第 88 章：平滑肌的异质性（Heterogeneity of Smooth Muscle）

引言

平滑肌（SM）由单核的梭形细胞构成，这些细胞通常以密集层的形式排列于脊椎动物血管和中空器官（心脏除外）的壁内。其收缩与舒张对血管、消化、呼吸以及泌尿生殖系统的功能至关重要。SM 一般被分为肠平滑肌（ESM）和血管平滑肌（VSM），偶尔也将气道平滑肌（ASM）单列。在中空器官的壁中，ESM 分布于若干不同的层：上皮下方的一薄层（黏膜肌层），负责影响上皮的微收缩；以及肌层固有层中形成的两或三层厚层，负责蠕动。在血管中，VSM 仅限于中央层（中膜），其作用是维持张力并产生收缩以维持血压。除典型的平滑肌细胞外，其他一些细胞类型也表现出 SM 样特征，例如收缩能力和典型 SM 蛋白（肌动蛋白同种型、中间丝及肌动蛋白结合蛋白）的表达。这类细胞包括肌成纤维细胞、肌上皮细胞和肌样细胞，本章也一并讨论。

平滑肌异质性的经典分类

尽管 SM 的主要功能是介导循环、呼吸、胃肠和泌尿生殖系统中的收缩现象，但平滑肌细胞（SMC）在器官顺应性的抵抗、再生以及合成与分泌方面同样具有重要作用。SMC 在体内的多种生理角色解释了它们在功能和解剖学专门化方面的异质性。虽然 SM 异质性早已被确立，但通常被接受的分类标准在过去数十年间随着新技术的发展而不断细化，综合考虑了功能、形态、组织、对刺激的反应、神经支配类型以及蛋白含量。1940 年代 Bozler 首次根据组织形式将 SM 分为"多单元"（multi-unit）和"单元性/合胞体"（unitary/syncytial）。多单元 SM 见于睫状肌、虹膜肌、立毛肌，但也见于大气道和动脉。这类 SM 由彼此独立的纤维构成，纤维之间形成较少的缝隙连接；其神经支配丰富，每条纤维常有单个神经末梢，并以薄层基底膜绝缘。与骨骼肌类似，多单元 SM 主要由神经信号控制，其牵张不会引发收缩反应。相反，单元性 SM 由富含缝隙连接的纤维束或片层组成，使其对刺激发生同步响应；其神经支配有限，刺激受激素或机械因子等因素控制。它们对牵张有反应，存在于所有肠管器官和大多数血管中。然而，这一分类不能被视为僵化的，因为某些器官（如膀胱）和某些血管的 SM 兼具两类特征。

随着电子显微镜和生理学技术的进展，研究者们基于形态学、神经学以及力学性质为 SM 提出了更多异质性标准。ESMC 通常体积更大、排列更紧密，并表现出比 VSMC 更低的肌动蛋白/肌球蛋白比。SM 还可按其收缩特征分类（图 88.1）。张力性 SM 收缩与舒张缓慢，能维持长时间的张力。这种以较少能量利用维持持久收缩的能力对血管、细支气管以及某些括约肌尤其重要。相反，相位性 SM 收缩与舒张迅速，因此维持张力的能力较差。例如，相位性收缩驱动物质通过胃肠道管腔进行蠕动。相位性 SM 与张力性 SM 的机械性质差异取决于它们的信号转导活性或收缩蛋白的组成。在张力性 SMC 中，乙酰胆碱引起的初始收缩由 1,4,5-IP₃ 触发的胞内 Ca²⁺ 释放以及钙调蛋白依赖通路所介导。相反，在相位性 SMC 中，乙酰胆碱诱导的收缩由与 G 蛋白偶联的 M2 毒蕈碱受体介导，进而激活 HSP27 相关的 p38 激酶或 ERK1/ERK2 通路。或者，γ-肌动蛋白和 β-原肌球蛋白相对含量增加（取代 α-肌动蛋白和 α-原肌球蛋白）也被认为与相位性 SM 的高缩短速度相关，同时也与某些 SM 肌球蛋白重链（MHC）同种型（如 SM-MHC-1 和 SM-MHC-B）的较高比例有关。SM 肌球蛋白轻链（MLC）17a 在相位性 SM（如猪胃肠道中相对快速的肌肉）中高度表达，而相对慢速的气管、主动脉、肺和颈动脉则含有较高比例的 MLC17b。

