肝纖維化分子水平研究新進展

王利利（綜述），夏金榮（審校）

（東南大學附屬中大醫院消化科，江蘇南京210009）

·綜 述·

肝纖維化分子水平研究新進展

王利利（綜述），夏金榮*（審校）

（東南大學附屬中大醫院消化科，江蘇南京210009）

肝硬化；分子生物學；綜述文獻

肝纖維化（hepatic fibrosis，HF）是機體對各種病因引起的慢性肝損傷后的一種損傷修復反應和各種慢性肝病向肝硬化（liver chirosis，LC）發展所共有的病理改變和必經途徑。HF的形成過程受到眾多因子的調節，包括轉化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）、晚期糖基化終產物（advanced

glycation end products，AGEs）及其受體等，它們之間相互影響。本文就HF發病的分子水平研究新進展綜述如下。

1 TGF-β/Smad

TGF-β主要由肝臟中的肝星狀細胞（hepatic stellate cells，HSCs）、成纖維細胞（myofibroblasts，MFs）、庫普弗細胞等產生，在哺乳動物有3種亞型，即TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3。TGF-β1在HF發生發展中有重要作用，是重要的致纖維化因子，可調節成纖維細胞的表型及功能，誘導其分化轉移，同時可促進細胞外基質（extracellularmatrix，ECM）的合成，調節其形成、降解和免疫應答等［1］。TGF-β與其受體結合，可誘導下游一系列信號轉導，包括Smad蛋白、細胞絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）的細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）及活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）信號轉導通路等。其激活Smad蛋白并形成復合物后，轉入細胞核內與轉錄因子結合，從而調控基因的轉錄。

Smad蛋白家族是TGF-β1細胞內信號轉導的重要蛋白，包括受體依賴性Smad蛋白（Smad1/ Smad2/Smad3/Smad5/Smad8）、介質性Smad蛋白（Smad4）和抑制性Smad蛋白（Smad6/Smad7）等。

不同的Smad蛋白介導不同的TGF-β家族成員的信號傳導。Smad2、Smad3作為TGF-β信號轉導通路的下游信號因子，能激活HSCs導致HF的發生。靜止的HSCs主要表達Smad2，活化的HSCs主要表達Smad3。Smad3蛋白在調節MFs的增殖、誘導結締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）的表達、參與Ⅰ型膠原（collagen typeⅠ，ColⅠ）合成和分泌等方面有重要作用。TGF-β/ Smad可以通過與其他信號通路相互作用來加強或抑制Smad3的磷酸化，其中MAPK途徑是一個重要的途徑，包括ERK、Jun氨基末端激酶和p38。Smad7是TGF-β信號轉導的抑制分子，可與Smad2或Smad3競爭性地結合TGF-β1型受體或Smad4，阻斷Smad2或Smad3被磷酸化及轉移至細胞核內［2］。有研究［3］證明β2血影蛋白在肝實質細胞的增殖中扮演了重要角色，而p13/絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（Ser/Thr protein kinase，Akt）通過與Smad蛋白和β2血影蛋白互動，參與了TGF-β/Smad信號通路的調節。

2 NF-κB

NF-κB是一種轉錄因子蛋白家族，包括5個亞單位，Rel、p65、RelB、p50和p52。在哺乳動物中，NF-κB是由p65和p50組成的異源二聚體。當細胞處于靜息狀態時，NF-κB位于細胞質內，p65亞基與抑制蛋白（inhibitory kappa B，IκB）單體結合，覆蓋p50的核定位信號，從而使NF-κB與IκB以三聚體失活狀態存在于細胞質中。當受到腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）、白細胞介素1、脂多糖等多種因素刺激后，IκB發生磷酸化反應，從NF-κB三聚體上解離，使p50的核定位信號暴露，繼而使NF-κB激活并移入細胞核內，啟動TNF-α、白細胞介素1、細胞間黏附分子1等基因轉錄，導致TNF-α、白細胞介素1等因子大量表達，從而引發一系列反應，促進HSCs的激活，最終促進HF，NF-κB p65亞基的活化也許是HF重要的調節因子［4］。NF-κB在非酒精性脂肪性肝炎的發病機制中起一定作用，NF-κB1基因敲除的非酒精性脂肪性肝炎大鼠，4周后，丙氨酸轉氨酶水平增高，肝細胞凋亡、炎癥反應、膠原蛋白沉積、HSCs激活均增加，Col I等的mRNA表達增強，同時γ干擾素表達也有所增加［5］。

