PTEN在肝纤维化中的研究进展

陈晴晴，孙芬芬，张 欣，潘 伟，杨晓莹

(1.江苏省免疫与代谢重点实验室，徐州医科大学病原生物学与免疫学教研室，江苏 徐州 221004； 2.徐州医科大学临床医学系，江苏 徐州 221004； 3.基础医学国家级实验教学示范中心(徐州医科大学)，江苏 徐州 221004)

肝纤维化是肝对各种致病因子作出的病理反应，许多慢性肝脏疾病如病毒性肝炎、血吸虫病和原发性硬化性胆管炎等均可引起肝纤维化。若致病因素不能去除，肝纤维化会发展为肝硬化、肝癌，最终引起肝功能衰竭。肝纤维化发病机制复杂，涉及肝星状细胞、肝细胞及肝巨噬细胞等多种细胞复杂的相互作用[1]。其中，肝星状细胞(hepatic stellate cells，HSCs)的活化被认为是肝纤维化形成的重要环节，其合成和分泌的细胞外基质在肝过度沉积可引起肝纤维化[2-3]。肝巨噬细胞在肝纤维化发生发展中亦发挥重要作用，可介导和维持炎症信号。近年来大量研究证实，第10号染色体缺失的磷酸酶张力蛋白同源物基因(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten，PTEN)是肝纤维化的重要调控因子，可通过调控肝细胞、HSCs以及巨噬细胞广泛参与肝纤维化过程。本文综述了近年来PTEN调控肝纤维化机制。

1 PTEN

PTEN是 1997 年人类发现的第一个具有蛋白磷酸酶和脂质磷酸酶双重活性的抑癌基因，位于10号染色体q23.3区[4]。PTEN既存在于细胞质，也存在于细胞核中[5]。PTEN有四个功能结构域：N端磷酸酶结构域，C2结构域，C-尾(羧基端)结构域和PDZ-BD结构域[6]。其中，N端磷酸酶结构域与张力素和生长素同源，含有一个磷酸酶活性位点，活性位点既宽又深，使它能够容纳较大的底物，如PIP3。C2结构域可与PTEN的N端磷酸酶结构域相互作用，调节其磷酸酶活性。C-尾结构域磷酸化降低PTEN活性，而PDZ-BD结构域存在于许多蛋白质中，介导蛋白质间的相互作用。

PTEN具有广泛的生物学功能，参与细胞增殖、存活、分化和能量代谢等生命过程。PTEN的主要底物是脂膜PIP 3的一个组成部分，通过它可以阻止原癌基因PI3K-AKT-mTOR信号通路的激活，这是协调细胞增殖、生长、存活和代谢的关键途径，PTEN通过诱导细胞周期阻滞及负性调节细胞存活，从而调控细胞增殖[5]。PTEN还可通过其C2结构域和蛋白磷酸酶活性抑制细胞迁移，有研究证明PTEN的活性丧失与乳腺癌、前列腺癌及胆囊癌等多种原发性及转移性恶性肿瘤有关[7-9]。PTEN的升高通过调节PI3K依赖途径和其他独立途径来调控代谢转换，并负性调节肿瘤细胞的糖酵解和谷氨酰胺分解[10]。越来越多的证据表明，PTEN在纤维化疾病中发挥重要作用。肾纤维化、肝纤维化与肺纤维化等疾病中均发现PTEN表达下调[11-13]。例如，在非酒精性脂肪肝模型中，发现PTEN通过其脂质磷酸酶活性负调控PI3K/AKT通路，从而在肝纤维化的发展中发挥重要作用[14]。

2 PTEN与肝纤维化

肝纤维化的发展涉及多种细胞，主要有肝星状细胞、巨噬细胞、肝细胞、髓源性抑制细胞及B细胞与T细胞等免疫细胞[15-16]。近年来，大量研究证实PTEN在肝纤维化的发生发展中发挥着重要作用。比如，在胆总管结扎肝纤维化大鼠模型中，发现肝组织与HSCs中PTEN的表达均降低[17]。PTEN可通过调控HSCs活化、肝巨噬细胞极化与肝细胞上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)等来调控肝纤维化。基于PTEN调控肝纤维化时涉及多种细胞参与，本文下面将分别予以综述。

2.1 PTEN与肝星状细胞

肝损伤时，HSCs可活化增殖为肌成纤维细胞，并分泌大量细胞外基质[18]，导致肝细胞功能受损。HSCs的活化过程受诸多因素的调控，而PTEN在其活化过程中扮演重要角色。研究发现，大鼠肝纤维化进程中PTEN的mRNA与蛋白质表达均下调[17]，而PTEN基因上调可负性调控PI3K/Akt和FAK/ERK信号通路，抑制HSCs的活化和降低其存活能力，使G0/G1和G2/M期细胞周期阻滞，抑制HSCs增殖和促进细胞凋亡，从而改善肝纤维化[19-20]。PTEN通过其脂质磷酸酶活性，可将三磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate，PIP 3)脱磷酸化为二磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol(4,5)-disphosphate, PIP2)，从而抑制磷脂酰肌苷3-激酶(phosphatidylinositide 3-kinase，PI3K)信号通路[6]。报道显示，黏着斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)可调节HSCs增殖，在大鼠胆管结扎进行性肝纤维化过程中FAK表达增强[21]。在腺病毒编码野生型PTEN大鼠原代HSCs中，FAK 和ERK蛋白的表达均显著下降，进一步提示PTEN可能通过FAK/ERK信号通路调控HSCs[19]。亦有研究表明，PTEN过表达可通过蛋白磷酸酶活性抑制活化的HSCs的FAK信号通路，继而调控肝纤维化[22]。因此，调控HSCs中PTEN表达可能会改善肝纤维化，推测PTEN有望成为治疗肝纤维化的重要靶点。在CCl4诱导的小鼠肝纤维化模型中，脂联素通过激活PTEN/AKT途径抑制HSCs活化，进而改善肝纤维化[23]。另外，Li等[24]亦证实橙皮苷衍生物 (hesperitin derivative，HD-11) 不仅可以减轻大鼠肝纤维化细胞外基质的沉积，而且还能在TGF-β1诱导的HSC-T6细胞中下调α-平滑肌肌动蛋白和I型胶原的表达，而HD-11可能通过靶向PTEN/AKT途径抑制HSCs的活化和增殖，从而改善肝纤维化。

