支氣管肺發育不良已成為新生兒最常見的呼吸系統疾病，嚴重影響新生兒存活率。Notch信號轉導通路是一條在進化上高度保守的信號途徑，其生物學效應廣泛，近年來越來越多的證據表明Notch信號通路對支氣管的正常發育有重要調節作用。通過對Notch信號通路對支氣管發育影響的進展進行綜述，了解Notch信號通路對支氣管發育的作用機制，會為支氣管肺發育不良的防治提供依據，或許會成為治療支氣管肺發育不良新的切入點。
引用本文： 楊立勛, 劉敏, 徐暢. Notch信號通路對支氣管發育影響的研究進展. 華西醫學, 2016, 31(2): 379-383. doi: 10.7507/1002-0179.201600102 復制
支氣管肺發育不良是新生兒呼吸系統常見疾病，存在先天性支氣管發育異常[1-2]，主要見于早產兒的呼吸窘迫綜合征、肺透明膜病等，也存在于先天性膈疝患兒中[3]。近年由于早產兒及先天畸形兒出生率提高[4]，支氣管肺發育不良發生率也逐年增加[5]，并成為新生兒重癥監護室最為棘手的問題之一，同時也是嬰兒期慢性呼吸系統疾病的主要病因，嚴重影響早產兒及畸形兒存活率及生活質量。支氣管肺發育不良的確切病因及發病機制尚不明確，存在許多先天和后天致病因素。近年來研究發現Notch信號通路對支氣管發育成熟具有重要的調控作用[6]，逐漸成為學者們研究的熱點。本文就Notch信號通路對支氣管發育影響的研究進展綜述如下。
1 Notch信號通路
1.1 Notch信號通路概述
Notch信號通路廣泛存在于脊椎動物和非脊椎動物，在進化上高度保守，通過相鄰細胞之間的相互作用調節細胞、組織、器官的分化和發育。Notch信號通路由Notch受體、配體和細胞內效應分子CSL（CBF-1 in humans ，Suppressor of hairless in Drosophila，LAG in C.Elegans）蛋白以及Notch的調節分子等組成。在哺乳動物中共發現4類Notch基因，編碼4種Notch受體，即Notch 1～4。Notch受體是一種單次跨膜蛋白，其結構在進化過程中高度保守。Notch配體同樣為單次跨膜蛋白，在哺乳動物中鑒別出至少5種配體：Jagged l、Jagged 2（Serrate的同系物）、Delta l、Delta 3及Delta 4（Delta的同系物，DLL 1、3、4）。Notch受體與配體結合后，受體釋放部分胞外片段。胞內部分粘連在細胞膜上，后者經γ-促分泌酶酶切后釋放可溶性的Notch胞內段（NICD）。NICD轉移至細胞核內，與轉錄抑制因子CSL結合；CSL與NICD結合后即成為轉錄活化因子，激活Notch靶基因轉錄編碼hairy/enhancer of split（HES）等分化拮抗基因的表達，HES等表達產物與其相應的分化效應基因的啟動子特異性結合，并募集Groncho/TLE等轉錄共抑制因子，阻礙分化效應基因的表達，最終影響細胞的分化、增殖和凋亡[7-8]。
1.2 Notch信號通路功能
Notch信號通路通過介導和調控細胞的分化從而影響哺乳動物各系統器官的發育成熟。正常發育的神經系統中有一種旁側抑制機制，使正在分化的神經元周圍的神經前體細胞不再分化為神經元，而發育成上皮細胞。研究發現，Notch 信號能上調細胞膜表面的Notch 分子，同時下調其配體Delta 的表達；而當Delta 的表達增強時，將使其自身表達上調，同時對Notch 分子的表達有下調作用[9]。這種正反饋機制使發育早期細胞Notch 及其配體表達的細微差別在發育過程中被逐漸放大，從而決定了細胞的不同分化方向。哺乳類動物中多種不同的Notch 分子功能不完全一致，其作用方式遠較果蠅中復雜。它參與了細胞的命運決定、自我更新、分化、增值、存活以及凋亡等諸多過程，調控著動物組織和器官的發生、發育和再生。