更近一些的研究使用 DNA 微阵列对来自不同组织的培养 SMC 进行了基因表达谱分析。尽管所有 SMC 都呈现相对一致的梭形形态，但根据基因表达模式可以将它们聚类，并以这种方式反映其来源部位。基因组分析揭示出两个 SMC 群体：(1)"血管型"，包括动脉、静脉和气道 SMC；(2)"内脏型"（即肠型），包括胃肠、生殖和泌尿 SMC。微小 RNA（miRNA）的发现为细胞表型调节因子和标记物提供了全新的工具。单链 miRNA 是长度 20–24 个核苷酸的非编码 RNA，通过结合靶 mRNA 的 3'非翻译区（3'UTR）调控至少 30% 胞内基因的表达，导致靶 mRNA 的降解或翻译抑制。数百种 miRNA 存在于真核细胞中，常具有细胞特异性表达模式。其中，miR-145 是成熟 VSMC 的表型标记。miR-143 和 miR-145 在 VSMC 中富集，其过表达足以在体外促进 VSMC 的分化。相反，miR-143 和 miR-145 双敲除小鼠的 VSMC 表现出 SMC 特异性分化标记（如 α-SM 肌动蛋白（SMA））的显著下调，且对收缩刺激无反应。换言之，这两种 miRNA 的缺失导致 VSMC 从收缩表型向合成表型发生表型转换。PDGF 诱导的 VSMC 去分化确实导致 miR-145 快速下降，而 miR-221 的表达则上升。miR-221/222 是 VSMC 增殖和血管损伤后新生内膜增生的调节因子。值得注意的是，在人升主动脉瘤中，miR-143 和 miR-145 的表达较对照主动脉显著降低（低至 0.5 倍以下）。在 VSM 中条件敲除 miRNA 加工所需内切核酸酶 Dicer 之一的小鼠，于胚胎晚期因内出血死亡，伴随血管扩张、壁变薄；其原因为细胞增殖减少以及 α-SMA 细丝缺失导致的收缩力受损。在 ESMC 中也开始出现 miRNA 的相关作用，例如有开创性研究显示在子宫平滑肌瘤中有 45 种 miRNA 异常表达。

自 1980 年代免疫分析技术发展以来，特定蛋白（"标记物"）的表达已成为表征给定细胞类型表型的首选工具。SMC 一直按其蛋白组学特征，特别是细胞骨架蛋白的表达来进行分类。目前，SMC 特异性蛋白的表达，尤其是 α-SMA 和 γ-SMA 的相对表达，仍是评估 SMC 异质性的最佳标准。

肌动蛋白同种型：特定组织的标记物

肌动蛋白在物种之间高度保守。高等脊椎动物表达六种高度同源的肌动蛋白同种型，每种由不同基因编码，表现出独特的时空表达模式。除两种广泛存在的胞质型肌动蛋白（β-胞质型（β-CYA）和 γ-胞质型（γ-CYA））外，哺乳动物 SM 还含有两种 SM 专属同种型，其序列仅相差三个氨基酸，分别为 α-SMA 和 γ-SMA，前者主要见于血管 SM，后者主要见于肠 SM（图 88.2）。各同种型间的差异主要集中于其 N 端的一段酸性残基簇。在不同动物和器官中，SM 的同种型组成有所不同。特别是 α-SMA 和 γ-SMA 的含量呈反向关系：α-SMA 在张力性血管和气道 SM 中占优，而 γ-SMA 在相位性内脏 SM 中占优。同种型肌动蛋白分布的异质性已在早期研究中通过 mRNA 或蛋白分析得到充分证明（图 88.3），并在近期通过 DNA 分析进一步证实。这种异质性似乎是脊椎动物 SM 同种型肌动蛋白表达的一般模式。SM 及 SM 样细胞中肌动蛋白同种型的不同相对含量、不同的亚细胞定位以及不同的调控方式提示它们在多功能 SM 组织中至少部分承担不同功能。

