硫氧還蛋白與肝纖維化相關(guān)研究進(jìn)展

硫氧還蛋白與肝纖維化相關(guān)研究進(jìn)展

鄭灃周小爽白潔

(昆明理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，云南`昆明650500)

關(guān)鍵詞〔〕肝纖維化；氧化應(yīng)激，肝星狀細(xì)胞；硫氧還蛋白

中圖分類號(hào)〔〕R36〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)重大新藥創(chuàng)制(No.2014ZX09301307)；云南省高校醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

通訊作者：白潔(1966-)，女，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事硫氧還蛋白生物活性和神經(jīng)退行性疾病的研究。

doi24Matsuo Y，YoJ.Extracellular thioredoxin：a therapeutic tool to combat inflammation〔J〕.Cytokine Growth Factor Rev，2013；24(4)：345-53.

第一作者：鄭灃(1988-)，男，在讀碩士，主要從事肝纖維化研究。

肝纖維化是由各種原因引起慢性肝損傷的病理變化。它的特點(diǎn)是肝臟中細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的過(guò)度積累，影響肝臟功能。肝纖維化的病因十分復(fù)雜，多種類型的慢性肝病均可以發(fā)展為肝纖維化。有關(guān)肝纖維化發(fā)病機(jī)制的研究主要集中在肝臟的炎癥反應(yīng)，氧化應(yīng)激，肝細(xì)胞的生長(zhǎng)和凋亡，以及肝星狀細(xì)胞(HSC)的激活方面。硫氧還蛋白(Trx)是一種廣泛存在于原核生物和真核生物體內(nèi)的具有多種生物學(xué)功能的小分子量蛋白質(zhì)，它和Trx還原酶及NADPH組成硫氧還蛋白系統(tǒng)，具有抗氧化、促細(xì)胞生長(zhǎng)、抗細(xì)胞凋亡和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的活性作用。本文綜述了Trx在肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展中的相關(guān)研究。

1肝纖維化

肝臟是人體內(nèi)最大的器官，在新陳代謝方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)代社會(huì)中，過(guò)度飲酒、慢性肝炎、長(zhǎng)期服藥等都會(huì)給肝臟帶來(lái)一定的負(fù)擔(dān)，引起肝損傷。肝臟內(nèi)基質(zhì)蛋白的堆積與長(zhǎng)期肝損傷有著密切的聯(lián)系，也是肝纖維化發(fā)生和發(fā)展的主要原因〔1〕。

1.1肝纖維化與氧化應(yīng)激肝纖維化與氧化應(yīng)激有著密不可分的聯(lián)系。肝星狀細(xì)胞(HSC)作為肝纖維化的靶細(xì)胞，它的激活可導(dǎo)致肝纖維化的產(chǎn)生，而氧化應(yīng)激壓力的增加可直接導(dǎo)致HSC由休眠狀態(tài)(維生素A貯藏細(xì)胞)轉(zhuǎn)化為激活狀態(tài)(肌成纖維細(xì)胞)〔2〕。研究表明，在砒霜誘導(dǎo)的小鼠短期肝損傷模型中，肝組織里反映氧化應(yīng)激壓力的嗜中性細(xì)胞中彈性蛋白酶化合物明顯增多，肝組織中還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶的含量遞增，肝組織中活性氧(ROS)的含量也相應(yīng)增加〔3〕。在用酒精和四氯化碳同時(shí)作用誘導(dǎo)的肝損傷和肝纖維化動(dòng)物模型中，其肝組織中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)的水平相比正常大鼠顯著降低，而丙二醛(MDA)的水平顯著上升〔4〕。由此可見(jiàn)，氧化應(yīng)激的增加與肝纖維化有著密切的聯(lián)系。

1.2肝纖維化與細(xì)胞周期HSC是肝纖維化的靶細(xì)胞，一些外在的或者內(nèi)在的因素例如長(zhǎng)期飲酒、慢性乙肝病毒感染等都會(huì)導(dǎo)致肝臟氧化應(yīng)激增加，引起HSC由正常的休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)化為激活狀態(tài)?；罨腍SC一方面會(huì)分泌Ⅰ型膠原，引起肝組織中細(xì)胞外基質(zhì)的過(guò)度堆積；另一方面使基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)及其特異性基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(TIMPs)的分泌平衡發(fā)生紊亂，其結(jié)果是細(xì)胞外基質(zhì)不能及時(shí)分解，最終導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)的過(guò)度堆積，加劇肝纖維化。同時(shí)，隨著活化的HSC增生，細(xì)胞周期縮短并向肝損傷部位遷徙，增加Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原以及基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑1(TIMP-1)的分泌，加重肝纖維化。因此，調(diào)節(jié)活化的HSC周期可以改善肝纖維化。