研究發現，在小鼠胰腺發育過程中，Notch信號作為胰腺發育關鍵的命運決定因子，在胰腺發生成熟時期均有所表達，對胰腺內、外分泌功能的形成具有重要的調控作用[10-11]。在人體心血管系統發育過程中，Notch信號同樣發揮了重要作用，它能夠阻止心肌細胞過度肥大和維持干細胞池功能穩定，參與成體心臟的內穩態調節和心肌修復過程[12]。Notch信號通路在肝內血管生成、膽管的形成與維持以及肝細胞發育與再生中也起到至關重要的作用[13]。在神經系統發育中，Notch信號通路被激活后，能夠維持神經干及前體細胞特性，抑制神經元產生并促進膠質細胞生成[14]。此外，Notch信號通路還對血管、視網膜細胞、T細胞等發育成熟均有重要調控作用[15-17]。近年來，由于Notch信號影響細胞的增殖、分化這一特殊機制，關于其與腫瘤的發生逐漸成為腫瘤發病及治療的研究熱點。現有的研究表明乳腺癌、造血系統腫瘤、宮頸癌、惡性膠質瘤、肺癌、胰腺癌等腫瘤的發生、發展均與Notch信號通路出現異常有密切相關[18-23]。
2 Notch信號通路與肺發育
Notch信號通路在調節支氣管及肺泡正常發育成熟過程中發揮著重要作用。有研究表明在肺發育過程中，Notch信號的動態表達可能在調控支氣管發育、肺泡上皮和血管內皮細胞的分化中起關鍵作用[24-25]。Post等[26]先后證實了Notch 1～4及Jagged 1、2和DLL 1、3、4在正常肺內的表達，并發現在從胚胎到成熟個體的肺發育過程中，Notch 1、Notch 4和Jagged 1 mRNAs的表達量逐漸增加。Taichman等[25]研究表明，Notch信號可能通過介導Bhlh轉錄因子的表達，調控肺泡上皮和血管內皮細胞的增殖、分化、遷移等生物學活動，在肺發育中起重要作用。胎肺不同發育時期Notch受體/配體的組織細胞定位既有重疊又有差別，反應強弱也有差異，提示在不同發育階段，不同受體組合可能決定特定的組織細胞類型如上皮、血管、間質，發揮不同的功能。Artavanis-Tsakonas等[27]發現，Notch 1與其配體結合時，促進細胞增殖；當Notch 1活性被抑制時，細胞進入分化程序，發育為功能細胞。Dang等[28]認為在肺發育早期Notch 1和Notch 3表達分布廣泛重疊，Notch 3活化可能抑制Notch 1介導的信號，以防止Notch 1功能過強；在肺發育其他時期，當僅有Notch 1表達而無Notch 3時，抑制消失。Hes 1和 Mash 1（mammalian homologs of achaete-scute complex）在肺發育過程中也有表達，但Mash 1表達局限于神經上皮，Hes1的表達在非神經內分泌上皮[24]。
在肺發育過程中，支氣管正常的發育需要支氣管微血管網的滲入及生長，而在初期至晚期的肺發育過程中微血管網的Notch表達日漸增強，表明Notch信號通路對肺微血管網的生長及擴增是十分重要的[25]，這也和心血管系統的發育中Notch信號通路的作用一致[29-30]。Miniati等[31]發現通過激動血管內皮細胞中Notch 4會導致肺血管動靜脈分流。
3 Notch信號通路與支氣管出芽
3.1 Notch 1
Notch信號通路中受體和配體對支氣管出芽的調控作用具有顯著的差異性。目前研究發現Notch 1對支氣管出芽具有強烈的抑制作用，而其他Notch受體的作用并不顯著[32]。Kong等[32]將孕11.5 d的胚胎組織培養在含有Notch信號反義寡核苷酸的培養基中，通過相差顯微鏡觀察并記錄48 h胎肺出芽情況，發現抑制Notch 1的表達會增加支氣管出芽數量（較對照組出芽數量增加約25%），而抑制其他的Notch受體支氣管出芽的數量較對照組沒有顯著改變，提示Notch1的表達增加會減少支氣管出芽數量。Tsao等[33]對受孕8.5 d的胎肺進行研究，他們利用γ分泌酶抑制劑抑制Notch信號通路，得出尖端祖細胞Nkx2.1（一種同源異型域轉錄因子，具有促進器官形態發生的作用）的表達增強，表明抑制Notch信號通路會促進肺形態的發生。