发现，FBLN7通过其EGF-样和EGF-CA结构域与EGFR结合。 

图七：FBLN7 通过其 EGF 样结构域和 EGF-CA 结构域与 EGFR 结合
综上所述，Fibulin7是一种粘附蛋白，可以分泌到细胞外基质中，参与多种生物学过程。研究者发现，Fibulin7通过其EGF样结构域和EGF-CA结构域与表皮生长因子受体（EGFR）结合，激活了EGFR的酪氨酸激酶活性和下游的FAK/AKT信号通路，从而促进了成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化，导致心肌纤维化。这项研究为心衰的治疗提供了新的靶点和策略。
参考文献：Zheng X, Liu L, Liu J, Zhang C, Zhang J, Qi Y, Xie L, Zhang C, Yao G, Bu P. Fibulin7 Mediated Pathological Cardiac Remodeling through EGFR Binding and EGFR-Dependent FAK/AKT Signaling Activation. Adv Sci (Weinh). 2023 Jun 21:e2207631. doi: 10.1002/advs.202207631. Epub ahead of print. PMID: 37344348.

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