白细胞介素-6 与肝纤维化的关系

郭晓玲 ，张耀武

（1 山西医科大学汾阳学院，吕梁，032200；2 山西医科大学附属汾阳医院感染性疾病科，吕梁，032200）

肝纤维化主要是由肝脏细胞外基质（extracellu‐lar matrix，ECM）的大量堆积和异常分布所引起，它也是许多慢性肝病进展为肝硬化、肝细胞癌的重要环节。病毒、药物、毒物、肥胖、酗酒、胆汁淤积及自身免疫等多种原因均可引起肝纤维化。肝组织活检仍是诊断肝纤维化的“金标准”[1]，但因其存在的许多局限性，使其多数患者无法接受。另外，在肝纤维化的治疗方面，目前除了肝脏移植以外，没有其他更有效的治疗手段[2]，所以对于肝纤维化的早期评估及治疗变得尤为重要。已有大量研究表明，IL‐6 是肝病中具有代表性的细胞因子，在调节包括肝细胞的生物学过程中起着关键作用[3]。IL‐6不仅可以促进炎症反应，合成肝急性期蛋白等[4]，还可以促进患者肝纤维化的发生与发展[5]，通过调节IL‐6 水平以延缓肝纤维化的发展是治疗至关重要，因此明确IL‐6 对于肝纤维化方面的作用和机制，对于今后相关性肝病所致肝纤维化的早期诊断及治疗有重要的指导意义。

1 IL-6 介绍及其信号通路

1.1 IL‐6 介绍

IL‐6 最初被称为B 细胞生长/刺激因子II[6]，IL‐6 的基因位于7p21 染色体上，可编码184 个氨基酸，其长度为5 kb，包含5 个外显子和4 个内含子，并具有基因多态性。根据糖基化程度不同，其分子量在21‐28 kDa 之间[3]。据报道，IL‐6 可由多种细胞产生，包括成纤维细胞和肝细胞、单核细胞/巨噬细胞、T 细胞、内皮细胞等[7]。IL‐6 是一种具有多效生物活性的炎性细胞因子，大量研究已证实IL‐6 除了能促进炎症反应，还能诱导淋巴细胞的分化与增值；促进骨髓造血干细胞生长；增强血细胞分化；产生急性期蛋白；刺激肝纤维化的发生[5,8]。

1.2 IL‐6 信号通路

IL‐6 主要是通过与其相应的受体结合来发挥生物学效应。其与特定受体IL‐6R (gp80) 结合，随后募集两个gp130 分子，从而激活下游信号传导。IL‐6R 与gp130 两种受体均能以膜型和可溶性的形式存在[9]。尽管常见的共同受体gp130 普遍表达，但跨膜IL‐6R 的表达仅限于淋巴细胞和肝脏细胞。当IL‐6 与肝细胞上的细胞表面受体结合时，触发两条主要信号通路：gp130 Tyr759‐衍生的 Src 同源性 2 域含蛋白酪氨酸磷酸酶‐2/细胞外信号调节激酶/丝裂原活化蛋白激酶途径（SHP‐2/ERK/MAPK）和 gp130四个酪氨酸残基(Y767、Y824、Y905 和Y915)形成YXXQ 基序介导的 Janus 相关激酶/信号转导和转录途径激活剂（JAK/STAT）。其中MAPK 主要通过协助Smad2/3 的磷酸化，促进肝纤维化的进程；ERK、p38 以及c‐Jun 氨基端激酶也对HSCs 的增殖均有重要的作用；JAK/STAT 通路调控的靶基因主要作用于HSCs 细胞的生长和分裂，从而发挥相应的生物学作用。另外JAK/STAT 途径可诱导滑膜细胞中核因子（nuclear factor，NF）‐κB 配体的受体激活剂的表达[10,11]，NF‐κB 可以诱导多种促炎因子的表达以加重肝脏的炎症反应，是促使纤维化的发生的重要原因。可见IL‐6 所引发的多种信号通路发挥多种生物学效应，与肝纤维化的发生发展密切相关。

