AMPK信号抑制肌成纤维细胞的分化：对年龄相关组织纤维化和变性的影响

　　

　　

　　细胞外基质(ECM)的破坏和组织内纤维化病变的积累是衰老过程的两个显著特征。组织成纤维细胞是间充质细胞，在调节ECM完整性和组织稳态方面表现出令人印象深刻的可塑性。单细胞转录组研究表明，组织成纤维细胞在衰老和与年龄相关的疾病中表现出显著的异质性。过度应激和炎症损伤诱导成纤维细胞分化为肌成纤维细胞，肌成纤维细胞是梭状收缩细胞，大量分泌ECM成分和蛋白水解酶以及许多炎症介质。有害的应激也可以诱导某些间充质细胞和骨髓细胞向肌成纤维细胞的转分化。有趣的是，许多与年龄相关的应激，如氧化和内质网应激、ECM僵硬、炎症介质、端粒缩短和受损细胞的几种警报，都是肌成纤维细胞分化的有效诱导剂。有趣的是，有令人信服的证据表明，由amp激活的蛋白激酶(AMPK)刺激的信号通路是肌成纤维细胞分化的有效抑制剂，因此AMPK信号可以减少组织内的纤维化病变，例如与年龄相关的心脏和肺纤维化。AMPK信号不仅是能量代谢的重要调节因子，而且能够控制细胞命运的决定和免疫系统的许多功能。已知AMPK信号可以通过综合信号网络延缓衰老过程。AMPK信号可以抑制肌成纤维细胞分化，例如通过抑制TGF-β、NF-κB、STAT3和YAP/TAZ信号通路。AMPK信号似乎可以通过抑制肌成纤维细胞的分化来减轻与年龄相关的组织纤维化和变性。

　　组织成纤维细胞具有显著的表型可塑性，当它们努力维持结构完整性和组织稳态时，这是一个有益的特性(LeBleu和Neilson 2020;Plikus et al. 2021;Salminen 2023)。成纤维细胞分泌细胞外基质(ECM)中的主要蛋白质，如胶原、纤维连接蛋白、弹性蛋白和蛋白聚糖，因此，它们能够通过产生降解其结构成分的蛋白水解酶来重塑ECM。此外，成纤维细胞可以作为免疫调节剂，即它们能够产生炎症介质，并表现出促炎和抗炎表型，作为对组织微环境变化的反应(mhaid和Mechta-Grigoriou 2020;Davidson et al. 2021;Schuster et al. 2021)。在病理状态下，组织常驻成纤维细胞可以分化为肌成纤维细胞，肌成纤维细胞能够显示成纤维和免疫抑制特性。成纤维细胞还与免疫细胞协同，即成纤维细胞可以将免疫细胞招募到损伤组织中，并且免疫细胞如单核细胞和巨噬细胞可以转分化为肌成纤维细胞(Meng et al. 2016;Vierhout et al. 2021)。成纤维细胞也可以进入细胞衰老状态，在这种情况下，这些促炎细胞可以促进纤维化病变的积累并诱导退行性过程(Tigges等人，2014;Hernandez-Gonzalez et al. 2021)。成纤维细胞，尤其是肌成纤维细胞和衰老成纤维细胞，在许多病理条件中起着至关重要的作用，如癌症、组织损伤和许多纤维化和炎症状态。有趣的是，涉及纤维化病变的ECM结构改变是衰老过程的标志(Freitas-Rodríguez et al. 2017;Selman and Pardo 2021)。目前，已知衰老过程的几种促进因子，如氧化应激和炎症介质，是肌成纤维细胞分化和纤维化病变沉积的有效诱导剂，而抗衰老治疗，如暴露于二甲双胍或雷帕霉素，已被证明能够抑制肌成纤维细胞的分化和抑制纤维形成(见下文)。

　　amp激活的蛋白激酶(AMPK)不仅是能量代谢的重要调节因子，而且还参与其他一些功能，例如，细胞命运决定以及先天和适应性免疫(Hardie et al. 2012;Young et al. 2016;Hardie and Lin 2017;Ma et al. 2017;Salminen et al. 2019)。AMPK信号以越来越多的底物为靶点，其中许多是控制多种细胞活动的信号蛋白。有趣的是，已知AMPK信号能够调节与衰老过程有关的许多功能，例如(1)氧化和内质网应激水平(Kim et al. 2015;Rabinovitch et al. 2017)，(2)自噬活性(Kim et al. 2011;Ge et al. 2022)，(3)细胞衰老的出现(Han et al. 2016)， (4) ECM成分的积累(Luo et al. 2015)，以及(5)慢性低度炎症(Salminen et al. 2011)。目前，AMPK信号已被认为是一种重要的抗衰老调节因子，在许多与年龄相关的疾病中也具有治疗益处(Salminen and Kaarniranta 2012;Burkewitz et al. 2014;Li et al. 2020)。有趣的是，有大量证据表明AMPK信号抑制肌成纤维细胞的分化，肌成纤维细胞不仅参与ECM完整性的调节，而且在病理状态下还与免疫细胞合作(见下文)。我将首先描述肌成纤维细胞的特性，然后研究抑制肌成纤维细胞分化的ampk依赖性信号机制，从而能够减轻衰老过程和年龄相关疾病中纤维化病变的出现。AMPK信号似乎可以通过抑制肌成纤维细胞分化和纤维化病变的沉积来减轻与年龄相关的组织变性。

　　有令人信服的证据表明，AMPK信号控制着一个集成的信号网络，该信号网络涉及许多众所周知的抗衰老途径，如FoxO, NRF2, SIRT1和ULK1途径(Salminen和Kaarniranta 2012;Ge et al. 2022)。此外，众所周知，AMPK信号的激活会抑制NF-κB通路的功能，而NF-κB通路是炎症反应的主要调节因子(Salminen et al. 2011)。有几份报告表明AMPK信号不仅延长秀丽隐杆线虫的寿命(Curtis et al. 2006;Schwarz et al. 2015)和Drosophila (Stenesen et al. 2013;Ulgherait et al. 2014)，但它也可以改善小鼠的健康寿命和寿命(Martin-Montalvo et al. 2013)。此外，有观察表明，AMPK信号的激活参与了线虫和果蝇在饮食限制诱导下的寿命延长(onken and Driscoll 2010;Canto and Auwerx 2011;Stenesen et al. 2013)。目前，二甲双胍作为AMPK信号的激活剂和临床上用于治疗2型糖尿病的药物，是否可能是一种假定的抗衰老药物仍存在争议(Kulkarni et al. 2020;Mohammed et al. 2021;Chen et al. 2022;Triggle et al. 2022)。二甲双胍具有许多健康益处，例如，它可以改善能量代谢，增强自噬，调节线粒体动力学，减缓细胞衰老(Kulkarni等人，2020;Chen et al. 2022)，即二甲双胍能够减弱衰老过程的许多典型特征。然而，关于长期暴露于二甲双胍对健康动物寿命的作用的证据存在争议，尽管有明确的迹象表明二甲双胍可以降低与各种疾病相关的死亡率，如糖尿病、心血管疾病和许多癌症(Mohammed等人，2021;Triggle et al. 2022)。目前尚不清楚AMPK信号的增加是否会延长健康衰老过程的持续时间。自噬的增加和线粒体功能的改善是AMPK信号促进健康衰老的主要机制。然而，如下所述，AMPK信号传导减弱了肌成纤维细胞的分化，控制了细胞外基质(ECM)的重塑，降低了纤维化病变的水平，抑制了免疫抑制细胞的活性，这些都是与衰老过程相关的过程。