肌动蛋白同种型表达在发育过程中的变化

SMC 表型的多样性可能源自不同的胚胎起源，也可能反映了显著的表型可塑性。在脊椎动物胚胎中，VSMC 起源于若干不同的结构，如体节、神经嵴或间皮。不同血管、甚至同一血管的不同节段因此由来自不同祖细胞来源的 SMC 群体构成，每种群体具有各自的谱系和发育历史。这一点尤为重要，因为不同来源的 SMC 之间很少或几乎没有混合，且对相同刺激的反应也可能不同。SM 分化最早于 E9.0 在发育中的血管中出现；随后于 E11.0 在前肠和气道的 SM 组织中分化，接着遍布于整个胃肠道（至 E13.0）。泌尿生殖道中 SM 组织的出现始于 E13.0 的膀胱，并延续至 E15.0 的输尿管和外生殖器。α-SMA 的表达总是早于 γ-SMA，最早可在 E9.5 沿胚胎脉管系统及背主动脉周围的离散细胞中观察到。大量研究表明，SMC 经历一个从高增殖、高生物合成、非收缩性表型到低增殖、低生物合成、收缩性表型的"发育成熟"过程。这一过程涉及肌动蛋白同种型的转换。例如，在鸡砂囊肌肉的胚胎发育过程中，γ-SMA 的相对量以胞质同种型为代价上升；在成年砂囊中，γ-肌动蛋白占主导（约 80%），β-肌动蛋白容易检测到，而 α-肌动蛋白几乎缺失。

在人类早期发育中，VSMC 的细胞骨架、收缩和 ECM 蛋白经历多步骤的渐进性调节。SM 特异蛋白（如 α-SMA、γ-SMA、SM-MHC、h-caldesmon、desmin、calponin、meta-vinculin 以及 SM α-原肌球蛋白）以胞质型肌动蛋白和非肌 MHC 为代价上调。尽管在成年机体中多数 SMC 表现为分化表型，肌动蛋白同种型的具体分布仍受细胞增殖和适应性因子的调控。因此，负调控因子和正调控因子（如 myogenin）的持续表达对诱导和维持 SM 分化程序可能是必要的。这一程序还可由细胞-细胞和细胞-ECM 相互作用以及局部可溶性因子进一步调节。

生理性器官适应过程中肌动蛋白同种型表达的变化

多种 SM 可根据生理需求（如压力或容量增加）发生结构适应。这类适应可发生在 ESM（如膀胱、子宫）或 VSM（如动脉、静脉）中。

膀胱。膀胱肌层可被视为一个整体。其肌束排列相对粗糙、彼此分离、不形成片层结构；除膀胱颈部可分辨出三层外，肌束没有明确的方向性。膀胱 SMC 的收缩特性既适合储尿也适合排尿。狗膀胱的实验性去神经显示，虽然排尿所需的快速 SM 收缩需要神经输入，但细胞和细胞外成分的内在特性决定了膀胱的顺应性。机械力被证明是控制膀胱功能并刺激 SMC 肥大的关键。大鼠膀胱在尿流梗阻时表现出 SMC 的增生和肥大，而肥大与收缩力下降相关。SM 肥大伴随细胞骨架的改变，如 α-原肌球蛋白、h1-calponin、β-和 γ-CYA 以及中间丝的过表达。

子宫。子宫在妊娠过程中经历剧烈的生理适应，导致 SM 壁（子宫肌层）发生显著肥大和重塑。增大分两个不同阶段：(i) 妊娠前半期为"增殖期"，伴随肌细胞增生和抗凋亡蛋白增加；(ii) 妊娠后半期为"合成期"，SMC 体积增加。产后子宫迅速恢复原有形状和大小。雌激素通过激活子宫肌层细胞中的 IGF1/PI3K/mTOR 信号通路可能参与增殖期子宫肌层增生的诱导；子宫肌层的肥大则可由激素或子宫壁随胎儿增大所受的牵张所引起。生长胎儿所施加的机械牵张可能是促使子宫肌细胞在妊娠期间由增殖表型转为合成表型的主要信号之一。这一假设得到单侧妊娠大鼠实验的证实：在该实验中，孕角中 SMC 平均体积在妊娠期间增加三倍，而非孕角未见细胞体积变化。同样的两步机制亦见于肠 SM：肠梗阻诱导后 SMC 立即进入增殖期，随后出现肥大。尽管静息子宫肌层中 α-SMA 和 γ-SMA 都高度表达，但大鼠和人妊娠子宫肌层的特征是 γ-SMA 相对于 α-SMA 的含量大幅增加。大鼠子宫肌层中 α-SMA 基因表达未见显著变化，而 γ-SMA mRNA 水平可升高至 32 倍，蛋白水平可升高至 16 倍，并在产后迅速回落至非妊娠水平。这一结果强烈提示两种同种型在 SM 中具有不同的力学功能。

