血管內(nèi)皮生成因子與肝纖維化

譚普芳(綜述),南月敏,王榮琦(審校)

(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合肝病科，河北 石家莊 050051)

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血管內(nèi)皮生成因子與肝纖維化

譚普芳(綜述),南月敏*,王榮琦(審校)

(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院中西醫(yī)結(jié)合肝病科，河北 石家莊 050051)

[關(guān)鍵詞]肝硬化；血管內(nèi)皮生成因子；綜述文獻(xiàn)

doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2016.06.033

肝纖維化是指肝細(xì)胞發(fā)生壞死及炎癥刺激時(shí)肝內(nèi)結(jié)締組織異常增生，彌漫性細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積，導(dǎo)致肝組織結(jié)構(gòu)紊亂及功能受損的病理過程，是慢性肝炎進(jìn)展為肝硬化的重要階段。纖維化相關(guān)細(xì)胞因子表達(dá)失調(diào)是肝纖維化形成的重要機(jī)制。血管內(nèi)皮生成因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)及其相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在肝臟炎癥、纖維化發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用，包括促進(jìn)血管生成、肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cell，HSC)活化與遷移以及促進(jìn)炎癥、纖維化因子釋放，闡明其靶向調(diào)節(jié)作用可為肝纖維化基因治療及藥物的研發(fā)提供理論依據(jù)?，F(xiàn)就VEGF與肝纖維化關(guān)系的研究進(jìn)展綜述如下。

1　VEGF的生物學(xué)特性

VEGF是血小板衍生生長因子家族中的一個(gè)成員，由2個(gè)相同亞單位通過二硫鍵結(jié)合形成的高度保守型二聚體糖蛋白，相對(duì)分子質(zhì)量約為45 000，能刺激內(nèi)皮細(xì)胞分裂、增殖和抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，同時(shí)可增加血管通透性，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移，誘導(dǎo)血管生成。其廣泛分布于人和動(dòng)物體內(nèi)的肝臟、心臟、骨骼、大腦和視網(wǎng)膜等組織中。VEGF作為一種促有絲分裂原，可通過與特異性受體結(jié)合，激活一系列的細(xì)胞信號(hào)通路而實(shí)現(xiàn)其生物學(xué)作用。VEGF可促進(jìn)肝臟內(nèi)皮細(xì)胞的分裂、增殖以及肝臟血管形成，亦可刺激HSC活化及遷移，從而促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。

2　VEGF促進(jìn)肝纖維化發(fā)生及進(jìn)展

VEGF具有普遍的致纖維化效應(yīng)，對(duì)各種原因造成的肝纖維化和肝硬化的進(jìn)展均有促進(jìn)作用，其中包括病毒性肝炎、非酒精性脂肪性肝炎、膽汁淤積及藥物/毒物等導(dǎo)致的肝纖維化及肝硬化[1-2]。當(dāng)發(fā)生肝損傷肝纖維化時(shí)，肝臟組織中VEGF及其受體的表達(dá)增加。Kwon 等[1]應(yīng)用免疫組織化學(xué)方法對(duì)慢性肝炎、肝硬化、原發(fā)性肝癌患者肝組織VEGF表達(dá)水平進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VEGF在肝硬化、原發(fā)性肝癌患者中的表達(dá)較慢性肝炎患者顯著增高；VEGF的表達(dá)水平與纖維化的程度呈正相關(guān)，隨著纖維化的加重，肝臟VEGF的表達(dá)增高，并證實(shí)VEGF呈低表達(dá)患者的生存期較高表達(dá)患者明顯延長，VEGF可作為評(píng)價(jià)慢性肝臟疾病預(yù)后的預(yù)測(cè)因子。Coulon等[2]研究發(fā)現(xiàn)，與正常對(duì)照組小鼠相比，膽堿蛋氨酸缺乏飲食小鼠，造模4周伴隨非酒精性脂肪性肝炎發(fā)生肝內(nèi)VEGF表達(dá)顯著上調(diào)，至8周肝纖維化形成仍呈高水平表達(dá)，通過血管鑄型證實(shí)肝纖維化小鼠肝臟新生血管增加，并伴有明顯肝內(nèi)血管床紊亂；應(yīng)用血管內(nèi)皮生成因子受體2(vascular endothelial growth factor receptor-2，VEGFR-2)阻滯劑治療6周后，肝臟脂肪變、炎癥、纖維化程度明顯減輕，從而阻止了非酒精性脂肪性肝炎/肝纖維化的進(jìn)程。

