IL-34、M-CSF与肝纤维化、肝癌的相关性研究进展

王殷秋，曹雯君 综述，郜玉峰 审核

肝脏是人体物质代谢最为活跃的器官，在代谢、解毒、凝血及免疫等方面皆起着非常重要的作用。临床上常见引起肝脏损伤的因素包括：噬肝病原体感染、占位性病变、代谢障碍、长期酗酒、中毒、药物、自身免疫以及遗传。当以上各种致肝脏损伤的因素反复长期存在，会引发肝脏炎症反应持续，肝细胞变性坏死与再生，纤维结缔组织增生与修复，纤维化形成，最终导致肝硬化、肝癌。持续性的炎症反应被认为是这一病理过程中的必经过程[1]，而这一过程的主要效应细胞是巨噬细胞。巨噬细胞在肝脏炎症和组织修复中发挥着细胞吞噬、炎症细胞调节、肝星状细胞募集及激活的作用，参与肝脏纤维化和肝癌的发生发展[2]。

曾报道[3]血清巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)的表达水平与肝脏疾病有着密切联系。后来，随着实验技术的进步，人们通过蛋白质谱方法发现了M-CSF受体的另外一个配体，一个白细胞介素家族新成员，即白细胞介素34(interleukin, IL-34)[4]。通过进一步研究[5]，显示二者可以通过巨噬细胞介导的炎症和免疫反应参与调节肝脏疾病的发生发展，综述如下。

1 IL-34和M-CSF的命名、分布和功能

1.1命名、分布和功能M-CSF是由纤维母细胞，活化的巨噬细胞，子宫内膜上皮分泌细胞，骨髓基质细胞，维生素D激活的成骨细胞和活化的血管内皮细胞分泌的细胞因子[6-8]。其能够通过与其受体的结合调节单核巨噬细胞系祖细胞的生存与增殖，亦在卵巢排卵，胎盘功能，乳腺发育，骨代谢等生理活动中担任重要角色[9]。

2008年，Lin et al[4]从人类的分泌蛋白中发现了IL-34，可以使人外周血单核细胞维持生长，并通过蛋白质谱扫描发现，其是M-CSF受体的另外一个配体。IL-34也可以有多种细胞分泌，例如脾窦内皮细胞[4]，成骨细胞[10]等。作为M-CSF受体的另外一个配体，IL-34具有与M-CSF相似的生物学功能。通过与M-CSF受体结合，IL-34能促进单核吞噬细胞谱系细胞如单核细胞、吞噬细胞和破骨细胞的分化、增殖和生存[4,10-11]。

研究[12]显示，肝癌细胞中大量表达M-CSF及其受体。由于IL-34是M-CSF受体的另外一个配体且具有相似的功能，法国学者Preisser et al[5]推测IL-34也可能来源于病变的肝细胞，并最终通过免疫组化实验分析证实了这个猜测，同时亦发现，活化的肝星状细胞(hepatic stellate cells，HSC)及由其转化而成的纤维母细胞也可以产生IL-34。

1.2二者之间的差异虽然M-CSF和IL-34可以和共同的受体结合，发挥相似的作用，但是二者的在基因序列上的同源性并不高，且二者的空间构象上亦具有一定的差异性[13]。成熟的人类M-CSF由192个氨基酸单体构成，其N端的150个氨基酸在与受体结合中起关键作用。而成熟的IL-34则是由222个氨基酸单体构成的二聚体糖蛋白，多肽链中大多数氨基酸构成了alpha螺旋结构，少数氨基酸构成beta片层结构，从而形成了IL-34稳定的空间构象。虽然二者都可以与M-SCF受体的D1-D3结构域结合，但是IL-34似乎能够更加紧密和受体结构域结合；且二者在与受体结合机制不同[14-15]。

