血管内皮生成因子与肝纤维化

谭普芳(综述),南月敏,王荣琦(审校)

(河北医科大学第三医院中西医结合肝病科，河北 石家庄 050051)



·综述·

血管内皮生成因子与肝纤维化

谭普芳(综述),南月敏*,王荣琦(审校)

(河北医科大学第三医院中西医结合肝病科，河北 石家庄 050051)

[关键词]肝硬化；血管内皮生成因子；综述文献

doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2016.06.033

肝纤维化是指肝细胞发生坏死及炎症刺激时肝内结缔组织异常增生，弥漫性细胞外基质过度沉积，导致肝组织结构紊乱及功能受损的病理过程，是慢性肝炎进展为肝硬化的重要阶段。纤维化相关细胞因子表达失调是肝纤维化形成的重要机制。血管内皮生成因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)及其相关信号转导通路在肝脏炎症、纤维化发生发展过程中发挥着重要作用，包括促进血管生成、肝星状细胞(hepatic stellate cell，HSC)活化与迁移以及促进炎症、纤维化因子释放，阐明其靶向调节作用可为肝纤维化基因治疗及药物的研发提供理论依据。现就VEGF与肝纤维化关系的研究进展综述如下。

1　VEGF的生物学特性

VEGF是血小板衍生生长因子家族中的一个成员，由2个相同亚单位通过二硫键结合形成的高度保守型二聚体糖蛋白，相对分子质量约为45 000，能刺激内皮细胞分裂、增殖和抑制内皮细胞凋亡，同时可增加血管通透性，促进内皮细胞迁移，诱导血管生成。其广泛分布于人和动物体内的肝脏、心脏、骨骼、大脑和视网膜等组织中。VEGF作为一种促有丝分裂原，可通过与特异性受体结合，激活一系列的细胞信号通路而实现其生物学作用。VEGF可促进肝脏内皮细胞的分裂、增殖以及肝脏血管形成，亦可刺激HSC活化及迁移，从而促进肝纤维化的发生发展。

2　VEGF促进肝纤维化发生及进展

VEGF具有普遍的致纤维化效应，对各种原因造成的肝纤维化和肝硬化的进展均有促进作用，其中包括病毒性肝炎、非酒精性脂肪性肝炎、胆汁淤积及药物/毒物等导致的肝纤维化及肝硬化[1-2]。当发生肝损伤肝纤维化时，肝脏组织中VEGF及其受体的表达增加。Kwon 等[1]应用免疫组织化学方法对慢性肝炎、肝硬化、原发性肝癌患者肝组织VEGF表达水平进行研究，结果发现VEGF在肝硬化、原发性肝癌患者中的表达较慢性肝炎患者显著增高；VEGF的表达水平与纤维化的程度呈正相关，随着纤维化的加重，肝脏VEGF的表达增高，并证实VEGF呈低表达患者的生存期较高表达患者明显延长，VEGF可作为评价慢性肝脏疾病预后的预测因子。Coulon等[2]研究发现，与正常对照组小鼠相比，胆碱蛋氨酸缺乏饮食小鼠，造模4周伴随非酒精性脂肪性肝炎发生肝内VEGF表达显著上调，至8周肝纤维化形成仍呈高水平表达，通过血管铸型证实肝纤维化小鼠肝脏新生血管增加，并伴有明显肝内血管床紊乱；应用血管内皮生成因子受体2(vascular endothelial growth factor receptor-2，VEGFR-2)阻滞剂治疗6周后，肝脏脂肪变、炎症、纤维化程度明显减轻，从而阻止了非酒精性脂肪性肝炎/肝纤维化的进程。

3　VEGF促进肝纤维化形成机制的研究进展

3.1VEGF促进肝脏血管生成血管生成是促血管形成和抑制因子相互协调作用的复杂过程，正常情况下二者处于平衡状态，一旦此平衡打破则可能导致血管生成过度或血管退化加速。在肝组织修复和某些病理、生理情况下血管生成均发挥关键作用。肝脏新血管的生成和异常血管构建与肝纤维化的形成以及肝硬化、肝癌的发生密切相关。形态学研究证实，遭受慢性损伤后愈合的肝组织中血管形成的特点是，从已有的血管出芽形成新血管，大量的新生血管来源于门静脉分支，在门静脉系统和肝静脉之间建立连接，导致再生肝细胞团周围形成血管丛和分流，不能建立正常的门脉分支，使血窦和肝细胞物质交换障碍，并且由于VEGF诱导的新生血管不成熟、渗透率低，无法纠正组织缺氧，因而加剧肝脏损伤[3]。以胆碱蛋氨酸缺乏饮食诱导的非酒精性脂肪性肝纤维化小鼠肝组织中存在明显的血管紊乱，肝细胞再生不伴随正常的门脉血管恢复是肝纤维化难以逆转的原因[2]。研究证实，血管生长相关因子表达异常及病理性血管生成可显著促进肝纤维化的发展，肝纤维化程度和组织微血管形态改变呈正相关[4]。

