《The FASEB Journal》：S100A4 Orchestrates Fibroblast Fate to Drive Fibrotic Remodeling
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成纤维细胞存活和失调的激活驱动纤维化疾病，包括特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis, IPF）。在生理性伤口修复过程中，成纤维细胞被短暂激活以恢复组织完整性，随后通过程序性细胞死亡被清除。然而，在纤维化疾病中，成纤维细胞逃
成纤维细胞存活和失调的激活驱动纤维化疾病，包括特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis, IPF）。在生理性伤口修复过程中，成纤维细胞被短暂激活以恢复组织完整性，随后通过程序性细胞死亡被清除。然而，在纤维化疾病中，成纤维细胞逃避凋亡并持续处于病理性激活状态。尽管S100A4已被证实与纤维化肺疾病相关，但其调控成纤维细胞命运和维持促纤维化行为的机制仍不明确。本研究中，研究人员通过细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase, ERK）信号，将S100A4鉴定为凋亡抵抗型、促纤维化激活型成纤维细胞的关键调控因子。在原代小鼠肺成纤维细胞中，S100A4激活ERK，引发成纤维细胞激活的协同程序，包括迁移增加、细胞外基质（extracellular matrix, ECM）收缩性增强、应力纤维形成以及α-平滑肌肌动蛋白（alpha-smooth muscle actin, α-SMA）诱导。功能上，S100A4赋予成纤维细胞对促凋亡和氧化应激刺激诱导的凋亡抵抗能力，表现为cleaved caspase-3减少和细胞活力维持。药理学阻断ERK信号可减弱这些反应，支持ERK作为S100A4驱动的成纤维细胞激活和存活程序的重要下游介质。将这些发现扩展到疾病相关情境中，博来霉素（bleomycin, BLM）诱导的小鼠肺损伤导致显著的纤维化重塑、胶原沉积过多以及S100A4转录上调。一致地，来自IPF患者的原代肺成纤维细胞表现出S100A4表达升高、ERK激活增强和α-SMA表达增加，证明了该信号轴在实验模型和人类疾病中的保守性。重要的是，在IPF成纤维细胞中通过siRNA介导的S100A4敲低抑制了ERK激活并减弱了关键促纤维化基因的表达，表明S100A4有助于维持IPF成纤维细胞中的纤维化程序。综上，这些发现定义了S100A4介导的成纤维细胞存活与激活之间的机制联系，该联系驱动病理性基质重塑，并将S100A4和ERK鉴定为肺纤维化的潜在治疗靶点。
**论文解读：S100A4通过ERK信号调控成纤维细胞命运驱动纤维化重塑**
**1. 研究背景与问题**
特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis, IPF）是最常见且致死性最高的间质性肺病，以进行性、不可逆的肺瘢痕形成和持续性肺泡损伤为特征。在生理条件下，成纤维细胞在组织修复后通过程序性细胞死亡被清除；但在IPF中，成纤维细胞逃避凋亡，持续存活并分化为肌成纤维细胞，导致细胞外基质（extracellular matrix, ECM）过度沉积，最终破坏肺泡结构、增加组织硬度、损害气体交换，患者常在3-5年内死于呼吸衰竭。当前全球IPF发病率上升，但诊断常延迟，现有药物尼达尼布和吡非尼酮仅能适度延缓疾病进展，且存在明显副作用。因此，揭示成纤维细胞持续存活和激活的分子机制对于开发新型抗纤维化疗法至关重要。
S100A4（又称转移素1或成纤维细胞特异性蛋白1）是一种钙结合蛋白，属于S100家族，无酶活性但通过蛋白质-蛋白质相互作用调控信号网络。尽管已知S100A4在纤维化肺中表达上调，并参与细胞存活、转移和炎症信号，但其如何直接调控成纤维细胞命运及下游信号通路尚不完全清楚。本研究旨在探究S100A4是否通过细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase, ERK）信号控制成纤维细胞的存活和促纤维化激活。
