上皮—间叶转化在肝纤维化发病中的作用研究进展

金 超，宋蓓蓓

(桓台县人民医院，山东淄博256400)

上皮—间叶转化(EMT)是一个发生在胚胎时期的生理过程。研究发现，一旦肝脏发生损伤，其损伤部位的上皮样细胞，如肝星状细胞(HSC)，可通过EMT转变为肌成纤维样细胞(MFLC)，同时诱导细胞外基质(ECM)降解/合成功能失调。最近研究表明，肝脏上皮源性细胞(如肝细胞、胆管细胞和肝卵圆细胞)也可通过 EMT转化为 MFLC，深入研究EMT的分子调控机制可能成为肝纤维化治疗的新靶点。现将EMT在肝纤维化发病中的作用研究进展综述如下。

1 EMT的概念及特点

上皮细胞失去其上皮表型而逐渐获得间质细胞表型的过程即为EMT［1］。一旦上皮组织发生损伤，上皮细胞将在表型以及生理功能上发生一系列转变，导致上皮细胞结构改变，包括逐渐失去上皮细胞表型标志而获得间质细胞表型;细胞的迁移、侵袭能力比原来增强，并与邻近的正常上皮细胞发生分离;上皮细胞基底膜被降解，进入细胞间质内，转变为MFLC。间叶—上皮转化(MET)则是指相反的过程，以细胞黏附性丧失、上皮钙粘连蛋白表达抑制和细胞迁移能力增加为特征。EMT包括三种主要的表型变化:①细胞极性丧失;②细胞间连接破坏和细胞骨架蛋白表达修正;③迁移能力和侵袭能力增强。

2 EMT与肝脏等器官纤维化的关系

除可在慢性肝脏疾病中促进肝脏纤维化外，EMT现象在肾脏等其他器官中亦有报道。在体外，成熟的肾小管上皮细胞被发现经历了 EMT［2，3］;通过单侧输尿管梗阻(UUO)诱导的大鼠肾脏纤维化模型显示，管状上皮细胞中上皮标记物(上皮钙粘连蛋白)表达丧失，同时间质细胞标记物α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达增强［4］。随后研究［5］在UUO诱导的大鼠肾脏纤维化模型中应用了细胞追踪方法，结果显示EMT衍生的纤维母细胞促进了成纤维细胞群的生长。此发现巩固了活化肝星状细胞在肝脏纤维化过程中不是惟一关键因素的观点，其他类型的肝内细胞或肝外细胞可能参与肝纤维过程。肝脏是一个易于发生纤维化的器官，但其成纤维细胞的起源仍存在争论，如肝脏上皮细胞通过EMT参与纤维化被证实，EMT将成为抗纤维化治疗的重要靶点。文献报道，肝脏星状细胞同时表达上皮钙粘连蛋白及 α-SMA［6］。Kaimori 等［7］研究证明，新产生的孤立性肝脏细胞在试管内能转化成间叶细胞;而肝细胞EMT以上皮钙粘连蛋白表达减少和间质细胞标记物(波形蛋白和Ⅰ型胶原)出现为特点，且细胞还可产生致纤维化因子——转化生长因子-β(TGF-β)。TGF-β因能诱导多种上皮细胞发生EMT，目前已被公认为最重要的EMT正向调节因子［8］。Zeisberg等证实，肝细胞中表达分子标记的转基因鼠经CCL4诱导形成肝纤维化过程中，肝脏细胞发生了EMT(表达β-半乳糖甘酶)，其中45%的肝细胞同时表达间质细胞标记物S100A4及β-半乳糖甘酶表达;此外，抑制TGF-β途径可限制肝纤维化程度［9］，而肝硬化组织经体外TGF-β处理后肝细胞波形蛋白表达明显高于正常肝细胞［10］。上述研究表明肝细胞EMT由TGF-β引起，并可进一步导致肝纤维化。

