淋巴管生成(lymphangiogenesis)是指从已有的淋巴管产生新的淋巴管的过程。在发育和一些特定的成年状态，淋巴管内皮细胞(LECs)通过重编程其转录组和信号网络，以支持细胞增殖和迁移所需。
尽管过去几十年对调控淋巴管生成的生长因子和信号通路取得了实质性进展，但对淋巴管内皮细胞的代谢功能的认识才刚刚开始。
尽管LECs、血管内皮细胞(BEC)和其他细胞类型的主要代谢途径有许多相似之处，但越来越多的证据表明，LECs在淋巴管生成过程中具有独特的代谢特征，其代谢与分子调控网络交织在一起，呈现出一个紧密调控和相互关联的过程。
淋巴管生成的调控机制:重点介绍了在胚胎阶段和成年后的淋巴管生成中，控制淋巴管生成的主要分子驱动因素，包括转录因子(如SOX18、COUP-TFII、PROX1)和生长因子(如VEGF-C/D)。
代谢途径: 深入探讨了脂肪酸氧化、脂肪酸合成、酮体氧化、氧化磷酸化和氨基酸代谢等代谢途径在淋巴管功能中的作用。
淋巴管在人类疾病中的作用:讨论了淋巴系统功能障碍在癌症、淋巴水肿以及其他疾病(如神经退行性疾病、心血管疾病、炎症性肠病、青光眼等)中的作用，并阐述了部分有前景的治疗策略。
临床意义和治疗策略:论述了通过靶向淋巴管生成过程中的分子和代谢网络来开发新治疗方法的可能性。提出了未来研究淋巴管系统需要关注的方向，包括深入机制研究、疾病特异性研究、新疗法开发等。
淋巴管由淋巴内皮细胞(LEC)排列而成。LEC具有特定的转录、分子和代谢程序，负责淋巴管系统的许多基本功能。淋巴管的形态通常与它们独特的功能和大小有关。淋巴管系统中最基本的组成部分是毛细淋巴管，这是一种高渗透性的结构，仅由单层不连续连接的LECs形成。毛细淋巴管允许间质液的过滤和淋巴液形成。淋巴液被运输到更大的淋巴管中，称为集合前和集合淋巴管。这些淋巴管是由一个连续的、紧密连接的单层LECs组成，上面覆盖着特殊的平滑肌细胞(SMC)。SMCs不仅保证了淋巴液的流动及其单向性，而且还参与了淋巴管系统的形态发生。另一方面，SMC的收缩活动依赖于来自环境中的物理、生化和免疫信号，如内皮细胞合成的一氧化氮(NO)。
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目前从胚胎阶段淋巴管的转录和发育调控，到成人淋巴管生成的生长因子和信号通路调控均已得到广泛研究。代谢参与淋巴管形成和功能的作用也过去十年逐渐得到关注。首次发现脂肪酸氧化(fatty acid oxidation, FAO)和糖酵解(glycolysis)在淋巴管发展中的重要作用。最近发现其他代谢途径，如脂肪酸合成和酮体氧化(ketone bodies oxidation, KBO)，氧化磷酸化(oxidative phosphorylation, OXPHOS)以及氨基酸代谢也参与了淋巴管功能的调节。在肿瘤中EC经历了从静止状态到高度增殖和活跃状态(“(淋巴管)血管生成开关”)的转换。这种重编程不仅由(淋巴管)血管生长因子驱动，而且还由“代谢开关”驱动。
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因此，本综述聚焦于淋巴管系统在生理和病理过程中的分子和代谢调控。尤其是代谢在淋巴管内皮细胞(LEC)功能中的作用才刚开始研究。LEC和血管内皮细胞(BEC)在主要代谢途径上虽然有许多相似之处，但LEC在淋巴管生成过程中获得了独特的代谢特征，并且它们的代谢机制与分子调控网络紧密相连，形成一个高度调控和相互关联的过程。研究发现淋巴管系统在多种疾病中扮演着关键角色，包括淋巴水肿、阿尔茨海默症、帕金森病、肿瘤转移、神经退行性疾病、心血管疾病以及炎症性肠病等。然而，研究瓶颈在于淋巴管系统的复杂性和研究方法存在局限性。目前对于淋巴管的分子调控机制、代谢途径及其在不同病理状态下的功能变化仍不完全清楚，导致针对性的治疗方法开发受限。如何精确操控淋巴管功能、有效评估淋巴管状态等均存在技术上的挑战。由于抑制淋巴管或血管生成生长对疾病的临床获益尚未取得成功，因此需要努力确定新的靶点。而LECs显示出的与特定病理状态相关的代谢改变，很可能被用来发掘有前途的治疗新靶点。
