肝纤维化分子水平研究新进展

王利利（综述），夏金荣（审校）

（东南大学附属中大医院消化科，江苏南京210009）

·综 述·

肝纤维化分子水平研究新进展

王利利（综述），夏金荣*（审校）

（东南大学附属中大医院消化科，江苏南京210009）

肝硬化；分子生物学；综述文献

肝纤维化（hepatic fibrosis，HF）是机体对各种病因引起的慢性肝损伤后的一种损伤修复反应和各种慢性肝病向肝硬化（liver chirosis，LC）发展所共有的病理改变和必经途径。HF的形成过程受到众多因子的调节，包括转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）、核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）、晚期糖基化终产物（advanced

glycation end products，AGEs）及其受体等，它们之间相互影响。本文就HF发病的分子水平研究新进展综述如下。

1 TGF-β/Smad

TGF-β主要由肝脏中的肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSCs）、成纤维细胞（myofibroblasts，MFs）、库普弗细胞等产生，在哺乳动物有3种亚型，即TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3。TGF-β1在HF发生发展中有重要作用，是重要的致纤维化因子，可调节成纤维细胞的表型及功能，诱导其分化转移，同时可促进细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）的合成，调节其形成、降解和免疫应答等［1］。TGF-β与其受体结合，可诱导下游一系列信号转导，包括Smad蛋白、细胞丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）的细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）及活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）信号转导通路等。其激活Smad蛋白并形成复合物后，转入细胞核内与转录因子结合，从而调控基因的转录。

Smad蛋白家族是TGF-β1细胞内信号转导的重要蛋白，包括受体依赖性Smad蛋白（Smad1/ Smad2/Smad3/Smad5/Smad8）、介质性Smad蛋白（Smad4）和抑制性Smad蛋白（Smad6/Smad7）等。

不同的Smad蛋白介导不同的TGF-β家族成员的信号传导。Smad2、Smad3作为TGF-β信号转导通路的下游信号因子，能激活HSCs导致HF的发生。静止的HSCs主要表达Smad2，活化的HSCs主要表达Smad3。Smad3蛋白在调节MFs的增殖、诱导结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）的表达、参与Ⅰ型胶原（collagen typeⅠ，ColⅠ）合成和分泌等方面有重要作用。TGF-β/ Smad可以通过与其他信号通路相互作用来加强或抑制Smad3的磷酸化，其中MAPK途径是一个重要的途径，包括ERK、Jun氨基末端激酶和p38。Smad7是TGF-β信号转导的抑制分子，可与Smad2或Smad3竞争性地结合TGF-β1型受体或Smad4，阻断Smad2或Smad3被磷酸化及转移至细胞核内［2］。有研究［3］证明β2血影蛋白在肝实质细胞的增殖中扮演了重要角色，而p13/丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（Ser/Thr protein kinase，Akt）通过与Smad蛋白和β2血影蛋白互动，参与了TGF-β/Smad信号通路的调节。

2 NF-κB

NF-κB是一种转录因子蛋白家族，包括5个亚单位，Rel、p65、RelB、p50和p52。在哺乳动物中，NF-κB是由p65和p50组成的异源二聚体。当细胞处于静息状态时，NF-κB位于细胞质内，p65亚基与抑制蛋白（inhibitory kappa B，IκB）单体结合，覆盖p50的核定位信号，从而使NF-κB与IκB以三聚体失活状态存在于细胞质中。当受到肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）、白细胞介素1、脂多糖等多种因素刺激后，IκB发生磷酸化反应，从NF-κB三聚体上解离，使p50的核定位信号暴露，继而使NF-κB激活并移入细胞核内，启动TNF-α、白细胞介素1、细胞间黏附分子1等基因转录，导致TNF-α、白细胞介素1等因子大量表达，从而引发一系列反应，促进HSCs的激活，最终促进HF，NF-κB p65亚基的活化也许是HF重要的调节因子［4］。NF-κB在非酒精性脂肪性肝炎的发病机制中起一定作用，NF-κB1基因敲除的非酒精性脂肪性肝炎大鼠，4周后，丙氨酸转氨酶水平增高，肝细胞凋亡、炎症反应、胶原蛋白沉积、HSCs激活均增加，Col I等的mRNA表达增强，同时γ干扰素表达也有所增加［5］。