3　VEGF促進(jìn)肝纖維化形成機(jī)制的研究進(jìn)展

3.1VEGF促進(jìn)肝臟血管生成血管生成是促血管形成和抑制因子相互協(xié)調(diào)作用的復(fù)雜過程，正常情況下二者處于平衡狀態(tài)，一旦此平衡打破則可能導(dǎo)致血管生成過度或血管退化加速。在肝組織修復(fù)和某些病理、生理情況下血管生成均發(fā)揮關(guān)鍵作用。肝臟新血管的生成和異常血管構(gòu)建與肝纖維化的形成以及肝硬化、肝癌的發(fā)生密切相關(guān)。形態(tài)學(xué)研究證實(shí)，遭受慢性損傷后愈合的肝組織中血管形成的特點(diǎn)是，從已有的血管出芽形成新血管，大量的新生血管來源于門靜脈分支，在門靜脈系統(tǒng)和肝靜脈之間建立連接，導(dǎo)致再生肝細(xì)胞團(tuán)周圍形成血管叢和分流，不能建立正常的門脈分支，使血竇和肝細(xì)胞物質(zhì)交換障礙，并且由于VEGF誘導(dǎo)的新生血管不成熟、滲透率低，無法糾正組織缺氧，因而加劇肝臟損傷[3]。以膽堿蛋氨酸缺乏飲食誘導(dǎo)的非酒精性脂肪性肝纖維化小鼠肝組織中存在明顯的血管紊亂，肝細(xì)胞再生不伴隨正常的門脈血管恢復(fù)是肝纖維化難以逆轉(zhuǎn)的原因[2]。研究證實(shí)，血管生長相關(guān)因子表達(dá)異常及病理性血管生成可顯著促進(jìn)肝纖維化的發(fā)展，肝纖維化程度和組織微血管形態(tài)改變呈正相關(guān)[4]。

VEGF促進(jìn)血管生成的機(jī)制主要有以下幾個(gè)方面：①VEGF與VEGFR-1結(jié)合，引發(fā)細(xì)胞表面活性蛋白酶的表達(dá)，增加血管通透性，導(dǎo)致血管外基質(zhì)蛋白的積累，如纖維蛋白原和黏連蛋白，形成內(nèi)皮細(xì)胞遷移的支架和血管生成的臨時(shí)基質(zhì)，從而引起內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移；②通過VEGFR-2和磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide-3 kinase，PI3K)誘導(dǎo)β1整合素失活，促使1型跨膜金屬蛋白酶激活基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2)，進(jìn)一步激活尿激酶型纖溶酶原激活物前體，使蛋白分解增加而引起血管外基質(zhì)成分改變，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移并侵入基質(zhì)層[5]；③VEGF與VEGFR-2胞外區(qū)的免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域結(jié)合，引起VEGFR-2包內(nèi)激酶區(qū)特定酪氨酸殘基交叉磷酸化而活化，進(jìn)而激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)-Ca2+-c-Raf-有絲分裂原活化蛋白激酶激酶 (mitogen activated protein kinase kinase，MEK)-有絲分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)途徑，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞的分裂和增殖；④VEGF抑制內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡。

3.2VEGF促進(jìn)HSC活化及遷移HSC激活并轉(zhuǎn)化為肌成纖維樣細(xì)胞是肝纖維化形成的中心環(huán)節(jié)。肝損傷時(shí)，HSC活化并表達(dá)α平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)，分泌Ⅰ型膠原，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)的過度沉積，促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展。VEGF可通過直接影響HSC的非方向性遷移和趨化性，在肝纖維化形成過程中發(fā)揮重要作用。同時(shí)，急性和慢性肝損傷導(dǎo)致缺氧時(shí)，HSC是VEGF的重要來源。Copple等[6]研究證實(shí)，HSC暴露于0.5%氧1 h，能顯著促進(jìn)HSC核內(nèi)缺氧誘導(dǎo)因子1α(hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)蛋白表達(dá)，并增加細(xì)胞核內(nèi)VEGF mRNA水平。研究表明，缺氧可顯著上調(diào)HSC內(nèi)VEGF和VEGFR2的表達(dá)，VEGF刺激HSC 18 h，可呈劑量依賴性地增加入侵切口的HSC[7]。VEGF與VEGFR2結(jié)合激活Ras/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)信號(hào)通路，促進(jìn)HSC非方向性遷移和趨化性，招募HSC進(jìn)入慢性肝損傷、炎癥和組織重塑區(qū)域，亦可促進(jìn)HSC內(nèi)Ⅰ型膠原蛋白的合成及分泌，促進(jìn)肝纖維的形成。Nakamura等[8]研究發(fā)現(xiàn)，VEGF促進(jìn)人HSC遷移，而應(yīng)用VEGFR抑制劑布立尼布后，VEGF促進(jìn)人HSC遷移的作用受到顯著抑制。