1. SOX18/COUP-TFII/PROX1轴：胚胎淋巴管生成的主要转录调控因子
PROX1是起动建立淋巴管特性和胚胎淋巴管生成的主要转录因子。在哺乳动物发育阶段，Prox1在主静脉的一个静脉内皮细胞(VEC)亚群中表达，促使VEC分化为LEC，进而形成淋巴管系统。Prox1上游的两个转录因子，SOX18(SRY-Sex Determining Region Y-Box 18) 和COUP-TFII(Chicken Ovalbumin Upstream Promoter Transcription Factor II –，也称为NR2F2–)，在前主静脉中表达，并通过与其启动子结合直接促进Prox1的表达。
PROX1通过C端DNA结合域与启动子结合，直接调控多个淋巴管基因表达。PROX1的主要转录靶点是Flt4，它编码血管内皮生长因子受体(VEGFR)−3(VEGFR-3)，这是淋巴管生成的主要调控因子。发育过程中，PROX1+和VEGFR-3+ LECs从胚胎静脉迁移并增殖，组织成淋巴囊和原始淋巴管丛。新的靶向PROX1的转录靶点包括了成纤维细胞生长因子受体3(FGFR-3)、pop蛋白(PDPN)、血管生成素-2(ANG-2)、叉头盒蛋白C2(FOXC2)、同源盒D8(HoxD8)和整合素-α9(ITGA9)。有趣的是，VEGFR- 3调控Prox1表达的机制可以部分通过YAP和TAZ转录因子来解释，这些因子在淋巴管发育过程中调控Prox1的表达。因此，PROX1不仅在早期淋巴管分化中至关重要，在出生后也维持着淋巴管特性和淋巴管生成 (图1)。
VEGF-C/D作为淋巴管生成的关键分泌调节因子，由多种细胞类型产生，如肿瘤细胞、免疫细胞和LECs。蛋白水解后的VEGF-C/D也可以结合并激活VEGFR-2。VEGF-C/D/VEGFR-3通过VEGFR-3胞内的特定酪氨酸残基自磷酸化，诱导受体二聚化和激活。
除此之外，其他的细胞因子/受体系统，包括成纤维细胞生长因子(FGF)和血管生成素(ANG)细胞因子家族与它们的同源受体协同也参与了这一过程。
FGF-2/FGFR-1/FGFR-3轴的激活通过刺激PI3K/AKT和MAPK/ERK信号通路诱导LEC增殖、迁移和存活，反映了VEGF-C/VEGFR-3信号通路的下游效应(图1)。小鼠角膜植入FGF-2可发挥促淋巴管生成作用，使用抗VEGFR-3抗体可逆转。表明VEGFR-3和FGFR信号通路之间存在协同关系。
Ang家族在淋巴管生成中的作用则研究较少。人类Ang家族由3个成员组成：ANG1、ANG2和ANG4，其中ANG4对应于小鼠的Ang3。ANG1和ANG2通过与TIE2受体(也称为TEK)相互作用介导下游效应，这种相互作用对维持淋巴管连接的稳定性很重要。在ANG2/TIE2结合后，PI3K/AKT通路被激活，从而促进LEC的增殖和存活(图1)。
最新证据显示，淋巴管和血管系统在功能和分子水平上存在器官特异性。虽然VEGF-C/D/VEGFR-3和其他细胞因子/受体系统(FGF/ FGFR-3，ANG2/TIE2)在淋巴管生成中的作用无可争辩，其他许多细胞因子也参与了淋巴管的调节，如胰岛素样生长因子(IGF-1)、肝细胞生长因子(HGF)、血小板源性生长因子B(PDGF-B)、TGF-β超家族成员，以及miRNAs和表观遗传学(图2)(Box 1)、活性、氮氧和缺氧(图2)(Box 2)以及代谢(第3节)都在控制淋巴管生成中起着关键作用。