然而，肝细胞EMT促进肝纤维化的观点受到一项大鼠细胞系研究的挑战。有固定细胞标记的转基因鼠被用来追踪肝源性细胞和表达Ⅰ型胶原蛋白的细胞，其分离的肝脏细胞释放 TGF-β时发生了EMT;而注射过CCL4的小鼠无细胞表现出双重标记，特别是肝脏细胞和表达Ⅰ型胶原蛋白的细胞［11］。这些研究表明，肝脏细胞可能在活体内不经历EMT，在体外观察到的转化过程可能是实验中产生的，但此观点应该排除胆管上皮细胞，其EMT可以代表病理生理学典型。原发性胆汁性肝硬化(PBC)以胆管上皮细胞丢失和门静脉周围纤维化为特点，Robertson等［12］发现，PBC复发前 EMT后0～9 d无S100A4在胆管上皮细胞中表达，大多数胆管上皮细胞在EMT后9个月表达S100A4和波形蛋白。胆道闭锁是以门脉纤维束和小胆管增生为特点的胆管病变［13］，其胆管上皮细胞表达S100A4和波形蛋白，但是肝脏细胞不表达。表明胆管上皮细胞中间质细胞标记物的表达随小胆管增生存在整个肝脏疾病过程中［14］。结扎胆总管(BDL)是一种可引起强烈胆管反应的肝纤维化模型实验，模型大鼠胆管上皮细胞发生EMT、产生α-SMA并表达Ⅰ型胶原蛋白［15］，而EMT活化的放射状途径被发现是在胚胎发育和恶性肿瘤细胞转移过程中用来校正EMT的信号途径［16］。这些研究均表明，在体内外肝细胞均能够被诱导发生EMT，而体内发生时便可能促进肝纤维化的发展。在转基因鼠体内进行的最新研究表明，MET可能在肝脏再生中起重要作用。

3 肝脏纤维化时EMT的分子调控制

3．1 诱导EMT的分子调控机制 目前肝脏上皮细胞及间质细胞相互转化的正向调控机制尚不完全清楚，但大量研究表明以下信号通路的激活可能参与EMT的发生。TGF-β/Smad通路激活后可诱导胆管细胞、肝细胞以及肝卵圆细胞发生EMT，此通路可能是肝脏发生纤维化时诱导EMT的主要调控机制之一，几乎调控所有肝脏细胞发生转化。TGF-β1一旦与TGF-βⅡ型受体的细胞外部分结合，其细胞内的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶将被激活，TGF-βⅠ型受体将介导信号向细胞内转导，使下游Smad3磷酸化、转位入核，从而作用于锌指转录因子等靶基因;此后，锌指转录因子等与E-cadherin启动子区的特异性E-box元件结合，抑制E-cadherin的转录，进一步阻止 E-cadherin、β-catenin，γ-catenin 复合物形成和核内β-catenin聚集，从而影响细胞黏附分子与细胞骨架的功能［17］。研究［18］发现，慢性胆道损伤小鼠的胆管细胞可发生Hh通路介导的EMT，将其胆管细胞与可溶性Hh配体共同培养可促进胆管细胞EMT的发生及迁移。有学者［19］发现，Hh通路激活还能促进HSC发生EMT。但目前还未知此通路能否介导肝细胞和肝卵圆细胞的EMT过程。最近研究表明，ECM激活的FAK能介导ERK1/2信号通路活化，从而诱导肝脏细胞发生EMT［20］。目前，仅发现Hh信号通路能激活HSC及胆管细胞的EMT。其他信号通路如MAPK、PI3K/Akt等能否调控肝脏细胞发生EMT的相关研究甚少。

3．2 逆转EMT的分子调控机制 抑制TGF-β/Smad通路激活可逆转EMT。直接调控TGF-β/Smad通路的相关信号分子可改善TGF-β信号通路诱导的EMT［21，22］。骨成型蛋白(BMP)-7 是 BMP 家族中的一员，适当调控TGF-β1与BMP-7的比例可显著降低肝脏EMT的发生机率［23］。解除胆道梗阻后的大鼠，其Hh通路的活性明显降低，能抑制胆管细胞EMT以及胆管纤维化的发生;进一步抑制胆管细胞与可溶性Hh配体的结合，可抑制EMT的发生［24］。

目前，组织胚胎形成及发育过程中发生EMT/MET已成为共识，同样在组织重塑反应、致癌过程及纤维化过程中上述转化也可能发生;肝脏细胞EMT可能与肿瘤侵袭和对抗治疗有关，肝细胞肝癌中的EMT可能是加剧患者病情的关键因素。通过干预逆转EMT可使细胞从间质细胞转化为上皮样细胞，有可能延缓肝脏纤维化进程、降低肿瘤细胞的侵袭和远处转移能力。总之，为明确EMT在肝脏纤维化中的作用和治疗方面的潜在可能，需要更科学、深入的实验研究。

［1］ Kalluri R，Weinberg RA．The basics of epithelial-mesenchymal transition［J］．JClin Invest，2009，119(6):1420-1428．

［2］Okada H，Danoff TM，Kalluri R，et al．Early role of Fsp1 in epithelial-mesenchymal transformation［J］．Am J Physiol，1997，273(4 Pt 2):F563-F574．

［3］Strutz F，Okada H，Lo CW，et al．Identification and characterization of a fibroblast marker:FSP1［J］．JCell Biol，1995，130(2):393-405．