2 肝纤维化的发病机制及与IL-6 的关系

2.1 肝纤维化的发生机制

肝纤维化的形成是一种复杂的病理过程，是由多种病因导致肝损伤使得ECM 沉积所引起的。在正常情况下，肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSCs）位于窦周隙（Disse 间隙），且显示出静止表型，是体内维生素 A 储存的主要部位[2]。当肝脏受损时，肝脏会分泌大量的炎性细胞因子，如转化生长因子‐β（transforming growth factor‐β，TGF‐β）、 肿 瘤坏死因子‐ɑ（tumor necrosis factor‐ɑ，TNF‐ɑ）、血小板衍生生长因子（platelet‐derived growth factor，PDGF）和IL‐6 等。随后这些细胞因子会通过旁分泌的方式活化肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSCs），同时活化的HSCs 本身也会产生这种细胞因子，使得TGF‐β 等细胞因子的水平上调，从而通过自分泌的方式激活HSCs，活化的HSCs 进一步促进ECM 的生成，因此，HSCs 可以通过旁分泌和自分泌两种方式被持续激活，以加速纤维化的进程。另外，激活的HSCs 还可以促进分泌基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）激活的的组织抑制因子MMPs 抑制剂(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases，TIMPs)，引起ECM 降解不足，最终导致ECM 大量沉积在肝内,逐步引发肝纤维化[12]。

2.2 肝纤维化与IL‐6 关系

细胞因子在肝纤维化的发生发展扮演着重要角色。调控肝纤维化的细胞因子可分为两类，促纤维因 子：TGF‐β1、PDGF、IL‐1、IL‐6、IL‐8、TNF‐ɑ等；抑制纤维因子：肝细胞生长因子、MMPs、IL‐4、IL‐10 等，其中IL‐6 为经典的促炎细胞因子[13]，参与了肝纤维化的许多病理生理过程。当IL‐6 与细胞膜上受体结合时，使得肝细胞及HSCs 发生增殖，并分泌出大量的胶原蛋白；此时枯否细胞（kupffer，KC）也被激活，进而分泌更多的IL‐6，形成正反馈效应，导致肝纤维化程度加重[14]。同时IL‐6 可增加急性期反应蛋白物的产生，促进Ⅰ型胶原及TIMPs的转录，抑制白蛋白和MMPs 的产生，从而促进肝纤维化的形成。在IL‐6 信号通路中，IL‐6 通过JAK‐STAT 信号通路中的STAT3 引发慢性炎症反应，这一信号增强了胶原蛋白的表达，从而引起肝组织的病理变化，可见此信号通路在肝纤维化形成的过程中发挥着重要作用。同时，IL‐6 也参与Fas 通路调控HSCs 的凋亡，从而促进肝纤维化的发生。此外，IL‐6 反式信号传导在肝纤维化中也很重要，IL‐6 反式信号传导通过磷酸化易位到细胞核和激活靶基因导致STAT3 激活，从而引起胶原蛋白的表达[14，15]。因此，可推断高水平的IL‐6 在肝脏中的表达很可能是导致肝纤维化形成的关键。

3 肝纤维化在IL-6 方面研究进展

3.1 病毒性肝纤维化

病毒所致的肝纤维化在我国最常见，其中以慢性乙型肝炎为主(chronic hepatitis B，CHB)[16]。长期HBV 感染会引起机体内细胞因子及免疫细胞的平衡失调，从而引起肝星状细胞的活化增殖，诱导肝纤维的形成。IL‐6 作为重要细胞因子在其中起着关键的作用，不仅能促进肝细胞的炎性反应，还能通过活化的细胞因子之间的串联反应从而诱导肝细胞的损伤进而诱导肝纤维的形成[17]。有学者认为IL‐6 的上调可能与乙肝病毒x 蛋白有关，主要是通过增加IL‐6 基因顺式调控元件的结合活性来实现的，这些顺式调控元件具有NF‐κB 和/或NF‐IL‐6 的结合位点，从而使IL‐6 水平升高[18]。葛婷婷等[19]研究发现在CHB 肝纤维化患者的血清中肝纤维化指标、IL‐6 等水平均显著高于健康人，且IL‐6 水平可随着病情的恶化而逐渐升高。同时发现[20]IL‐6 与血清肝纤维化指标水平及肝组织纤维化分期呈正相关，并与某些促进肝纤维化因子（如：TNF‐ɑ、IL‐8 等）有协同作用，使肝脏炎性反应进一步加重，从而促使肝纤维化的发生。随着肝纤维化程度加重，肝组织及血清中IL‐6R 的mRNA 和蛋白水平也显著上调[21]。肝硬化是肝纤维化持续发展的终末阶段，为了进一步证实其IL‐6 对于肝纤维化的促进作用，Yang 等人[22]在有关CHB 肝纤维化向肝硬化的转化实验中，发现肝硬化患者肝组织、外周血单核细胞和血清中IL‐6mRNA 的表达及IL‐6 蛋白水平明显高于肝纤维化，提示IL‐6 水平的升高对肝纤维化向肝硬化转化有一定提示作用。从以上实验可推测IL‐6 的高水平与CHB 肝纤维化的形成有相关性，IL‐6 与CHB 肝纤维化的相关作用机制仍有待深入研究。

