肝纤维化与线粒体自噬miR-135a/ FOXO1/ PINK1 调节轴的研究进展

庞秋琳 王振常

1.广西中医药大学研究生院，广西南宁 530000；2.广西国际壮医医院脾胃肝病科，广西南宁 530000

肝纤维化是由病毒感染、酒精中毒、胆汁淤积和自身免疫异常等因素所致肝组织损伤而引起的一种复杂的纤维化炎症过程，其发生与氧化应激促进肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSCs）的增殖活化和细胞外基质（extracellular matrix，ECM）大量沉积密切相关，氧化应激是肝组织损伤、肝纤维化形成的重要因素，减轻氧化应激损伤可以改善肝功能以及抑制肝纤维化的发生[1-2]。线粒体自噬即细胞为维持线粒体稳态和自身功能而特异性清除自身异常线粒体的一种免疫防御反应，也是保障细胞内氧化还原稳态的重要途径[3]，研究表明诱导线粒体自噬与氧化应激存在密切调控关系[4-5]。线粒体自噬的调控涉及多种信号通路，miR-135a 参与了线粒体自噬调控机制，与FOXO1/PINK1 通路的激活密切相关。故而深入认识肝纤维化与线粒体自噬miR-135a/FOXO1/PINK1 调节轴的关系，对探索肝纤维化的防治策略有现实意义。

1 肝纤维化的细胞分子机制

近年来，有关肝纤维化细胞和分子机制的基础研究是热点之一，进展上也取得较大进步。肝纤维化是HSCs 增殖与激活、缺氧损伤、多种细胞因子参与、ECM过度沉积的病理生理过程[6-7]。HSCs 的增殖与激活是肝纤维化的中心环节，线粒体在HSCs 的增殖、激活过程中起着重要作用。越来越多的证据支持肝细胞线粒体功能障碍会诱导HSCs 活化，进而介导肝纤维化[8]。过剩活性氧（reactive oxygen species，ROS）诱导的氧化应激降低了细胞内的抗氧化能力，从而导致线粒体功能障碍增强[9]。肝纤维化的形成是ECM 的合成与降解失衡的结果，强烈且不断增加的迹象表明，自噬的调节与EMC 合成与降解密切相关。自噬的调节依赖ROS 介导的氧化应激，存活期自噬刺激ROS 的防御，可减少参与纤维化ECM 的相关蛋白、纤维连接蛋白和Ⅰ型胶原，进而抑制M 的沉积，减轻组织纤维化[10]。肝内皮细胞自噬功能的选择性丧失导致细胞功能紊乱，肝内NO 减少，促进氧化应激反应，致使肝纤维化加重[11]。再者慢性肝损伤中炎症相关血管的生成，造成肝小叶正常结构破坏，随后纤维增生、改建，可能导致进行性肝纤维化和肝细胞癌的发生[12]。故目前认为氧化应激反应、炎症损伤、线粒体自噬、内皮细胞功能障碍、血管生成在介导/加重肝纤维化中起着重要作用，并与相关细胞信号转导通路激活、NOX 活性变化、免疫系统等共同参与引起肝脏结构、功能异常失调过程[13]。总之，肝纤维化是由多因素、多环节、多途径所致ECM 过度沉积的纤维化炎症过程，更具体、确切的机制需要不断深入挖掘。

2 肝纤维化与线粒体自噬

线粒体是多种生物过程所必需的细胞器，是自由基产生的“能量工厂”，过量ROS 诱导大量炎症介质以及细胞因子的生成，间接诱导HSCs 的活化和增殖[14]。自噬是一种降解受损细胞器或蛋白质聚集的细胞过程，参与包括肝脏疾病在内的许多病理过程，通过激活肝星状细胞/影响其他纤维化细胞参与肝纤维化[15]。自噬亦是一把双刃剑，促进自噬抑制相关通路，维持改善线粒体膜电位，对急性肝损伤具有保护作用[16]。损伤的肝细胞线粒体释放的丝裂原直接激活HSC，诱导炎症反应致使肝脏损伤，并促使肝瘢痕形成[17]。线粒体动态平衡受自噬作用的调节，是清除受损线粒体的有效途径，在细胞凋亡中起着重要作用[18]。线粒体自噬是一种选择性自噬，在触发免疫反应中起着关键作用，通过线粒体自噬调节细胞内ROS，可起到抑制组织炎症作用[19]。线粒体是肝细胞的主要供能来源，当线粒体自噬的防御功能发生障碍，ROS 会过量释放到细胞质中，诱导外周线粒体发生反应，进而介导线粒体损伤而引发肝纤维化[20]。

