肝纖維化發(fā)生相關信號傳導通路的研究進展

詹 康

湖北民族大學科技學院醫(yī)學院(湖北 恩施 445000)

肝纖維化(Hepatic Fibrosis,HF)是肝臟受到損傷后各種刺激促使機體進行自我修復的一種病理過程，具有修復和損傷雙重性并可能最終發(fā)展為肝硬化、肝癌等嚴重疾病，這一過程主要由受損肝組織中含有大量能夠激活肝星狀細胞(HSC)的因子[1]。在治療過程中如何減緩、停止、逆轉HF顯得尤為重要。HF是一個多種信號通路調控的病理過程，研究各信號通路對HF的影響，可以為治療提供一定的方向。近年來研究發(fā)現[2]多種信號轉導通路與HF的形成相關。本文對其進行綜述，為研究HF的形成機制提供參考。

1 轉化生長因子-β(TGF-β)信號通路

HF是肝組織對損傷的修復反應，細胞外基質(ECM)生成與降解不平衡所導致[2]。肝星狀細胞(HSC)的激活和增殖現被認為是HF的核心步驟。實驗證實[3]肝損傷誘導的活性TGF-β水平增強脂質負載的肝細胞破壞并介導HSC和成纖維細胞活化，進而導致ECM沉積。TGF-β被認為是主要的成纖維細胞因子。在肝臟中，肝巨噬細胞包括Kupffer細胞是TGF-β的主要生產者，HSC也產生TGF-β，但程度較輕。雖然TGF-β1調節(jié)HSC活化的機制，主要認為TGF-β1雙聚體首先會結合type II受體(TbR-II)，TbR-II會吸引并磷酸化type I受體(TbR-I)，磷酸化后的TbR-I受體吸引并磷酸化regulated SMAD(R-SMAD，Smad1-3)，磷酸化后的R-SMAD會結合common SMAD(coSMAD，Smad4)并形成異元二聚體，該異元二聚體進入細胞核中作為多種ECM基因表達的轉錄因子，并在一些輔助因子的協助下，誘導I型和III型膠原的轉錄[3]。Li等[4]發(fā)現巖藻多糖在降低CCL4誘導的小鼠模型中的HF有顯著效果，其中TGF-β1的活性下調，同時Smad的磷酸化受到限制。并且在Baita等[5]使用5，7-二羥黃酮對CCL4誘導的HF小鼠模型治療中發(fā)現，HF與HSC活化都受到抑制，并且TGF-β活性與Smad的轉錄都顯著減弱。Lu等[6]檢測CCL4誘導HF小鼠模型中通過蛋白磷酸酶2A(PP2A)的消融阻礙Smad的激活，觀察到α-平滑肌肌動蛋白活化細胞的比例顯著降低，Smad信號轉導通路與HF有相關性。

2 絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)

MAPK信號通路調節(jié)不同的進程,包括增殖、分化以及凋亡。MAPK是由3個連續(xù)激活的激酶組成的磷酸化系統(tǒng)的一部分，并且像其底物一樣，MAPK通過磷酸化受到調節(jié)。MAPK用作MAPK激酶(MKK)的磷酸化底物，MKK磷酸化激活MAPK并增加其催化其自身底物的磷酸化的活性。MAPK磷酸酶逆轉磷酸化并使MAPK返回無活性狀態(tài)。MKK在磷酸化特異性MAPK中是高度選擇性的。MKK激酶(MKKK)是磷酸化循環(huán)系統(tǒng)的第3個組分。MKKKs磷酸化和激活特異性MKK。MKKK選擇性地賦予其響應于不同刺激的活化。細胞從環(huán)境中接受許多不同的刺激，具有許多不同MKKK使得細胞可以通過特異性MAPK途徑的激活響應不同的刺激。肝組織受損導致微環(huán)境的變化激活MAPK信號通路在肝纖維化形成密切相關。MAPK主要包括5條并行的通路:ERK1/2、JNK/SAPK、p38、ERK3/ERK4和ERK5，而前三者被認為是HF的主要途徑。并且在機體內MAPK受多種細胞因子刺激而被激活。Yang等[7]通過鞣料云實素對血吸蟲誘導HF大鼠的治療中，驗證了在p-Erk1/2下調的同時HSC增殖和Col III和α-SMA基因的表達受到抑制，從而提示其通路在HF中的作用。而在Radina等[8]使用GW501516刺激過氧化物酶體增殖物激活受體β/δ(PPARβ/δ)激活JNK通路導致CCL4模型中HF程度加重，提示JNK在HF的形成過程中有著重要作用。Liu等[9]對羥基花青黃A減輕CCL4和高脂肪飲食介導的HF中檢測到隨著血清生化指標的改善，下調金屬蛋白酶抑制劑組織抑制因子的表達，p38的激活受到抑制增強。在實驗中p38表現出與JNK同樣的效應，提示MAPK在HF的形成過程中有著重要意義。