3.2 药物性、毒物性肝纤维化

药物性及毒物性肝纤维化是由于使用化学药物、中草药产品或膳食补充剂而引起。在遗传和环境双重因素下发生在易感个体中，这些风险因素被认为会改变药物代谢和/或排泄，导致一系列生理变化，包括氧化应激形成、细胞凋亡或坏死、半抗原化、免疫反应的激活等[23]。现阶段四氯化碳（CCl4）被广泛用于在啮齿类动物中诱导肝纤维化的实验中，CCl4 能诱导环氧化物酶‐2（COX‐2）的表达，合成前列腺素，进而加重肝脏损伤，同时，COX‐2使HSCs 激活和增值，导致肝纤维化。CCl4 除了能影响体内酶学变化以外，还激活多种转录因子及细胞因子，NF‐κB 为一种转录因子复合物，可参与IL‐6 的形成[24]。大量药物、毒物性实验均可观察到血清IL‐6 等炎性细胞因子在肝细胞坏死前发生峰值增高，并且在肝窦周壁及肝小叶间隔间发现TGF‐β、IL‐6、IL‐8 等细胞因子表达有明显增高，且与炎症反应程度及肝纤维化程度相关[25‐27]。Natsume 等[28]为了进一步证明IL‐6 对于肝纤维化的作用，便不断为小鼠体内注射CCl4 引起肝纤维化的形成后发现肝脏中检测到大量IL‐6mRNA 和免疫反应性IL‐6 蛋白，另外将CCl4 注射到IL‐6 缺陷的（IL‐6‐/‐）小鼠体内，此时发现IL‐6‐/‐小鼠的肝纤维化程度较普通小鼠轻。结果表明，IL‐6 是CCl4 诱导的肝纤维化的重要介质之一。

3.3 非酒精性脂肪性肝纤维化

非酒精性脂肪性肝纤维化与胰岛素抵抗、遗传因素、高脂肪高热量膳食结构、多坐少动的生活方式、糖及脂肪等代谢综合征相关。其中高脂肪饮食会增加促炎细胞因子，从而引发肝细胞受损及HSCs活化。活化的HSCs 表达ECM，通过产生TIMPs 进一步增强ECM，导致正常肝脏结构和纤维化的逐渐破坏[29]。肝纤维化是使非酒精性脂肪性肝炎（non‐alcoholic steatohepatitis，NASH）患者肝脏相关死亡率的增加及发生相关并发症的主要促成因素[30]。IL‐6 是一种在非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）中升高的趋化因子，其血浆水平可以表明肝脏炎症活动和纤维化程度[31]。Kar等[32]证实了血清IL‐6 水平与NASH 的纤维化程度有显著的相关性。另外，Sohrabi 等[33]在不同程度的NAFLD 患者中发现IL‐6 水平呈上升趋势，且与肝酶、脂肪变性和纤维化显着相关。进一步的体外研究[29]表明，在脂肪变性肝细胞中，上述的促炎细胞因子的mRNA 表达也有所升高。为了进一步探究其机制，李聪等[34]予腹腔注射2% CCl4 油溶液的小鼠以高脂高糖饮食，发现肝细胞异常增生并发生严重的肝纤维化，通过检测miR‐350‐3p、IL‐6 及肝细胞异常增生相关指标，用Western blot检测STAT3/cmyc表达情况。推测其发生机制可能与miR‐350‐3P/IL‐6介导的STAT3/c‐myc 信号通路有关。与此同时，在缺乏蛋氨酸和胆碱饮食诱导的NASH 小鼠模型中，IL‐6 基因的缺失的小鼠肝脏炎症及纤维化程度较正常喂养的小鼠显著减轻[35]。但有实验[36]发现高脂喂养的髓系特异性IL‐6 受体A 敲除（IL‐6RA‐KO）的小鼠比野生型小鼠肝纤维化程度更严重，IL‐6RA‐KO小鼠的肝纤维化增加与抗纤维化miR‐223 的减少有关。实验小鼠在通过IL‐6 治疗后，巨噬细胞释放富含miR‐223 的外泌体，并能够降低了肝细胞中促纤维化PDZ 结合基序（TAZ）的表达，从而减轻肝纤维化程度。关于IL‐6在NAFLD/NASH中相互矛盾的数据可能是由于所使用的不同模型和广泛表达的跨膜IL‐6Rɑ 及其信号链gp130，以及可溶性IL‐6R 和可溶性gp130 的存在[9]。IL‐6 确实参与了NASH 发展相关的炎症过程，但由于现阶段使用的NASH 饮食模型不会导致肥胖或胰岛素抵抗，而这也正是正常人体状况的重要特征，因此需要使用不同的NASH模型来阐明IL‐6 在脂肪性肝炎发展中的作用。