3.3VEGF促進(jìn)炎癥、纖維化因子釋放VEGF不僅可激活內(nèi)皮細(xì)胞和HSC，也可促進(jìn)多種炎癥及纖維化細(xì)胞因子的釋放。研究表明，慢性肝病患者血清白細(xì)胞介素6(interleukin-6，IL-6)、白細(xì)胞介素8(interleukin-8，IL-8)和結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)水平顯著高于健康對(duì)照組，肝臟IL-6、IL-8、CTGF的表達(dá)與炎癥和纖維化的程度呈正相關(guān)[9-11]。體外研究表明，VEGF與VEGFR結(jié)合刺激IL-6、IL-8、CTGF的表達(dá)及單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocytech emoattractant protein 1，MCP-1)的分泌，IL-6、IL-8、CTGF及MCP-1均可促進(jìn)HSC活化、黏附、增殖及遷移，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)合成增多、降解減少，加速肝纖維化的發(fā)生發(fā)展[12]。

4　肝纖維化形成過程中VEGF的調(diào)節(jié)因素

4.1缺氧上調(diào)VEGF表達(dá)肝損傷或炎癥時(shí)，肝血竇內(nèi)皮細(xì)胞的去窗口化和基底膜形成，破壞了肝竇壁正常結(jié)構(gòu)，致使肝內(nèi)微循環(huán)障礙，影響氧擴(kuò)散及肝細(xì)胞與循環(huán)血液間的物質(zhì)交換；HSC能動(dòng)性遷移促進(jìn)HSC進(jìn)入血竇，使血竇收縮，導(dǎo)致肝內(nèi)阻力增加；竇周間隙膠原的沉積加劇血竇腔隙的狹窄；肝小葉結(jié)節(jié)和纖維間隔的重建和異常血管網(wǎng)的形成進(jìn)一步限制了微血管血流量[13]。因此，組織缺氧貫穿于肝纖維化發(fā)生和發(fā)展的始終。

缺氧在慢性肝損傷、纖維化進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用。有研究發(fā)現(xiàn)，缺氧大鼠肝臟廣泛纖維化和小葉結(jié)節(jié)形成，肝硬化發(fā)生率顯著高于正常大鼠肝臟，膽管結(jié)扎所致大鼠肝纖維化早期，缺氧主要發(fā)生在膽汁淤積的邊緣，隨著肝損傷加重，缺氧區(qū)域擴(kuò)大，伴有HIF-1α表達(dá)上調(diào)，VEGF轉(zhuǎn)錄增多，促進(jìn)肝內(nèi)血管生成[13]。在四氯化碳誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化模型中，VEGF、HIF-1α的表達(dá)與微血管密度增加，肝纖維化形成與肝細(xì)胞缺氧和血管形成有關(guān)[4]。因此，在肝損傷和修復(fù)中缺氧是誘導(dǎo)血管生成的重要因素，缺氧啟動(dòng)胞內(nèi)信號(hào)通路，激活轉(zhuǎn)錄因子HIF-1，HIF-1主要由HIF-1α和HIF-1β亞基組成的異二聚體。HIF-1結(jié)合到VEGF基因5′端上游基因序列的缺氧誘導(dǎo)因子反應(yīng)元件，上調(diào)VEGF的表達(dá)。VEGFR，尤其是VEGFR-2，在缺氧時(shí)表達(dá)上調(diào)。VEGF通過與VEGFR 結(jié)合，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，提高血管通透性，從而促進(jìn)血管形成。