　　肌成纤维细胞的特性和功能已经在几篇广泛的综述文章中进行了描述(Hinz 2016;Plikus et al. 2021;Schuster et al. 2023)。简而言之，肌成纤维细胞是梭形收缩成纤维细胞，含有与α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)相关的可变量的应力纤维。α-SMA蛋白在成熟局灶黏附(FA)位点的形成中起重要作用，FA位点不仅促进细胞黏附，而且介导从ECM到肌成纤维细胞的机械传感信号(Hinz等，2003;Kechagia等人，2019;D 'Urso and Kurniawan 2020)。褶皱膜、高水平的胞外囊泡和活跃的内质网也是肌成纤维细胞的共同特征。事实上，肌成纤维细胞代表了一种活化表型的成纤维细胞，它维持结缔组织的结构完整性以及组织内的基质结构。因此，肌成纤维细胞分泌大部分ECM成分，如胶原、纤维连接蛋白和弹性蛋白，以及可以重塑ECM结构的蛋白水解酶。成纤维细胞表现出令人印象深刻的可塑性，即它们可以根据组织微环境的变化修改其表型(LeBleu和Neilson 2020;肖和罗格尼2020;Bryce et al. 2022;Salminen 2023)。例如，它已被表征成纤维细胞的许多异质亚群，例如，癌症相关成纤维细胞(CAF)，纤维化相关成纤维细胞(FAF)，伤口相关成纤维细胞(WAF)和衰老相关成纤维细胞(AAF) (LeBleu和Neilson 2020)。值得注意的是，并非这些组的所有亚群都表现出纤维成分(如α-SMA和胶原)的表达和分泌增加。例如，一些亚群表达的成纤维细胞激活蛋白(FAP)水平升高，这与癌症和类风湿性关节炎的进展有关(Fitzgerald and Weiner 2020)。

　　单细胞转录组实验表明，组织常驻成纤维细胞群体在组织内的位置以及不同组织、物种和年龄组之间存在着巨大的多样性(Salzer等人，2018;Buechler等人2021;Plikus et al. 2021)。在病理条件下，化学或物理损伤触发组织常驻成纤维细胞向肌成纤维细胞状态分化，试图维持组织稳态并启动修复过程。有趣的是，不仅是组织内的成纤维细胞，许多其他类型的细胞，特别是间充质来源的细胞，也能够转分化为成纤维性肌成纤维细胞(LeBleu and Neilson 2020;Plikus et al. 2021)。例如，在纤维化疾病和癌症中，某些命运定位研究表明，募集的单核细胞和巨噬细胞已经转分化为肌成纤维细胞(Meng et al. 2016;Vierhout et al. 2021)。组织巨噬细胞向成纤维性肌成纤维细胞的转变在纤维化和伤口愈合的进展中起着特别关键的作用(Meng et al. 2016;Tang et al. 2018)。脂肪细胞也是间充质来源的细胞，是许多纤维化状态中肌成纤维细胞转化的重要来源，例如在有效的皮肤修复中(Shook et al. 2020)。有研究表明，脂肪细胞-肌成纤维细胞转化在面部皮肤老化过程中起重要作用(krulikov and Scherer 2016;Wollina et al. 2017)。大量证据表明，血管细胞，即周细胞、内皮细胞和平滑肌细胞，可以转化为肌成纤维细胞，例如在特发性肺纤维化、系统性硬化症和缺氧诱导的血管损伤中(Sava et al. 2017;Castellano et al. 2018;van Caam et al. 2018)。纤维细胞是骨髓(BM)衍生的间充质祖细胞，从BM释放到循环中，随后被募集到炎症和纤维化组织中。在受影响的组织中，纤维细胞可以分化成肌成纤维细胞，例如，在博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化中(Ashley et al. 2017)和在小鼠损伤皮肤中(Mori et al. 2005)。有趣的是，有强有力的证据表明，分化的肌成纤维细胞能够恢复到原来的表型(Hecker et al. 2011;Yang et al. 2014;Fortier et al. 2021)。然而，肌成纤维细胞的去分化能力偶尔会受损，例如，在小鼠特发性肺纤维化中，这种失败会导致纤维化病变的积累(Kato et al. 2020)。这些结果突出了成纤维细胞令人印象深刻的可塑性，这增加了病理条件下成纤维细胞群体的异质性。

　　虽然有令人信服的证据表明，肌成纤维细胞的分化和转分化过程受到表观遗传调控，如DNA甲基化和非编码rna (Hu et al. 2010;Mann et al. 2010;Zhang et al. 2023)，目前对基本的表观遗传机制知之甚少。然而，众所周知，有各种各样的机械和物理诱导剂和信号通路能够触发肌成纤维细胞的分化(D 'Urso和Kurniawan 2020;Pakshir et al. 2020)。转化生长因子-β (TGF-β)是一种与SMAD信号轴相关的细胞因子，在几个实验模型中被证明是肌成纤维细胞表型的主要诱导剂(Zhan and Kanwar 2014;Vallee and Lecarpentier 2019;Lodyga和Hinz 2020)。该途径涉及激活Smad2、Smad3和Smad4转录因子及其抑制Smad6和Smad7组分。例如，Wang等人(2016)证明TGF-β/Smad3信号传导促进小鼠输尿管梗阻肾纤维化中bm来源的单核/巨噬细胞向肌成纤维细胞的转变。TGF-β/Smad3通路刺激NADPH氧化酶(NOX)的表达，促进组织中ROS的产生。众所周知，TGF-β诱导的活性氧(ROS)是肌成纤维细胞分化的有效诱导剂，因此与纤维化病变的出现有关(Barnes and Gorin 2011)。事实上，有报道称，ROS能够激活NLRP3炎症小体，随后在多种实验模型中增强肌成纤维细胞分化并诱导纤维化(Alyaseer et al. 2020;Ji et al. 2021)。TGF-β信号也可以通过增加胶原交联量从而增加ECM的硬度来刺激肌成纤维细胞转化(Cho et al. 2018;D 'Urso and Kurniawan 2020)。存在许多其他的信号机制，或与TGF-β/SMAD信号合作，或不合作，能够在不同的设置诱导肌成纤维细胞的转化。例如，已知NF-κB/NLRP3轴的激活(Boaru et al. 2015;Ji et al. 2021;Lopez-Antona et al. 2022)， JAK/STAT3通路(Pedroza et al. 2016;Chakraborty et al. 2017)、Yap/Taz因子(He et al. 2022)和非典型Wnt通路(Liu et al. 2021)可诱导肌成纤维细胞分化。肌成纤维细胞分化的多种信号机制支持组织内成纤维细胞群体的可塑性。

