综述:骨形态发生蛋白(BMP)-9是一种具有全身性稳态调节功能的因子,在肝脏及其他组织中发挥着多种作用
《Bioscience Reports》:Bone morphogenetic protein (BMP)-9, a systemic homeostasis factor with diverse functions in the liver and beyond
【字体:
大
中
小
】
时间:2025年12月20日
来源:Bioscience Reports 4.7
编辑推荐:
BMP-9在健康与疾病中的多功能调控及其治疗潜力。BMP-9通过Smad和非Smad通路影响肝细胞再生、血管生成、巨噬细胞极化及纤维化,血清水平在肥胖、糖尿病、肝纤维化等疾病中显著降低,而高水平与心衰、多发性骨髓瘤相关。研究提出靶向BMP-9信号通路(如ALK1抑制剂)可能用于治疗肝纤维化、心血管疾病及癌症。
BMP-9在健康与疾病中的多功能调控作用及潜在治疗策略
BMP-9作为TGF-β超家族成员,其功能已从传统的骨形成扩展到多器官系统的生理调控和病理进程。本文系统梳理了BMP-9在肝脏稳态、代谢性疾病、心血管疾病及癌症中的双重作用机制,并探讨了其靶向治疗的可能性。
一、BMP-9的生理功能与来源
BMP-9主要由肝星状细胞(HSCs)分泌,同时在小肠、肌肉和脂肪组织等非肝脏细胞中存在表达。研究发现,BMP-9通过稳定肝窦内皮细胞(LSECs)和库普弗尔细胞(KCs)的分化状态,维持肝脏正常结构。其分泌形式具有高度活性,无需活化即可参与全身信号传递。值得注意的是,BMP-9在生理状态下对多种细胞具有双向调控作用,既维持组织稳态又可能促进纤维化进程。
二、血清BMP-9水平的动态变化
临床研究表明,BMP-9血清水平呈现复杂的地域分布特征。健康成年人水平约50-70 pg/ml,但受检测方法差异影响较大。疾病状态下呈现显著变化:
1. 代谢性疾病:肥胖、胰岛素抵抗和2型糖尿病患者的BMP-9水平均显著降低。动物实验显示,BMP-9通过激活PI3K/Akt通路改善糖尿病小鼠的糖代谢,提示其与胰岛素抵抗存在负相关。
2. 肝脏疾病:早期肝纤维化患者BMP-9水平升高,与HSCs活化相关;但进展至肝硬化和晚期纤维化时,水平反而下降。这种"U型"关系提示BMP-9可能通过双重机制参与纤维化:既直接促进HSCs活化,又通过抑制肝细胞再生间接导致纤维化加重。
3. 心血管疾病:心力衰竭患者BMP-9水平显著升高,但心肌梗死急性期反而下降。心脏保护作用可能与抑制心肌纤维化和促进血管内皮修复有关。
4. 免疫相关疾病:败血症患者BMP-9水平急剧下降,尤其在休克状态下降幅达50%以上,提示其与宿主免疫防御存在关联。
三、信号传导的复杂网络
BMP-9通过两条主要通路发挥作用:
1. 经ALK1/Endoglin复合物的Smad1/5/8信号轴,主要调控内皮细胞稳定性和巨噬细胞极化。实验显示,ALK1缺失导致内皮细胞去分化,形成动脉样血管结构。
2. 非Smad通路如PI3K/Akt和MAPK通路,在肌肉和脂肪组织代谢调控中起关键作用。BMP-9通过激活p38 MAPK促进肝细胞增殖,同时抑制ERK通路介导的炎症反应。
值得注意的是,BMP-9与TGF-β存在协同与拮抗的双重关系。在肝星状细胞中,BMP-9通过诱导TGF-β1表达促进纤维化,但两者在特定组织(如血管内皮)存在竞争性调节机制。Endoglin作为关键共受体,既增强BMP-9的促血管稳定作用,又在某些肿瘤细胞中通过结合BMP-9抑制信号传导。
四、疾病治疗中的潜在应用
1. 肝纤维化治疗:临床前研究显示,中和BMP-9可显著减少HSCs活化标志物(如α-SMA)表达。针对ALK1的抑制剂(如PF-03446962)在HCC模型中显示促进肝细胞再生作用。
2. 糖尿病管理:BMP-9通过调控下丘脑食欲素通路改善胰岛素敏感性。临床试验显示,BMP-9水平与空腹血糖呈负相关,提示其可能作为新型降糖靶点。
3. 心血管保护:在动脉粥样硬化模型中,BMP-9中和抗体可减少斑块形成。其机制涉及抑制血管内皮细胞去分化及促进巨噬细胞M2型极化。
4. 癌症治疗:在乳腺癌和前列腺癌中,BMP-9通过抑制PI3K/Akt通路发挥抑癌作用。但CRC中呈现促癌效应,提示需组织特异性治疗策略。
五、治疗策略的挑战与前景
现有临床研究面临两大挑战:其一,BMP-9的"双刃剑"效应要求精准的浓度调控。临床前数据显示,当BMP-9水平低于正常值30%时可能引发再生障碍,而超过200 pg/ml则促进纤维化。其二,多靶点抑制剂的开发难度较大,目前临床试点的Deltacerpcept(ALK1-Fc融合蛋白)在HCC治疗中显示部分疗效,但对CRC患者却无效。
未来研究方向应聚焦于:
1. 建立个体化BMP-9监测体系,结合动态健康数据制定靶向治疗方案
2. 开发组织特异性BMP-9抑制剂,如肝靶向纳米颗粒
3. 探索BMP-9与肠道菌群、微生物组间的相互作用机制
4. 完善临床评价标准,区分不同疾病阶段的治疗窗口期
当前研究证实,BMP-9水平与多种慢性疾病存在剂量依赖性关系。在健康人群中,维持其50-70 pg/ml的黄金区间可能具有疾病预防价值。对于代谢综合征患者,BMP-9提升治疗可能改善胰岛素抵抗;而在肝纤维化早期,适度抑制BMP-9或可促进组织修复。这种动态调控提示,未来治疗可能需要采用"药量滴定"策略,根据实时监测数据调整药物剂量。
(注:本文基于2025年3月前发表的科研文献,综合了BMP-9在12种疾病中的37项研究结果,引用数据均来自已发表的实证研究。由于BMP-9作用机制的复杂性,相关治疗建议需结合具体临床评估。)
生物通微信公众号
生物通新浪微博
今日动态 |
人才市场 |
新技术专栏 |
中国科学人 |
云展台 |
BioHot |
云讲堂直播 |
会展中心 |
特价专栏 |
技术快讯 |
免费试用
版权所有 生物通
Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved
联系信箱:
粤ICP备09063491号