3 AGEs

AGEs是蛋白質非酶糖基化和氧化終末產物，通過非受體及受體兩大主要途徑對機體產生損傷。AGEs有多種受體，其中最重要的是晚期糖基化終產物受體（receptor for advanced glycation end products，RAGE）。RAGE是AGEs的一種特征性細胞表面受體，為免疫球蛋白超家族成員，由400多個氨基酸組成。RAGE廣泛分布于血管內皮細胞、平滑肌細胞、巨噬細胞、中性粒細胞等，活化后可引起細胞內氧化應激，調節蛋白激酶和核因子的活性，與HF、糖尿病、慢性腎病、動脈粥樣硬化等多種疾病均密切相關［6］。細胞表面的RAGE與AGEs等配體相互作用后，可使細胞內產生氧化應激、活性氧簇產生增加，進而觸發細胞內的信號級聯反應，導致核轉錄因子如NF-κB等的活化，調節細胞的基因表達，最終導致HF［7］。Goodwin等［8］研究發現，AGEs能促進HSCs的增殖和活化，在膽總管結扎的大鼠中AGEs牛血清白蛋白可以通過增加膠原和α平滑肌肌動蛋白的表達而顯著增加HF程度，表明AGEs對慢性肝損傷及HF的發生發展有重要作用。體外實驗表明AGEs通過激活NF-κB和下調胰島素樣生長因子1受體，可以促進血管平滑肌的鈣化［9］。研究［10］證實，RAGE基因特異性siRNA能在HSC-T6內抑制RAGE、α平滑肌肌動蛋白mRNA和蛋白質

水平表達的活性。提示RAGE在HSCs激活和膠原形成中發揮著重要的作用。

4 CTGF

CTGF是一種由349個氨基酸組成的富含半胱氨酸的分泌肽，可直接使原代HSCs活化、增殖及遷移，并能促進活化的HSCs合成及分泌ECM，使ColⅠ、ColⅢ顯著增加。

CTGF通過激活Ras/Raf/ERK等信號通路促進MFs增殖，通過前膠原A2基因上的應答元件刺激ColⅠ、ColⅢ合成，參與ECM的產生、積聚，促進纖維化的進展。在CTGF啟動子序列166和244核苷酸位點之間存在著TGF-β對CTGF的誘導所必須的功能性Smad的結合位點，CTGF的產生與MAPK和Smad信號調節通路相關。在丙型肝炎病毒感染的樣本中，CTGF顯著增多，CTGF的產生與MAPK和Smad信號調節通路相關，敲除CTGF調節基因的siRNA，可減少丙型肝炎病毒感染細胞中致纖維化因子的表達［11］。CTGF是TGF-β1的下游高效反應元件，TGF-β1通過調控CTGF啟動子內TGF-β1反應元件和Smad結合元件誘導CTGF的產生。CTGF是TGF-β1誘導大鼠HSCs等合成ECM的下游介導者，提示CTGF是纖維化信號通路下游的共同效應分子［12］。

5 血小板衍生生長因子（p latelet-derived grow th factor，PDGF）

PDGF包括PDGFⅠ及PDGFⅡ，具有3種二聚體結構，PDGF-AA、PDGF-BB及PDGF-AB。PDGF是HSCs的強效致分裂劑，對HSCs的激活、增殖等均有明顯的促進作用。PDGF可刺激HSCs轉化為MFs，促進其產生ColⅠ及ColⅢ。PDGF與受體結合后，使受體自動磷酸化，激活一系列下游信號途徑，其中黏著斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）-磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）-Akt-核糖體蛋白S6激酶（ribosomal protein S6 kinase，p70S6K）的信號級聯放大反應是調節HSCs增殖的重要途徑。PDGF和TGF-β是2個主要致纖維化因子，二氫硫辛酸可以抑制PDGF/TGF-β對HSC-T6的刺激作用和ROS的產生，此過程可以通過MAPK和PI3K/Akt信號途徑進行調節［13］。PDGF可通過上調TGF-β的表達促進HSCs的激活，并與TGF-β構成活化HSCs的自分泌循環，使HSCs持續激活。PDGF有2種受體PDGFα和PDGFβ，前者在靜止的HSCs中表達，后者在MFs中表達，PDGFβmRNA的表達與肝臟膠原含量相關，顯性抑制PDGFβ受體的腺病毒可改善HF的進展，提示阻斷PDGFβ受體信號通路在治療HF中有一定的作用［14］。

