肝纖維化的發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

楊小瑜(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000)

肝纖維化的發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

楊小瑜
(西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，四川瀘州646000)

肝纖維化是細(xì)胞外基質(zhì)積累的病理過(guò)程。肝星狀細(xì)胞激活是導(dǎo)致肝纖維化的關(guān)鍵。多種信號(hào)通路(瘦素信號(hào)通路、TGFβ信號(hào)通路、NF-κB信號(hào)通路、PDGF信號(hào)通路、mTOR通路、wnt/β-catenin信號(hào)通路)和細(xì)胞因子(趨化因子、干擾素、白細(xì)胞介素、生長(zhǎng)因子及脂肪因子)參與其中。組蛋白修飾、DNA甲基化、非編碼RNA表達(dá)等表觀遺傳學(xué)變化亦參與了肝纖維化的發(fā)生過(guò)程。

肝纖維化；肝星狀細(xì)胞；信號(hào)通路；細(xì)胞因子；表觀遺傳學(xué)

肝纖維化是細(xì)胞外基質(zhì)積累，損傷修復(fù)持續(xù)存在的病理過(guò)程[1]。大量研究證實(shí)肝纖維化及肝硬化是可逆的[2～5]。根據(jù)肝纖維化發(fā)生的病理生理機(jī)制有針對(duì)性的進(jìn)行治療是治療肝纖維化的根本途徑，這使得肝纖維化的病理生理機(jī)制成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。現(xiàn)就近年來(lái)肝纖維化發(fā)生的病理生理機(jī)制的相關(guān)研究進(jìn)展綜述如下。

1 纖維化肝組織的病理變化

肝小葉是肝臟的結(jié)構(gòu)功能單位，它由中央靜脈、肝板、肝血竇、竇周間隙及膽小管五個(gè)部分共同組成。正常肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞包括上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、非實(shí)質(zhì)細(xì)胞，非實(shí)質(zhì)細(xì)胞四種。肝星狀細(xì)胞(HSC)及庫(kù)否細(xì)胞[6]共同組成肝的非實(shí)質(zhì)細(xì)胞。肝上皮細(xì)胞由細(xì)胞角蛋白、E-鈣粘蛋白特異性標(biāo)記，而間質(zhì)細(xì)胞特異性標(biāo)記為a-sma蛋白及FSP1蛋白。正常情況下，血竇和肝實(shí)質(zhì)之間有一層低密度的基底膜隔開(kāi)，以確保物質(zhì)的正常代謝交換。當(dāng)肝臟受到損傷時(shí)，肝竇周隙中HSC開(kāi)始活化，并分泌大量細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，導(dǎo)致隔膜增厚，出現(xiàn)肝纖維化。肝竇周隙中ECM增加后可導(dǎo)致內(nèi)皮小孔及肝微毛丟失，從而導(dǎo)致代謝交換障礙，繼而進(jìn)一步引起門脈高壓，是引起肝纖維化門脈高壓臨床表現(xiàn)的重要分子機(jī)制。肝纖維化特異性表現(xiàn)是肌成纖維細(xì)纖維(MFs)出現(xiàn)。MFs來(lái)源于活化的HSC,其他細(xì)胞也可以分化成MFs。肝臟中ECM組分包括膠原、蛋白聚糖、層連蛋白、纖連蛋白、基質(zhì)蛋白五種成分[7]，其結(jié)構(gòu)因子含有TGFβ、TNF-α、PDGF、HGF、IL-2等。正常細(xì)胞中，ECM可為細(xì)胞提供極性，具有黏附、遷移、增殖、存活、分化信號(hào)等功能。損傷時(shí)ECM能活化HSC、促進(jìn)血管新生、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)因子有效活性[8,9]。

