肝纖維化相關(guān)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及潛在治療策略

鄧羊羊， 葛善飛， 余燕青， 熊 英

南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院 a.感染性疾病科； b.病理科， 南昌 330006

目前普遍認(rèn)為，肝纖維化是各種病因所致慢性肝損傷而出現(xiàn)的一種進(jìn)展性病理過(guò)程，表現(xiàn)為肝組織內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的生成與降解失衡，大量ECM沉積在肝組織。活化的肝星狀細(xì)胞(HSC)是產(chǎn)生ECM的主要細(xì)胞，HSC的激活是肝纖維化的中心環(huán)節(jié)[1]。此外，炎癥作為肝纖維化的始動(dòng)因素之一，通過(guò)炎癥細(xì)胞、細(xì)胞因子及相關(guān)信號(hào)通路的溝通和相互作用而發(fā)揮致纖維化主導(dǎo)作用[2]。同時(shí)肝纖維化是一個(gè)由多種細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路共同調(diào)控的復(fù)雜病變，具有修復(fù)和損傷雙重性，并最終可能導(dǎo)致肝硬化、肝衰竭，甚至肝細(xì)胞癌(HCC)。目前，臨床上并沒有針對(duì)肝纖維化有效的治療方法，理清肝纖維化發(fā)生相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，尋求潛在的治療策略，對(duì)阻斷及逆轉(zhuǎn)肝纖維化進(jìn)展具有重要意義。近些年來(lái)，肝纖維化相關(guān)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的基礎(chǔ)研究進(jìn)展迅速，治療策略相關(guān)研究也取得一定進(jìn)展。本文就肝纖維化發(fā)生相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及其潛在治療策略的研究進(jìn)展作一綜述。

1 肝纖維化相關(guān)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

1.1 酪氨酸蛋白激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子(JAK/STAT)信號(hào)通路 JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是一條由多種細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子介導(dǎo)的重要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，能參與細(xì)胞的增殖、分化、炎癥及凋亡等病理生理過(guò)程[3]。血小板衍生生長(zhǎng)因子、瘦素、干擾素、白細(xì)胞介素等細(xì)胞外因子均可激活該通路。細(xì)胞外刺激因子與相應(yīng)受體結(jié)合后聚集胞質(zhì)內(nèi)JAK，使其磷酸化而活化。目前已證實(shí)，JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在肝纖維化的形成過(guò)程中具有重要的調(diào)控作用。王衛(wèi)真等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用CCl4誘導(dǎo)的大鼠肝纖維化模型中，檢測(cè)到JAK1和STAT3表達(dá)明顯上調(diào)，提示JAK1和STAT3信號(hào)通路的活化。另有研究[5]發(fā)現(xiàn)，在利用刀豆蛋白A誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化模型中，JAK2、STAT3的表達(dá)水平明顯升高。上述研究均表明JAK/STAT信號(hào)通路參與了調(diào)控肝纖維化的形成過(guò)程。

1.2 核因子-κB(NF-κB)信號(hào)通路 NF-κB是一類機(jī)體內(nèi)參與免疫、炎癥反應(yīng)，維持細(xì)胞功能的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，廣泛存在于各種類型細(xì)胞漿中。NF-κB可調(diào)節(jié)細(xì)胞因子、趨化因子、生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)錄因子等多種物質(zhì)的表達(dá)，與免疫應(yīng)激、細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)分化、細(xì)胞周期及凋亡有密切聯(lián)系，可以阻止HSC凋亡和促進(jìn)HSC存活與增殖。多種細(xì)胞因子、脂多糖、氧自由基及紫外線等均可激活NF-κB通路。李偉偉等[6]研究發(fā)現(xiàn)，慢性乙型肝炎(CHB)患者肝組織中NF-κB p65的表達(dá)與肝纖維化分期及Ⅰ、Ⅲ型膠原蛋白表達(dá)呈明顯正相關(guān)，表明NF-κB p65的表達(dá)增加與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，其機(jī)制可能與促進(jìn)Ⅰ、Ⅲ型膠原蛋白等ECM分泌有關(guān)。趙宗豪等[7]利用CCl4誘導(dǎo)的大鼠肝纖維化模型研究結(jié)果表明，NF-κB參與大鼠肝纖維化過(guò)程中Kupffer細(xì)胞和HSC的激活，進(jìn)而促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。