尽管M-CSF和IL-34都能调节单核巨噬细胞系细胞的增殖分化，但是M-CSF的作用却更为重要[16]。单核细胞、吞噬细胞和破骨细胞数量的明显下降可能与M-CSF及其受体功能丧失相关[17-19]，然而IL-34的缺陷仅仅会选择性减少小胶质细胞的和朗格汉斯细胞的数量。而且在脾脏组织中，M-CSF缺陷却没有明显减少单核细胞和巨噬细胞的数量，反而可见IL-34在脾脏中高表达，这样也许就弥补了M-CSF的缺陷。由此可见，M-CSF与IL-34的生物活性具有差异[13]。随着研究的深入，显示IL-34与 M-CSF相比在功能上具有一定差异，除了调节炎症反应，IL-34还能调节胚胎发育，在人体生长发育过程中维持上皮组织中朗格汉斯细胞的数目和功能，还有可能和神经胶质细胞分布有关[13]。

2 M-CSF、 IL-34与肝脏疾病的关系

2.1与肝纤维化的联系各类不同的致病因素引起肝脏发生损伤-修复反应即为肝纤维化。持续存在的损伤因素，对肝脏组织细胞持续攻击损害，使炎性单核细胞在肝脏组织趋化聚集，并在某些细胞因子的作用下分化为促纤维化型的巨噬细胞，同时也激活了肝脏组织中的枯否氏细胞和HSC，最终诱导细胞外基质的产生，并扰乱其在肝脏内降解与沉积平衡，最终使其大量的在肝内沉积。众多细胞因子及蛋白均参与了这一复杂的调节过程，并且其之间也存在一个复杂的网络，彼此之间相互影响与调节。

早在1994年，日本学者的研究[3]已经表明M-CSF的血清表达水平与急慢性肝病、肝硬化都有着有密切关系，M-CSF的血清高水平可能反应了急、慢性肝病中持续肝细胞坏死及肝脏组织的严重炎症。在众多细胞因子中，转化生长因子(transforming growth factoe beta 1，TGF-β1)是公认最强的促纤维因子，但曾报道[13]1/5的肝纤维化患者TGF-β1的表达没有增加，而IL-34的表达却增强了，这似乎说明IL-34与肝脏纤维化进展关系匪浅。

2014年法国昂热大学的Preisser et al[5]研究发现IL-34和M-CSF在高度纤维化的丙型肝炎病毒感染患者中表达增强，并通过多种途径促进肝纤维化的进展。机制阐述如下：IL-34和M-CSF能够调节单核巨噬细胞趋化因子及受体表达，使病变区域单核细胞聚集，从而使肝脏的炎症反应持续存在[20-21]；并诱导能够促进纤维化进展的巨噬细胞分化形成，使TGF-β及半乳糖凝集素-3等HSC活化剂产生增加，从而促进HSC的增殖，也可以直接作用于HSC，使其发生表型转换，合成大量的细胞外基质[5]；IL-34和M-CSF还可以调节某些基质金属蛋白酶(matirx metalloproteases, MMP)的生成，加剧胶原纤维沉积，比如产生大量MMP-9，通过基底膜的降解来增加炎性细胞在肝脏的浸润[5,22]；同时IL-13也可以协同M-CSF和IL-34来下调MMP-1的表达，促进纤维化过程；IL-34和M-CSF还可以抑制NK细胞合成分泌一种抗纤维因子即γ干扰素，从而减少HSC的凋亡，间接促进肝脏纤维化的发生发展[5]。

除此之外，日本学者Shoji et al[23]最新研究表明，IL-34的血清水平随着非酒精性脂肪肝患者的纤维化程度的进展而增加，并肯定了其作为一个新的纤维化标志物的临床可行性。以纤维化评分公式：[0.038 7×IL-34 (pg/ml)+0.362 3×IV型胶原蛋白7 s(ng/ml)+0.018 4×年龄(年)-1.185 0]为基础的IL-34是一个临床适用的预测肝脏纤维化的新指标。与其它肝纤维化标志物和常用评分方法相比，IL-34的诊断价值具有一定的优越性。