3 AGEs

AGEs是蛋白质非酶糖基化和氧化终末产物，通过非受体及受体两大主要途径对机体产生损伤。AGEs有多种受体，其中最重要的是晚期糖基化终产物受体（receptor for advanced glycation end products，RAGE）。RAGE是AGEs的一种特征性细胞表面受体，为免疫球蛋白超家族成员，由400多个氨基酸组成。RAGE广泛分布于血管内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等，活化后可引起细胞内氧化应激，调节蛋白激酶和核因子的活性，与HF、糖尿病、慢性肾病、动脉粥样硬化等多种疾病均密切相关［6］。细胞表面的RAGE与AGEs等配体相互作用后，可使细胞内产生氧化应激、活性氧簇产生增加，进而触发细胞内的信号级联反应，导致核转录因子如NF-κB等的活化，调节细胞的基因表达，最终导致HF［7］。Goodwin等［8］研究发现，AGEs能促进HSCs的增殖和活化，在胆总管结扎的大鼠中AGEs牛血清白蛋白可以通过增加胶原和α平滑肌肌动蛋白的表达而显著增加HF程度，表明AGEs对慢性肝损伤及HF的发生发展有重要作用。体外实验表明AGEs通过激活NF-κB和下调胰岛素样生长因子1受体，可以促进血管平滑肌的钙化［9］。研究［10］证实，RAGE基因特异性siRNA能在HSC-T6内抑制RAGE、α平滑肌肌动蛋白mRNA和蛋白质

水平表达的活性。提示RAGE在HSCs激活和胶原形成中发挥着重要的作用。

4 CTGF

CTGF是一种由349个氨基酸组成的富含半胱氨酸的分泌肽，可直接使原代HSCs活化、增殖及迁移，并能促进活化的HSCs合成及分泌ECM，使ColⅠ、ColⅢ显著增加。

CTGF通过激活Ras/Raf/ERK等信号通路促进MFs增殖，通过前胶原A2基因上的应答元件刺激ColⅠ、ColⅢ合成，参与ECM的产生、积聚，促进纤维化的进展。在CTGF启动子序列166和244核苷酸位点之间存在着TGF-β对CTGF的诱导所必须的功能性Smad的结合位点，CTGF的产生与MAPK和Smad信号调节通路相关。在丙型肝炎病毒感染的样本中，CTGF显著增多，CTGF的产生与MAPK和Smad信号调节通路相关，敲除CTGF调节基因的siRNA，可减少丙型肝炎病毒感染细胞中致纤维化因子的表达［11］。CTGF是TGF-β1的下游高效反应元件，TGF-β1通过调控CTGF启动子内TGF-β1反应元件和Smad结合元件诱导CTGF的产生。CTGF是TGF-β1诱导大鼠HSCs等合成ECM的下游介导者，提示CTGF是纤维化信号通路下游的共同效应分子［12］。

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

PDGF包括PDGFⅠ及PDGFⅡ，具有3种二聚体结构，PDGF-AA、PDGF-BB及PDGF-AB。PDGF是HSCs的强效致分裂剂，对HSCs的激活、增殖等均有明显的促进作用。PDGF可刺激HSCs转化为MFs，促进其产生ColⅠ及ColⅢ。PDGF与受体结合后，使受体自动磷酸化，激活一系列下游信号途径，其中黏着斑激酶（focal adhesion kinase，FAK）-磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）-Akt-核糖体蛋白S6激酶（ribosomal protein S6 kinase，p70S6K）的信号级联放大反应是调节HSCs增殖的重要途径。PDGF和TGF-β是2个主要致纤维化因子，二氢硫辛酸可以抑制PDGF/TGF-β对HSC-T6的刺激作用和ROS的产生，此过程可以通过MAPK和PI3K/Akt信号途径进行调节［13］。PDGF可通过上调TGF-β的表达促进HSCs的激活，并与TGF-β构成活化HSCs的自分泌循环，使HSCs持续激活。PDGF有2种受体PDGFα和PDGFβ，前者在静止的HSCs中表达，后者在MFs中表达，PDGFβmRNA的表达与肝脏胶原含量相关，显性抑制PDGFβ受体的腺病毒可改善HF的进展，提示阻断PDGFβ受体信号通路在治疗HF中有一定的作用［14］。