1.3 絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路 MAPK是一類絲氨酸蛋白激酶，主要存在于哺乳動(dòng)物中，按其結(jié)構(gòu)和功能分為三大類：細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)、p38 MAPK和c-Jun nh2末端激酶(JNK)，是介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的高度保守調(diào)節(jié)因子，在各種生理過(guò)程中發(fā)揮重要作用。MAPK信號(hào)通路能夠通過(guò)HSC活化、增殖、凋亡以及細(xì)胞周期參與肝纖維化的形成與逆轉(zhuǎn)。吳文娟等[8]采用RT-PCR技術(shù)及免疫組化方法檢測(cè)實(shí)驗(yàn)性大鼠肝纖維化模型肝組織中p38 MAPK mRNA和蛋白表達(dá)量變化，結(jié)果表明p38 MAPK在肝纖維化的形成中持續(xù)上調(diào)，參與肝纖維化形成的病理過(guò)程，p38 MAPK信號(hào)通路活化可能促進(jìn)CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化形成。李政通等[9]通過(guò)檢測(cè)CCl4誘導(dǎo)肝纖維化大鼠逆轉(zhuǎn)恢復(fù)各時(shí)期MAPK信號(hào)通路蛋白動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)p-ERK1/2、p-JNK1/2在模型組表達(dá)明顯降低，恢復(fù)期逐漸升高，而p-p38在模型組表達(dá)明顯升高，恢復(fù)期逐漸降低，這表明MAPK信號(hào)通路中的ERK、JNK和p38信號(hào)通路在肝纖維化逆轉(zhuǎn)中發(fā)揮重要作用。

1.4 TGFβ1/Smad信號(hào)通路 TGFβ是一個(gè)龐大的家族，迄今已發(fā)現(xiàn)6種不同的亞型(TGFβ1～TGFβ6)，而在哺乳動(dòng)物中只表達(dá)TGFβ1～TGFβ3亞型，其中TGFβ1在肝臟中含量最高且具有生物活性。TGFβ1是TGFβ家族中的關(guān)鍵成員，在肝纖維化的發(fā)展過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用[10]。肝纖維化的發(fā)生過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，多種致纖維因子通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)通路作用于靶細(xì)胞，使之產(chǎn)生致纖維化的各種生物學(xué)應(yīng)答，TGFβ1是其中最重要的致纖維化細(xì)胞因子，Smad蛋白家族是TGFβ1信號(hào)傳至核內(nèi)關(guān)鍵的下游信號(hào)分子，TGFβ1/Smad信號(hào)通路在肝纖維化中發(fā)揮主要作用。TGFβ1及其下游信號(hào)因子Smad家族蛋白既可促進(jìn)HSC活化，又可調(diào)節(jié)ECM合成與降解，從而控制肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。徐靖宇等[11]研究CCl4誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化模型肝組織中TGFβ1表達(dá)變化，發(fā)現(xiàn)TGFβ1在肝纖維化組織中mRNA和蛋白表達(dá)明顯增強(qiáng)，與肝纖維化程度呈正相關(guān)，表明TGFβ1參與了模型小鼠肝纖維化的形成。徐愛靜等[12]通過(guò)對(duì)CHB患者血清TGFβ1水平檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)CHB患者TGFβ1異常高表達(dá)，與肝纖維化程度呈正相關(guān)，提示TGFβ1在CHB肝纖維化形成過(guò)程中具有重要作用。