　　肌成纤维细胞的积累及其强烈激活通常与急性组织损伤(如心肌梗死)有关，尽管慢性炎症状态也可诱导不同病理状态下纤维化病变的过度沉积，如特发性肺纤维化、动脉粥样硬化、关节纤维化、系统性硬化症和年龄相关性黄斑变性的视网膜下纤维化(Weiskirchen等人，2019;Talbott et al. 2022;Tenbrock et al. 2022;Schuster et al. 2023)。在纤维化状态下，不仅是间充质组织内的成纤维细胞可以分化成肌成纤维细胞，炎症巨噬细胞向肌成纤维细胞的转分化也在炎症状态中发挥重要作用，例如在肾脏和视网膜下纤维化中(Meng et al. 2016;Little et al. 2020)。此外，许多免疫抑制细胞，如髓源性抑制细胞(MDSC)和调节性T细胞(Treg)，在纤维化疾病的发病机制中起着至关重要的作用(Huaux 2021;van Geffen et al. 2021)。目前，有令人信服的证据表明组织纤维化可以是一个可逆的过程，即成纤维性肌成纤维细胞可以被消除，纤维化的ECM可以被清除(Jun and Lau 2018;Horowitz and Thannickal 2019)。纤维化组织中衰老成纤维细胞数量增加，目前看来，促炎衰老成纤维细胞可能加重纤维化，而不是限制纤维化病变的扩张(Hernandez-Gonzalez et al. 2021)。

　　成纤维细胞作为多功能的免疫调节剂，与免疫系统细胞协同维持组织的内稳态(Van Linthout et al. 2014;mhaid and mecta - grigoriou 2020;Davidson et al. 2021;Huaux 2021;Schuster et al. 2021)。成纤维细胞与免疫细胞的相互作用高度依赖于组织类型和病理状态(Krausgruber et al. 2020;Davidson et al. 2021)。有趣的是，成纤维细胞/肌成纤维细胞能够表现出促炎和抗炎反应，包括细胞因子、趋化因子、生长因子和补体成分的分泌，以及它们可以表达免疫检查点蛋白的配体和受体(Powell等，1999;Van Linthout et al. 2014;Zhao et al. 2023)。癌症相关成纤维细胞(CAF)可以表现出不同的免疫表型，如炎性成纤维细胞(iCAF)、免疫抑制性肌成纤维细胞群(myCAF)、抗原呈递型成纤维细胞(apCAF)和补体分泌型成纤维细胞(csCAF) (Costa等人，2018;mhaid and mecta - grigoriou 2020;Bryce et al. 2022;Ngwenyama et al. 2022)。例如，在小鼠心肌梗死期间，炎症性成纤维细胞向具有成纤维特性的抗炎/免疫抑制型肌成纤维细胞群体转变(Daseke et al. 2020)。特别是，肌成纤维细胞与免疫抑制细胞有许多密切的相互作用，如MDSCs、Tregs和M2极化巨噬细胞。这可归因于TGF-β和某些其他细胞因子和趋化因子的存在，它们对肌成纤维细胞和免疫抑制细胞具有相互作用(Monteran and Erez 2019;mhaid and mecta - grigoriou 2020;Mao et al. 2021;Salminen 2023 b)。例如，由免疫抑制细胞分泌的TGF-β刺激肌成纤维细胞的分化，而由肌成纤维细胞释放的TGF-β、IL-6、IL-10和集落刺激因子(CSF)以及许多趋化因子(Powell et al. 1999)是免疫抑制细胞募集和激活的有效诱导剂。此外，如上所述，TGF-β信号传导可以促进巨噬细胞向肌成纤维细胞的转分化，例如在纤维化微环境中。慢性炎性疾病中M2极化的巨噬细胞分泌TGF-β和IL-10，不仅促进成肌细胞分化，而且增强免疫抑制细胞的活化。肌成纤维细胞和免疫抑制细胞之间错综复杂的串扰似乎在许多慢性疾病中都很明显，特别是癌症和许多炎症性疾病的纤维化病变。

　　ECM的结构变化是老化过程的共同标志(Freitas-Rodrigues et al. 2017;Angelini et al. 2020;Selman and Pardo 2021)。例如，胶原蛋白之间的交联程度增加，随着年龄的增长，ECM的硬度增加。如前所述，这种增强的硬度刺激肌成纤维细胞的分化，促进组织纤维化。纤维化病变常见于衰老组织，如心肌、肺和肾脏(Biernacka and Frangogiannis 2011;Xu et al. 2020;Selman and Pardo 2021)。特别是，在与衰老相关的慢性疾病中，纤维化病变的水平升高。年龄相关的胶原交联和基质硬度不仅增强了肌成纤维细胞的分化，而且还促进了免疫抑制细胞的激活，如M2巨噬细胞(Xing et al. 2021)、Tregs (Shi et al. 2023)和MDSC (Chiodoni et al. 2017)。众所周知，随着循环和组织内的衰老，免疫抑制细胞的存在和活性都会增加(Salminen 2020)。免疫抑制细胞与肌成纤维细胞密切相互作用，这种相互作用似乎促进了纤维化病变的积累，特别是在炎症条件下(mhaidy和Mechta-Grigoriou 2020;Huaux 2021;Mao et al. 2021;van Geffen et al. 2021;Salminen 2023 b)。在衰老过程中，显示促炎衰老相关分泌表型(SASP)的细胞衰老似乎是慢性低度炎症的主要来源(Campisi 2013;Franceschi et al. 2018)。有强有力的证据表明，炎症介质是肌成纤维细胞分化过程的有效诱导剂(见下文)，这表明年龄相关的纤维化代表了一种旨在抵消慢性炎症状态存在的机制。目前，只有少数研究人员应用单细胞转录组学来检查不同组织中成纤维细胞群体的年龄相关变化(Salzer et al. 2018;Vidal et al. 2019;Sole-Boldo et al. 2020)。Salzer等人(2018)证明，随着年龄的增长，小鼠真皮成纤维细胞部分失去了其特性，并获得了某些成脂特性。Sole-Boldo等人(2020)也揭示了在人类皮肤成纤维细胞群体中，随着年龄的增长，细胞身份逐渐丧失。他们报告说，衰老降低了许多功能特性，例如，增殖活性降低，而某些促炎基因的表达明显上调。这些单细胞研究表明，成纤维细胞亚群的异质性随着年龄的增长而下降，这可能归因于成纤维细胞的衰老。目前，单细胞研究仅限于少数组织，特别是皮肤，并且只有某些特性，如SASP因子，以更详细的方式被表征。