3 磷酸酰肌醇-3-激酶(PI3K)

PI3K是一種重要的信號轉導分子。在細胞因子等激活特異性受體后，與其他含SH2結構域的蛋白質類似，PI3K與活化受體上的p85亞單位形成復合物，使其p110亞單位磷酸化而激活。在HF中不乏能夠刺激PI3K信號通路的刺激信號，如PDGF、TGF-β、胰島素樣生長因子(IGF)與表皮生長因子(EGF)等。PI3K活化的主要功能是產生PIP3，其作為激活下游酪氨酸激酶Btk和Itk，Ser/Thr激酶PDK1和Akt(PKB)的第二信使。Akt活化的主要生物學功能可以分為3類：存活，增殖和細胞生長。HF中，其可能與控制HSC的細胞增殖和凋亡[10]。Wang等[11]研究表明microRNA-29b通過抑制PI3K/AKT途徑誘導HSC凋亡來預防HF形成。Zhang等[12]對脂多糖處理的t-HSC/Cl-6通過白藜蘆醇治療的研究中發(fā)現伴隨著PI3K的下調，α-SMA和I型膠原蛋白的生成受到抑制。Xiao等[13]通過靶向結合p85亞單位并抑制PI3K/Akt通路的活化，而LX-2的增殖與遷移明顯低于膽道閉鎖HF模型。通過針對PI3K/Akt通路的限制，HSC的活性也隨之下調，表明PI3K/Akt在HSC對HF的形成過程中有著重要作用。

4 核因子活化B細胞κ輕鏈增強子(NF-κB)

NF-κB是一種廣泛存在于各個細胞中的控制DNA轉錄的蛋白復合體。NF-κB是由p50與p65兩個亞單位組成的二聚體。在靜止狀態(tài)下與自身抑制蛋白IκB結合為無活性的復合體。在接受細胞因子受體傳來刺激后，IκB激酶(IKK)被激活，進而使IκB磷酸化并導致其與NF-κB解離，NF-κB就此活化轉位進入細胞核，從而作用于相應的增強子元件，影響多種細胞生物行為。當HSC接受到腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素1(IL-1)、TGF-β等細胞因子、自由基、紫外線照射等諸多刺激都能激活NF-κB通路。Shen等[14]調查蝦青素對CCL4誘導HF的影響中發(fā)現蝦青素通過降低NF-κB和TGF-β1的表達并保持MMP2和TIMP1之間的平衡來抑制HSC的活化和ECM的形成。Sunami等[15]通過激活小鼠NF-κB信號傳導導致中度肝損傷、炎癥細胞的募集、肝細胞增殖，并且最終導致自發(fā)性HF。這種誘導在關閉核因子κB激酶β亞基基因表達后快速逆轉，但不減少HF。

5 Wnt信號通路

Wnt信號通路是由將信號通過細胞表面受體傳遞到細胞中的蛋白質組成的一組信號轉導通路。Wnt信號通路通過旁分泌或自分泌對細胞分化、凋亡等生命活動進行調控。Wnt配體結合到Fz家族受體的N端胞外富含半胱氨酸的結構域時，Wnt信號開始。然而，為了促進Wnt信號傳導，可能需要共同受體、Wnt蛋白和Frizzled受體之間的相互作用。在受體激活時，信號被發(fā)送到位于細胞質中的磷蛋白Dishevelled，該信號通過Frizzled和Dishevelled之間的直接交互傳輸，此后Wnt信號可以分支成多個途徑。3個Wnt信號通路已被表征:經典Wnt通路、非經典Wnt/平面細胞極化通路和非經典Wnt/Ca2+通路。這3種途徑都通過Wnt蛋白配體結合到Frizzled家族受體上來激活，將生物學信號傳遞到細胞內的Dishevelled蛋白。

