缺氧与肝纤维化的关系及意义*

彭 瑾 张义平

(1九江学院临床医学院/附属医院妇产科；2九江学院基础医学院 江西九江 332000)

细胞外基质代谢失衡、慢性炎症发生和血管新生等过程交织在一起，相互促进肝纤维化发生和发展，而肝星状细胞(HSC)被活化转变为纤维细胞直接和间接推动这一过程。此外，其他的纤维母细胞以及源自骨髓的CD45+的纤维细胞、肌纤维母细胞，甚至胆管上皮细胞、肝细胞亦能发生上皮间质转换，也促进肝纤维化发展[1-2]。目前对肝纤维化机制逐步被深入探讨，其涉及许多环节以及细胞间的相互作用，不明之处甚多，其中缺氧参与肝纤维化乃至肝硬化的形成，但在治疗方面的进展仍然十分有限。Jiang等[3]报道，碱性异源二聚体缺氧诱导因子(hypoxiainducible factor-l，HIF-1α)调控相关基因转录，是联系缺氧和缺氧反应基因的重要物质基础。了解缺氧与肝纤维化的关系能给带来新的启示。

1 缺氧与肝纤维化的发生和发展

肝脏损伤及继发炎症时，多伴随缺氧现象。同时发现缺氧是细胞赖以生存的重要营养物质，仅缺氧即可导致肝纤维化，再又由于肝功能损害，肠源性内毒素促使内皮素-l产生增多等现象均可导致或加重肝内缺氧，缺氧其实贯穿肝纤维化发生和发展[4]。在缺氧情况下HSC细胞活化有关的基质金属蛋白酶-2(MMP-2)的表达增加，胶原合成也增加。高压氧结合自由基清除剂不仅能使CCL4引起的大鼠早期肝损伤明显减轻，而且肝组织HSC表达MMP-2 mRNA和蛋白水平明显下降，其MMP-2活性明显降低[5]。研究显示氧对细胞功能活动的调节与HIF-1α有关，HIF-lα是缺氧刺激的特异感受性转录因子，缺氧或血管紧张素-II可刺激HIF-lα蛋白表达，并促进肺成纤维细胞增殖与活化[6]。在肝内由活化的巨噬细胞和纤维母细胞产生的血管紧张素-Ⅱ，除了能引起血管收缩、加重缺氧外，还能直接诱导还原型辅酶Ⅱ(NADPH)氧化酶活性，促进自由基产生，也能刺激转化生长因子产生，促进HSC活化，合成ECM增多，还可通过提高Smad2水平而增强TGF-βl信号[2]。另有报道，在慢性肝损伤模型中，血管紧张素转化酶-2(ACE2)抑制剂、ACE2失活会加重肝纤维化的发展，ACE2重组药物治疗可以减轻胆汁淤积性和毒性损伤所致的小鼠肝纤维化[7]。Moon等在小鼠肝纤维化模型中证明，HIF-1α缺失的动物肝纤维化程度较对照组明显减轻[8]。这些研究说明肝组织动脉可以诱导HIF-1α表达水平升高，HIF-1α在肝纤维化的发生发展过程中也起到了一定的作用[9]。这些研究表明，缺氧现象做肝脏受损当中的确存在，减轻缺氧可以延缓肝纤维化的进展。而且随着肝纤维化的进一步发展，肝窦毛细血管化加重，导致肝脏缺氧加重，形成恶性循环。因此，了解缺氧促进肝纤维化的机制对于防治该病具有重要意义。

2 HIF-1α参与肝纤维化

肝纤维化是有多种因素的参与的复杂的病理过程。缺氧能通过介导慢性炎症、影响细胞外基质代谢失衡和血管新生参与肝纤维化的发生和发展。其中HIF-1α和核因子kB(NF-κB)等转录因子的活化是发挥作用的关键，二者之间存在广泛而复杂的相互作用。HSC细胞的活化是由多条信号通路以及多种细胞信号分子参与的共同调控。研究表明，炎症反应与HSC细胞活化有密切的关系。当有炎症反应时，受损的肝细胞会分泌多种细胞因子如转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、内皮素-1(endothelin-1，ET-1)、胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)等促进炎症反应[10-12]，同时激活的kupffer细胞分泌的细胞因子如TNF、TGF等也参与肝脏的炎症反应；除了旁分泌的作用之外，活化的HSC细胞可以自分泌细胞因子如TGF-β、ET-1、PDGF、IL-6等，进一步促进肝纤维化的发生发展。这些炎症因子都是强致纤维化因子，可通过TGF-β/Smad、JAK/STAT、Ras/ERK、PI3K/Akt等信号通路调控靶基因的表达[13-15]。