2 HSC在肝纖維化過(guò)程中發(fā)揮的作用

HSC位于肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞基底外側(cè)與血竇內(nèi)皮之間。正常的HSC有中等發(fā)達(dá)的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、小高爾基復(fù)合體、突出的樹(shù)突突起，損傷的HSC粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)肥大并喪失其細(xì)胞質(zhì)的特征性儲(chǔ)存方式[10,11]。HSC源自內(nèi)胚層或橫骨隔膜，結(jié)蛋白是HSC異性標(biāo)記，肌動(dòng)蛋白α存在于血管平滑肌細(xì)胞及肌成纖維細(xì)胞，是最可靠的HSC活化標(biāo)記。常見(jiàn)的HSC細(xì)胞系有HSC-t6、PAV-1、PQ、L190、GRX、LX1-LX2[12, 13]。正常的HSC參與了肝臟發(fā)育與再生，能協(xié)調(diào)維生素A代謝等，絕大多數(shù)研究證實(shí)HSC活化是導(dǎo)致肝纖維化發(fā)生的關(guān)鍵。活化的HSC能激活產(chǎn)生單核細(xì)胞趨化因子，可刺激淋巴細(xì)胞增殖凋亡，可產(chǎn)生中性粒細(xì)胞趨化因子，受損的肝實(shí)質(zhì)凋亡片段可刺激HSC活化，從而導(dǎo)致肝纖維化。HSC活化包含啟動(dòng)和延續(xù)兩個(gè)階段。HSC活化的啟動(dòng)主要來(lái)自旁分泌刺激，周圍細(xì)胞外基質(zhì)影響以及暴露于脂質(zhì)氧化物和受損的肝細(xì)胞產(chǎn)物。HSC活化的延續(xù)是這些刺激不斷維持HSC活化表型并導(dǎo)致纖維化。

3 參與肝纖維化的信號(hào)通路和細(xì)胞因子

3.1 信號(hào)通路 肝纖維化發(fā)生發(fā)展涉及到多條信號(hào)通路，牽涉到多個(gè)細(xì)胞因子。經(jīng)過(guò)多年來(lái)大量研究員不斷努力，基本明確了肝纖維化信號(hào)通路及細(xì)胞因子。參與肝纖維化的主要信號(hào)通路有瘦素信號(hào)通路、TGFβ信號(hào)通路、NF-κB信號(hào)通路、PDGF信號(hào)通路、mTOR通路、wnt/β-catenin信號(hào)通路等[14]。肝損傷后分泌的細(xì)胞因子主要通過(guò)綁定到幾個(gè)特定的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)通路激活受體。瘦素與干擾素(IFN)-γ可激活STAT3調(diào)節(jié)多個(gè)調(diào)節(jié)肝纖維化靶向基因轉(zhuǎn)錄[15, 16]。HSC分泌的瘦素可以直接與其受體結(jié)合，激活STAT3信號(hào)通路，IL-6與IL-22也能作用于STAT3通路。脂聯(lián)素可以通過(guò)綁定到其受體AdipoR抑制過(guò)氧化物酶增殖，激活PPAR-α信號(hào)通路，激活STAT1，抑制纖維化發(fā)生。IFN-α、IFN-γ也可激活STAT1通路。TGF-β二聚體受體被TGF-β綁定，招募Smad2和Smad3蛋白，二者被磷酸化并釋放到細(xì)胞質(zhì)，在那里它們與Smad4關(guān)聯(lián)，然后進(jìn)入細(xì)胞核調(diào)節(jié)纖維化基因轉(zhuǎn)錄。PDGF通過(guò)激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶ERK通路綁定到PDGF受體介導(dǎo)部分轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，除血小板衍生生長(zhǎng)因子外，幾個(gè)其他生長(zhǎng)因子明確說(shuō)是那幾個(gè)可以激活酪氨酸受體，導(dǎo)致肌醇磷脂3-激酶PI3K)的招募和AKT磷酸化;活化的AKT通過(guò)哺乳動(dòng)物mTOR通路靶向調(diào)節(jié)纖維蛋白合成[11, 14, 17～21]。

3.2 細(xì)胞因子 參與肝纖維化的細(xì)胞因子種類繁多，功能各不相同。內(nèi)源性大麻素是參與肝纖維化中的一類細(xì)胞因子，它包含兩種類型，分別為CB1與CB2，其中CB1能促進(jìn)肝纖維，而CB2則抑制肝纖維化發(fā)生，而另一種細(xì)胞因子多肽生長(zhǎng)因子對(duì)纖維化也有促進(jìn)作用。細(xì)胞因子蛋白家族很多，包括趨化因子(MCP-1/RANTES/IL-8)、IFN(包括IFN-α、IFN-γ)、白細(xì)胞介素(IL-1、IL-6、IL-10)、生長(zhǎng)因子(TGFβ家族、PDGF)及脂肪因子等。脂肪因子由基質(zhì)細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、浸潤(rùn)單核細(xì)胞組成。近期研究發(fā)現(xiàn)肥胖基因能導(dǎo)致瘦素表達(dá)，能直接調(diào)節(jié)HSC表型。脂聯(lián)素也是脂肪因子的一種。肝損傷的免疫細(xì)胞能通過(guò)分泌促炎和纖維化分子促進(jìn)HSC活化。細(xì)胞因子與細(xì)胞外基質(zhì)成分也啟動(dòng)纖維化并延續(xù)HSC活化[12, 16, 17, 22～26]。