［4］ Yang J，Liu Y．Dissection of key events in tubular epithelial to myofibroblast transition and its implications in renal interstitial fibrosis［J］．Am JPathol，2001，159(4):1465-1475．

［5］Iwano M，Plieth D，Danoff TM，et al．Evidence that fibroblasts derive from epithelium during tissue fibrosis［J］．J Clin Invest，2002，110(3):341-350．

［6］Sicklick JK，Choi SS，Bustamante M，et al．Evidence for epithelial-mesenchymal transitions in adult liver cells［J］．Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2006，291(4):G575-G583．

［7］Kaimori A，Potter J，Kaimori JY，et al．Transforming growth factor-beta1 induces an epithelial-tomesenchymal transition state in mouse hepatocytes in vitro［J］．J Biol Chem，2007，282(30):22089-220101．

［8］Zavadil J，Bottinger EP．TGF-beta and epithelial-to-mesenchymal transitions［J］．Oncogene，2005，24(37):5764-5774．

［9］Zeisberg M，Yang C，Martino M，et al．Fibroblasts derive from hepatocytes in liver fibrosis via epithelial to mesenchymal transition［J］．J Biol Chem，2007，282(32):23337-23347．

［10］Nitta T，Kim JS，Mohuczy D，et al．Murine cirrhosis induces hepatocyte epithelial mesenchymal transition and alterations in survival signaling pathways［J］．Hepatology，2008，48(3):909-919．

［11］Taura K，Miura K，Iwaisako K，et al．Hepatocytes do not undergo epithelial-mesenchymal transition in liver fibrosis in mice［J］．Hepatology，2009，51(3):1027-1036．

［12］Robertson H，Kirby JA，Yip WW，et al．Biliary epithelial-mesenchymal transition in posttransplantation recurrence of primary biliary cirrhosis［J］．Hepatology，2007，45(4):977-981．

［13］Hartley JL，Davenport M，Kelly DA．Biliary atresia［J］．Lancet，2009，374(9702):1704-1713．

［14］Diaz R，Kim JW，Hui JJ，et al．Evidence for the epithelial to mesenchymal transition in biliary atresia fibrosis［J］．Hum Pathol，2008，39(1):102-115．

［15］Xia JL，Dai C，Michalopoulos GK，et al．Hepatocyte growth factor attenuates liver fibrosis induced by bile duct ligation［J］．Am J Pathol，2006，168(5):1500-1512．

［16］Omenetti A，Porrello A，Jung Y，et al．Hedgehog signaling regulates epithelial-mesenchymal transition during biliary fibrosis in rodents and humans［J］．JClin Invest，2008，118(10):3331-3342．

［17］Mejlvang J，Kriajevska M，Berditchevski F，et al．Characterization of E-cadherin dependent and independent events in a new model of c-Fos-mediated epithelial-mesenchymal transition［J］．Exp Cell Res，2007，313(2):380-393．

［18］Omenetti A，Yang L，Li YX，et al．Hedgehog-mediated mesenchymal epithelial interaction modulate hepati c response to bile duct ligation［J］．Lab Invest，2007，87(5):499-514．

［19］Choi SS，Omenetti A，Witek RP，et al．Hedgehog pathway activation and epithelial-to-mesenchymal transitions during myofibroblastic transformation of rat hepatic cells in culture and cirrhosis［J］．Am JPhysiol Gastrointest Liver Physiol，2009，297(6):G1093-G1106．

［20］ Godoy P，Hengstler JG，Ilkavets I，et al．Extracellular matrix modulates sensitivity of hepatocytes to fibroblastoid dedifferentiation and transforming growth fact or beta-induced apoptosis［J］．Hepatology，2009，49(6):2031-2043．

［21］Kaimori A，Potter J，Kaimori JY，et al．Transforming growth factor-beta1 induces an epithelial-to-mesenchymal transition state in mouse hepatocytes in vitro［J］．J Biol Chem，2007，282(30):22089-22101．

［22］Dooley S，Hamzavi J，Ciuclan L，et al．Hepatocyte-specific smad7 expression attennuates TGF-beta-mediated fibrogenesis and protects against liver damage［J］．Gastroenterology，2008，135(2):642-659．

［23］Senta H，Park H，Bergeron E，et al．Cell responses to bone morphogenetic proteins and peptides derived from them:biomedical applications and limitations［J］．Cytokine Growth Factor Rev，2009，20(3):213-222．

［24］Omenetti A，Porrello A，Jung Y，et al．Hedgehog signaling regulates epithelial mesenchymal transition during biliary fibrosis in rodents and humans［J］．JClin Invest，2008，118(10):3331-3342．