6 基质金属蛋白酶（matrix m etalloproteinases，MMPs）

MMPs家族有26个成员，编号分别为MMP1～26，目前分为6类，即胶原酶、明胶酶、基质降解素、基质溶解素、弗林蛋白酶活化的MMP和其他分泌型MMP。MMPs几乎能降解ECM中的各种蛋白成分，尤其是ColⅠ、ColⅢ。MMPs的活性与基质金属组织蛋白酶抑制因子（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP）相关。TIMP是MMPs的抑制物，能抑制MMPs的活性，从而使ECM降解减少而导致HF的发生。ROS可通过NF-κB信号通路诱导和调控HSCs中MMP-2的表达［15］。MMP-2缺失的大鼠，其HF程度较正常对照组增加2倍，ColⅠmRNA的表达增加3倍，提示MMP-2能抑制活化的HSCs表达ColⅠ，抑制HF的发展［16］。

7 脂联素（adiponectin，ADP）

ADP是脂肪细胞分泌的一种内源性生物活性多肽或蛋白质。ADP能维持HSCs的静息状态，抑制PDGF诱导的HSCs的迁移与增殖，减少TGF-β的表达。ADP也可通过抑制Smad2从而抑制HSCs合成TGF-β1及CTGF。大鼠HSCs可表达ADP-R1和ADP-R2。外源性全长ADP可抑制原代HSCs的增殖，增加MMP-13基因及蛋白水平的表达，从而影响HF的发展［17］。ADP通过抑制NF-κB活化，减少TNF-α刺激引起的血管细胞黏附分子1、白细胞介素8在内皮细胞中的表达，通过激活环磷腺苷依赖的蛋白激酶A（cyclic-AMP dependent protein kinase A，PKA）信号通路，调节对NF-κB的抑制作用。ADP还可以促进巨噬细胞的吞噬作用，从而减轻系统炎症反应［18］。

8 其 他

γ干扰素能抑制HSCs的增殖和活化，下调ECM的合成，显著抑制内皮素前体1 mRNA的表达和内皮素1肽的产生，这些作用与激活蛋白1和Smad3通路有关［19］。血管紧张素Ⅱ能刺激机体活化的HSCs增殖和胶原的合成，其致纤维化反应受其Ⅰ型受体调节，并且与p38MAPK的磷酸化作用、氧化合物诱导的ROS及TGF-β1的表达相关［20］。

重组人成骨蛋白7可减少HSCs中Ⅰ型及Ⅲ型胶原的分泌，其可能通过阻止HSCs及肝实质细胞中Smad2/3在细胞核内的积累或抑制TGF-β1的过量表达，从而减轻HF［21］。内皮素可使Smad1/5/8活性明显增高，促进ERK1/2磷酸化，并使α平滑肌肌动蛋白、CTGF水平上调［22］。胱抑素C对半胱氨酸蛋白酶有强烈的抑制作用，与ECM成分的代谢及LC的发生有着密切的关系。考虑胱抑素C是通过抑制组织蛋白酶的活性，影响MMP和TIMP之间的平衡，从而参与细胞外胶原蛋白的形成过程［23］。肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）可以通过降解累积的胶原蛋白、减少纤维化相关基因的表达等多种机制改善HF。在HGF诱导肝细胞增殖的过程中，纤溶酶含量有所增加，纤维标志物纤溶酶原激活物抑制剂1、TGF-β1和TIMP-2的基因表达有所减少。在纤溶酶活化的肝纤维化模型中，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的表达；当纤溶酶被相应的抑制酶阻断时，HGF无法减少TGF-β1、ColⅠ的表达。考虑HGF可能通过刺激肝细胞产生纤溶酶，对抗TGF-β1依赖的凝血酶敏感蛋白1的活化，减少TGF-β1的相关纤维标志物的活化，从而减轻HF［24］。

综上所述，HF的发生发展是多种因素综合作用的结果，在受到各种因素刺激后，体内各种细胞因子的合成和分泌发生变化，各细胞因子间相互影响，最终导致了HF。不同的细胞因子之间相互协同和拮抗，调节HF的进展。目前，虽然对HF的发病机制研究很多，但HF的发生发展是一个复杂的过程，其发病机制仍未完全阐明，对其进行进一步的深入研究有助于寻找HF治疗的新靶点和新途径。

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（本文编辑：赵丽洁）

R657.31

A

1007-3205（2013）07-0856-05

2013-04-16；

2013-06-30

江苏省自然科学基金资助项目（BK2009284）

王利利（1988-），女，江苏宿迁人，东南大学附属中大医院医学硕士研究生，从事消化科疾病诊治研究。

10.3969/j.issn.1007-3205.2013.07.045