腔内淋巴管瓣(LVs)和淋巴静脉瓣膜(LVVs)是保证淋巴液单向流动的关键。这些瓣膜的形态异常常引起淋巴或血液反流，并导致淋巴水肿。然而，对瓣膜发育的潜在分子机制仍然知之甚少。
2023年9月11日，中国科学院遗传与发育生物学研究所贾顺姬及清华大学孟安明共同通讯在Signal Transduction and Targeted Therapy （IF=39）在线发表题为“Temporospatial inhibition of Erk signaling is required for lymphatic valve formation”的研究论文，该研究报道了Efnb2-Ephb4-Rasa1调控Erk信号轴在淋巴管瓣发育中的意义，并鉴定了两个新的淋巴管瓣结构。磷酸化Erk活性的动态监测表明，在某些淋巴管内皮细胞(LECs)的瓣膜细胞分化过程中，Erk信号在时空上受到抑制。通过同时消耗合子erk1和erk2或使用MEK抑制剂selumetinib抑制Erk信号可导致淋巴管发育不全和淋巴管瓣增生，提示Erk信号在这两个过程中发挥相反的作用。
ephb4b突变体、efnb2a、efnb2b或rasa1a、rasa1b双突变体均具有LVVs和LVVs缺陷，并表现出血液返流到淋巴管中，伴有水肿表型。重要的是，在MEK抑制剂的存在下，高水平表达gata2可以减轻ephb4b或rasa1a;rasa1b突变体中的瓣膜缺陷。因此，Efnb2-Ephb4信号可以抑制阀门形成细胞中Erk的激活，从而促进Rasa1上游阀门的规范。该发现不仅揭示了淋巴瓣膜形成的分子机制，也为淋巴疾病的治疗提供了依据。
淋巴管是淋巴系统的组成部分，不仅在免疫细胞运输、组织液稳态和脂质吸收中发挥重要作用，而且在多种病理条件下发挥重要作用，如癌症进展和转移、淋巴水肿、免疫反应、肥胖、心血管病变、青光眼和神经系统疾病。淋巴的发育始于淋巴内皮细胞(LEC)祖细胞的萌芽，这些祖细胞表达来自主静脉和其他LEC来源的Prox1。在淋巴液流动开始后，瓣膜形成的LECs中，包括GATA2、FOXC2和PROX1在内的瓣膜发育必需转录因子的表达水平升高。淋巴管有单向阀，包括腔内淋巴管瓣(LVs)和淋巴静脉管瓣(LVVs)，以保证淋巴液的单向流动。不可避免地，这些瓣膜的形态异常会阻碍正常的体液平衡并导致淋巴水肿。通过揭示与哺乳动物相似的双尖瓣结构，最近的一项研究为斑马鱼面部淋巴血管(FLVs)中LVs和LVVs的存在提供了令人信服的证据。然而，斑马鱼的淋巴系统中是否存在其他瓣膜结构尚不清楚。
丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)，包括ERK、JNK和p38，在细胞生长、迁移、增殖、分化和凋亡中发挥关键作用。MAPK/Erk通路主要由GTP结合的Ras激活Raf而启动。Raf使Mek磷酸化，而Mek又使Ras-Raf-Mek-Erk信号级联的主要组分Erks磷酸化。研究表明，Vegfc-Vegfr3介导的Erk信号的刺激是维持LEC祖细胞中Prox1表达的主要信号轴，从而促进LEC增殖和细胞命运规范。大量研究表明，Erk通路对淋巴发育至关重要。
缺乏Vegfr3的斑马鱼胚胎不能启动淋巴管发芽或分化在小鼠胚胎内皮细胞中，转基因表达RAF1S259A(一种与人类Noonan综合征相关的具有增益功能的RAF1突变体)可激活Erk，从而增强静脉ECs对淋巴命运的“承诺”，最终导致淋巴管扩张小鼠内皮细胞谱系中Ras的过度表达也会引起淋巴管增生。此外，MEK抑制剂治疗可缓解携带ARAFS214P功能获得突变的患者的淋巴异常相关临床症状，并可防止人原发性真皮淋巴内皮细胞(HDLECs)或过度表达ARAFS214P的斑马鱼转基因幼虫中LEC的增加。虽然Erk信号在淋巴管形成中的作用已被充分了解，但其在淋巴管形成中的作用尚不清楚。
抑制FCLV中Erk活性有助于形成阀状LEC规格（图源自Signal Transduction and Targeted Therapy ）
Ephrin-Eph信号主要在吸引或排斥过程中起作用，特别是在组织边界形成、轴突引导、血管生成和淋巴管生成中，通过指导细胞粘附、迁移和排斥作用。据报道，膜结合配体Efnb2及其酪氨酸激酶受体Ephb4对血管动静脉规范、血管新生重塑和小鼠胚胎存活至关重要。Ras p21蛋白激活因子1 (RASA1)通过其GTPase激活蛋白(GAP)活性对Ras进行负调控，首次被发现是小鼠胚胎生长、血管形成和神经组织发育的调控因子人类EFNB2EPHB4-RASA1盒体突变与血管和淋巴疾病相关，包括毛细血管畸形、动静脉畸形(CM-AVM)、盖伦静脉畸形(VOGM)和中央传导淋巴异常(CCLA)。
最近的一项研究表明，Efnb2-Ephb4通过调节细胞骨架收缩影响淋巴内皮细胞连接的完整性。此外，有研究表明，Efnb2-Ephb4正向信号传导可能促进小鼠胚胎晚期和出生后早期的瓣膜成熟和存活。具有Rasa1缺陷的小鼠模型表明，在初始规范后，持续的左室和左室发展需要Rasa1。然而，Efnb2-Ephb4-Rasa1和Erk信号在瓣膜发育中的调控关系尚不清楚
在这里，作者在斑马鱼中发现了另外两种类型的瓣膜结构，有助于深入了解这种脊椎动物模型中的淋巴系统。值得注意的是，作者揭示了在淋巴管瓣发育过程中Erk信号的特定调控。虽然Erk信号参与LEC的发育，但发现Erk抑制对斑马鱼瓣膜细胞的发育是必要的。在FCLV中，Erk活性必须被抑制才能启动阀门形成细胞程序。因此，Rasa1上游的Efnb2-Ephb4信号进一步抑制Erk信号传导似乎对阀形细胞的规范至关重要。此外，Efnb2在血管分叉处瓣膜形成LECs中的动态表达模式可能是Erk活性受限的原因。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41392-023-01571-9
原标题：《【学术前沿】STTT | 中国科学院贾顺姬/清华大学孟安明发现Erk信号的时空抑制是淋巴管瓣形成所必需的》