血管平滑肌。动脉从机械角度可定性为高收缩、低顺应性血管，而静脉相反，表现为低收缩但高顺应性。由于全身静脉的扩张性是动脉的八倍，容积约为动脉的三倍，故其顺应性约为相应动脉的 24 倍。在一项尚未发表的研究中，作者团队显示 α-SMA 在动脉整个中膜中含量丰富且分布均匀，而 γ-SMA 仅限于外层（细胞受牵张最大的位置）。在静脉外膜和中膜中，γ-SMA 与 α-SMA 的表达相似。动脉和静脉壁压力升高时启动 SM 生长，与子宫、肠和膀胱等其他中空器官类似。实验性门静脉高压导致门静脉 SMC 肥大。尽管肌肉质量的增加通常伴随力量生成能力的提高，但大鼠门静脉中肥大却与收缩力下降相关。在部分结扎诱导的大鼠门静脉肥大模型中，壁的横截面积于 7 天内倍增，伴有 α-SMA 的中度下降以及 γ-肌动蛋白、desmin 和 vimentin 的增加。

病理条件下肌动蛋白同种型表达的变化

脊椎动物 SM 同种型肌动蛋白表达的一般模式可与多种人类病理状态相关。最近在小鼠中开展的基因敲除和突变实验表明，同种型肌动蛋白比值的变化不仅是病理的指示，也可能具有致病作用。尽管各同种型高度相似，它们并不能完全互相补偿。α-SMA 纯合缺失小鼠可存活，但表现出血管收缩力和基础血压的缺陷；该缺陷部分由 α-骨骼肌肌动蛋白（α-SKA）在受影响的血管中代偿。在肠系统中未见明显后果，可能由 γ-SMA 代偿；在骨骼肌和心肌中，正常动物中 α-SMA 高度表达，但仅见于早期发育阶段。迄今尚无 γ-SMA 敲除的报道。α-SMA 基因的突变导致胸主动脉瘤和夹层。

SM 中肌动蛋白同种型表达模式的变化可对组织挑战或损伤作出反应，并常与细胞分化状态的改变相关。细胞分化被定义为"多潜能细胞获得区别于其他细胞类型的细胞特异性特征的过程"。然而，SMC 的分化似乎即便在成体中也仍高度依赖于环境线索。因此，成熟 SMC 在特定条件下可轻易进入去分化过程，其特征为肌肉特异性同种型肌动蛋白的下调以及发育性同种型的重新表达。"去分化"一词被用于描述成熟 SMC 在培养中迅速演变为修饰型 SMC、再进一步演变为快速增殖的成纤维细胞样细胞的过程（图 88.4）。该现象似乎并非单向过程，因此 Chamley-Campbell 等人提出以"表型调节"（phenotypic modulation）这一术语，从"收缩型"过渡到"合成型"。在体内和体外，肌动蛋白同种型转换与从收缩表型到增殖表型的调节相平行；即 α-SMA 含量在生长刺激下减少、在生长停滞下增加。α-SMA 合成与细胞增殖之间的反向关系提示肌肉细胞特异性分化与肌肉型同种型的累积相关。因此，肌动蛋白同种型表达模式，尤其是 VSMC 中 α-SMA 的表达，反映了 SMC 分化的程度。

SM 肿瘤从良性平滑肌瘤到恶性平滑肌肉瘤不等，并以不同方式表达 α-SMA 和 γ-SMA。α-SMA 在所有正常和肿瘤性 SM 组织中均有表达，而 γ-SMA 的表达似乎仅限于正常 SM 组织和良性 SM 肿瘤。因此，后者已被认为是通过基于 PCR 的诊断试验区分平滑肌瘤和平滑肌肉瘤的特异性分子标记。

平滑肌细胞的表型异质性

与 SM 的异质性相关，研究者推测存在不同的 SMC 亚群，它们在正常 SM 中承担不同功能，并在病理生理条件下被差异化激活。迄今为止，这一概念已在 VSMC 中得到验证。

不同的动脉群体：从内膜病变中获得的认识

VSMC 是动脉粥样硬化斑块和再狭窄损伤发生过程中的重要参与者。它们从中膜迁移至内膜时发生从收缩型到合成型的表型转换，并通过多种方式参与斑块形成，包括生成 ECM 成分；它们也可作为血栓形成的有效屏障。然而，是所有中膜 VSMC 都能为内膜病变做出贡献，还是这一任务仅限于"动脉瘤易感细胞"这一 VSMC 群体，目前仍有争议。后一种可能性基于 Benditt 与 Benditt 的开创性观察：动脉粥样硬化斑块中的 VSMC 具有单克隆或寡克隆群体的特征，该观察现已得到多个实验室的进一步证实。验证 VSMC 异质性最常用的方法是从多种物种的动脉中培养不同的 VSMC 群体；这一方法已在大鼠、犬、牛、猪和人中取得成功。在每种物种分离的亚群中，至少有一种表现出动脉瘤易感细胞的特征，如高增殖活性、去分化表型以及蛋白水解酶的产生（表 88.1）。动脉瘤易感细胞亚群在大鼠中称为"上皮样"（epithelioid），在猪中称为"菱形"（rhomboid）。此外，大鼠中分离并鉴定了具有上皮样或梭形特征的克隆群体，从而证实单一 SMC 可以衍生出具有特定表型的完整群体。

