Ang-2對肝再生作用機制的研究進展

李瑩 楊宇 王迪 張釗銅 劉卓 王玥 丁隆

摘要：對于肝臟的晚期病變，一般的治療手段往往不能奏效，很多患者只能通過肝臟切除術(shù)或肝移植進行治療，因此探究肝再生的影響因素就變得十分必要。近年來研究發(fā)現(xiàn)促血管生成素-2（Ang-2）在肝再生過程中發(fā)揮著極其重要的調(diào)控作用，本文對Ang-2及其受體做了簡要概述，對近幾年Ang-2在肝再生作用機制的研究情況進行綜述。

關(guān)鍵詞：肝再生;Ang-2;TGF-β1;VEGF

中圖分類號：R735.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.03.011

文章編號：1006-1959（2019）03-0031-03

Abstract：For advanced lesions of the liver， general treatments often do not work. Many patients can only be treated by liver resection or liver transplantation. Therefore， it is necessary to explore the influencing factors of liver regeneration. In recent years， it has been found that angiopoietin-2 （Ang-2） plays an important role in the regulation of liver regeneration. This article gives a brief overview of Ang-2 and its receptors. The research on the mechanism of liver regeneration is reviewed.

Key words：Liver regeneration;Ang-2;TGF-β1;VEGF

肝臟是機體中以代謝為主的一個器官，承擔(dān)著復(fù)雜的生理功能，如分泌膽汁、代謝功能、凝血功能、解毒作用、吞噬和免疫作用等[1]。肝臟具有強大的再生能力，生理狀態(tài)下，肝臟的細(xì)胞處于G0，當(dāng)肝臟受到各種損傷因素刺激時，則進入DNA合成前期，使肝臟在短時間內(nèi)快速增殖到原來大小，恢復(fù)原有功能。臨床上肝功能異常往往出現(xiàn)在肝臟病變很嚴(yán)重的時候，而肝臟功能失代償時傳統(tǒng)的治療手段已不能奏效。很多晚期肝病患者都需要接受肝移植。然而，嚴(yán)重的肝臟供體短缺導(dǎo)致肝移植受限并且增加了等待肝移植患者的死亡率，活體肝移植的發(fā)展可以緩解供肝短缺時肝移植需求，也可以擴大肝移植供體組[2]。肝臟再生是肝臟應(yīng)對損傷的基礎(chǔ)，正因為肝臟這一能力才使活體肝移植手術(shù)方案成為可能?；A(chǔ)研究已經(jīng)充分證實，肝再生功能不足的時候，可能引起肝衰竭，而肝再生過度時，則可能會引發(fā)癌變，因此控制肝再生的發(fā)展過程可以有效避免肝再生的并發(fā)癥，提高肝病患者的生存質(zhì)量[3]。作為組成肝臟的主要非實質(zhì)細(xì)胞，肝血竇內(nèi)皮細(xì)胞在肝再生過程中起重要作用。大部分肝臟切除后再生肝細(xì)胞首先形成無血管的肝細(xì)胞島，只有當(dāng)肝竇內(nèi)皮細(xì)胞增殖形成了肝竇結(jié)構(gòu)后，再生肝細(xì)胞島才逐漸具有了正常的組織結(jié)構(gòu)[4]。近年來，研究者們發(fā)現(xiàn)Ang-2作為細(xì)胞因子在肝再生中扮演著重要的角色。本文分析Ang-2在肝臟再生中發(fā)揮的動態(tài)調(diào)控作用，為研究活體肝移植臨床開展累積經(jīng)驗。