4 肝纖維化的表觀遺傳學(xué)機(jī)制

4.1 組蛋白修飾 組蛋白修飾有甲基化、泛素化、乙?；傲姿峄?。一般而言，組蛋白甲基化可引起基因沉默，乙酰化則激活基因表達(dá)。在肝纖維化研究過(guò)程中，研究員發(fā)現(xiàn)，組蛋白甲基化可直接綁定a-sma、TIMP-1，從而發(fā)揮抑制纖維化基因表達(dá)，但目前缺乏相關(guān)藥物設(shè)計(jì)。臨床上已利用組蛋白乙?；种苿┛勺钄郒SC活化，例如SAHA、TMMC及尼洛替尼。

4.2 DNA甲基化 DNA甲基化是一種酶促反應(yīng)，基因超甲基化后，可下調(diào)該基因表達(dá)，反之則上調(diào)。不少研究表明肝纖維化某些相關(guān)基因的甲基化水平與正常人相比有明顯差異。在肝纖維化中，人們發(fā)現(xiàn)TGFβ1、PTEN、GSTM3常發(fā)生超甲基化，但SPP1、MSI很少出現(xiàn)甲基化。

4.3 非編碼RNA表達(dá) 非編碼miRNA能在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控肝纖維化，已有相關(guān)實(shí)驗(yàn)證實(shí)肝纖維化發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，促纖維化相關(guān)miRNA上調(diào)，如miR155、miR29c、miR506，而一些抑制纖維化相關(guān)的miRNA如miR26a、miR-19b、miR-122等下調(diào)。而一些實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)某些miRNA水平的高低還能評(píng)估反應(yīng)肝纖維化程度，對(duì)判定其預(yù)后有一定的幫助[27～30]。

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胎牛血清(FBS) 腺苷三磷酸(ATP) 天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)

丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT) 人類免疫缺陷病毒(HIV) 獲得性免疫缺陷綜合征(AIDS)

甲型肝炎病毒(HAV) 乙型肝炎病毒(HBV) 丙型肝炎病毒(HCV)

甘油三酯(TG) 總膽固醇(TC) 低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)

高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C) 核因子-κB(NF-κB) 磷酸鹽緩沖液(PBS)

腫瘤壞死因子(TNF) 干擾素(IFN) 一氧化氮(NO)

白細(xì)胞介素(IL) 輔助性T淋巴細(xì)胞(Th) 精制結(jié)核菌素試驗(yàn)(PPD)

自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞) 人類白細(xì)胞抗原(HLA) 乳酸脫氫酶(LDH)

信使RNA(mRNA) 血紅蛋白(Hb) 紅細(xì)胞(RBC)

白細(xì)胞(WBC) 血小板(PLT) C反應(yīng)蛋白(CRP)

彌漫性血管內(nèi)凝血(DIC) 凝血酶時(shí)間(TT) 活化部分凝血活酶時(shí)間(APTT)

纖溶酶原激活物抑制物(PAI) 凝血酶原時(shí)間(PT) 纖維蛋白降解產(chǎn)物(FDP)

嚴(yán)重急性呼吸綜合征(SARS) 動(dòng)脈血氧分壓(PaO2) 動(dòng)脈血二氧化碳分壓(PaCO2)

紅細(xì)胞沉降率(ESR) 變異系數(shù)(CV) Glasgow昏迷評(píng)分(GCS)

Glasgow預(yù)后評(píng)分(GOS) 體質(zhì)量指數(shù)(BMI) 世界衛(wèi)生組織(WHO)

磁共振成像(MRI) T1加權(quán)成像(T1WI) T2加權(quán)成像(T2WI)

磁共振彌散張量成像(DTI) 磁共振彌散加權(quán)成像(DWI) 數(shù)字減影血管造影(DSA)

電子計(jì)算機(jī)體層掃描(CT) 正電子發(fā)射斷層掃描(PET) 單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描(SPECT)

聚合酶鏈反應(yīng)(PCR) 酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(ELISA) 實(shí)時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)(real-time PCR)

逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR) 重癥監(jiān)護(hù)病房(ICU) 蘇木素-伊紅(HE)

甲型病毒性肝炎(甲肝) 乙型病毒性肝炎(乙肝) 丙型病毒性肝炎(丙肝)

丁型病毒性肝炎(丁肝) 光學(xué)顯微鏡(光鏡) 電子顯微鏡(電鏡)

免疫組織化學(xué)(免疫組化) 化學(xué)藥物治療(化療) 放射治療(放療)

活體組織檢查(活檢)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.11.035

R575.2

A

1002-266X(2017)11-0108-03

2017-01-10)