接著進行了進一步驗證，在孕11.5 d的大鼠胎肺組織中降低Notch 1信號通路的表達，發現胎肺組織近端區域異位出芽以及遠端出芽數量的增加，表明抑制Notch1的表達會促進肺組織形態發生及支氣管的分枝出芽。Tsao等[33]推測Notch信號能夠抑制支氣管由近及遠的分支形成，是因為Notch 1抑制了尖端細胞的增殖，他們通過研究支氣管分支遠端上皮細胞增殖細胞核抗原-67的表達情況，發現Notch 1能夠限制纖維母細胞生長因子10介導的分支形成，抑制了尖端細胞向分支細胞增殖分化的過程。
3.2 DLL 1
Notch信號通路中關于配體對支氣管分支的研究較少，Aleksey等[34]觀察記錄了胎鼠器官形態發生中DLL1的表達情況，在孕12.5 d的胎肺組織中，部分細支氣管頂端的上皮細胞和周圍未分化的間質中發現DLL 1的表達，細支氣管近端部分則沒有發現。在孕16.5 d時，上述部位DLL 1的表達顯著降低，只在終末支氣管上皮和其周圍連接組織動脈中表達明顯，這說明Notch-Delta信號通路在胚胎組織器官分支形態發生中有重要作用；他們進一步推測：在肺支氣管發育成熟的過程中，DLL1可能于早期影響支氣管的出芽，晚期對肺支氣管上皮的分化及肺泡的發育成熟進行調節。
4 Notch信號通路與支氣管上皮分化
哺乳動物肺發育中，支氣管出芽的終末端含有大量多能上皮干細胞，隨著支氣管樹的形成，這些干細胞逐漸分化為特異性的上皮細胞：Clara細胞、纖毛細胞和神經內分泌細胞，這些特異性的上皮細胞中均有Notch基因不同程度的表達，說明支氣管上皮細胞的分化過程與Notch信號傳導相關[35-36]。
4.1 Notch 1
盡管研究方法不盡相同，但各國學者所得的結論基本一致：Notch信號通路能夠促進Clara細胞的增殖及分化，并減少纖毛上皮細胞的數量[37-40]。有研究表明，Notch信號通路對支氣管上皮Clara細胞存在著兩種潛在的調節方式，一方面可以直接促進Clara細胞的發生，另一方面抑制了纖毛細胞的生成，使上皮細胞向著Clara細胞的方向發生[37]。Morimoto等[37]分別用β-半乳糖苷酶（β-galactosidase）、Clara細胞的分泌蛋白（CC10）、乙酰化微管蛋白（acetylated tubulin）標記了氣道上皮細胞、Clara細胞及纖毛細胞，觀察分析了氣道上皮細胞的分化情況，發現Notch 1被激活后的氣道上皮細胞均向Clara細胞分化成熟，纖毛細胞生成明顯受限。他們還發現在Clara細胞中存在Notch受體及NICD1的表達，敲除Clara細胞的分泌蛋白（Ccsp+）細胞中Rbpjk（Notch信號通路中重要的轉錄基因）會導致Clara細胞的細胞間隔消失，進一步證實了Notch 1對Clara細胞的分化成熟具有重要作用。Tsao等[38]敲除胎肺支氣管上皮細胞中Notch信號通路中重要的調控因子蛋白O-巖藻糖基轉移酶1，觀察發現支氣管上皮中Clara細胞的數量嚴重減少，同時發現纖毛細胞增生，表明Notch信號通路能夠促進Clara細胞的增殖及分化，纖毛上皮細胞數量減少。后來研究者們敲除Notch信號的目的基因Hes 1，使其不能表達，亦發現Clara細胞減少，肺神經內分泌細胞（PNEC）增生[39]。Guesh等[40]則是通過持續提升氣道上皮中NICD 1的表達從而增強Notch信號的調節作用，發現氣道上皮細胞出現黏液上皮化生，伴有纖毛細胞數量的大幅減少。他們也發現在急性肺損傷中Clara細胞的再生伴隨著Notch 1的表達增加。也有學者報道了相同的研究進展：Notch 1在氣道損傷重建中對Clara細胞的再生起著關鍵的調節作用，是其再生不可或缺的信號調節因子[41]。
4.2 Jagged 1