1 促血管生成素的生物學(xué)特性

促血管生成素（angiopoietin，Ang）是一種分泌型生長因子，主要在血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達，在新生血管中起重要作用[5]。目前已知的Ang家族有四位成員：促血管生成素-1（Ang-1）、促血管生成素-2（Ang-2）、促血管生成素-3（Ang-3）和促血管生成素-4（Ang-2）[6]。其中Ang-3和Ang-4研究較少。而Ang-1和Ang-2是目前研究的比較徹底的兩種蛋白。編碼Ang-1的基因位于8q22-q23，由498個氨基酸構(gòu)成，主要由血管平滑肌細(xì)胞（vascular smoothmusclecell，VSMC）和血管周圍細(xì)胞分泌，其表達分布在胚胎期血管間質(zhì)和成人肺，冠狀動脈、皮膚肌肉、子宮內(nèi)膜、卵巢、前列腺等[7];Ang-2基因位于8p23，cDNA編碼496個氨基酸，主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞（vascular endothelial cell，VEC）分泌，并在胎兒肝血管、成人卵巢、胎盤和子宮等組織中表達[8]。在結(jié)構(gòu)上，Ang-1和Ang-2有相似的氨基酸排列結(jié)構(gòu)，具有60%的同源性，兩者均可以和酪氨酸激酶-2受體（Tie-2）結(jié)合，產(chǎn)生不同的生物學(xué)作用，它們的結(jié)構(gòu)差異在于氨基端的卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域與羧基端的纖維蛋白樣結(jié)構(gòu)域交界處，前者比后者多一個半胱氨酸，從而使二者生物學(xué)作用截然不同[9]。

Ang-1被認(rèn)為是Tie-2的激動劑，其激活酪氨酸受體磷酸化并維持成熟細(xì)胞中的內(nèi)皮細(xì)胞存活和靜止。而Ang-2因與之具有同源結(jié)構(gòu)，可以競爭Ang-1與Tie-2的結(jié)合，拮抗Ang-1產(chǎn)生作用，但并不引起Tie-2的磷酸化，被認(rèn)為是Tie-2的拮抗劑。Ang-2在靜止組織中以相對低的水平表達，對Ang-1的拮抗作用弱，但當(dāng)組織發(fā)生炎癥反應(yīng)時，Ang-2表達上調(diào)，通過與Tie-2結(jié)合，促進血管的生成。基于Ang-2的這一特性，有報道顯示，Ang-2在腫瘤的生長中扮演著重要的角色，參與腫瘤的血管生成和腫瘤的的生長與轉(zhuǎn)移，因此近幾年對Ang-2的研究也主要集中在如何通過阻斷Ang-2來抑制腫瘤血管的再生及增殖和腫瘤的轉(zhuǎn)移擴散。然而隨著對Ang-2的研究加深，越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)，該生長因子在肝再生中也發(fā)揮著重要作用，它就像是連接肝再生各個階段的樞紐，在肝再生過程中發(fā)揮著動態(tài)調(diào)節(jié)平衡的作用。

2 Ang-2在肝再生中過程中發(fā)揮的作用

組成肝臟的細(xì)胞主要有上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞，上皮細(xì)胞包括有肝細(xì)胞和膽管上皮細(xì)胞，間質(zhì)細(xì)胞包括有肝星狀細(xì)胞（hepatic stellate cells，HSCs）、肝血內(nèi)皮竇細(xì)胞（liver simusoidal endothelial cells，LSECs）、枯否細(xì)胞（kupffer cells）、肝自然殺傷細(xì)胞[10]?？茖W(xué)家們經(jīng)過多年研究，基本已經(jīng)清楚動物的肝臟被部分切除之后會發(fā)生哪些事件，歷經(jīng)哪些過程，這基本上可以被分為兩大階段：第一個階段是誘導(dǎo)期（inductive phase），這個過程大約持續(xù)1～3 d，在此階段肝細(xì)胞會大量增殖，肝細(xì)胞數(shù)量迅速增加;第二個階段是血管生成期（angiogenic phase），在這個階段主要形成新生血管，以及其它肝臟組織內(nèi)的非肝臟實質(zhì)細(xì)胞，包括各種支持細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞等，促進肝臟組織的再生和修復(fù)。