不同血管群体的生物学和生化学特征

运用多种技术，研究者已在大鼠和猪的内膜增厚实验中鉴定出多种动脉瘤易感细胞的特异标记物。有趣的是，不同物种中鉴定出的动脉瘤易感细胞标记物各异：在成年大鼠中，细胞视黄醇结合蛋白-1（CRBP-1）在正常动脉中膜中几乎不存在，但在内皮损伤后迅速被激活，在靠近血管腔的 VSMC 亚群中出现，并在绝大多数内膜 VSMC 中表达。当大鼠内皮被修复后，CRBP-1 主要通过 VSMC 凋亡从内膜中消失。然而，当在体外和体内分析猪和人的 CRBP-1 表达时，它并未表现为动脉瘤易感细胞亚群的标记物。因此，这类标记物似乎具有物种特异性，从而增加了实验分析的复杂性。在猪中，动脉瘤易感细胞或菱形细胞通过在 explant 后很早期收集冠状动脉 explant 的 VSMC 而被分离，由此选择出快速迁移的细胞。蛋白组学分析将这些细胞的一种特异标记鉴定为 S100A4——一种此前与癌症侵袭和转移相关的 S100 蛋白家族成员。S100A4 已在猪冠状动脉再狭窄模型的内膜 VSMC 中定位，从而在体内确认了该标记物的特性。值得注意的是，它也在人和猪冠状动脉以及主动脉斑块、冠状动脉再狭窄损伤的 VSMC 中定位，但在正常血管中膜的相同血管中未定位，提示与在大鼠中 CRBP-1 的情况相反，S100A4 也是反映人类情况的一个标记物。沉默 S100A4 mRNA 可降低培养猪菱形 VSMC 的有丝分裂活性，提示干扰该蛋白的表达可能代表干扰动脉瘤或再狭窄发生的新策略。

VSMC 的异质性已与它们的多胚胎起源相关联，根据血管类型不同，这些起源包括中胚层、神经外胚层、心外膜（针对冠状动脉 VSMC），以及最近提出的内皮细胞。已有研究表明内皮细胞可在体外和体内获得 VSMC 特征，例如 α-SMA 的表达；此外，循环骨髓来源细胞作为内膜 VSMC 的起源已在移植性动脉病、内皮损伤后以及高胆固醇血症中被提出。通过差异 cDNA 筛选显示，大鼠内皮损伤后新生内膜细胞的基因表达模式与新生期细胞的相似，提示内膜 VSMC 经历了去分化。过去被认为仅在上皮细胞或心肌细胞中表达的细胞角蛋白 8 和 18、α-心肌型肌动蛋白（α-CAA）以及紧密连接蛋白-2（zonula occludens-2）也被证明存在于培养中的上皮样 VSMC、大鼠实验性内膜增厚 VSMC 以及人动脉粥样硬化斑块 VSMC 中。尽管这些表达的机制和后果尚不清楚，但 VSMC 似乎比以前设想的更具可塑性。

对不同类型人冠状动脉斑块中 VSMC 的表型分析显示，与中膜 VSMC 不同，所有类型斑块中的 VSMC 均丧失其分化标记，如 SM 肌球蛋白和平滑肌蛋白（smoothelin），并获得肌成纤维细胞样表型（图 88.4）；这一变化在稳定斑块中较少发展，在侵蚀病变中最为显著。鉴于近期研究指出肌成纤维细胞中调控力量产生的机制与经典 VSMC 不同，可以推测肌成纤维细胞的长期拉伸活性可能在促进斑块破裂方面发挥作用，而斑块破裂正是侵蚀病变的特征事件。总之，VSMC 似乎具有高度的表型可塑性。多个 VSMC 群体的存在已在体外得到令人信服的描述，并在体内日益明显。进一步界定这些群体生物学活性的研究对于理解动脉粥样硬化等破坏性血管疾病的发病机制可能具有重要意义。