2.2与肝癌的联系肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophages,TAMs)是指肿瘤微环境中的巨噬细胞，参与机体发生肿瘤时的免疫反应。巨噬细胞可以根据其功能及活化状态的不同分为两种类型：经典活化型，即M1型，具有杀灭肿瘤细胞及促进炎症反应的作用；替代活化型，即M2型，具有促进肿瘤生长、抑制炎症反应的作用[24]。巨噬细胞可以在肿瘤微环境中被TGF-β、IL-4及M-CSF等细胞因子诱导分化为M2型，从而刺激肿瘤发生转移，侵袭，生长；促进淋巴管、肿瘤血管生成；重塑组织；抑制肿瘤适应性免疫[25]。

M-CSF是促使巨噬细胞趋化聚集分化主要调节因子。M-CSF的抑制能够使巨噬细胞在肿瘤组织中的浸润显著减少，最终抑制肿瘤组织生长[26]。有研究[27]表明，在众多不同组织的各种类型肿瘤中，M-CSF的过度表达都是一种很常见的现象，且皆与癌症患者的不良预后密切相关。

M-CSF及其受体在肝脏肿瘤周围组织中也有大量表达，并且临床研究表明其高表达与肿瘤切除术后的低生存率及肝内转移的发生率相关[12,28]。动物实验研究[29]表明，在用化学方法(DEN处理)致肝癌的小鼠模型中，M-CSF缺陷小鼠(M-CSF-op/op表型)与同窝出生的小鼠(LM)比较，前者肝脏中肿瘤数量更少且最大肿块体积明显更小；在化学方法(DEN处理)致肝癌发生28周后，小鼠M-CSF的血清水平明显增加。上述结果都表明，M-CSF在化学方法致癌作用中扮演着协同加速肿瘤组织生长的作用。

IL-34作为M-CSF受体的另外一个配体，毋庸置疑地与单核巨噬细胞的趋化聚集、肝细胞癌的生长及转移关系匪浅。通过miRNA测序，发现了22个参与肝细胞癌的生长及转移的miRNA；其中mir-28-5p，在肝癌组织中表达下调。后再次通过基因表达谱和生物信息学分析确定了mir-28-5p的直接下游靶点是IL-34。TAMs中的粘附斑激酶和ERK1/2信号通路被IL-34激活，使其增殖和趋化迁移能力增强，最终导致大量的TAMs在肝细胞癌组织中的浸润。mir-28-5p的缺陷使IL-34在肝癌组织中的表达上调，并通过TAMs的浸润促进肿瘤的生长与转移。此外，本研究显示mir-28-5p在肝癌细胞表达的下调是依赖于TAMs所分泌的TGF-β1，这就形成了mir-28-5p-IL-34-巨噬细胞正反馈环对肝细胞癌生长转移的调节。在对临床样本的研究[30]中显示，肝脏组织中mir-28-5p的低表达，IL-34的高表达以及大量的TAMs浸润的肝癌患者通常预后较差，总生存期较短并易短时间内发生复发及转移。综上所述， mir-28-5p、IL-34及TAMs三者综合一起可以作为预测肝癌预后的一个新的临床指标。

3 展望

M-CSF与IL-34作为促炎性细胞因子参与了肝纤维化以及肝癌的发生发展，但是其在疾病中具体作用机制尚未完全清楚。虽然二者具有相似的炎症调节功能，但是二者参与不同疾病的发生发展的具体细节仍有一定差别，故更应深入研究二者参与众多不同肝脏病变过程中具体作用机制。肝纤维化、肝癌的发生发展本身即为极为复杂的病理过程，且引起肝脏发生此类病变的原因众多，学者们对M-CSF与IL-34在不同原因导致的肝纤维化、肝癌中作用及其预测疾病转归的能力的研究尚未全面。这些都是有待于进一步发掘研究的领域，但是不可否认的是，M-CSF与IL-34都与肝脏疾病有着不可分隔的关联。

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