2.1 Ang-2通過控制TGF-β1調(diào)節(jié)肝再生? 轉(zhuǎn)化生長因子-α（TGF-α）是促進肝實質(zhì)中DNA合成并阻止細(xì)胞凋亡的細(xì)胞因子之一，但過表達也可引發(fā)肝癌。轉(zhuǎn)化生長因子-β1（TGF-β1）作為負(fù)調(diào)節(jié)因子。在肝再生期間，主要由活化的肝星狀細(xì)胞產(chǎn)生，且在正常組織中無法檢測到，可以抑制肝細(xì)胞過程中DNA的合成，它的激活幾乎和肝再生同時啟動。動物實驗表明，在肝部分切除術(shù)（PHx）后2～3 hTGF-β1表達即可增加，18～20 h保持低水平表達，于48～72 h達到峰值，而肝再生也隨之停止[11]。TGF-β1可以拮抗TGF-α促進肝細(xì)胞的增殖。Junhao H等[12]證實在肝再生的過程中隨著Ang-2表達含量的改變，肝竇內(nèi)皮細(xì)胞源性的TGF-β1的表達也發(fā)生變化，并且在肝切除術(shù)后的誘導(dǎo)期表達基因下調(diào)的Ang-2以內(nèi)分泌性血管因子的方式下調(diào)TFG-β1的生成來促進肝實質(zhì)細(xì)胞的增殖。同時，也有學(xué)者證實，雖然TGF-β1在mRNA水平抑制了Ang的表達，但在蛋白表達上沒有抑制Ang的蛋白水平變化，這提示TGF-β1沒有調(diào)節(jié)Ang-2的途徑。在體內(nèi)，TGF-β1與TGF-β1r（TGF-β1受體）結(jié)合，激活Smad通路，從而調(diào)節(jié)TGF-β1靶基因的表達[13]。生理狀況下，肝實質(zhì)細(xì)胞在正性調(diào)控因子的作用下，進入S期，肝臟達到S期之前的限制點后細(xì)胞周期蛋白D1（CyclinD1）表達上調(diào)，肝細(xì)胞將會進行不可逆的細(xì)胞周期復(fù)制。TGF-β1可能通過調(diào)節(jié)CyclinD1、細(xì)胞周期蛋白E（Cycline）的表達來阻斷生長因子信號傳導(dǎo)，抑制細(xì)胞的增殖。因為Ang-2是在肝再生早期調(diào)控TGF-β1低表達的重要因素，所以Ang-2是解除肝臟部分切除后肝實質(zhì)細(xì)胞抑制因素的重要因子。

在血管生成期，Ang-2的表達水平上調(diào)刺激了LSECs，使TGF-β1的在一段時間的低表達后也隨之升高，直到峰值，同時隨著肝細(xì)胞的增殖，細(xì)胞膜上表達了大量TGF-β1的受體，正常分泌的TGF-β1是一種不能結(jié)合受體、無活性的潛在“TGF-β”，再生的肝細(xì)胞對TGF-β1的高分子無活性形式進行分解從而發(fā)揮作用[14]。在這段期間，TGF-β1的作用主要有：①刺激各種組織，使肝再生過程中細(xì)胞外基質(zhì)增加和肝竇內(nèi)皮細(xì)胞的形成;②抑制肝細(xì)胞的增殖，并且TGF-β1刺激組織產(chǎn)生的細(xì)胞外基質(zhì)本身就可以抑制肝細(xì)胞的增殖[15]。研究表明，TGF-β1可以通過激活Smad2/3通路刺激膽管細(xì)胞、肝卵圓細(xì)胞等發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換（epithelial-mesenchymal transitions，EMT），過度表達的TGF-β1會使肝再生往纖維化的方向發(fā)展，抑制TGF-β1表達可抑制肝纖維化[16]。因此，通過調(diào)控Ang-2的動態(tài)表達來調(diào)控TGF-β1或可能成為避免肝再生過程中纖維化發(fā)展的手段。TGF-β1作為抑制肝細(xì)胞再生的生物因子，并不是通過直接終止細(xì)胞復(fù)制信號來發(fā)揮作用的，根據(jù)Russell WE等研究在肝再生不同時間點對小鼠靜脈注射TGF-β1能夠抑制肝細(xì)胞的增殖，但此效果是暫時性的，TGF-β1并不會即刻終止肝再生進程[17]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，除非在同時滅活TGF-β的超家族激活素（activin A）受體的條件下，否則特異性敲除TGF-β1受體基因的小鼠肝再生基本正常[18]。TGF-β1不是肝再生的直接終止信號，而是促進了肝再生的終止[19]。由此可見，在肝再生血管生成期，Ang-2可以通過上調(diào)TGF-β1的表達來抑制肝臟過度增殖，使肝再生及時停止，避免由過渡增殖引發(fā)的癌變。TGF-β1也可以抑制癌基因c-myc的表達間接調(diào)控Cyclins及Cyclin依賴的激酶的組成，這也表明Ang-2可間接避免肝臟在再生過程中由于過度增殖而發(fā)生癌變。