1.5 Wnt信號(hào)通路 Wnt信號(hào)通路是指由Wnt蛋白家族成員作為信號(hào)分子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程，該過(guò)程極其保守，參與多種生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)，包括細(xì)胞的增殖、分化、極化、凋亡等。Wnt 信號(hào)通路包括依賴β連環(huán)蛋白參與的經(jīng)典信號(hào)通路和無(wú)β連環(huán)蛋白參與的非經(jīng)典信號(hào)通路，這兩種方式信號(hào)通路均參與肝纖維化活動(dòng)的調(diào)控[13]。Wnt/β連環(huán)蛋白信號(hào)通路廣泛參與細(xì)胞的各項(xiàng)生理病理活動(dòng)，異常激活的Wnt/β連環(huán)蛋白信號(hào)通路與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展過(guò)程聯(lián)系密切[14]。近年研究表明，Wnt信號(hào)通路在肝纖維化發(fā)展過(guò)程中起了重要的調(diào)控作用，涉及HSC活化、上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition，EMT)、基質(zhì)合成以及多種生長(zhǎng)因子表達(dá)上調(diào)等方面。有研究[15]表明，β連環(huán)蛋白siRNA分子被成功轉(zhuǎn)染到HSC中沉默β連環(huán)蛋白的表達(dá)，表現(xiàn)出HSC的增殖受抑制和凋亡，伴膠原纖維合成減少，表明β連環(huán)蛋白在肝纖維化發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用，下調(diào)Wnt/β連環(huán)蛋白信號(hào)通路能抑制HSC活化和減輕肝纖維化。

1.6 Hedgehog信號(hào)通路 Hedgehog信號(hào)通路最早在果蠅中發(fā)現(xiàn)并被闡明，主要由Hedgehog配體、膜蛋白受體復(fù)合物、核轉(zhuǎn)錄因子和下游靶基因4部分組成，是在胚胎發(fā)育和成體發(fā)育過(guò)程中起多種作用的標(biāo)志性信號(hào)系統(tǒng)之一，異常的Hedgehog信號(hào)可導(dǎo)致出生缺陷和癌癥[16]。研究[17]表明，Hedgehog信號(hào)通路在胚胎發(fā)育和組織再生過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，過(guò)度激活Hedgehog信號(hào)通路會(huì)導(dǎo)致多種組織的纖維形成，Hedgehog信號(hào)的激活參與了EMT和過(guò)度的ECM沉積，這在肝纖維化的形成中有所體現(xiàn)。Hedgehog信號(hào)通路在許多類型的急性和慢性肝損傷中重新激活，是肝臟再生所必需的，其激活的信號(hào)通路具有調(diào)節(jié)毛細(xì)血管化、活化HSC、促進(jìn)肝纖維化和HCC發(fā)展的作用[18]。Hedgehog信號(hào)通路在肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展中具有極其重要的作用，已證實(shí)該信號(hào)通路涉及肝纖維化過(guò)程中如HSC增殖與凋亡、EMT及與其他通路的交互作用等方面。Verdelho Machado等[19]指出，過(guò)度激活的Hedgehog信號(hào)通路促進(jìn)了非酒精性脂肪性肝纖維化的發(fā)展，進(jìn)而導(dǎo)致肝硬化，甚至HCC。近期有研究[20]證實(shí)，使用特異性抑制劑干擾Hedgehog信號(hào)通路，使肝纖維化小鼠模型的肝纖維化程度得到了明顯減輕，表明Hedgehog信號(hào)通路的激活能促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。

1.7 Notch信號(hào)通路 Notch基因最早于1917年由Thornas Hunt Morgan在果蠅中發(fā)現(xiàn)，因該基因功能的部分缺失會(huì)在果蠅翅膀上形成缺刻而命名。Notch信號(hào)通路由受體、配體和DNA結(jié)合蛋白組成，其決定機(jī)體細(xì)胞的增殖、分化和凋亡。Notch信號(hào)通路的異常激活促進(jìn)了HSC的增殖和活化，在肝纖維化發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起重要作用，阻斷或激活該信號(hào)通路可以影響肝纖維化的進(jìn)展[21]。慕永平等[22]采取總膽管結(jié)扎制備大鼠膽汁淤積性肝纖維化模型，RT-PCR檢測(cè)結(jié)果表明Notch信號(hào)通路明顯活化，DAPT(Notch信號(hào)通路阻斷劑)抑制Notch信號(hào)通路后，膽管上皮細(xì)胞增生及肝纖維化程度均顯著減輕，表明Notch信號(hào)通路的活化對(duì)膽汁性肝纖維化形成發(fā)揮了關(guān)鍵作用。Chen等[23]在CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，Jagged1、Notch3和Hes1表達(dá)明顯增加，證實(shí)Notch信號(hào)被高度激活，參與了HSC的活化，促進(jìn)肝纖維化發(fā)生發(fā)展。