　　除了胶原交联和基质僵硬外，组织中存在的其他几种与年龄相关的变化可触发肌成纤维细胞的出现并提高其存活率，从而导致衰老组织中的纤维化病变。例如，氧化应激是衰老过程的标志，在几个实验模型中已被证明是肌成纤维细胞分化的有效诱导剂(Toullec et al. 2010;Taddei et al. 2012;Montorfano et al. 2014;Shimura et al. 2018)。然而，活性氧是复杂的调节因子，因为它们与许多重要的上游和下游信号通路相连。似乎通过TGF-β/Smad1/NADPH氧化酶4 (NOX4)产生的ROS在许多病理条件下的肌成纤维细胞分化中起着至关重要的作用(Hecker et al. 2009;Bondi et al. 2010;Barnes and Gorin 2011)。Bondi等(2010)证实nox4诱导的ROS产生刺激了MEK/ERK1/2激酶通路，进而诱导α-SMA蛋白的表达，促进小鼠肾成纤维细胞的肌成纤维细胞分化。氧化应激还能够刺激晚期糖基化终产物(AGE)的产生，通过AGE/RAGE信号通路诱导肌成纤维细胞分化(Oldfield et al. 2001)。因此，高迁移率组盒1 (HMGB1)， RAGE的配体和炎症增强剂，能够将人肺成纤维细胞转化为肌成纤维细胞(Lee et al. 2015)。有观察表明，内质网应激也能产生ROS，刺激肌成纤维细胞分化，从而促进纤维化病变的积累(Baek et al. 2012;Jiang et al. 2018)。此外，ROS是NLRP3炎性小体的有效激活剂(Tschopp和Schroder 2010)，已知其可刺激肌成纤维细胞的分化并增强组织纤维化(Ji et al. 2021;Artlett 2022)。尽管已知NLRP3激活的产物IL-18促进组织纤维化，但其机制仍需明确(Zhou et al. 2016;Artlett 2022)。此外，在几种实验模型中，其他几种炎症细胞因子也能够激活肌成纤维细胞的分化并增强纤维化(Van Linthout et al. 2014;van Caam et al. 2018)。鉴于衰老过程与慢性低度炎症有关，炎症诱导的ROS化合物和其他炎症介质的产生似乎是肌成纤维细胞分化的主要诱导剂，随后可能促进纤维化病变的积累。

　　摘要。

　　介绍

　　AMPK信号延迟老化过程

　　Myofibroblasts

　　AMPK信号抑制肌成纤维细胞的分化

　　AMPK信号抑制纤维化病变和组织变性

　　AMPK信号是否通过抑制肌成纤维细胞分化来缓解衰老过程?

　　结论

　　参考文献。

　　致谢。

　　作者信息

　　道德声明

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　　组织常驻成纤维细胞的激活以及非成纤维细胞向肌成纤维细胞的转分化受多种信号通路的调节。有趣的是，AMPK信号似乎是这种多功能调节网络的有效抑制剂，从而减弱与许多慢性疾病相关的组织纤维化和免疫抑制(图1)。

　　图1

　　

　　AMPK信号传导抑制肌成纤维细胞分化的信号连接示意图。TGF-β驱动通路、JAK/STAT3、NF-κB/NLRP3、YAP/TAZ和c/EBPβ信号通路是刺激肌成纤维细胞分化的主要通路，从而促进年龄相关性纤维化和组织变性。二甲双胍或某些植物化学物质治疗，以及增加klotho和FGF21蛋白的内分泌水平，激活AMPK信号，从而减弱肌成纤维细胞分化，随后减轻与年龄相关的纤维化病变的积累。Stoppers表示抑制连接，箭头表示肌成纤维细胞分化的激活。缩写:AKT，蛋白激酶B;AMPK, amp活化蛋白激酶;c/EBPβ， ccaat增强结合蛋白β;FGF21，成纤维细胞生长因子21;木菠萝;Janus激酶;哺乳动物雷帕霉素靶蛋白mTOR;核因子-κB;NLRP3, NLR家族pyrin结构域含3个;PI3K，磷酸肌肽3-激酶;Smad3, SMAD家族成员3;STAT3，信号转导和转录激活因子3;TAZ，具有pdz结合基序的转录辅激活子;转化生长因子-β;YAP, yes相关蛋白

　　TGF-β/Smad2/3信号通路是肌成纤维细胞分化的主要诱导因子，它与免疫抑制细胞密切合作，如上所述(Lodyga和Hinz 2020;mhaid and mecta - grigoriou 2020;Huaux 2021;Mao et al. 2021)。有趣的是，在几个实验模型中进行的许多研究表明，AMPK信号的激活是TGF-β驱动的肌成纤维细胞分化的有效抑制剂，有效地防止组织纤维化(Mishra et al. 2008;Lin et al. 2015;Thakur et al. 2015)(图1)。Mishra et al.(2008)证明了5-氨基-1-(5-磷酸- d -核糖基)咪唑-4-羧酰胺(AICAR)和脂联素激活AMPK信号可以抑制TGF-β诱导的人肾系膜细胞向肌成纤维细胞的转化。他们还发现，肌成纤维细胞转化的抑制依赖于ampk α2诱导的Smad3因子转录活性的抑制，Smad3因子是肌成纤维细胞分化的驱动力。Lin等(2015)报道AMPK信号通过抑制人支气管上皮细胞系Smad2/3因子的磷酸化和转录激活，抑制TGF-β诱导的上皮-间质转化和肌成纤维细胞活化。综上所述，这些研究表明AMPK信号能够抑制smad2 /3驱动的转录，并随后抑制肌成纤维细胞的激活和组织纤维化。

　　除了Smad2/3通路外，似乎还存在其他由AMPK信号驱动的抑制机制。例如，有明确的证据表明TGF-β治疗可以通过PI3K/AKT/mTOR信号通路触发肌成纤维细胞分化(Tang et al. 2023;Chen et al. 2023)。例如，Chen等人(2023)证明暴露于TGF-β可诱导小鼠肾周细胞转化为肌成纤维细胞。TGF-β处理周细胞显著增加己糖激酶II的表达，从而增加转化成肌成纤维细胞的糖酵解量。众所周知，有氧糖酵解是肌成纤维细胞利用的主要能量代谢途径(Xie et al. 2015)。Chen等人(2023)也报道，抑制糖酵解通量或抑制PI3K/AKT/mTOR信号活性均可抑制TGF-β刺激的肌成纤维细胞的转化，表明该途径是肌成纤维细胞分化的另一种途径。此外，Tang等人(2023)发现TGF-β诱导的PI3K/AKT/mTOR信号传导诱导犬瓣膜间质细胞分化为肌成纤维细胞，其表型表现为自噬能力降低，衰老相关分泌功能增加。大量证据表明mTOR是一种有效的自噬抑制剂，而AMPK信号抑制mTOR的功能并增强自噬(Kim et al. 2011;aler et al. 2012)。已知mTOR信号在促进衰老过程和年龄相关疾病中具有重要作用(Liu and Sabatini 2020)。此外，Ko等人(2016)报道，mTOR的特异性抑制剂雷帕霉素通过PI3K/AKT/mTOR途径抑制TGF-β诱导的人鼻成纤维细胞向肌成纤维细胞的转变。这些观察结果表明，mTOR信号在肌成纤维细胞的分化中起着至关重要的作用。然而，mtor驱动的信号传导是不同活动的复杂联系，目前AMPK信号传导和自噬在肌成纤维细胞mtor依赖性分化中的作用仍有待阐明。