2.2 Ang-2與VEGF及其受體在肝再生過程的的作用? Ang-2在血管生成過程中具有雙重作用，它一方面可以促進血管的退化，另一方面又可以促進血管的生成。Ang-2本身并沒有刺激血管生成的作用，它與Ang-1拮抗并和Tie-2結(jié)合，破壞內(nèi)皮細(xì)胞和周圍細(xì)胞，使內(nèi)皮細(xì)胞和血管周圍細(xì)胞發(fā)生松動，增加內(nèi)膜通透性，促進炎癥細(xì)胞遷移和血漿滲出，促進細(xì)胞的死亡和血管的退化，而在VEGF存在的狀態(tài)下，Ang-2可以更容易使內(nèi)皮細(xì)胞對VEGF發(fā)出的出芽信號做出反應(yīng)，并促進新血管的生成[6，20]。由此可見，當(dāng)VEGF和Ang-2同時存在時，Ang-2表現(xiàn)出促進血管生成的作用，而當(dāng)VEGE不存在時，Ang-2的表達可使血管發(fā)生退化，所以只有VEGF和Ang-2協(xié)同作用才可促進肝再生的血管生成。同時，研究發(fā)現(xiàn)，VEGF無論是在體內(nèi)還是在體外都能夠上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞的Ang-2表達，與Ang-2共同促進肝再生中血管的生成。在肝切除術(shù)后，血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖必須由VEGF的刺激來引發(fā)，在這過程中VEGFmRNA的表達也是具有時序性的，在肝切除后24 h開始增加，72 h到達峰值從時間上來看，也符合VEGF調(diào)控Ang-2的順序。

VEGF受體（VEGFRs）分為VEGFR-1、VEGFR-2、VEGFR-3三種，在這里我們主要討論的是VEGFR-2。從上文討論我們可知VEGF對肝再生中血管生成起到非常重要的作用，因此我們可以通過影響VEGFR-2的表達水平來影響內(nèi)源化VEGF的生物活性從而調(diào)控血管的生成與血管通透性。Junhao Hu及其團隊發(fā)現(xiàn)[13]，在Ang-2基因敲出的小鼠在大部分肝切除術(shù)后的2～4 d血清中VEGF表達水平與對照組無明顯差別，而VEGFR-2在肝竇內(nèi)皮細(xì)胞表達水平下降了60%，由VEGFR-2信號控制的親肝性的血管生成因子Wnt2的表達顯著降低，此外，在培養(yǎng)的人血管內(nèi)皮細(xì)胞中，Ang-2基因沉默可以顯著降低VEGFR-2的mRNA和蛋白表達，而Ang-2的過渡表達可以促進VEGFR-2的表達。相反的，Ang-2受體Tie-2基因沉默可以促進VEGFR-2的表達，證明Ang-2調(diào)節(jié)VEGFR-2的表達具有Tie-2受體依懶性。在肝再生血管生成期，VEGF可以通過表達含量調(diào)控Ang-2來促進血管的生成或使血管退化，同時Ang-2的表達水平也控制VEGFR-2的活性，由此形成肝再生過程中的巨大反饋環(huán)，精細(xì)的調(diào)控著肝再生中血管的形成與重塑。

3 總結(jié)

肝再生是一個既精細(xì)又復(fù)雜的過程，Ang-2作為連接肝再生過程中多種細(xì)胞因子的樞紐，成為了肝細(xì)胞再生的重要開關(guān)，可以設(shè)想，繼續(xù)加深對Ang-2在肝再生調(diào)控過程領(lǐng)域的探究，對其精細(xì)的調(diào)控機制了解的更加具體，那么是否可以利用外源性的Ang-2對肝再生過程各個環(huán)節(jié)進行調(diào)控，把握各時期細(xì)胞再生的速度與功能恢復(fù)程度，將肝臟的修復(fù)達到理想的狀態(tài)，如果這一設(shè)想成為可能，將會為肝切除和肝移植術(shù)后并發(fā)癥提供更廣泛的預(yù)防手段，大大提高這一類手術(shù)患者的生存質(zhì)量。

參考文獻：

[1]陳孝平，汪建平.外科學(xué)[M].第8版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2013：425-427.