在转录水平，PROX1表达受到转录因子SOX18、COUP-TFII、MAFB和YAP/TAZ信号通路的正调控，Notch信号通路负调控。反之，PROX1促进淋巴管生成基因表达，包括VEGFR-3，通过正反馈回路诱导PROX1与COUP-TFII表达。细胞因子/受体水平上，VEGF-C/D和FGF-2与其同源受体相互作用激活PI3K/AKT和MAPK/ERK通路促进淋巴管生成，从而刺激细胞存活、增殖、分化、迁移和发芽。ANG-2只刺激PI3K/AKT通路。FOXC1/2通过干扰MAPK/ERK通路负调控淋巴管生成。
A. miRNAs:miR-31、miR-181a和miR-466可靶向PROX1；miR-128和miR-182-5p可靶向VEGF-C；miR-128 和miR-1236可靶向VEGFR-3负调控淋巴管生成。通过与Tie2相互作用，ANG-2靶向参与PI3K/AKT和MAPK/ERK信号通路的基因(PIK3R2和SPRED1)，调控miR-126并促进淋巴管生成。B.表观遗传调控：涉及DNA甲基化和组蛋白甲基化，通过染色质重塑复合物(CRC)，即DOT1L，分别促进淋巴管基因(PROX1、VEGFR-3、NRP-2；以及SOX18和VEGFR-3)表达。C. 活性氧和氮氧：淋巴管功能由过氧化氢(H2O2)调节，这是在线粒体中o2还原或产生超氧化物阴离子(·O2-)的NADPH氧化酶(NOX)产生，随后通过超氧化物歧化酶(SOD1/2)产生过氧化氢。过氧化氢通过过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)/谷胱甘肽还原酶(GR)或过氧化物还蛋白(PRX)还原为水。过氧化氢激活VEGFR-3，随后激活eNOS和产生一氧化氮(NO·)，最终刺激淋巴管生成。D. 缺氧：缺氧通过HIF-1α和HIF-2α诱导调节淋巴管生成。HIF-1α通过下调CEACAM1(和其他基因)来减少淋巴管生成，从而减少细胞增殖和糖酵解。HIF-2α诱导Tie2和Ve-钙粘蛋白表达，维持连接完整性，促进淋巴管生成。
miRNAs在淋巴管生成调节中的作用
过去十年揭示了miRNA在生理和病理环境中的关键作用。miRNAs是一组由19-25个核苷酸组成的内源性非编码RNA，通过与靶mRNA的互补碱基配对参与转录后基因调控。这些小分子是多种生物过程的调节剂，包括细胞增殖、氧化还原稳态、细胞凋亡、分化、迁移和侵袭。miRNAs是参与淋巴管生成调控最活跃的研究领域之一。
淋巴管生成的表现遗传学调控
淋巴管生成的调控还包括表观遗传水平，特别涉及组蛋白乙酰化、DNA甲基化和染色质重塑复合物。PROX1-FAO通过淋巴管生成基因的组蛋白乙酰化介导LEC的表观遗传变化，因此是LEC分化和维持淋巴特性的关键代谢依赖机制。LECs和BECs的DNA甲基化模式存在差异。两者存在多个差异表达和甲基化基因，包括PROX1、VEGFR-3及其共受体NRP-2163(图2B)。淋巴管生成基因的甲基化，包括VEGF-C和Ang-2，与黑色素瘤患者的不良预后相关，甲基化状态也被认为是这些皮肤肿瘤的预后标志物。
活性氧和活性氮物质在LECs中的作用
过氧化氢可刺激VEGF-C/VEGFR-3通路，激活内皮细胞NOS(Enos)，诱导一氧化氮(NO·)产生(图2C)。后者与LEC增殖有关；肿瘤NOS的表达与淋巴转移呈正相关。
ROS可在多个信号级联中作为第二信使，维持组织稳态。高水平的ROS有害，但中等水平的ROS对多种生物功能的正常发挥至关重要，这些发现可能为淋巴管相关疾病使用亲和/或抗氧化策略提供新的途径。
缺氧在淋巴管中的作用