肌成纤维细胞

肌成纤维细胞与 SMC 共享受收缩特性的特征，与成纤维细胞共享 ECM 蛋白分泌活性。由于它们在表型和功能上与 SMC 的相似性，本章一并讨论。

肌成纤维细胞的普遍性与起源。在愈合过程中，肌成纤维细胞的受控、短暂出现对恢复受损组织的完整性至关重要，其通过形成胶原性且机械性耐受的瘢痕发挥作用。瘢痕形成于心肌梗死后的心脏、创伤后的皮肤以及肌腱、骨和软骨在骨折或断裂后。过度的肌成纤维细胞活动则将有益的组织修复转化为破坏性的组织变形。纤维化是其中一种范式，可影响几乎所有器官，如皮肤（系统性硬化症）、掌筋膜（Dupuytren 病），以及心、肺、肝、肾。另一种与纤维化相关的情形是上皮肿瘤的基质反应，在这一过程中肌成纤维细胞产生有利于肿瘤进展的化学和机械环境。肌成纤维细胞可从多种不同的祖细胞（大多数为间充质起源）新招募而来。

肌成纤维细胞：平滑肌细胞、成纤维细胞，或两者兼具？

肌成纤维细胞的定义性特征是新表达 α-SMA，这对生成改造富含胶原 ECM 所需的高收缩力至关重要。在 3T3 成纤维细胞中过表达 α-SMA 比过表达同等水平的 α-CAA、γ-CYA 和 β-CYA 同种型能更显著地增强收缩。目前尚不清楚 α-SMA 在其他收缩蛋白（如非肌或 SM 肌球蛋白）表达无明显变化的情况下如何产生这种增强的收缩力。SM 肌球蛋白表达的普遍缺乏也提出了肌成纤维细胞与 SMC 究竟有多相似的问题（图 88.4）。Desmin 作为肌肉中主要的中间丝蛋白，常可用于区分两者，尽管它在肌成纤维细胞中仅在少数特定条件下表达。此外，并非所有 SMC 都表达 desmin，但表达成纤维细胞型中间丝蛋白 vimentin；因此这两种细胞骨架蛋白并非唯一标记物。在正常成年组织中，SMC 表达一系列晚期分化标记物，这些标记物不属于常见肌成纤维细胞特征之列，包括 SM 肌球蛋白重链、h-caldesmon 和 smoothelin。然而，在 SM 损伤和细胞培养条件下，SMC 丧失这些晚期分化标记并获得肌成纤维细胞样以及合成胶原的表型。此外，基因表达谱分析结合蛋白生化学证据提示，在培养的成纤维细胞中，经促纤维化细胞因子 TGF-β1 处理可诱导这些晚期 SMC 标记中的部分表达。因此，仅就细胞骨架蛋白的表达谱而言，分化的肌成纤维细胞似乎处于成纤维细胞和 SMC 的连续谱上，迄今尚无唯一标记物能将其归属于谱的某一侧（图 88.4）。

肌成纤维细胞收缩的调控

含肌成纤维细胞的组织在器官浴槽中以组织条方式对 SMC 收缩激动剂产生收缩反应。这一在体内的短期行为与 SM 在体内的可逆收缩相似，但不同于组织肌成纤维细胞在数天、数月乃至数年时间尺度上引起的不可逆挛缩。一般认为 ECM 的机械和结构状态会影响细胞的收缩行为。在正常条件下 SMC 居于明确且稳定的组织结构中，而肌成纤维细胞则栖居于不断重塑的 ECM 中。与表现如弹性橡皮筋的 SM 不同，肌成纤维细胞组织在长时间尺度上更表现为黏弹性，如塑形泥。这种不同的力学边界条件可能解释了关于肌成纤维细胞如何调控其收缩（像 SMC 还是像成纤维细胞）的当前争论。在两类细胞中，收缩力的产生都在 MLC 磷酸化水平上进行调控。磷酸化的 MLC 使肌球蛋白头部能够与肌动蛋白丝相互作用并产生力。在 SMC 中，胞质 Ca²⁺ 水平的升高通过 Ca²⁺/钙调蛋白介导的通路增强关键酶 MLC 激酶的活性；力的发展由 MLC 磷酸酶的"组成型"作用终止。在成纤维细胞中，MLC 磷酸酶被认为是关键的调控酶。收缩通过小 GTPase RhoA 下游靶标 Rho（相关）激酶（ROCK 或 ROK）使 MLC 磷酸酶失活而实现。因此，胞质 Ca²⁺ 变化调控 SMC 收缩，RhoA 调节基线力发展；而成纤维细胞的收缩由 RhoA 活性调控，充分高的胞质 Ca²⁺ 水平确保 MLC 持续活性。