[2]謝文勇，李濤.活體肝移植的研究進展[J].器官移植，2018，9（4）：252-254.

[3]Asrani SK，Kamath PS.Natural history of cirrhosis[J].Curr Gastroenterol Rep，2013，15（2）：308.

[4]潘杰斌，焦作義，張冬紅，等.肝竇內(nèi)皮細(xì)胞的研究進展[J].中國普外基礎(chǔ)與臨床雜志，2013，20（5）：579-582.

[5]張杰，余曉嵐.促血管生成素-2的研究進展[J].化學(xué)與生物工程，2014，31（9）：1-7.

[6]Moss A.Theangiopoietin：tie 2 interaction：a potential target for future therapies in human vascular disease[J].Cytokine Growth Factor Rev，2013，24（6）：579-592.

[7]朱月鈕，傅立軍，周愛卿.血管形成因子-1與肺動脈高壓形成關(guān)系的研究[J].臨床兒科雜志，2005，23（3）：143-145.

[8]王爽，張曉玲.Ang-2、VEGF在子宮內(nèi)膜異位癥中的研究進展[J].實用臨床醫(yī)學(xué)，2008，9（8）：132-134.

[9]任夏，施佳怡，李運紅.血管生成素與急性胰腺炎相關(guān)性的研究進展[J].山東醫(yī)藥，2017，57（28）：109-112

[10]馮仁鑫，鄧星，張新，等.肝再生研究進展[J].胃腸病學(xué)，2015，20（3）：169-173.

[11]解強，付文廣，雷正明.肝星狀細(xì)胞對肝再生的調(diào)控作用[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2016，3（19）：2990-2993.

[12]Hu J，Srivastava K，Wieland M，et al.Endothelial cell-derived angiopoietin-2 controls liver regeneration as spatiotemporal rheostat[J].Science，2014，343（6169）：416-419.

[13]畢婉蓉，邢海林，金彩霞.轉(zhuǎn)化生長因子-β1對小鼠肝纖維化的促進作用[J].同濟大學(xué)學(xué)報，2014，35（6）：12-16.

[14]尹繼業(yè)，王少霞，刁瑞英，等.TGF-β1在肝再生調(diào)控中的作用研究[J].中國肝膽外科雜志，2008，14（4）：261-264

[15]Lederer A，Seehofer D，Schirmerier A，et al.Postoperative bile leakage inhibits liver regeneration after 70% hepatectomy in rats[J].J Invest Surg，2013，26（1）：36-45.

[16]Peng L，Jia X，Zhao J，et al.Substance P promotes hepatic stellate cell proliferation and activation via the TGF-β1/Samad-3 signaling pathway[J].Toxicology and Applied Pharmacology，2017（329）：293-300.

[17]Russell WE，Coffey RJ，Ouellette AJ，et al.Type beta transforming growth factor reversibly inhibits the early proliferative response to partial hepatectomy in the rat[J].Proc Natl AcadSci USA，1988（85）：5126-5130.

[18]Oe S，Lemmer ER，Conner EA，et al.Intact signaling by transforming growth factor beta is not required for termination of liver regeneration in mice[J].Hepatology，2004（40）：1098-1100.

[19]潘杰斌，焦作義，張冬紅，等.血管內(nèi)皮生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子-β1在肝再生過程中的表達[J].中華肝膽外科雜志，2013，19（10）：767-770.

[20]Fagiani E，Christofori G. Angiopoietins in angiogenesis[J].Cancer Lett，2013，328（1）：18-26.

收稿日期：2018-11-14;修回日期：2018-11-30

編輯/王朵梅