VEGF促进血管生成的机制主要有以下几个方面：①VEGF与VEGFR-1结合，引发细胞表面活性蛋白酶的表达，增加血管通透性，导致血管外基质蛋白的积累，如纤维蛋白原和黏连蛋白，形成内皮细胞迁移的支架和血管生成的临时基质，从而引起内皮细胞增殖和迁移；②通过VEGFR-2和磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide-3 kinase，PI3K)诱导β1整合素失活，促使1型跨膜金属蛋白酶激活基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2)，进一步激活尿激酶型纤溶酶原激活物前体，使蛋白分解增加而引起血管外基质成分改变，促进内皮细胞的增殖和迁移并侵入基质层[5]；③VEGF与VEGFR-2胞外区的免疫球蛋白结构域结合，引起VEGFR-2包内激酶区特定酪氨酸残基交叉磷酸化而活化，进而激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)-Ca2+-c-Raf-有丝分裂原活化蛋白激酶激酶 (mitogen activated protein kinase kinase，MEK)-有丝分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)途径，诱导血管内皮细胞的分裂和增殖；④VEGF抑制内皮细胞的凋亡。

3.2VEGF促进HSC活化及迁移HSC激活并转化为肌成纤维样细胞是肝纤维化形成的中心环节。肝损伤时，HSC活化并表达α平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)，分泌Ⅰ型胶原，导致细胞外基质的过度沉积，促进肝纤维化的发生和发展。VEGF可通过直接影响HSC的非方向性迁移和趋化性，在肝纤维化形成过程中发挥重要作用。同时，急性和慢性肝损伤导致缺氧时，HSC是VEGF的重要来源。Copple等[6]研究证实，HSC暴露于0.5%氧1 h，能显著促进HSC核内缺氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)蛋白表达，并增加细胞核内VEGF mRNA水平。研究表明，缺氧可显著上调HSC内VEGF和VEGFR2的表达，VEGF刺激HSC 18 h，可呈剂量依赖性地增加入侵切口的HSC[7]。VEGF与VEGFR2结合激活Ras/细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)信号通路，促进HSC非方向性迁移和趋化性，招募HSC进入慢性肝损伤、炎症和组织重塑区域，亦可促进HSC内Ⅰ型胶原蛋白的合成及分泌，促进肝纤维的形成。Nakamura等[8]研究发现，VEGF促进人HSC迁移，而应用VEGFR抑制剂布立尼布后，VEGF促进人HSC迁移的作用受到显著抑制。

3.3VEGF促进炎症、纤维化因子释放VEGF不仅可激活内皮细胞和HSC，也可促进多种炎症及纤维化细胞因子的释放。研究表明，慢性肝病患者血清白细胞介素6(interleukin-6，IL-6)、白细胞介素8(interleukin-8，IL-8)和结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)水平显著高于健康对照组，肝脏IL-6、IL-8、CTGF的表达与炎症和纤维化的程度呈正相关[9-11]。体外研究表明，VEGF与VEGFR结合刺激IL-6、IL-8、CTGF的表达及单核细胞趋化蛋白1(monocytech emoattractant protein 1，MCP-1)的分泌，IL-6、IL-8、CTGF及MCP-1均可促进HSC活化、黏附、增殖及迁移，导致细胞外基质合成增多、降解减少，加速肝纤维化的发生发展[12]。

4　肝纤维化形成过程中VEGF的调节因素

4.1缺氧上调VEGF表达肝损伤或炎症时，肝血窦内皮细胞的去窗口化和基底膜形成，破坏了肝窦壁正常结构，致使肝内微循环障碍，影响氧扩散及肝细胞与循环血液间的物质交换；HSC能动性迁移促进HSC进入血窦，使血窦收缩，导致肝内阻力增加；窦周间隙胶原的沉积加剧血窦腔隙的狭窄；肝小叶结节和纤维间隔的重建和异常血管网的形成进一步限制了微血管血流量[13]。因此，组织缺氧贯穿于肝纤维化发生和发展的始终。

缺氧在慢性肝损伤、纤维化进展中起着至关重要的作用。有研究发现，缺氧大鼠肝脏广泛纤维化和小叶结节形成，肝硬化发生率显著高于正常大鼠肝脏，胆管结扎所致大鼠肝纤维化早期，缺氧主要发生在胆汁淤积的边缘，随着肝损伤加重，缺氧区域扩大，伴有HIF-1α表达上调，VEGF转录增多，促进肝内血管生成[13]。在四氯化碳诱导的小鼠肝纤维化模型中，VEGF、HIF-1α的表达与微血管密度增加，肝纤维化形成与肝细胞缺氧和血管形成有关[4]。因此，在肝损伤和修复中缺氧是诱导血管生成的重要因素，缺氧启动胞内信号通路，激活转录因子HIF-1，HIF-1主要由HIF-1α和HIF-1β亚基组成的异二聚体。HIF-1结合到VEGF基因5′端上游基因序列的缺氧诱导因子反应元件，上调VEGF的表达。VEGFR，尤其是VEGFR-2，在缺氧时表达上调。VEGF通过与VEGFR 结合，促进血管内皮细胞的增殖，提高血管通透性，从而促进血管形成。