3 miR-135a/FOXO1/PINK1 调节轴介导线粒体自噬

近年来，通过诱导线粒体自噬减轻肝脏氧化应激反应，俨然已成为治疗肝纤维化的热点之一。故而及时清除细胞内损伤或多余的线粒体，对减轻肝脏损伤具有重要意义。miR-135a/FOXO1/PINK1 调节轴在线粒体自噬中发挥作用。首先①MicroRNAs是一类小的非编码RNA，可直接调控线粒体动力学相关蛋白表达，调节线粒体功能障碍和能量代谢，在靶向癌症治疗中研究广泛[16]。②FOXO1 是叉头状转录因子超家族的成员，可调节下游靶标，例如凋亡相关基因、自噬相关基因和抗氧化应激酶等发挥调控细胞的增殖与分化、自噬、氧化应激和线粒体功能等[21]。③线粒体自噬的调控涉及多种信号通路，其中PINK1/Parkin 通路在线粒体自噬过程中发挥重要的作用，与肝组织损伤、肝纤维化、肿瘤等的发展和转归密切相关[22-23]。线粒体膜电位丧失时，PINK1 和Parkin 被激活以促进蛋白酶体降解，使受损线粒体被降解并改善线粒体动力学和功能，调节细胞内ROS 的生成，维持氧化应激状态的平衡[24]。实验研究发现抑制miR-135a 在HSCs 中的表达可显著降低ROS 水平，表明miR-135a在肝纤维化的氧化应激过程中发挥了重要的作用；同时，首次发现在下调miR-135a 表达的过程中，可显著升高FOXO1、PINK1 和Parkin 的表达以及线粒体膜电位，诱导线粒体自噬的发生。

4 肝纤维化与线粒体自噬miR-135a/FOXO1/PINK1调节轴

线粒体是细胞内氧化磷酸化的主要场所，细胞线粒体氧化磷酸化合成ATP 过程中产生ROS，线粒体自噬可调控ROS，故线粒体自噬在肝纤维化中起到重要调控作用，决定了细胞的生存和凋亡。miR-135a/FOXO1/PINK1 调节轴通过线粒体自噬介导肝纤维化。MicroRNAs 是非编码小RNA，通过介导靶mRNA 降解/翻译抑制调节基因表达。FOXO 转录因子在自噬调节中起着多方面的作用，其中FOXO1 作用显著。miR-135a通过直接靶向FOXO1-mRNA 间的非翻译区，影响细胞内磷酸化，从而诱导自噬，进而影响细胞的增殖、侵袭、凋亡、自噬和氧化应激等过程[25]。FOXO1 被认为是miR-135a 的靶标，研究显示miR-135a 通过下调靶基因FOXO1 抑制胶质瘤细胞增殖和侵袭[26]。PINK1 是在线粒体内膜中的一种蛋白激酶，当细胞线粒体受损，触发Parkin 向线粒体募集，导致功能障碍的线粒体自噬降解，随后刺激有丝分裂，避免ROS的过度生成[27]。FOXO1 作为一种转录因子，特定条件下磷酸化上调FOXO1 比例，降低PINK1 的表达，抑制有丝分裂进而降低ROS 水平，减轻线粒体结构损伤并改善细胞功能[28]。PINK1/Parkin 的缺失导致线粒体完整性缺陷，导致ROS 的产生增加，线粒体嵴结构退化[29]。研究表明，PINK1/Parkin 通路根据线粒体去极化表现可区分受损、功能障碍迹象线粒体，对自噬进行调控[30]。可见线粒体自噬是调节线粒体质量控制的关键过程，PINK1/Parkin 通路通过诱导线粒体自噬发生降解受损线粒体，来控制线粒体质量和线粒体ROS，增强肝细胞抗氧化能力，进而减轻氧化应激给肝组织带来的损害。因此，线粒体自噬miR-135a/FOXO1/PINK1 调节轴通过介导氧化应激直接/间接促进肝纤维化的发展。

5 调控线粒体自噬在肝脏组织中的保护作用

自噬在介导肝组织损伤的作用显而易见。自噬在细胞的稳态中起着重要作用，通过增强活性表达减轻氧化应激，缓解肝组织损伤，故自噬在保护肝脏组织中扮演重要角色。Kupffer 细胞自噬诱导实验中，进一步证实线粒体自噬在肝脏组织中具有保护作用[31]。自噬在营养剥夺条件下,在有丝分裂期间，通过介导自噬调节因子的磷酸化，成为调控自噬的开关[32]。有丝分裂吞噬，依赖于自噬的线粒体的降解，是一种防御机制。近来研究发现，通过多个mTOR 依赖和mTOR非依赖的途径激活细胞自噬可促进老年受损肝脏的再生能力[33]，这将对老年肝肿瘤患者的治疗大有裨益。以上可见调节线粒体自噬对肝脏组织的保护作用以得到证实，由此通过有效调控miR-135a/FOXO1/PINK1线粒体自噬调节轴可能有助于减轻受损肝组织炎症反应，促进肝细胞的损伤修复，起到保护肝脏组织的作用，对防治肝纤维化具有非常重要的现实意义。

6 调控线粒体自噬miR-135a/FOXO1/PINK1 调节轴防治肝纤维化的展望

目前临床应用于肝纤维化防治的药物较少，针对肝纤维化防治的特异性靶向药物尤显匮乏。对于肝纤维化防治方面的研究目前主要是阻断和逆转肝纤维化。近年随着科技的发展，天然产物以及新科技产物纳米颗粒对防治肝纤维化逐渐兴起，然而这些治疗手段大多数处于动物实验阶段、临床前研究阶段，尚不能揭示其确切的作用机制，其相关文献及实验不够充足。因此，探索有效的治疗手段以及药物的多途径、多层次、多环节的作用靶点和作用机制刻不容缓。

综上所述，深入探讨miR-135a/FOXO1/PINK1通路调控线粒体自噬与肝纤维化的关系，研究探索抗氧化应激与肝脏组织损伤炎症反应机制，有望通过调控线粒体自噬途径发现减轻/防治肝纤维化的潜在策略，未来为临床治疗肝纤维化提供有力科学依据，并且最终为研究探索低价、高效的抗肝纤维化药物提供依据和新思路。