一项近期研究表明，肌成纤维细胞可能同时利用这两种机制而非仅依赖于其中之一。在体外实验中，胞质 Ca²⁺ 介导背部应力纤维与包被 ECM 的微珠之间发生小（约 400 nm）、弱（约 100 pN）的循环收缩；同时，细胞整体约数 μN 的收缩通过 RhoA/ROCK 介导的腹侧应力纤维与弹性橡皮基质的相互作用维持。组织中肌成纤维细胞在亚细胞水平如何调控收缩目前尚无实验数据，但体外结果为改进的"锁步"（lock-step）ECM 重塑模型提供了分子基础。整体细胞收缩（Rho/ROCK）使胶原纤维出现松弛和低张力，使其易于接受弱且短程的微收缩（Ca²⁺）。当逐步提升的张力抵消局部纤维位移时，新的纤维构型将通过推定的胶原重塑过程被稳定。这些过程共同导致的结果是不可逆的牵缩（retractile）现象，而非可逆的收缩现象。

肌上皮细胞

肌上皮细胞（MC）是分布于汗腺、乳腺、唾液腺、泪腺和气管支气管腺的修饰上皮细胞。这些细胞呈现某些 SMC 的结构特征（小窝、微丝和致密体），并表现出允许射出汗液和乳液等流体的收缩特性。MC 的标记物包括 α-SMA 和细胞角蛋白 5、14、17。乳腺组织由导管和小叶的树状结构组成，这些结构在一生中不断演变，尤其在妊娠和哺乳期变化显著。乳腺经历激素依赖性的分化和去分化循环过程，由内层上皮细胞和外层 MC 组成，MC 的收缩使乳汁得以排出。在人静息乳腺中，腺体结构的数量相当有限。α-SMA 在所有 MC 中强而均匀地表达，而 γ-SMA 仅稀疏存在。在哺乳期，乳腺腺体充满乳汁并扩张时，MC 中 γ-SMA 上调。这些结果在大鼠模型中得到证实。

肌样细胞

在睾丸和卵巢中，肌样细胞分别围绕生精小管（管周细胞）和成熟卵泡（卵泡膜细胞）。肌样细胞表达成纤维细胞和 SMC 特异性标记物，如 CD90/Thy-1、CD34、vimentin、desmin、calponin、MHC 和 α-SMA，以及内皮素和血管紧张素受体。α-SMA 特别用作体内和体外肌样细胞的标记物。生精小管的大小保持恒定，而卵泡在卵泡发生过程中增大。有趣的是，睾丸中的肌样细胞仅有收缩活性并仅表达 α-SMA，而卵巢中的肌样细胞则参与收缩和舒张两种过程，并同时表达 α-SMA 和 γ-SMA。

管周肌样细胞不仅是具有收缩潜能的结构细胞，还能主动分泌多种旁分泌介质，如生长因子（IGF-I、bFGF、NGF）、MCP-1 以及细胞因子（IL-6）。管周肌样细胞也合成并分泌不同的 ECM 组分，如纤连蛋白、层粘连蛋白、I 型、IV 型和 XVIII 型胶原、蛋白聚糖以及 entactin。肥大细胞和巨噬细胞分泌组胺、胰蛋白酶和 TNF-α，前者一方面增加肌样细胞对 ECM 组分的表达和分泌，另一方面降低同一细胞收缩标记的表达。该过程可能导致局部纤维化，这是男性不育的主要原因。在胃、肠和胆囊中上皮隐窝周围的固有层内也描述了隐窝周肌样细胞，它们与黏膜肌层和窄血管周细胞形成紧密相连的合胞体。尽管它们显示典型的 α-SMA 标记，但通常可通过缺乏 desmin 染色而与 SMC 区分。它们可产生局部收缩，并可能像典型肌成纤维细胞一样在胃肠保护和伤口愈合中具有重要作用。

结论

近几十年来的大量研究表明，许多细胞类型比以前设想的更具可塑性，而这种可塑性至少部分是由于在给定群体中存在易于发生表型调节的细胞。SMC 群体在体内和体外都高度表现出异质性和可塑性特征（图 88.4）。这些特征在 VSMC 中得到了特别研究，提示它们在动脉粥样硬化斑块形成和再狭窄等适应性或病理性现象的发生和发展中至关重要。在动脉粥样硬化斑块中，VSMC 调节可演变为肌成纤维细胞表型。调查 SMC 分化-去分化状态最可靠的工具仍是特定蛋白含量（如肌动蛋白同种型、SM-MHC、S100A4）的表达水平，通过相应抗体进行检测。