2 肝纖維化的潛在治療策略

早期肝纖維化是一種可逆性的病變，在人類研究和動(dòng)物模型中的發(fā)現(xiàn)均很好地強(qiáng)調(diào)了肝纖維化是一個(gè)可以通過(guò)阻止進(jìn)展來(lái)調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)過(guò)程[24]。然而，迄今為止，臨床上并無(wú)特異有效的肝纖維化治療方法，如何有效地治療進(jìn)而阻斷、逆轉(zhuǎn)肝纖維化是當(dāng)前臨床上的研究熱點(diǎn)。當(dāng)前肝纖維化治療主要是通過(guò)治療引起肝損傷的基礎(chǔ)疾病來(lái)緩解肝損傷和炎癥，并對(duì)肝纖維化進(jìn)行防治，目前尚無(wú)有效和公認(rèn)的抗肝纖維化化學(xué)藥物或生物制劑，肝細(xì)胞保護(hù)、抗炎、抗氧化及利膽類藥可能有一定的治療作用[25]。近年來(lái)，有關(guān)肝纖維化的治療方法研究進(jìn)展迅速，以下就相關(guān)肝纖維化的潛在治療策略研究狀況作一介紹。

2.1 肝細(xì)胞核因子(hepatocyte nuclear factor，HNF)1α HNF1α是HNF家族的主要成員之一，主要在肝臟中表達(dá)，是許多肝臟基因的重要轉(zhuǎn)錄激活因子，對(duì)促進(jìn)肝細(xì)胞發(fā)育和維護(hù)肝細(xì)胞生物學(xué)功能至關(guān)重要。既往有研究[26]發(fā)現(xiàn)，通過(guò)特異性敲除HNF1α基因的小鼠模型，伴隨著脂肪酸合成增加及肝纖維化程度加重，最終導(dǎo)致HCC發(fā)生，說(shuō)明肝細(xì)胞HNF1α表達(dá)受抑制促進(jìn)了肝纖維化的發(fā)生。姚荔嘉等[27]發(fā)現(xiàn)，在構(gòu)建的小鼠肝纖維化模型中，HNF1α表達(dá)水平下降，而特異性上調(diào)肝細(xì)胞的HNF1α表達(dá)可顯著抑制HSC活化，降低小鼠纖維化肝臟中的Ⅰ型膠原蛋白及α-平滑肌肌動(dòng)蛋白水平。相反地，通過(guò)靶向抑制肝細(xì)胞中HNF1α的表達(dá)，可激活p65、NF-κB和JAK/STAT炎癥信號(hào)通路，并加重了正常肝細(xì)胞的損傷及纖維化程度[28]，證實(shí)了HNF1α在肝臟中的抗炎及抗纖維化效應(yīng)。葛善飛等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠模型中，HNF1α mRNA及蛋白表達(dá)水平隨肝纖維化水平的加重而逐步下降。以上研究均表明HNF1α是肝纖維化的抑制因子，能改善肝纖維化，特異性上調(diào)肝細(xì)胞的HNF1α表達(dá)可能是肝纖維化的潛在治療策略，但當(dāng)前研究?jī)H在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)層面，尚需進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)加以驗(yàn)證。