在Notch通路的配體方面，現有的研究主要集中于Jagged 1，并得到了基本一致的結論：Jagged 1能夠促進Clara細胞的生成而減少纖毛細胞數量。Zhang等[42]使用多西環素抑制Jagged 1的表達，發現近端氣道上皮纖毛細胞數量增加而Clara細胞受到抑制，他們同時發現敲除Jagged 1會促進PNEC的發育，增加PNEC的數量。提示Notch信號通路調控著氣道中多能干細胞的分化，維持著氣道上皮之間的平衡，其中Notch-DLL 1信號傳導途徑能夠調節神經內分泌和非神經內分泌細胞的分化平衡，而Notch-Jagged 1途徑是調節分泌細胞和纖毛細胞的分化平衡。
Notch信號通路對神經內分泌細胞及杯狀細胞的的分化均表現為抑制作用。使用Notch 1反義核苷酸鏈抑制Notch 1的表達會促進神經內分泌細胞的分化，而通過轉入NICD 1去增大Notch 1的表達卻會抑制其的分化成熟。推測Notch 1可能是通過驅動Hes 1的表達抑制神經內分泌細胞的分化成熟[26]。Post等[26]發現DLL 1表達于神經內分泌細胞，而Notch 1、2和3均表達于非神經內分泌細胞，DLL 1激動Notch誘導Hes 1表達并通過側抑制阻礙神經內分泌細胞的分化成熟。由于杯狀細胞在支氣管上皮中數量較少，所以其增殖分化的生理機制很難準確的驗證，對原腸的研究顯示Notch信號通路對杯狀細胞的分化調控是十分復雜的，其調控的方式分為兩個對立的方向，分別針對有絲分裂干細胞和有絲分裂期后的分化細胞[43]。Tsao等[44]對出生后胎鼠的肺組織細胞通過基因敲除等方式影響Notch信號通路，發現Notch信號通路抑制產后呼吸道上皮杯狀細胞的分化。
5 結語
近年來各國學者們研究的證據都不斷證明Notch信號通路對支氣管肺發育存在著重要的調節作用。在早期肺發育中，Notch信號通路促進肺形態發生和支氣管樹的發育成熟，調節多能干細胞分化的方向并掌控著他們在氣道中數量與功能的平衡；晚期控制著肺泡的發育。目前涉及到Notch信號通路在支氣管肺發育不良中的表達情況的研究相對匱乏，如果能夠確切的了解支氣管肺發育不良中Notch信號通路的詳細調控機制，并能夠通過藥物或基因治療改變肺組織中Notch基因的表達水平，將會為支氣管肺發育不良的預防和治療提供更加切實有效的方法，顯著提升新生兒特別是早產兒的存活率。
支氣管肺發育不良是新生兒呼吸系統常見疾病，存在先天性支氣管發育異常[1-2]，主要見于早產兒的呼吸窘迫綜合征、肺透明膜病等，也存在于先天性膈疝患兒中[3]。近年由于早產兒及先天畸形兒出生率提高[4]，支氣管肺發育不良發生率也逐年增加[5]，并成為新生兒重癥監護室最為棘手的問題之一，同時也是嬰兒期慢性呼吸系統疾病的主要病因，嚴重影響早產兒及畸形兒存活率及生活質量。支氣管肺發育不良的確切病因及發病機制尚不明確，存在許多先天和后天致病因素。近年來研究發現Notch信號通路對支氣管發育成熟具有重要的調控作用[6]，逐漸成為學者們研究的熱點。本文就Notch信號通路對支氣管發育影響的研究進展綜述如下。
1 Notch信號通路
1.1 Notch信號通路概述
Notch信號通路廣泛存在于脊椎動物和非脊椎動物，在進化上高度保守，通過相鄰細胞之間的相互作用調節細胞、組織、器官的分化和發育。Notch信號通路由Notch受體、配體和細胞內效應分子CSL（CBF-1 in humans ，Suppressor of hairless in Drosophila，LAG in C.Elegans）蛋白以及Notch的調節分子等組成。在哺乳動物中共發現4類Notch基因，編碼4種Notch受體，即Notch 1～4。Notch受體是一種單次跨膜蛋白，其結構在進化過程中高度保守。Notch配體同樣為單次跨膜蛋白，在哺乳動物中鑒別出至少5種配體：Jagged l、Jagged 2（Serrate的同系物）、Delta l、Delta 3及Delta 4（Delta的同系物，DLL 1、3、4）。