通过使用同种型特异性抗体，已能鉴定两种 SM 肌动蛋白同种型的分布：α-SMA 在所有 SM 和 SM 样细胞中表达，而 γ-SMA 主要见于肠 SM。α-SMA 和 γ-SMA 可能在多功能的 SM 组织中协同作用。其中 α-SMA 负责 SM 的收缩特性，而 γ-SMA 可能负责在强烈机械约束下维持形变。根据这一假设，肌动蛋白同种型可被更好地定义为"功能特异"而非"组织特异"。换言之，这两种同种型在同一组织中具有不同功能，而非在不同组织中具有相同功能。SM 异质性的研究过去是、现在仍是理解正常和病理条件下所涉及细胞机制的重大课题。

本章个人批注

本章在结构上跨越两大块：第一至第五节集中在"SM 自身内部"的异质性分类、分子标记（特别是 α-SMA/γ-SMA 双向分布）、发育轨迹、生理适应（膀胱/子宫/血管）和病理状态（基因敲除、肿瘤标记）；第六至第九节把视线转向"VSMC 群体的异质性"，特别是动脉粥样硬化与再狭窄中的"动脉瘤易感细胞"以及它们在不同物种中的特异标记；第十至第十四节则把"SM 样细胞"——肌成纤维细胞、肌上皮、肌样——纳入讨论，重点放在肌成纤维细胞的收缩调控（Ca²⁺/MLCK vs RhoA/ROCK 双机制）以及它与 SMC/成纤维细胞的连续谱关系。

我特别注意到以下几点：(i) 同种型肌动蛋白的"功能特异性 vs 组织特异性"假说是本章的一个关键整合性观点——α-SMA 与收缩相关、γ-SMA 与承受形变相关，二者在同一组织中也可能并存而分工；(ii) miR-143/145 和 Dicer 敲除的实验清晰提示 VSMC 表型维持依赖于 miRNA 网络；(iii) 肌成纤维细胞的"双机制收缩"（Ca²⁺ 微收缩 + RhoA 整体收缩）是目前一个很有意思的工作模型，但其组织内验证仍有空缺；(iv) 不同物种中动脉瘤易感细胞标记物的不一致（CRBP-1 仅大鼠特异、S100A4 在猪/人均适用）是一个值得记下来的方法学陷阱。

与上下章衔接的问题有待思考：上一章（Ch87）集中讨论 SM 收缩的分子机制（MLCK/MLCP/Ca²⁺ 敏感化/原肌球蛋白-钙桥蛋白-钙调理蛋白/黏着斑），本章（Ch88）从分子机制层面跳出来，转向细胞群体的异质性。下一章（Ch89）按目录推测应进入微循环，可能再次涉及血流动力学、剪切和压力对 VSM 表型的影响，这与本章第 88.5 节"血管 SM 的生理适应"以及 88.8/88.9 节"VSMC 亚群与内膜病变"直接接续。因此本章是从分子层向系统生理层的过渡桥梁。

与上下章的衔接（一段话）

第 87 章（Regulation of Smooth Muscle Contraction）聚焦于 SM 收缩与舒张的胞内分子机制——MLCK/MLCP 通路、Ca²⁺ 敏感化、原肌球蛋白-钙桥蛋白-钙调理蛋白对横桥循环的调控、黏着斑介导的力学信号等，回答的是"SM 是如何收缩的"。第 88 章（Heterogeneity of Smooth Muscle）则把镜头拉远、转入 SM 这一大类内部的"群体层面"异质性：按组织来源（ESM/VSM/ASM）、按收缩特征（相位/张力）、按胚胎起源（中胚层/神经嵴/间皮）、按分子标记（α-SMA/γ-SMA、SM-MHC、S100A4 等）以及按功能状态（收缩/合成）来细分细胞亚群，并将肌成纤维细胞、肌上皮、肌样等"SM 样细胞"纳入同一谱系进行讨论。作者之所以把这一章安排在分子机制章之后、器官系统章之前，是因为后续关于微循环（Ch89）、子宫（Ch90）、血管平滑肌表型适应（Ch95）、动脉瘤（Ch97）、动脉粥样硬化（Ch98）、高血压（Ch99）、糖尿病血管病（Ch100）等章节都需要以"SM 是异质的细胞群体"这一前提为基础——否则在特定器官或病理背景下讨论 SM 行为时就会失去细胞来源这一关键维度。可以说，本章在书中扮演的是"从分子到器官"过渡中的"细胞群体学"枢纽。