4.2瘦素促進(jìn)VEGF表達(dá)及VEGFR-2活化瘦素是由肥胖基因(位于人類染色體7q32)所編碼的含有146個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)類激素，主要來源于脂肪細(xì)胞，部分來源于HSC。研究發(fā)現(xiàn)，慢性丙型肝炎、肝纖維化患者血清瘦素水平較健康對(duì)照組明顯升高[14]；血清瘦素水平與肝炎活動(dòng)指數(shù)、肝纖維化程度呈顯著正相關(guān)[15]；瘦素可促進(jìn)肝損傷后HSC的增殖與活化，上調(diào)α-SMA和Ⅰ型膠原的表達(dá)，加速肝纖維化進(jìn)展[16]。瘦素調(diào)節(jié)VEGF、促進(jìn)肝纖維化的可能作用機(jī)制主要有以下方面。①瘦素促進(jìn)VEGF表達(dá)：瘦素水平的上調(diào)可促進(jìn)HSC的活化和增殖，活化的HSC通過自分泌或旁分泌方式上調(diào)VEGF mRNA和蛋白的表達(dá)[17]。②瘦素上調(diào)HIF-1α表達(dá)：Aleffi等[17]研究報(bào)道，瘦素和缺氧均可顯著增加HSC核內(nèi)HIF-1α表達(dá)；MEK和PI3K/絲氨酸蛋白激酶 (serine-threonine kinase，Akt)信號(hào)通路上調(diào)HIF-1α的表達(dá)。預(yù)先應(yīng)用MEK抑制劑PD98059或PI3K/ Akt信號(hào)傳導(dǎo)通路抑制劑LY294002孵育HSC，可消除瘦素上調(diào)HIF-1α的作用。③瘦素促進(jìn)VEGFR2磷酸化：體外研究證實(shí)，瘦素與瘦素受體b結(jié)合可促使VEGFR2迅速磷酸化，激活p38MAPK和Akt，上調(diào)環(huán)氧化酶2表達(dá)，增加內(nèi)皮細(xì)胞擴(kuò)增、遷移和分化，促進(jìn)血管形成[18]。④瘦素與VEGF協(xié)調(diào)作用促進(jìn)血管形成：研究證實(shí)，聯(lián)合應(yīng)用VEGF和瘦素較單用VEGF或瘦素具有更強(qiáng)的促血管形成作用，預(yù)防性應(yīng)用中和VEGF的單克隆抗體可消除瘦素和VEGF的聯(lián)合效應(yīng)。在四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化模型中，肝臟瘦素受體與VEGF、α-SMA表達(dá)趨勢(shì)一致，提示對(duì)瘦素應(yīng)答的細(xì)胞同時(shí)表達(dá)VEGF[17]。

由此可見，瘦素介導(dǎo)的新血管形成對(duì)肝纖維化形成具有重要作用，瘦素通過調(diào)節(jié)VEGF表達(dá)及VEGFR-2活化促進(jìn)肝臟新血管形成。

5　VEGF靶向調(diào)節(jié)對(duì)肝纖維化的治療作用

VEGF在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，VEGF靶向調(diào)節(jié)可能為抗肝纖維化治療的策略之一。近來有研究報(bào)道，貝伐單抗(重組人類單克隆IgG1抗體，可以與VEGF結(jié)合阻斷其生物學(xué)活性)能顯著降低四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠血清中天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、總膽紅素的含量，下調(diào)肝組織中α-SMA、轉(zhuǎn)化生長因子β的表達(dá)，亦可抑制HSC的活化和遷移，從而阻止或延緩肝臟纖維化進(jìn)展。應(yīng)用大鼠非酒精性脂肪性肝纖維化模型研究發(fā)現(xiàn)，索拉菲尼(酪氨酸激酶抑制劑可抑制VEGFR-2、VEGFR-3)干預(yù)后大鼠肝臟膠原沉積及肝纖維化程度較模型組明顯改善，同時(shí)，肝組織基質(zhì)金屬蛋白酶9的表達(dá)增加，基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子1(tissue inhibitor of metal protease-1，TIMP-1)、TIMP-2、IL-6、IL-10的表達(dá)顯著減少，提示VEGF靶向調(diào)節(jié)藥物可阻止或逆轉(zhuǎn)肝纖維化的進(jìn)程。

6　結(jié)語及展望

VEGF可通過促進(jìn)血管生成和HSC的遷移等作用促進(jìn)肝纖維的發(fā)生發(fā)展；缺氧、肝脂肪變及相關(guān)細(xì)胞因子表達(dá)異?？纱龠M(jìn)VEGF的表達(dá)，其靶向調(diào)節(jié)及其受體活性的抑制可能為阻止肝纖維化發(fā)生發(fā)展的重要策略之一。

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(本文編輯：趙麗潔)

[收稿日期]2015-07-08；[修回日期]2015-08-24

[基金項(xiàng)目]河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(H2013206276)

[作者簡(jiǎn)介]譚普芳(1989-)，女，湖南株洲人，河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)碩士研究生，從事慢性肝病診治研究。 *通訊作者。E-mail：nanyuemin@163.com

[中圖分類號(hào)]R575.2

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1007-3205(2016)07-0862-04