Notch受體與配體結合后，受體釋放部分胞外片段。胞內部分粘連在細胞膜上，后者經γ-促分泌酶酶切后釋放可溶性的Notch胞內段（NICD）。NICD轉移至細胞核內，與轉錄抑制因子CSL結合；CSL與NICD結合后即成為轉錄活化因子，激活Notch靶基因轉錄編碼hairy/enhancer of split（HES）等分化拮抗基因的表達，HES等表達產物與其相應的分化效應基因的啟動子特異性結合，并募集Groncho/TLE等轉錄共抑制因子，阻礙分化效應基因的表達，最終影響細胞的分化、增殖和凋亡[7-8]。
1.2 Notch信號通路功能
Notch信號通路通過介導和調控細胞的分化從而影響哺乳動物各系統器官的發育成熟。正常發育的神經系統中有一種旁側抑制機制，使正在分化的神經元周圍的神經前體細胞不再分化為神經元，而發育成上皮細胞。研究發現，Notch 信號能上調細胞膜表面的Notch 分子，同時下調其配體Delta 的表達；而當Delta 的表達增強時，將使其自身表達上調，同時對Notch 分子的表達有下調作用[9]。這種正反饋機制使發育早期細胞Notch 及其配體表達的細微差別在發育過程中被逐漸放大，從而決定了細胞的不同分化方向。哺乳類動物中多種不同的Notch 分子功能不完全一致，其作用方式遠較果蠅中復雜。它參與了細胞的命運決定、自我更新、分化、增值、存活以及凋亡等諸多過程，調控著動物組織和器官的發生、發育和再生。研究發現，在小鼠胰腺發育過程中，Notch信號作為胰腺發育關鍵的命運決定因子，在胰腺發生成熟時期均有所表達，對胰腺內、外分泌功能的形成具有重要的調控作用[10-11]。在人體心血管系統發育過程中，Notch信號同樣發揮了重要作用，它能夠阻止心肌細胞過度肥大和維持干細胞池功能穩定，參與成體心臟的內穩態調節和心肌修復過程[12]。Notch信號通路在肝內血管生成、膽管的形成與維持以及肝細胞發育與再生中也起到至關重要的作用[13]。在神經系統發育中，Notch信號通路被激活后，能夠維持神經干及前體細胞特性，抑制神經元產生并促進膠質細胞生成[14]。此外，Notch信號通路還對血管、視網膜細胞、T細胞等發育成熟均有重要調控作用[15-17]。近年來，由于Notch信號影響細胞的增殖、分化這一特殊機制，關于其與腫瘤的發生逐漸成為腫瘤發病及治療的研究熱點。現有的研究表明乳腺癌、造血系統腫瘤、宮頸癌、惡性膠質瘤、肺癌、胰腺癌等腫瘤的發生、發展均與Notch信號通路出現異常有密切相關[18-23]。
2 Notch信號通路與肺發育
Notch信號通路在調節支氣管及肺泡正常發育成熟過程中發揮著重要作用。有研究表明在肺發育過程中，Notch信號的動態表達可能在調控支氣管發育、肺泡上皮和血管內皮細胞的分化中起關鍵作用[24-25]。Post等[26]先后證實了Notch 1～4及Jagged 1、2和DLL 1、3、4在正常肺內的表達，并發現在從胚胎到成熟個體的肺發育過程中，Notch 1、Notch 4和Jagged 1 mRNAs的表達量逐漸增加。Taichman等[25]研究表明，Notch信號可能通過介導Bhlh轉錄因子的表達，調控肺泡上皮和血管內皮細胞的增殖、分化、遷移等生物學活動，在肺發育中起重要作用。胎肺不同發育時期Notch受體/配體的組織細胞定位既有重疊又有差別，反應強弱也有差異，提示在不同發育階段，不同受體組合可能決定特定的組織細胞類型如上皮、血管、間質，發揮不同的功能。Artavanis-Tsakonas等[27]發現，Notch 1與其配體結合時，促進細胞增殖；當Notch 1活性被抑制時，細胞進入分化程序，發育為功能細胞。Dang等[28]認為在肺發育早期Notch 1和Notch 3表達分布廣泛重疊，Notch 3活化可能抑制Notch 1介導的信號，以防止Notch 1功能過強；在肺發育其他時期，當僅有Notch 1表達而無Notch 3時，抑制消失。Hes 1和 Mash 1（mammalian homologs of achaete-scute complex）在肺發育過程中也有表達，但Mash 1表達局限于神經上皮，Hes1的表達在非神經內分泌上皮[24]。