　　大量证据表明，JAK/STAT3通路在许多纤维化疾病中起着至关重要的作用，如系统性硬化症、肺纤维化和肾纤维化(Pedroza et al. 2016;Chakraborty et al. 2017;Liu et al. 2023)。目前，STAT3抑制剂是治疗不同纤维化疾病的有希望的候选药物(Wang et al. 2023a, b;Xie et al. 2023)。JAK/STAT3信号通路与多种细胞因子受体的激活有关，如IL-4、IL-6、IL-10、GM-CSF以及许多生长因子受体。例如，Tang等人(2017)证明TGF-β诱导小鼠肝纤维化在JAK1/STAT3轴和SMAD通路之间密切协调。JAK/STAT3轴在免疫抑制细胞(如MDSCs和Tregs)的激活中也起着重要作用。有趣的是，众所周知，许多调节性免疫细胞，如MDSCs和Tregs，增强了纤维化疾病的发病机制(Huang et al. 2020;van Geffen et al. 2021)，可能与肌成纤维细胞合作。有多种研究表明，在许多实验模型中，JAK/STAT3轴的激活促进了肌成纤维细胞的分化(Pedroza et al. 2016;Chakraborty et al. 2017;Milara et al. 2018)(图1)。jak2诱导的STAT3磷酸化是人类和小鼠肺纤维化中肌成纤维细胞分化的特别有效的诱导因子(Milara et al. 2018)。Pedroza等(2016)证实，活化的phospho-STAT3水平在人纤维化肺和小鼠博莱霉素诱导的肺纤维化中均显著升高。他们还发现STAT3激活的抑制降低了肌成纤维细胞分化以及小鼠肺纤维化的严重程度。Chen等人(2014)报道，在小鼠肾成纤维细胞中，沉默AMPKα1表达或暴露于化合物C(一种细胞渗透性AMPK活性抑制剂)可阻止AICAR对TGF-β诱导的肌成纤维细胞表型的抑制作用。在梗阻肾模型中，AICAR治疗还降低了肾纤维化的严重程度和ECM成分的沉积。此外，Chen等(2014)证实AICAR暴露通过下调STAT3信号传导阻止TGF-β诱导的肌成纤维细胞分化。众所周知，AMPK信号是JAK/STAT3通路功能的有效抑制剂(Nersted et al. 2010;Rutherford et al. 2016)。例如，Ji等人(2023)发现二甲双胍诱导的AMPK信号明显抑制了phospho-STAT3的水平，并降低了博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化的肌成纤维细胞分化。考虑到AMPK信号也通过抑制JAK/STAT3信号来抑制MDSCs的功能(Salminen et al. 2019)， JAKs (jakinibs)和STAT3 (stattics)的抑制剂似乎可以通过抑制肌成纤维细胞的分化和减弱它们与免疫抑制细胞的协同作用来减轻纤维化病变。

　　NF-κB信号通路不仅调节免疫应答，还能促进成纤维细胞向肌成纤维细胞分化，进而提高成纤维细胞的存活率，从而加重纤维化疾病的严重程度(Watson et al. 2008;Oakley et al. 2009;侯等人，2018)。NF-κB信号系统与许多其他信号通路相互作用，如TGF-β/Smad3和JAK/STAT3信号通路。有趣的是，NF-κB信号传导似乎通过激活炎性小体，特别是含有3个(NLRP3)炎性小体的NLR家族pyrin结构域诱导肌成纤维细胞分化(Kuang et al. 2018)(图1)。例如，NF-κB信号传导刺激NLRP3炎性小体的启动，即它刺激IL-1β和IL-18细胞因子的形式表达，以及caspase-1蛋白的表达，caspase-1蛋白是NLRP3炎症小体激活的触发酶(Boaru et al. 2015;Kelley et al. 2019)。NLRP3炎性小体的激活产生成熟的IL-1β和IL-18细胞因子，这些细胞因子随后从细胞分泌出来。多项研究表明，在许多实验模型中，NLRP3炎症小体的激活刺激肌成纤维细胞的分化并促进纤维化(Artlett et al. 2011;Alyaseer et al. 2020;Ji et al. 2021)。例如，Artlett等人(2011)报道，NLRP3基因敲除小鼠对博莱霉素诱导的皮肤纤维化具有抗性。有趣的是，似乎正是成熟的IL-18细胞因子促进了肌成纤维细胞的分化和纤维化(Zhou et al. 2016;Liang et al. 2018)，因为已知另一种炎性小体产物IL-1β抑制TGF-β诱导的人皮肤和肺成纤维细胞(Mia et al. 2014)以及大鼠心脏成纤维细胞(Bronnum et al. 2013)的肌成纤维细胞形成。

　　有几份报告表明，AMPK信号通过不同的机制抑制NLRP3炎症小体的激活(Cordero等人，2018;Yang et al. 2019;Dong et al. 2020)(图1)。AMPK信号似乎可以通过控制自噬、线粒体功能和SIRT1去乙酰化酶的活性来抑制NLRP3炎症小体的功能。例如，Li等人(2017)报道SIRT1信号活性的增加抑制了NLRP3炎症小体在人血管内皮细胞中的功能。此外，一些植物化学物质，如青蒿素和姜黄素，已被证明通过刺激AMPK信号来抑制NLRP3炎症小体的活性(Li et al. 2015;Jiang et al. 2020)。Jiang等人(2020)发现，暴露于青蒿素通过AMPK/NF-κB/NLRP3通路降低巨噬细胞活化，从而改善小鼠动脉粥样硬化主动脉纤维化病变的严重程度。此外，一些激素，如脂联素和松弛素，能够激活AMPK信号传导(Chen et al. 2013;Aragon-Herrera et al. 2018)，因此，已知这些激素能够抑制NLRP3炎症小体的激活，从而减轻纤维化程度(Dong et al. 2020;Tapia Caceres et al. 2022)。目前看来，AMPK信号可能抑制nlrp3诱导的肌成纤维细胞分化并减轻组织纤维化，但其分子机制尚待阐明。

　　yes相关蛋白(YAP)和带pdz结合基序的转录辅激活因子(TAZ)是两种转录激活因子，可增强TEA结构域转录因子(TEAD)家族成员的活性(Heng et al. 2021)。YAP/TAZ因子还能够调节其他一些信号通路的功能，如TGF-β/Smad3通路(Szeto et al. 2016;Hu et al. 2021)。众所周知，YAP/TAZ因子调节许多发育过程，如肌肉组织的发育，以及参与细胞增殖、凋亡和许多免疫功能。一些机械损伤，如ECM刚度、组织拉伸和流体剪切应力，刺激YAP/TAZ信号通路，随后增强许多收缩蛋白的表达，如α-SMA蛋白(Cai et al. 2021)。大量证据表明，在不同的实验模型中，YAP/TAZ因子在肌成纤维细胞的分化和纤维化病变的产生中起着至关重要的作用(Muppala et al. 2019;Hu et al. 2021;Ragazzini et al. 2022;Xu et al. 2022)。Hu等(2021)证实，人巩膜成纤维细胞的机械菌株促进了YAP的表达，诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞分化。因此，YAP表达的下调降低了机械应变诱导的α-SMA表达和肌成纤维细胞分化。这些研究人员还报道，YAP蛋白与Smad3因子相互作用，诱导肌成纤维细胞转化，而Smad3信号的抑制阻断了肌成纤维细胞的转化。Integrin/FAK/Src (Ma et al. 2020)和RhoA/ROCK (He et al. 2019)信号机制都可以触发机械转导，从而刺激肌成纤维细胞分化并增强组织纤维化。目前，已知YAP/TAZ信号的激活在纤维化疾病的发展中起着重要作用(Mia和Singh 2022)。