研究发现，缺氧与HSC细胞的活化存在密切关系[16]。在肿瘤、感染、炎症反应、创伤等过程中，HIF-1α是参与机体应对缺氧代谢的重要转录调控因子，在与缺氧相关疾病的细胞代谢和功能调节中发挥重要作用[17-18]。HIF-1α是由氧依赖的α亚基和组成性表达的β亚基构成的一种异源二聚体，其中，HIF-1α亚基是氧感受和介导病理/生理性缺氧反应的关键转录因子。在常氧时，氧依赖的HIF-1α脯氨酸羟化酶(PHD)可以羟化HIF-1α亚基中的特异性脯氨酰残基，羟化后的HIF-1α亚基被肿瘤抑制蛋白VHL(Von Hippel-Lindau tumor suppressor protein，pVHL)识别并泛素化，最终HIF-1α被蛋白酶迅速降解。而在缺氧的条件下，HIF-1α的羟化会被抑制，并转移至细胞核，与HIF-1β和转录共刺激因子P300-CBP结合形成活化的转录复合物，作用于靶基因启动子区域的缺氧反应元件(hypoxia responsive element)上，调控细胞的缺氧适应性反应[19-20]。

已有报道显示，HIF-1α在肝纤维化的发生发展和HSC细胞的活化过程中同样具有重要的调控作用。首先是在血吸虫感染所致的小鼠肝纤维化组织标本中检测到HIF-1α及HSC细胞活化标记分子α-SMA的表达升高。当给予HSC细胞缺氧处理时，HIF-1α、α-SMA、Vimentin的表达增加。运用HIF-1α siRNA干扰HIF-1α的表达之后，缺氧诱导的肝星状细胞表达的胶原蛋白、α-SMA、Vimentin、IL-6、TGF-β、CTGF等的增加都受到了一定程度的抑制。这些研究结果提示HIF-1α对HSC细胞的活化具有重要的调控作用。因此，HIF-1α是通过调控HSC细胞的自噬而活化HSC细胞，进而对肝纤维化的发生发展发挥调节作用。

3 研究缺氧与肝纤维化关系的重要意义

由于HIF-1α是肝纤维化的主调节器，针对HIF-1α为靶点可能是治疗肝纤维化的有效途径。因此，HIF-1α抑制剂可能在肝纤维化治疗中发挥作用。Rapisarda发现拓扑替康抑制HIF-1α蛋白表达[21]。此外，zhang等人证明了地高辛在p493和pc3细胞中有效抑制HIF-1α的表达[22]。此外，VEGF受体酪氨酸激酶如舒尼替等，舒尼替/su11248也可能在肝纤维化的治疗中发挥作用[23]。重要的是，已经阐明有关HIF-1α治疗的新策略，如DNMT抑制剂、HDAC抑制剂、微小RNA目标药物等[24]。最近，Kim等人发现TRICHOSTATIN A(TSA)，一种特异性的HADC抑制剂，能在HepG2细胞中上调P53和PVHL的表达，同时下调的HIF-1α[25]。同样，valproic acid(VPA)，另一种HADC抑制剂(VPA)可以通过抑制VEGF和HIF-1α表达，抑制血管生成[26]。此外，Kimet研究显示人结肠癌细胞系7-methyl-6，8-bis (methylthio) H-pyrrolo[1，2-a]pyrazine(M2)对HIF-1α的抑制作用。因此针对HIF-1α的药物也可能是有助于自然治疗肝纤维化。

如上所述，缺氧与肝纤维化的关系已有所了解，但其涉及许多环节以及细胞间的相互作用，不明之处甚多，搞清楚缺氧与肝纤维化关系不仅有助于了解疾病的发生和发展机制，而且对该病的诊治亦有指导价值。总的来说，虽然抑制HIF-1α对肝纤维化的治疗有一定的作用，但是其机制仍有待深入研究，因此预防肝纤维化的进展，HIF-1α的治疗策略可能具有重要意义。

4 缺氧与肝纤维化的关系研究中存在的问题及展望

到目前为止，去除病因仍然是肝纤维化最有效的治疗手段。如何针对不同病因，把病因治疗和改善缺氧结合起来是摆在面前的现实问题。因此，靶向性改善肝脏缺氧对肝纤维化的治疗意义更大，除此之外还需要清楚药理学抑制作用机制。一些研究已经讨论了这个问题，推定HIF-1α抑制剂防止肝脏的发展肝纤维的发生和发展，更需要在其他肝脏纤维化模型中进行验证和更多的缺氧诱导因子抑制剂来探讨肝纤维化治疗的有效靶点。最引人注目的是，了解HIF-1α在肝纤维化进展中的作用和机制提供了新的视野，且HIF-1α的反馈环路信号通路展示了一些有希望的治疗策略。总的来说，虽然HIF-1α精确的调控机制仍有待确定，针对HIF-1α的治疗策略，预防肝纤维化的进展可能具有重要意义。

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