在肺發育過程中，支氣管正常的發育需要支氣管微血管網的滲入及生長，而在初期至晚期的肺發育過程中微血管網的Notch表達日漸增強，表明Notch信號通路對肺微血管網的生長及擴增是十分重要的[25]，這也和心血管系統的發育中Notch信號通路的作用一致[29-30]。Miniati等[31]發現通過激動血管內皮細胞中Notch 4會導致肺血管動靜脈分流。
3 Notch信號通路與支氣管出芽
3.1 Notch 1
Notch信號通路中受體和配體對支氣管出芽的調控作用具有顯著的差異性。目前研究發現Notch 1對支氣管出芽具有強烈的抑制作用，而其他Notch受體的作用并不顯著[32]。Kong等[32]將孕11.5 d的胚胎組織培養在含有Notch信號反義寡核苷酸的培養基中，通過相差顯微鏡觀察并記錄48 h胎肺出芽情況，發現抑制Notch 1的表達會增加支氣管出芽數量（較對照組出芽數量增加約25%），而抑制其他的Notch受體支氣管出芽的數量較對照組沒有顯著改變，提示Notch1的表達增加會減少支氣管出芽數量。Tsao等[33]對受孕8.5 d的胎肺進行研究，他們利用γ分泌酶抑制劑抑制Notch信號通路，得出尖端祖細胞Nkx2.1（一種同源異型域轉錄因子，具有促進器官形態發生的作用）的表達增強，表明抑制Notch信號通路會促進肺形態的發生。接著進行了進一步驗證，在孕11.5 d的大鼠胎肺組織中降低Notch 1信號通路的表達，發現胎肺組織近端區域異位出芽以及遠端出芽數量的增加，表明抑制Notch1的表達會促進肺組織形態發生及支氣管的分枝出芽。Tsao等[33]推測Notch信號能夠抑制支氣管由近及遠的分支形成，是因為Notch 1抑制了尖端細胞的增殖，他們通過研究支氣管分支遠端上皮細胞增殖細胞核抗原-67的表達情況，發現Notch 1能夠限制纖維母細胞生長因子10介導的分支形成，抑制了尖端細胞向分支細胞增殖分化的過程。
3.2 DLL 1
Notch信號通路中關于配體對支氣管分支的研究較少，Aleksey等[34]觀察記錄了胎鼠器官形態發生中DLL1的表達情況，在孕12.5 d的胎肺組織中，部分細支氣管頂端的上皮細胞和周圍未分化的間質中發現DLL 1的表達，細支氣管近端部分則沒有發現。在孕16.5 d時，上述部位DLL 1的表達顯著降低，只在終末支氣管上皮和其周圍連接組織動脈中表達明顯，這說明Notch-Delta信號通路在胚胎組織器官分支形態發生中有重要作用；他們進一步推測：在肺支氣管發育成熟的過程中，DLL1可能于早期影響支氣管的出芽，晚期對肺支氣管上皮的分化及肺泡的發育成熟進行調節。
4 Notch信號通路與支氣管上皮分化
哺乳動物肺發育中，支氣管出芽的終末端含有大量多能上皮干細胞，隨著支氣管樹的形成，這些干細胞逐漸分化為特異性的上皮細胞：Clara細胞、纖毛細胞和神經內分泌細胞，這些特異性的上皮細胞中均有Notch基因不同程度的表達，說明支氣管上皮細胞的分化過程與Notch信號傳導相關[35-36]。
4.1 Notch 1