1.3肝纖維化與細(xì)胞凋亡肝纖維化與肝細(xì)胞的凋亡密切相關(guān)，肝細(xì)胞的凋亡程度是反映肝損傷的一個(gè)生物標(biāo)志。在砒霜誘導(dǎo)小鼠肝纖維化的動(dòng)物模型中，通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞出現(xiàn)了一定程度的凋亡。在四氯化碳誘導(dǎo)小鼠肝纖維化的過(guò)程中，經(jīng)蘇木素-伊紅(HE)染色發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞出現(xiàn)不同程度的凋亡，肝內(nèi)形成空泡，粘膠纖維增生〔5〕。在膽道結(jié)扎(BDL)的小鼠肝纖維化模型中也發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞出現(xiàn)明顯凋亡，肝門靜脈纖維增生〔6〕。因此，抑制肝細(xì)胞的凋亡，也能在一定程度上延緩肝纖維化的進(jìn)程。

1.4肝纖維化與炎癥反應(yīng)肝纖維化與機(jī)體炎癥反應(yīng)密切相關(guān)，感染肝炎病毒可導(dǎo)致肝纖維化。研究發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)期經(jīng)受乙肝病毒感染的人群中，肝臟內(nèi)巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)增加并且伴隨著M-2樣的巨噬細(xì)胞活化程度的增加，這些巨噬細(xì)胞的活化和增生能夠加速肝臟的纖維化進(jìn)程〔7〕。最近的研究表明，休眠狀態(tài)的HSC能夠通過(guò)Toll-like受體3(TLR3)來(lái)調(diào)節(jié)肝臟的先天性免疫應(yīng)答并且能夠誘導(dǎo)γ干擾素(IFNγ)以及一些細(xì)胞因子和炎癥趨化因子的轉(zhuǎn)錄和分泌，而休眠狀態(tài)下的HSC一旦活化就迅速失去了分泌γ干擾素的功能〔8〕。另外，庫(kù)普弗細(xì)胞(Kupffer Cell)是一種位于肝竇內(nèi)表面的吞噬細(xì)胞，能夠清除血液中的外來(lái)抗原、抗原抗體復(fù)合物和細(xì)胞碎片等物質(zhì)，它是全身單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng)的重要組成部分，也是肝臟防御系統(tǒng)的主要成員，在全身和肝臟疾病發(fā)生發(fā)展中起到重要作用。在索拉菲尼抵抗肝纖維的進(jìn)程中，誘導(dǎo)庫(kù)普弗細(xì)胞分泌白介素(IL)-6，上調(diào)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和轉(zhuǎn)錄激活物3(STAT3)的磷酸化，從而抵抗肝纖維化的發(fā)生〔9〕。由此可見(jiàn)，肝纖維化與炎癥反應(yīng)也有著密切關(guān)系。

2硫氧還蛋白(Trx)

Trx廣泛存在于原核生物和真核生物中〔10〕，分子量12 kD。Trx是重要的氧化還原調(diào)節(jié)蛋白，其活性位點(diǎn)為-Cys-Gly-Pro-Cys-。Trx還原作用的機(jī)制在于其與底物X-s2結(jié)合后可還原蛋白底物。因此，當(dāng)活性中心的兩個(gè)半胱氨酸突變成Ser(C32S/C35S)時(shí)其還原活性喪失。Trx還具有抗氧化、促生長(zhǎng)、抗凋亡和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子等等特性〔11〕。

2.1Trx與氧化應(yīng)激生物體在應(yīng)答多種外界刺激例如紫外線、X射線、炎癥因子以及化學(xué)藥品過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生活性氧和自由基，而過(guò)多的活性氧和自由基會(huì)打破生物體內(nèi)的氧化還原平衡，這會(huì)引發(fā)生物體內(nèi)多種生物機(jī)能障礙和疾病〔12〕，有研究表明，Trx可以調(diào)節(jié)肝纖維化中的氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而阻止肝臟纖維化途徑〔13〕。在酒精誘導(dǎo)的肝脂肪變性模型中，Trx的表達(dá)下降，這與酒精脂肪肝的發(fā)展有關(guān)也與Trx的氧化還原作用有關(guān)〔14〕。另外，Trx也憑借其抗氧化應(yīng)激的特性，在治療非酒精性脂肪性肝炎(NASH)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用〔15〕。在趨化治療所誘導(dǎo)的肝纖維化過(guò)程中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β增加，而Trx可抑制TGF-β的表達(dá)〔16〕。在維生素E和C治療非酒精性脂肪肝的研究中發(fā)現(xiàn)，Trx的表達(dá)增加可以抑制肝纖維化〔17〕。因此，Trx能通過(guò)抵抗氧化應(yīng)激來(lái)緩解肝的纖維化進(jìn)程。