4.2瘦素促进VEGF表达及VEGFR-2活化瘦素是由肥胖基因(位于人类染色体7q32)所编码的含有146个氨基酸的蛋白质类激素，主要来源于脂肪细胞，部分来源于HSC。研究发现，慢性丙型肝炎、肝纤维化患者血清瘦素水平较健康对照组明显升高[14]；血清瘦素水平与肝炎活动指数、肝纤维化程度呈显著正相关[15]；瘦素可促进肝损伤后HSC的增殖与活化，上调α-SMA和Ⅰ型胶原的表达，加速肝纤维化进展[16]。瘦素调节VEGF、促进肝纤维化的可能作用机制主要有以下方面。①瘦素促进VEGF表达：瘦素水平的上调可促进HSC的活化和增殖，活化的HSC通过自分泌或旁分泌方式上调VEGF mRNA和蛋白的表达[17]。②瘦素上调HIF-1α表达：Aleffi等[17]研究报道，瘦素和缺氧均可显著增加HSC核内HIF-1α表达；MEK和PI3K/丝氨酸蛋白激酶 (serine-threonine kinase，Akt)信号通路上调HIF-1α的表达。预先应用MEK抑制剂PD98059或PI3K/ Akt信号传导通路抑制剂LY294002孵育HSC，可消除瘦素上调HIF-1α的作用。③瘦素促进VEGFR2磷酸化：体外研究证实，瘦素与瘦素受体b结合可促使VEGFR2迅速磷酸化，激活p38MAPK和Akt，上调环氧化酶2表达，增加内皮细胞扩增、迁移和分化，促进血管形成[18]。④瘦素与VEGF协调作用促进血管形成：研究证实，联合应用VEGF和瘦素较单用VEGF或瘦素具有更强的促血管形成作用，预防性应用中和VEGF的单克隆抗体可消除瘦素和VEGF的联合效应。在四氯化碳诱导的肝纤维化模型中，肝脏瘦素受体与VEGF、α-SMA表达趋势一致，提示对瘦素应答的细胞同时表达VEGF[17]。

由此可见，瘦素介导的新血管形成对肝纤维化形成具有重要作用，瘦素通过调节VEGF表达及VEGFR-2活化促进肝脏新血管形成。

5　VEGF靶向调节对肝纤维化的治疗作用

VEGF在肝纤维化发生发展中发挥重要作用，VEGF靶向调节可能为抗肝纤维化治疗的策略之一。近来有研究报道，贝伐单抗(重组人类单克隆IgG1抗体，可以与VEGF结合阻断其生物学活性)能显著降低四氯化碳诱导的肝纤维化大鼠血清中天冬氨酸转氨酶、丙氨酸转氨酶、总胆红素的含量，下调肝组织中α-SMA、转化生长因子β的表达，亦可抑制HSC的活化和迁移，从而阻止或延缓肝脏纤维化进展。应用大鼠非酒精性脂肪性肝纤维化模型研究发现，索拉菲尼(酪氨酸激酶抑制剂可抑制VEGFR-2、VEGFR-3)干预后大鼠肝脏胶原沉积及肝纤维化程度较模型组明显改善，同时，肝组织基质金属蛋白酶9的表达增加，基质金属蛋白酶组织抑制因子1(tissue inhibitor of metal protease-1，TIMP-1)、TIMP-2、IL-6、IL-10的表达显著减少，提示VEGF靶向调节药物可阻止或逆转肝纤维化的进程。

6　结语及展望

VEGF可通过促进血管生成和HSC的迁移等作用促进肝纤维的发生发展；缺氧、肝脂肪变及相关细胞因子表达异常可促进VEGF的表达，其靶向调节及其受体活性的抑制可能为阻止肝纤维化发生发展的重要策略之一。

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(本文编辑：赵丽洁)

[收稿日期]2015-07-08；[修回日期]2015-08-24

[基金项目]河北省自然科学基金资助项目(H2013206276)

[作者简介]谭普芳(1989-)，女，湖南株洲人，河北医科大学第三医院医学硕士研究生，从事慢性肝病诊治研究。 *通讯作者。E-mail：nanyuemin@163.com

[中图分类号]R575.2

[文献标志码]A

[文章编号]1007-3205(2016)07-0862-04