　　肌成纤维细胞的能量供应依赖于有氧糖酵解(Xie et al. 2015)，因此糖酵解的抑制抑制了肌成纤维细胞的分化并减弱了组织纤维化(Xie et al. 2015;Ding et al. 2017;Chen et al. 2021)。有几项研究表明，细胞能量供应不足诱导了YAP蛋白的ampk依赖性磷酸化，随后导致YAP驱动的转录受到抑制(DeRan等人，2014;Mo et al. 2015;Wang et al. 2015)(图1)。AMPK信号传导诱导YAP蛋白在许多位点磷酸化，例如Ser61、Ser94和Ser127，从而破坏其转运到细胞核或抑制其与TEAD因子的结合。此外，YAP蛋白的磷酸化增强了其在蛋白酶体中的降解。我们也知道，抑制糖酵解可以防止组织损伤后纤维化病变的积累。例如，Chen等人(2021)在小鼠实验中证明，在实验性心肌梗死后阻断糖酵解通量可抑制肌成纤维细胞分化并减轻心脏纤维化的严重程度。考虑到肌成纤维细胞的功能，例如，收缩性的增加和ECM蛋白合成的增强，需要有效的能量产生，似乎调节AMPK/YAP信号将代表一种有希望的治疗方法来实现肌成纤维细胞形成的抑制。

　　有观察表明AMPK信号也可以通过某些其他途径抑制肌成纤维细胞分化和纤维化，尽管它们的参与需要澄清。例如，内质网(ER)应激增强了肌成纤维细胞的分化(Baek et al. 2012)，有研究表明AMPK信号可以缓解小鼠内质网应激和肾纤维化(Kim et al. 2015)。Yang等人(2022)报道内质网应激刺激C/EBP同源蛋白(CHOP)的表达，随后能够将小鼠间充质干细胞转化为肌成纤维细胞。他们还发现CHOP信号促进TGF-β/SMAD轴的功能，从而可能增强肌成纤维细胞转化和增强肺纤维化。Dai等人(2016)在小鼠巨噬细胞中证实AMPKα1信号可磷酸化CHOP蛋白，促进其在蛋白酶体中的降解。这表明AMPK信号可以减弱chop介导的肌成纤维细胞分化途径。许多其他信号传导机制可能会潜在地增强肌成纤维细胞的转化，但结果却相互矛盾，即不知道这些途径是否受到AMPK信号传导的抑制。例如，糖原合成酶激酶3α/β (GSK-3α/β)的激活增强了不同纤维化状态下肌成纤维细胞的分化(Baarsma等人，2013;Singh et al. 2015)，但AMPK信号传导对GSK-3α/β活性的影响似乎取决于实验条件。此外，已知WNT/β-catenin通路是肌成纤维细胞分化的有效诱导剂和组织纤维化的增强剂(Piersma et al. 2015;Dzialo et al. 2021)。然而，它与TGF-β和YAP/TAZ通路有密切的相互作用，这些通路被AMPK信号抑制，如上所述。AMPK信号通路似乎以组织特异性的方式抑制纤维化，因为促进纤维化的信号通路的活性在组织之间存在显著差异。

　　人们普遍认为，肌成纤维细胞从组织固有成纤维细胞和/或通过转分化从其他细胞类型分化，是组织纤维化发病机制的关键机制(Frangogiannis 2019;Pakshir et al. 2020;Lurje et al. 2023;Schuster et al. 2023)。无论是急性还是慢性形式的组织损伤，都是促进组织纤维化的促纤维化过程的主要触发因素。炎症和许多免疫细胞之间的密切合作是组织中纤维化病变积累的重要促进因素。因此，阐明驱动和支持组织纤维化过程的信号机制对治疗有重大意义并不奇怪。尽管单细胞测序实验表明，相对于细胞群的变化，纤维化是一个相当异质性的过程，但在过去十年中，我们对这些纤维化信号机制的理解取得了重要进展(见上文)(Adams et al. 2020;Deng et al. 2021)。目前，有强有力的证据表明，AMPK信号能够在许多实验模型和某些纤维化疾病中减轻组织纤维化病变的严重程度(Daskalopoulos et al. 2016;Jiang et al. 2017;Liang et al. 2017)。如上所述，在不同的实验模型中，AMPK激活的不同激动剂，如(1)AICAR和二甲双胍，(2)激素脂联素和松弛素，以及(3)某些植物化学物质，已经能够抑制肌成纤维细胞的转变，从而减少纤维化病变的沉积。另一方面，有研究表明肌成纤维细胞对凋亡的抵抗实际上促进了组织内纤维化病变的沉积(Thannickal and Horowitz 2006;Hinz and Lagares 2020)。有趣的是，AMPK信号似乎可以通过不同的机制刺激细胞凋亡(Day et al. 2011;Rangarajan et al. 2018)。例如，Rangarajan等人(2018)证明，二甲双胍暴露通过以ampk依赖的方式增加成纤维细胞的凋亡，逆转了博莱霉素诱导的小鼠纤维化。目前，有大量的药物开发项目旨在通过抑制肌成纤维细胞转化或增强纤维化组织中的成纤维细胞凋亡来治疗组织纤维化。最近，Zhao et al.(2022)列出了目前所有用于纤维化疾病的药物，无论是上市还是临床试验。只有四种药物获得了上市许可，即用于特发性肺纤维化的吡非尼酮和尼达尼布，以及用于骨髓纤维化的鲁索利替尼和帕比诺他。吡非尼酮靶向TGF-β信号通路，而鲁索利替尼作用于jak1 /2驱动通路。然而，有几种候选药物以直接或间接的方式靶向已知受AMPK信号传导影响的信号通路。