盡管研究方法不盡相同，但各國學者所得的結論基本一致：Notch信號通路能夠促進Clara細胞的增殖及分化，并減少纖毛上皮細胞的數量[37-40]。有研究表明，Notch信號通路對支氣管上皮Clara細胞存在著兩種潛在的調節方式，一方面可以直接促進Clara細胞的發生，另一方面抑制了纖毛細胞的生成，使上皮細胞向著Clara細胞的方向發生[37]。Morimoto等[37]分別用β-半乳糖苷酶（β-galactosidase）、Clara細胞的分泌蛋白（CC10）、乙酰化微管蛋白（acetylated tubulin）標記了氣道上皮細胞、Clara細胞及纖毛細胞，觀察分析了氣道上皮細胞的分化情況，發現Notch 1被激活后的氣道上皮細胞均向Clara細胞分化成熟，纖毛細胞生成明顯受限。他們還發現在Clara細胞中存在Notch受體及NICD1的表達，敲除Clara細胞的分泌蛋白（Ccsp+）細胞中Rbpjk（Notch信號通路中重要的轉錄基因）會導致Clara細胞的細胞間隔消失，進一步證實了Notch 1對Clara細胞的分化成熟具有重要作用。Tsao等[38]敲除胎肺支氣管上皮細胞中Notch信號通路中重要的調控因子蛋白O-巖藻糖基轉移酶1，觀察發現支氣管上皮中Clara細胞的數量嚴重減少，同時發現纖毛細胞增生，表明Notch信號通路能夠促進Clara細胞的增殖及分化，纖毛上皮細胞數量減少。后來研究者們敲除Notch信號的目的基因Hes 1，使其不能表達，亦發現Clara細胞減少，肺神經內分泌細胞（PNEC）增生[39]。Guesh等[40]則是通過持續提升氣道上皮中NICD 1的表達從而增強Notch信號的調節作用，發現氣道上皮細胞出現黏液上皮化生，伴有纖毛細胞數量的大幅減少。他們也發現在急性肺損傷中Clara細胞的再生伴隨著Notch 1的表達增加。也有學者報道了相同的研究進展：Notch 1在氣道損傷重建中對Clara細胞的再生起著關鍵的調節作用，是其再生不可或缺的信號調節因子[41]。
4.2 Jagged 1
在Notch通路的配體方面，現有的研究主要集中于Jagged 1，并得到了基本一致的結論：Jagged 1能夠促進Clara細胞的生成而減少纖毛細胞數量。Zhang等[42]使用多西環素抑制Jagged 1的表達，發現近端氣道上皮纖毛細胞數量增加而Clara細胞受到抑制，他們同時發現敲除Jagged 1會促進PNEC的發育，增加PNEC的數量。提示Notch信號通路調控著氣道中多能干細胞的分化，維持著氣道上皮之間的平衡，其中Notch-DLL 1信號傳導途徑能夠調節神經內分泌和非神經內分泌細胞的分化平衡，而Notch-Jagged 1途徑是調節分泌細胞和纖毛細胞的分化平衡。
Notch信號通路對神經內分泌細胞及杯狀細胞的的分化均表現為抑制作用。使用Notch 1反義核苷酸鏈抑制Notch 1的表達會促進神經內分泌細胞的分化，而通過轉入NICD 1去增大Notch 1的表達卻會抑制其的分化成熟。推測Notch 1可能是通過驅動Hes 1的表達抑制神經內分泌細胞的分化成熟[26]。Post等[26]發現DLL 1表達于神經內分泌細胞，而Notch 1、2和3均表達于非神經內分泌細胞，DLL 1激動Notch誘導Hes 1表達并通過側抑制阻礙神經內分泌細胞的分化成熟。由于杯狀細胞在支氣管上皮中數量較少，所以其增殖分化的生理機制很難準確的驗證，對原腸的研究顯示Notch信號通路對杯狀細胞的分化調控是十分復雜的，其調控的方式分為兩個對立的方向，分別針對有絲分裂干細胞和有絲分裂期后的分化細胞[43]。Tsao等[44]對出生后胎鼠的肺組織細胞通過基因敲除等方式影響Notch信號通路，發現Notch信號通路抑制產后呼吸道上皮杯狀細胞的分化。
5 結語
近年來各國學者們研究的證據都不斷證明Notch信號通路對支氣管肺發育存在著重要的調節作用。在早期肺發育中，Notch信號通路促進肺形態發生和支氣管樹的發育成熟，調節多能干細胞分化的方向并掌控著他們在氣道中數量與功能的平衡；晚期控制著肺泡的發育。目前涉及到Notch信號通路在支氣管肺發育不良中的表達情況的研究相對匱乏，如果能夠確切的了解支氣管肺發育不良中Notch信號通路的詳細調控機制，并能夠通過藥物或基因治療改變肺組織中Notch基因的表達水平，將會為支氣管肺發育不良的預防和治療提供更加切實有效的方法，顯著提升新生兒特別是早產兒的存活率。