2.2 細(xì)胞外囊泡(extracellular vesicle，EV) EV是一類幾乎由所有細(xì)胞分泌的納米級(jí)雙層脂質(zhì)包膜囊泡。其在肝臟病理研究中具有重要的意義，因?yàn)镋V可以通過(guò)水平轉(zhuǎn)運(yùn)的方式調(diào)節(jié)細(xì)胞間通訊和細(xì)胞微環(huán)境。EV攜帶有生物活性物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和RNA分子，未來(lái)其可能作為一種特定生物活性物質(zhì)載體，靶向鎖定目標(biāo)組織提供抗纖維化的治療效果。在肝纖維化的治療方面，研究[30]發(fā)現(xiàn) EV有較好的治療潛力，利用胚胎干細(xì)胞來(lái)源間充質(zhì)干細(xì)胞(embryonic stem cells-derived mesenchymal stem cell，ES-MSC)的EV對(duì)肝纖維化小鼠或大鼠模型治療發(fā)揮了與干細(xì)胞治療相似的作用，EV擁有與其來(lái)源細(xì)胞相似的功能，ES-MSC的EV能夠?qū)w維化的肝臟起到修復(fù)作用，利用特異性的EV標(biāo)志物設(shè)計(jì)出靶向藥物，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)肝纖維化更加精準(zhǔn)化的治療與預(yù)防。有研究[31]發(fā)現(xiàn)，小鼠肝纖維化模型被正常小鼠血清EV抑制，正常小鼠血清EV中的microRNA-34c、microRNA-151-3p、microRNA-483-5p、microRNA-532-5p和microRNA-687高表達(dá)，這些microRNA分別抑制了活化HSC中纖維化基因的表達(dá)。同樣，健康人血清EV可減弱人LX-2星狀細(xì)胞的活化表型，其microRNA-34c、microRNA-151-3p、microRNA-483-5p或microRNA-532-5p均高于肝纖維化患者血清EV，表明正常個(gè)體血清EV具有天然的抗纖維化作用，并且含有對(duì)活化的星狀細(xì)胞或損傷的肝細(xì)胞有治療作用的microRNA。最新研究[32]發(fā)現(xiàn)，在肝纖維化小鼠模型中，靜脈注射從誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)中分離出的EV，小鼠肝臟炎癥及纖維化程度明顯減輕，表明iPSC-EV具有抗纖維化作用，推測(cè)其是一種潛在的新型抗肝纖維化方法。有關(guān)EV在肝臟病理生理中的作用是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，以上研究均證實(shí)EV具有改善肝纖維化的作用，因此，利用EV靶向作用于肝臟可能是一種潛在的肝纖維化治療新策略。

2.3 間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cell，MSC) 干細(xì)胞是機(jī)體內(nèi)一類具有高度增殖能力，可以分化為一種或多種功能細(xì)胞的原始細(xì)胞，其中，MSC具有向肝細(xì)胞分化的潛力，同時(shí)發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)、分泌營(yíng)養(yǎng)因子、抑制炎癥反應(yīng)、減少肝細(xì)胞凋亡、增加肝細(xì)胞再生的作用，被認(rèn)為是治療肝纖維化最理想的細(xì)胞[33]。治療過(guò)程中，干細(xì)胞遷移至肝損傷部位，通過(guò)旁分泌途徑改善纖維化瘢痕區(qū)域的微環(huán)境，延緩纖維化進(jìn)程[34]。諸多研究表明，干細(xì)胞療法是一種非常具有潛力的肝纖維化治療方法。有研究[35]報(bào)道，將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSC)或轉(zhuǎn)染了基質(zhì)金屬蛋白酶1的BMSC直接經(jīng)尾靜脈注入纖維化大鼠體內(nèi)，觀察到BMSC移植后肝組織纖維化程度明顯減輕，說(shuō)明BMSC可以有效改善肝纖維化。Mehrabani等[36]測(cè)定BMSC對(duì)硫乙酰胺誘導(dǎo)大鼠肝纖維化的再生作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，BMSC移植后模型鼠的轉(zhuǎn)氨酶水平明顯下降，組織病理學(xué)檢查提示肝纖維化程度明顯減輕，表明BMSC移植可能是一種新的肝纖維化治療途徑。以上研究均表明MSC能改善肝纖維化，干細(xì)胞療法是一種潛在的肝纖維化治療策略，然而，該療法仍有不足之處，如可能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生，尚需進(jìn)一步的研究加以解決。

3 總結(jié)與展望

肝纖維化是所有慢性肝病的共同病理基礎(chǔ)，是慢性肝病向肝硬化發(fā)展的必經(jīng)階段。肝臟內(nèi)多種細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路構(gòu)成復(fù)雜的細(xì)胞間溝通網(wǎng)絡(luò)，共同參與了肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展。祛除引起肝損傷的病因是肝纖維化治療的基礎(chǔ)，然而，僅僅祛除病因往往并不能有效阻斷肝纖維化的進(jìn)展，當(dāng)前肝纖維化的治療現(xiàn)狀并不理想。因此，進(jìn)一步明確肝纖維化發(fā)生相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路及其作用機(jī)制，同時(shí)，隨著肝纖維化治療新策略的不斷涌現(xiàn)，也許能為臨床上有效阻斷及逆轉(zhuǎn)肝纖維化帶來(lái)曙光。