3.4 酒精性肝纤维化

酒精性肝纤维化的形成是由于酒精通过肝细胞色素P450 被氧化，将中性粒细胞和其他免疫细胞募集到酒精诱导的肝细胞损伤部位，进而增加循环中促炎细胞因子的水平所导致[37]。在所构建酒精性肝纤维化损伤的小鼠模型中发现其血清中炎症因子IL‐6 水平均高于正常，同时在给予大黄蛰虫丸治疗后相应细胞因子有所降低，提示大黄蛰虫丸可能是通过调节炎症因子IL‐6，阻断继发性炎症反应，从而抑制HSCs 的激活，最终改善酒精性肝纤维化[38]。一项体外实验中，Liu 等[39]指出，瘦素是通过IL‐6 依赖的信号（如p38 和磷酸化细胞外信号调节激酶）来增强乙醛诱导HSCs 的激活和α‐平滑肌肌动蛋白（SMA）表达，进而加重肝脏的纤维化程度。Kwon Hyo‐Jung 等[40]通过用乙醇喂养的乙醛脱氢酶缺乏的小鼠，发现此类小鼠更容易发生肝脏炎症和纤维化。其原因是由于乙醇喂养的此类小鼠表现出更高水平的丙二醛‐乙醛，这导致肝脏中IL‐6/STAT3活化。同时高水平的IL‐6 与乙醛或丙二醛‐乙醛有协同作用，通过激活小鼠中的ERK1/2 促进HSCs 激活和肝纤维化的形成[37]。虽然酒精性肝病的纤维化机制与其他慢性肝病的纤维化机制基本相似，但在氧化应激、蛋氨酸代谢异常、肝细胞凋亡和激活KC的内毒素脂多糖等方面可能在与其他疾病所致的肝纤维化有差异，还有待进一步研究。

3.5 淤胆性及自身免疫性肝纤维化

淤胆性肝纤维化主要机制是由于胆管渐进性破坏、胆汁淤积和肝脏炎症的长期存在使肝脏和胆管细胞发生损害，最终发展成肝纤维化[41]。相关研究[42]发现，转录因子STAT3 和STAT5 被认为与淤胆性肝损伤所致的肝纤维化有关。杨博等[43]通过研究所建立的胆汁淤积性肝硬化小鼠模型发现，通过Masson染色见肝脏胶原纤维明显增多，TNF‐α、TGF‐β1、IL‐6 在肝小叶中弥漫性表达且TNF‐α 和IL‐6 在汇管区表达明显更为明显。自身免疫性肝纤维化的形成是由于机体免疫耐受机制遭到破坏，引起对肝脏自身抗原的免疫应答，诱发肝脏炎症坏死，最终导致肝纤维化[41]。Toda 等[44]在大鼠体内注入猪血清后，大鼠的肝脏出现了明显纤维化，血清IL‐6 和透明质酸水平也明显升高，并随肝纤维化程度的增加而升高。另外，在对于刀豆蛋白A 构建的小鼠肝纤维化模型中，发现IL‐6 的表达有所上调，并推测其机制可能与JAK‐STATs 信号通路的激活和细胞凋亡的发生有关[45]。

4 小结与展望

综上所述，IL‐6 与不同病因所致的肝纤维化的关系意义重大，IL‐6 相关通路作为形成肝纤维化的关键途径，有望用于成为指导临床来作为判断肝纤维化程度的新的血清标志物。同时针对靶向IL‐6 通路的抗体药物将成为抗肝纤维化治疗的新疗法。因此，深入研究IL‐6 及其相关信号通路在肝纤维化发生发展的具体机制，才能够及时、准确地评估肝纤维化程度，这对于其监测进展、早期诊治具有重要意义。