2.2Trx與細(xì)胞周期Trx系統(tǒng)能夠調(diào)控細(xì)胞G1/S期，Trx成為癌癥治療的一個(gè)重要的靶點(diǎn)〔18〕，這不僅與其抗凋亡作用有關(guān)，也與細(xì)胞的增殖有密切的關(guān)系。Trx能調(diào)控細(xì)胞周期的G0、S以及G2/M期。Trx可以通過(guò)氧化還原性其調(diào)節(jié)與細(xì)胞周期進(jìn)程相關(guān)的蛋白活性。研究發(fā)現(xiàn)，在用硫代乙酰胺誘導(dǎo)小鼠肝纖維化模型過(guò)程中，Trx高表達(dá)的轉(zhuǎn)基因小鼠中HSC的活化與增殖程度顯著性低于野生型的小鼠，在野生型肝纖維化小鼠提取的活化的HSC中轉(zhuǎn)染人的Trx重組質(zhì)粒后也發(fā)現(xiàn)其活化增殖程度也出現(xiàn)了明顯的降低〔19〕。因此Trx的這些調(diào)節(jié)作用可能會(huì)對(duì)活化的HSC增殖具有一定的抑制作用。此外，Trx與血小板源性生長(zhǎng)因(PDGF)誘導(dǎo)的HSC激活過(guò)程密切相關(guān)〔20〕。

2.3Trx與細(xì)胞凋亡Trx是核苷酸還原酶的氧供體。同時(shí)，Trx通過(guò)抑制凋亡信號(hào)起到調(diào)節(jié)激酶(ASK)-1的作用。最近的研究表明，一種黃酮類化合物L(fēng)W-214能夠通過(guò)下調(diào)MCF-7細(xì)胞中Trx的表達(dá)來(lái)誘發(fā)MCF-7細(xì)胞發(fā)生線粒體途徑的細(xì)胞凋亡〔21〕。β-藤黃素可以通過(guò)靶向降低SMMC-7721細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中Trx的表達(dá)來(lái)誘導(dǎo)SMMC-7721細(xì)胞發(fā)生凋亡〔22〕。同樣在硫代乙酰胺誘導(dǎo)的小鼠肝纖維模型中，Trx高表達(dá)的基因鼠肝組織中細(xì)胞的凋亡程度以及肝縫隙的形成要明顯低于野生型的小鼠。另外，在使用半乳糖胺和脂多糖誘導(dǎo)小鼠急性肝損傷后，發(fā)現(xiàn)小鼠肝臟組織發(fā)生明顯凋亡和出血性壞死，硫氧還蛋白結(jié)合蛋白(TXNIP)表達(dá)增加，而在氯化血紅素(Hemin)作用后，其肝損傷程度能得到緩解，同時(shí)TXNIP 降低〔23〕。在Trx誘導(dǎo)物治療肝損傷中，Trx也可以通過(guò)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡途徑，從而保護(hù)肝臟免于藥物損傷。由此可見(jiàn)，在肝纖維化過(guò)程中，對(duì)于肝細(xì)胞的凋亡，Trx也具有潛在的抵抗作用。

2.4Trx與炎癥反應(yīng)最近，Trx的趨化性已經(jīng)越來(lái)越多地引起人們的注意，有研究表明，不論是在體內(nèi)還是在體外，Trx對(duì)單核細(xì)胞、多形核白細(xì)胞以及T淋巴細(xì)胞都有趨化性〔24〕。Trx的這種趨化性與諸多炎癥因子類似，如巨噬細(xì)胞加帽蛋白(MCP-1)、白細(xì)胞介素8(IL-8)等，需要引起注意的是，這些炎癥趨化因子在它們保守的活性位點(diǎn)都有兩個(gè)半胱氨酸殘基-CC-，-CXC-，或者-CX3C-〔25〕。最近的研究發(fā)現(xiàn)，在慢性丙型肝炎患者中，其肝臟內(nèi)的IL-8明顯上調(diào)，這與丙型肝炎所致的肝纖維化密切相關(guān)〔26〕。在硫代乙酰胺誘導(dǎo)的大鼠肝硬化動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞的遷移與肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展有相關(guān)性〔27〕。Trx與肝硬化過(guò)程中的炎癥反應(yīng)密切相關(guān)，Trx通過(guò)調(diào)節(jié)氧化還原平衡，可抑制TNF-α信號(hào)途徑，改善肝纖維化〔28〕。Trx對(duì)炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用是毋庸置疑的，尤其是對(duì)白介素以及各種細(xì)胞因子和炎癥趨化因子的調(diào)節(jié)作用，很可能成為肝纖維化的預(yù)防和治療的潛在突破點(diǎn)。

3總結(jié)

綜上所述，肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的進(jìn)程，它與肝臟內(nèi)氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)，肝細(xì)胞的凋亡和增殖，HSC的活化都有著密切的聯(lián)系，而Trx作為一種在生物體內(nèi)廣泛存在的氧化還原調(diào)節(jié)蛋白，具有抵抗氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子活性、抵抗細(xì)胞凋亡和調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的作用，在肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中起著重要的調(diào)節(jié)作用，可以作為預(yù)防和治療肝纖維化的一個(gè)重要靶點(diǎn)，為肝纖維化的預(yù)防和治療提供新思路。

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〔2014-09-29修回〕

(編輯郭菁)