越来越多的证据表明，RNA如微小RNA(microRNA， miRNA)、长链非编码RNA及小干扰RNA在肝纤维化的过程中亦起着重要作用[25-27]。例如，miR-21已被证实在多种纤维化模型中可激活HSCs，从而参与肝纤维化进程[28]。Wei等[29]研究表明miR-21的过度表达可刺激HSCs的活化，降低HSCs中PTEN蛋白的表达，导致AKT活化，而miR-21表达下调则抑制HSCs的活化。进一步研究发现，miR-21通过PTEN/AKT途径介导HSCs的纤维化作用，故认为miR-21可能成为治疗肝纤维化的新的分子靶点。此外，报道显示miR-181b与miR-29b均可介导PTEN信号通路参与肝纤维化[12, 30]。综上，以RNA为靶点开发药物或治疗方案，间接地调控PTEN及其信号通路，可为治疗肝纤维化提供了新思路。

2.2 PTEN与肝细胞

肝纤维化以细胞外基质在肝过度沉积为主要特征。除较为熟知的HSCs[2]外，肝细胞的上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)亦对细胞外基质沉积肝脏有重要贡献[31]。EMT状态的一个特征表现为I型胶原mRNA表达和Ⅰ型胶原沉积均显著上调。研究发现，在小鼠体内肝细胞亦具有EMT和I型胶原合成的能力，继而参与肝纤维化的发生与发展过程[31]。PTEN的失活可能导致细胞失去基底极性和紧密连接，而这正是EMT的标志[5]。TGF-β1可诱导人肝细胞的miR-21表达上调，进而负性调控PTEN/AKT信号通路，促进人肝细胞EMT发生，从而参与肝纤维化的发生发展[32]。

2.3 PTEN与肝巨噬细胞

枯否细胞(Kupffer cells，KCs)是肝中固有的巨噬细胞，在肝脏炎症、肝细胞死亡和肝纤维化中发挥重要的调控作用[33]。KCs可通过激活HSCs促进慢性肝损伤的肝纤维化，亦可通过降解细胞外基质和释放抗炎细胞因子来对抗炎症和纤维化。因此，调控KCs极化被认为是防治肝纤维化的重要策略[34]。

PTEN调控巨噬细胞的极化并影响其功能。在肝中，PTEN通过其脂质磷酸酶活性负调控PI3K/AKT通路，而牛膝素可抑制PI3K/AKT 信号通路与促进巨噬细胞向 M2 型极化来减轻炎症[35]，提示PTEN 可能影响巨噬细胞分化及下调 TNF-α 的生成，进而调控肝纤维化的发生发展。髓系PTEN缺陷可通过促进M2巨噬细胞分化保护肝缺血再灌注损伤[36]。在CCl4诱导小鼠肝纤维化进展及逆转模型中，肝巨噬细胞中 PTEN 表达降低促进巨噬细胞的M2表型，进一步研究发现PTEN可以下调PI3K/Akt/STAT6信号通路，继而可促进巨噬细胞向M2型极化[37]。此外，有研究表明，miR-21a可通过抑制PTEN促进KCs的M2型极化[38]，继而参与肝纤维化发生发展。

近年来大量研究表明，免疫细胞如巨噬细胞、T细胞及树突状细胞等的功能和代谢之间有着密切联系[39-40]。因此，一个新兴的基础和临床研究领域“免疫代谢”越来越受到人们的关注[41]。研究表明，M1巨噬细胞代谢特点是以糖酵解为主要途径，而M2巨噬细胞则利用脂肪酸代谢和线粒体氧化磷酸化来满足能量需求[42]，因此，代谢途径可影响巨噬细胞极化和功能，进而参与纤维化过程[43]。研究表明，PTEN参与调控细胞糖脂代谢。PTEN升高有助于生物体健康的代谢，其特点是能量消耗增加，身体脂肪积累减少[10]。PTEN通过PI3K依赖和独立的途径调控肿瘤细胞的糖酵解和谷氨酰胺分解，也可通过促进氧化磷酸化，减少糖酵解[44]。而PTEN肝特异性敲除小鼠易发生脂肪肝，甘油三酯含量增加，载脂蛋白B含量降低[45]。PTEN转基因小鼠可使能量消耗增加、脂肪含量降低及胰岛素敏感性得到改善[46]。这提示PTEN可能通过调控肝巨噬细胞代谢参与肝纤维化的发生发展，不过，具体机制仍有待进一步研究。

3 结论与展望

综上，PTEN在肝纤维化的发生发展中发挥重要作用，其可能是肝纤维化干预的重要靶点。目前关于PTEN调控肝纤维化的研究主要集中在PI3K/AKT通路，也发现PTEN可调控巨噬细胞M2极化以及EMT发生，但具体机制尚待深究。鉴于PTEN在糖脂代谢中扮演重要角色，未来关于PTEN调节肝纤维化的研究，可能要着眼于涉及细胞的代谢重编程事件，将或寻得肝纤维干预的新靶标。