　　AMPK信号不仅可以通过抑制肌成纤维细胞的分化或增强其凋亡来减轻组织纤维化，还可以调节免疫细胞的功能，从而在纤维化病变扩大过程中控制肌成纤维细胞和免疫细胞之间的合作。有明确的证据表明，损伤后，促炎成纤维细胞不仅参与免疫抑制细胞向炎症组织募集，而且还增强M1巨噬细胞的极化，使其进入抗炎M2表型，试图抵消过度的炎症(见上文)。然而，在慢性炎症状态下，免疫抑制细胞，如MDSCs、Tregs和M2巨噬细胞，促进成纤维性肌成纤维细胞的发育，从而加重纤维化的严重程度(Huang et al. 2020;Huaux 2021;van Geffen et al. 2021;Hara and Tallquist 2023)。免疫抑制细胞分泌许多抗炎细胞因子，如TGF-β、IL-6和IL-10，它们被认为是肌成纤维细胞转化的有效促进因子。有许多报道表明，在肺纤维化过程中，人和小鼠外周血和肺组织中MDSCs的数量增加(Fernandez et al. 2016;Lebrun et al. 2017;Liu et al. 2022)。例如，Lebrun等人(2017)证明单核细胞MDSCs (M-MDSC)在二氧化硅诱导的肺纤维化发展过程中浸润到小鼠肺部。他们还发现，在m - MDSCs缺乏的小鼠中，二氧化硅诱导的纤维化明显减少，即MDSCs在肺纤维化的产生中起重要作用的证据。事实上，我们知道AMPK信号的激活会下调MDSCs的免疫抑制活性(Qin et al. 2018;Li et al. 2018;Salminen et al. 2019;Xu et al. 2019)。例如，Li等人(2018)发现，二甲双胍治疗通过激活人卵巢癌分离的MDSCs中的AMPKα，降低了CD39和CD73蛋白的表达。CD39和CD73蛋白表达的下降显著降低了MDSCs的免疫抑制活性。虽然使用了二甲双胍和癌症相关的MDSCs，但这些观察结果表明，AMPK信号抑制了MDSCs的功能，因此其激活可能是降低组织纤维化水平的一种机制。

　　关于ampk诱导的Tregs和M1/M2巨噬细胞在纤维化中的抑制作用的结果更不一致，尽管有明确的证据表明Tregs和M2巨噬细胞可以促进纤维化过程(Lo Re et al. 2011;Braga et al. 2015;Birjandi et al. 2016;Little et al. 2020)。例如，Vasamsetti等人(2015)证明，二甲双胍和AICAR治疗抑制单核细胞向巨噬细胞的分化，因此，二甲双胍减轻了ang - ii诱导的小鼠动脉粥样硬化病变的形成。最近，Nassif et al.(2022)证明，暴露于人M2巨噬细胞的二甲双胍通过激活AMPK信号抑制ROS的产生。这是一个有趣的观察结果，因为已知ROS可以加重许多纤维化疾病的发病机制，例如肺纤维化(Richter and Kietzmann 2016;Otoupalova et al. 2020;Estornut et al. 2022)。此前，Han等人(2016)报道AMPK激活保护人和小鼠成纤维细胞免受ROS暴露引起的细胞衰老。如上所述，衰老的成纤维细胞加剧了纤维化疾病中病变的扩张(Hernandez-Gonzalez et al. 2021)。在慢性纤维化状态下，免疫抑制微环境的存在，即免疫细胞和肌成纤维细胞分泌的TGF-β和其他免疫抑制介质水平升高的环境，增强了组织的退行性过程。TGF-β的存在不仅促进肌成纤维细胞分化和免疫抑制细胞的激活，而且还损害组织稳态(Tominaga and Suzuki 2019;Salminen 2021)。例如，TGF-β信号(1)阻滞细胞周期，(2)促进邻近细胞的细胞衰老，(3)增强ECM成分的沉积，(4)诱导基质金属蛋白酶和胶原酶的分泌，(5)激活造血干细胞(HSC)的骨髓偏倚反应，最后(6)促进几种与年龄相关的疾病，如心血管疾病、肌肉减少症、皮肤萎缩。此外，免疫抑制细胞显示精氨酸酶(ARG)和吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)的强烈表达，这两种酶从组织微环境中消耗l -精氨酸和l -色氨酸水平(Murray 2016;Mellor et al. 2017)。这些氨基酸的缺乏会引起邻近细胞的旁观者效应，特别是在效应免疫细胞中。事实上，肌成纤维细胞增殖和组织纤维化扰乱了体内平衡的维持，促进了组织变性。考虑到AMPK信号能够抑制纤维化过程，AMPK信号的抗衰老特性可能部分归因于抑制与衰老过程相关的组织纤维化。

　　组织内纤维化病变的存在是衰老过程的共同标志(Selman和Pardo 2021;Ren et al. 2023)。如上所述，一些与年龄相关的分子变化，如氧化和内质网应激以及ECM特征的深刻改变，促进肌成纤维细胞分化，随后引发纤维化物质沉积到组织中。事实上，这似乎是一个慢性的低级别炎症过程，刺激免疫抑制细胞进入外周组织，试图抵消与衰老相关的有害炎症环境。越来越多的证据表明，在衰老过程中，循环系统和外周组织中的免疫抑制细胞数量都会增加(Salminen 2020)。目前，与年龄相关的炎症过程的起源尚不清楚，尽管有几种可能的来源可以触发组织内的炎症状态。尽管如此，免疫抑制细胞分泌许多化合物，如TGF-β、IL-10和ROS，这些化合物增强了肌成纤维细胞的分化。此外，肌成纤维细胞分泌细胞因子、生长因子、蛋白水解酶和纤维化物质，这些物质能够重塑ECM的结构(Powell et al. 1999)。有趣的是，TGF-β和ROS也是纤维化组织中细胞衰老的有效促进因子(Tominaga和Suzuki 2019;Parimon et al. 2021)。衰老成纤维细胞是促炎和促纤维化的细胞，因此细胞衰老会增加组织中的纤维化(Tigges et al. 2014;Schafer et al. 2017;Hernandez-Gonzalez et al. 2021)。单细胞转录组实验揭示了衰老组织中成纤维细胞群体特性的令人印象深刻的异质性(Waldera-Lupa et al. 2014;Mahmoudi等人，2019;邹等人，2021)。这种异质性的一个原因可能是随着年龄的增长，纤维化的分解能力显著下降，这可能是由于它们的凋亡易感性下降(Hecker等人，2014;Kato et al. 2020)。Kato等人(2020)证明，培养的衰老成纤维细胞和小鼠特发性肺纤维化的肌成纤维细胞的溶解活性明显受损，这与年龄相关的细胞凋亡抗性增加有关。Kato等人(2020)也发现，在年龄相关性持续性纤维化中，成肌细胞决定蛋白(MyoD)在肌成纤维细胞中的表达显著升高，因此MyoD蛋白的敲低恢复了肌成纤维细胞对凋亡的易感性，也增强了纤维化的消退。似乎肌成纤维细胞和免疫抑制细胞之间的合作不仅抑制慢性低度炎症，而且还促进组织的退行性过程，例如，通过增加细胞应激，降低自噬活性和纤维化病变的积累。