**2. 主要研究方法**
研究人员从C57BL/6小鼠肺组织中分离原代肺成纤维细胞，并使用来自健康供体和IPF患者的原代人肺成纤维细胞（样本来源：美国阿拉巴马大学伯明翰分校，经伦理委员会批准）。通过划痕迁移实验、胶原凝胶收缩实验、免疫荧光染色、免疫印迹、实时定量PCR、活/死细胞活力检测等评估细胞功能；利用药理学抑制剂（尼可洛酰胺抑制S100A4相关信号，U0126抑制MEK1/2阻断ERK磷酸化）验证信号通路；通过博来霉素（bleomycin, BLM）气管内滴注建立小鼠肺纤维化模型（C57BL/6小鼠，8-11周龄，21天后取材）；在IPF患者成纤维细胞中采用siRNA敲低S100A4进行机制验证。
**3. 研究结果**
**3.1 S100A4通过ERK依赖信号促进成纤维细胞迁移**
在丝裂霉素C（抑制增殖）预处理的原代小鼠肺成纤维细胞划痕实验中，S100A4（0.1或1 μg/mL）处理后24小时，伤口闭合率较对照组显著提高约243%-257%。尼可洛酰胺（NIC）或ERK抑制剂U0126均能阻断这一促迁移效应，且S100A4剂量依赖性地增强ERK磷酸化，说明S100A4通过ERK信号调控成纤维细胞运动。
**3.2 S100A4通过ERK依赖的抗凋亡信号促进成纤维细胞存活**
在星形孢菌素（STS）诱导凋亡的模型中，S100A4预处理剂量依赖性地降低cleaved caspase-3水平，并将凋亡细胞比例从约75%降至约22%-30%。同样，S100A4也能减轻过氧化氢（H?O?）诱导的caspase-3激活。U0126可逆转S100A4的抗凋亡保护作用，证明ERK是S100A4介导的成纤维细胞存活的关键下游介质。
**3.3 S100A4通过诱导α-SMA和细胞骨架重塑驱动肌成纤维细胞分化**
S100A4处理24小时使原代小鼠肺成纤维细胞中α-SMA蛋白水平升高约9-27倍，并显著增加含α-SMA阳性应力纤维的细胞比例（从约8%升至约41%-53%）。尼可洛酰胺可明显抑制α-SMA表达和应力纤维形成，表明S100A4活性是肌成纤维细胞分化所必需的。
**3.4 S100A4促进成纤维细胞介导的ECM收缩**
在三维胶原凝胶收缩实验中，S100A4处理24小时后凝胶面积分别减少约29%（0.1 μg/mL）和约41%（1 μg/mL），而尼可洛酰胺可显著抑制此收缩效应，提示S100A4增强成纤维细胞的机械收缩能力，直接参与基质重塑。
**3.5 在博来霉素诱导肺纤维化小鼠模型中S100A4转录上调**
BLM给药后21天，小鼠肺组织出现广泛纤维化（病灶面积约40%），Masson三色染色显示胶原阳性面积约23%。RT-qPCR分析表明，BLM组肺组织中S100A4 mRNA表达较对照组升高约7倍，证实S100A4在体内纤维化重塑过程中被诱导。
**3.6 保守的S100A4-ERK信号介导IPF成纤维细胞激活**
与健康供体相比，IPF患者原代肺成纤维细胞中S100A4蛋白水平升高约5倍，磷酸化ERK水平升高约2倍，α-SMA升高约4倍，且S100A4、ACTA2和COL1A1的mRNA表达均显著上调。在IPF成纤维细胞中siRNA敲低S100A4可显著降低ERK磷酸化，并抑制ACTA2（约46%下调）和COL1A1（约69%下调）的表达，表明内源性S100A4维持纤维化成纤维细胞的促纤维化转录程序。
**4. 讨论与结论**
**讨论总结**：本研究将S100A4确立为成纤维细胞存活和促纤维化激活的关键调控因子，通过ERK信号驱动抗凋亡、迁移、收缩和肌成纤维细胞分化。在人和小鼠成纤维细胞中S100A4-ERK轴的保守性提示其作为跨物种、跨器官纤维化靶点的潜力。尼可洛酰胺可抑制S100A4相关表型，说明其药理学可靶向性。然而，尼可洛酰胺是多效性化合物，不能特异性归因于ERK，因此仅通过U0126直接证明ERK在迁移和存活中的作用。体内S100A4基因敲除研究将进一步验证其功能。未来需探索S100A4的上游受体（如RAGE）及平行信号通路，并结合单细胞技术评估不同成纤维细胞亚群中的S100A4表达异质性。
**研究结论翻译**：总之，本研究将S100A4定位为成纤维细胞存活和促纤维化激活的双重功能调控因子，涉及ERK信号，驱动凋亡抵抗、肌成纤维细胞分化、迁移和ECM重塑。在人类IPF成纤维细胞中保守的信号强调了该轴的可转化性，确立了S100A4和ERK作为下一代抗纤维化治疗的有前景的靶点。