經典的Wnt通路調節(jié)特定基因轉錄；非經典平面細胞極化通路調節(jié)細胞骨架從而控制細胞形狀；非經典Wnt/Ca2+通路調節(jié)細胞內Ca2+濃度。經典Wnt途徑是導致細胞質中β-連環(huán)蛋白積累的Wnt通路，并且其最終移位到細胞核中并與核內轉錄因子Tcf/Lef結合，從而激活相關目的基因的表達。類別之間的區(qū)別是經典途徑涉及β-catenin，而非經典途徑獨立于其運行?，F認為經典Wnt在Wnt 3種通路影響HF形成過程中占主要地位。Madankumar等[16]發(fā)現桑色素抑制LX-2細胞經典Wnt中GSK-3β，β-catenin和cyclin D1的表達并誘導細胞停滯在G1期。Zhang等[17]在研究甘根康改善CCL4誘導HF中檢測到在經典wnt下調的過程中MMP-2、TIMP-1、α-SMA、I型與III型膠原蛋白的表達下降。

6 鞘氨醇-1-磷酸(S1P)/鞘氨醇激酶(SphK)

S1P是鞘脂代謝通路重要的代謝物之一，通過SphKs磷酸化鞘氨醇形成[18]，SphK分為ShpK1與ShpK2，肝臟中主要為ShpK2。S1P/ShpKs信號通路對于調節(jié)細胞的存活、增殖以及遷移具有重要作用。S1P可作為配體與細胞膜上特異的G蛋白耦聯受體結合,S1P受體(S1PR)包括S1P1、S1P2、S1P3、S1P4、S1P5，分別與不同的G蛋白(Gs、Gi、Gq和G12/13)偶聯進而激活相應的下游信號如：ERK、JNK、Rho與Rac、磷脂酶C(PLC)、腺苷酸環(huán)化酶AMP、PIP3，PI3K等。S1PR包括：S1PR1，S1PR2和S1PR3由小鼠和人中的多種組織表達，而S1PR4表達限于淋巴和造血組織，S1PR5表達限于中樞神經系統(tǒng)[19]。

S1P也可以作為細胞內第二信使，S1P參與包括細胞遷移、增殖、存活、凋亡、血管形成、細胞骨架形成及免疫調節(jié)等眾多生物學作用。同時多種外部因素刺激，包括PDGF，VEGF和TNF-α等刺激SphK1產生細胞內S1P，以自分泌或旁分泌方式激活存在于附近細胞的表面上的S1PR。研究表明[20]S1P/SphKs信號通路在許多器官的纖維化中至關重要，其作用主要與TGF-b有關。已經發(fā)現[21]SphK1和S1PR在由TGF-b介導的小鼠和人肺成纖維細胞的分化，心臟成纖維細胞產生的膠原蛋白。還已知S1P配體(S1PL)的過表達減弱TGF-b和S1P誘導的人肺成纖維細胞分化，且在小鼠中敲低S1PL的表達而增強了博萊霉素誘導的肺纖維化。S1P現在被公認為纖維化疾病的關鍵調節(jié)劑，并且SphK1/S1P信號傳導的相關性已經在HF，人纖維樣品和HSC的不同動物模型中顯示。并且S1P/S1PR軸已被證明在HF中I型膠原和III型膠原的產生是必不可少的。還有研究表明[22]服用褪黑素通過抑制S1P/Shpk通路能抑制HF。但是S1P/ShpK是通過怎樣的具體機制尚不明確，需要進一步的深究。

7 總結

目前，HF的形成機制尚不清楚，但HSC在HF中的中心地位已被確立，由于HF過程復雜，并且是一個多種因子調控，所以研究的難度較大，各種信號轉導通路對于HSC的影響機制并不是非常明確，所以臨床對于HF的治療效果尚不盡人意。到目前為止，還沒有批準的抗纖維化藥物。肝移植是目前治療肝硬化的重要治療方案，然而，肝臟供體的數量緊張。在這種形勢下，對于HF來龍去脈的了解便尤為重要，可以指明治療的未來方向，擴大可用的治療手段，為更多患者帶來福音。雖然在各種慢性肝損傷中HSC的信號來源與去路能夠提供足夠多的信息，但在目前的研究進展上還不盡人意，所以還有很長一段路要走。