　　如上所述，有令人信服的证据表明AMPK信号传导抑制成纤维细胞和其他几种细胞类型向肌成纤维细胞的分化。鉴于二甲双胍和AICAR对AMPK信号没有特异性，许多研究人员已经使用敲除和敲低技术以及AMPK活性抑制剂证实了AMPK信号的特异性。目前，某些AMPK信号的激活剂，如二甲双胍，被认为是潜在的抗衰老化合物，因为这些化合物能够延长啮齿动物的健康寿命甚至寿命(见上文)。还有某些内分泌因子，如klotho蛋白和成纤维细胞生长因子21 (FGF21)，它们被认为是抗衰老因子，因为它们可以减弱许多与年龄相关的退行性过程，例如血管系统(Kurosu et al. 2005;menke et al. 2017a;Salminen et al. 2017a)。有趣的是，有许多研究表明，FGF21和klotho蛋白在许多纤维化模型中都具有抗纤维化特性(menke et al. 2017b;Ding et al. 2019;Meng et al. 2021;Wang等人(2023a, b)。例如，Wang等人(2023a, b)发现，暴露于FGF21可减轻博来霉素诱导的小鼠肺纤维化的程度。Ding等(2019)证明可溶性klotho蛋白通过抑制TGF-β信号通路，降低了血管紧张素ii诱导的小鼠心脏纤维化和肥厚的严重程度。目前，已知klotho和FGF21蛋白可影响多种信号通路，但似乎TGF-β信号的抑制可能参与组织纤维化(Ding et al. 2019;Wang et al. 2023a, b)。有几项研究表明，在许多实验模型中，klotho和FGF21蛋白都能够激活AMPK信号传导(Salminen et al. 2017b;Luo et al. 2023)。例如，Luo等人(2023)证明klotho蛋白刺激AMPK信号传导，随后促进小鼠肾脏中YAP蛋白的磷酸化和降解。如上所述，YAP/TAZ信号被认为是一个重要的纤维形成途径。此外，已知fgf21激活的FGF受体1 (FGFR1)能够诱导AMPK信号传导(Salminen et al. 2017b)。此外，已经证明AMPK信号激活与长寿相关的几个下游信号通路，例如，它刺激FoxO/DAF-16、NRF2/SKN-1、ULK1/自噬和SIRT1通路，而抑制mTOR、NF-κB和CRTC-1通路(Salminen和Kaarniranta 2012)。目前，它们与肌成纤维细胞分化和年龄相关性纤维化的关系尚待明确。总的来说，AMPK信号似乎能够通过抑制刺激肌成纤维细胞转变的信号机制来抑制肌成纤维细胞的分化，尽管我们不知道支持分化过程的所有分子机制，例如表观遗传调控的作用，它控制着成纤维细胞随年龄增长的命运。

　　有趣的是，代谢过程似乎也可能控制分化过程，因为已知肌成纤维细胞的转变依赖于参与有氧糖酵解的酶活性的增加(Xie et al. 2015;Ding et al. 2017)。例如，Xie等人(2015)发现，小鼠纤维化肺的肌成纤维细胞中，关键的糖酵解酶，如6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-双磷酸酶3 (PFKFB3)的表达和糖酵解通量上调。他们发现糖酵解的抑制降低了肌成纤维细胞的纤维化表型，而有氧糖酵解的增加促进了肌成纤维细胞的分化。他们还报道，糖酵解的抑制减轻了博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化的程度。有趣的是，Faubert等人(2013)证明AMPK信号是癌细胞Warburg效应的有效抑制剂，即增加有氧糖酵解的现象。随后，Tang等人(2021)报道，二甲双胍通过AMPK/mTOR途径抑制PFKFB3的活性，从而减弱了lps诱导的人肺成纤维细胞胶原合成。此外，Yu等人(2021)发现，用3-溴丙酮酸(一种有氧糖酵解抑制剂)治疗小鼠，可以抑制TGF-β诱导的肌成纤维细胞分化，从而降低肾纤维化程度。目前，糖酵解的重编程似乎是对抗纤维化疾病的一个有希望的治疗靶点(Ung et al. 2021)。

　　有趣的是，AMPK信号本身可以在衰老过程中下降(Qiang et al. 2007;Reznick et al. 2007;Hardman et al. 2014;Salminen et al. 2016)，这可能会增强与年龄相关的肌成纤维细胞分化，并导致衰老组织中纤维化病变的积累。这似乎是AMPK信号对各种损伤的反应性随着年龄的增长而减弱，而不是AMPK异三聚体复合物不同亚基的表达。例如，Reznick等人(2007)证明，将AICAR注入幼鼠体内可诱导EDL肌肉中AMPKα2亚基的强烈激活，而在老年小鼠中，暴露于AICAR并没有触发AMPKα2亚基的任何激活。衰老也损害了胰岛素刺激的葡萄糖摄取到大鼠骨骼肌，这一效应归因于AMPKα激活的下降(Qiang etal . 2007)。葡萄糖摄取下降可能降低有氧糖酵解水平，扰乱肌成纤维细胞的分化。然而，衰老过程是否会影响衰老组织微环境中成纤维细胞AMPK信号的响应性尚不清楚。目前，衰老对AMPK信号传导的几种抑制机制，即AMPK磷酸酶和抑制蛋白激酶(Salminen et al. 2016)的影响还有待明确。虽然组织纤维化是一种众所周知的与年龄相关的表型，但这并不一定意味着纤维化的增加只能归因于AMPK信号的年龄相关下降。然而，我们知道AMPK信号通过抑制氧化应激来阻止人类成纤维细胞和角化细胞的过早衰老(Ido et al. 2012;Han et al. 2016)。因此，氧化应激随着年龄的增长而增加，细胞衰老也是如此，这是纤维化病变的重要促进因素，如前所述。此外，随着年龄的增长，纤维化物质在组织中的积累可能与年龄相关的自噬缺陷有关(Yue et al. 2022)，这被认为是受AMPK信号传导的调节(见上文)。这些观察结果强调，与年龄相关的AMPK信号的下降可能通过增强肌成纤维细胞分化和纤维化病变的沉积来加速衰老过程。

　　单细胞转录组实验揭示了组织成纤维细胞的显著异质性，不仅参与衰老过程，而且参与许多病理状态。鉴于成纤维细胞是组织环境的传感器，它们试图通过适应改变的微环境来维持体内平衡，并努力修复衰老过程和病理状态下的组织损伤。成纤维细胞能够表现出许多不同的表型，例如那些具有纤维性和非纤维性，炎症性和免疫抑制性以及衰老特性的细胞。有趣的是，已知衰老过程的几种增强因子刺激肌成纤维细胞分化，既可以从组织驻留的成纤维细胞中分化，也可以通过从其他细胞类型(特别是来自间充质细胞的细胞)的转分化现象。肌成纤维细胞是一种表达许多免疫抑制特性的纤维化细胞，这些特性通常与退行性过程有关，尽管它们可以防止与衰老和许多与年龄相关的疾病相关的过度炎症反应。组织内纤维化病变的存在是衰老的典型标志，在与年龄有关的疾病中尤其常见。大量证据表明AMPK信号通过抑制TGF-β-诱导和NF-κ b介导的肌成纤维细胞分化的主要诱导因子信号通路，从而抑制成纤维细胞的分化。众所周知，二甲双胍是一种众所周知的AMPK信号激活剂，具有许多健康益处。二甲双胍治疗不仅可以延缓实验动物的衰老过程，而且据说这种药物可以缓解许多与年龄有关的疾病的症状，特别是那些与纤维化病变增加有关的疾病，如动脉粥样硬化、心血管疾病和特发性肺纤维化。因此，目前AMPK信号是开发治疗不同纤维化疾病的重要药物靶点也就不足为奇了。

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