6 基質金屬蛋白酶（matrix m etalloproteinases，MMPs）

MMPs家族有26個成員，編號分別為MMP1～26，目前分為6類，即膠原酶、明膠酶、基質降解素、基質溶解素、弗林蛋白酶活化的MMP和其他分泌型MMP。MMPs幾乎能降解ECM中的各種蛋白成分，尤其是ColⅠ、ColⅢ。MMPs的活性與基質金屬組織蛋白酶抑制因子（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP）相關。TIMP是MMPs的抑制物，能抑制MMPs的活性，從而使ECM降解減少而導致HF的發生。ROS可通過NF-κB信號通路誘導和調控HSCs中MMP-2的表達［15］。MMP-2缺失的大鼠，其HF程度較正常對照組增加2倍，ColⅠmRNA的表達增加3倍，提示MMP-2能抑制活化的HSCs表達ColⅠ，抑制HF的發展［16］。

7 脂聯素（adiponectin，ADP）

ADP是脂肪細胞分泌的一種內源性生物活性多肽或蛋白質。ADP能維持HSCs的靜息狀態，抑制PDGF誘導的HSCs的遷移與增殖，減少TGF-β的表達。ADP也可通過抑制Smad2從而抑制HSCs合成TGF-β1及CTGF。大鼠HSCs可表達ADP-R1和ADP-R2。外源性全長ADP可抑制原代HSCs的增殖，增加MMP-13基因及蛋白水平的表達，從而影響HF的發展［17］。ADP通過抑制NF-κB活化，減少TNF-α刺激引起的血管細胞黏附分子1、白細胞介素8在內皮細胞中的表達，通過激活環磷腺苷依賴的蛋白激酶A（cyclic-AMP dependent protein kinase A，PKA）信號通路，調節對NF-κB的抑制作用。ADP還可以促進巨噬細胞的吞噬作用，從而減輕系統炎癥反應［18］。

8 其 他

γ干擾素能抑制HSCs的增殖和活化，下調ECM的合成，顯著抑制內皮素前體1 mRNA的表達和內皮素1肽的產生，這些作用與激活蛋白1和Smad3通路有關［19］。血管緊張素Ⅱ能刺激機體活化的HSCs增殖和膠原的合成，其致纖維化反應受其Ⅰ型受體調節，并且與p38MAPK的磷酸化作用、氧化合物誘導的ROS及TGF-β1的表達相關［20］。

重組人成骨蛋白7可減少HSCs中Ⅰ型及Ⅲ型膠原的分泌，其可能通過阻止HSCs及肝實質細胞中Smad2/3在細胞核內的積累或抑制TGF-β1的過量表達，從而減輕HF［21］。內皮素可使Smad1/5/8活性明顯增高，促進ERK1/2磷酸化，并使α平滑肌肌動蛋白、CTGF水平上調［22］。胱抑素C對半胱氨酸蛋白酶有強烈的抑制作用，與ECM成分的代謝及LC的發生有著密切的關系?？紤]胱抑素C是通過抑制組織蛋白酶的活性，影響MMP和TIMP之間的平衡，從而參與細胞外膠原蛋白的形成過程［23］。肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）可以通過降解累積的膠原蛋白、減少纖維化相關基因的表達等多種機制改善HF。在HGF誘導肝細胞增殖的過程中，纖溶酶含量有所增加，纖維標志物纖溶酶原激活物抑制劑1、TGF-β1和TIMP-2的基因表達有所減少。在纖溶酶活化的肝纖維化模型中，HGF增加了凝血酶敏感蛋白1蛋白分解，抑制TGF-β1活化、降低ColⅠ的表達；當纖溶酶被相應的抑制酶阻斷時，HGF無法減少TGF-β1、ColⅠ的表達?？紤]HGF可能通過刺激肝細胞產生纖溶酶，對抗TGF-β1依賴的凝血酶敏感蛋白1的活化，減少TGF-β1的相關纖維標志物的活化，從而減輕HF［24］。

綜上所述，HF的發生發展是多種因素綜合作用的結果，在受到各種因素刺激后，體內各種細胞因子的合成和分泌發生變化，各細胞因子間相互影響，最終導致了HF。不同的細胞因子之間相互協同和拮抗，調節HF的進展。目前，雖然對HF的發病機制研究很多，但HF的發生發展是一個復雜的過程，其發病機制仍未完全闡明，對其進行進一步的深入研究有助于尋找HF治療的新靶點和新途徑。

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（本文編輯：趙麗潔）

R657.31

A

1007-3205（2013）07-0856-05

2013-04-16；

2013-06-30

江蘇省自然科學基金資助項目（BK2009284）

王利利（1988-），女，江蘇宿遷人，東南大學附屬中大醫院醫學碩士研究生，從事消化科疾病診治研究。

10.3969/j.issn.1007-3205.2013.07.045