王 芳綜述，趙禮金審校

（遵義醫(yī)學院附屬醫(yī)院肝膽外科，貴州遵義563000）

肝臟纖維化上皮-間充質轉化相關信號通路的研究進展

王 芳綜述，趙禮金審校

（遵義醫(yī)學院附屬醫(yī)院肝膽外科，貴州遵義563000）

肝/代謝； 纖維化； 間質細胞； 上皮細胞； 生物轉化； 信號處理，計算機輔助； 綜述

肝臟纖維化（hepatic fibrosis，HF）是各種慢性肝臟損傷發(fā)展到一定階段的共同病理學表現(xiàn)，以組織纖維化及正常肝臟結構被結構異常的小結節(jié)所取代為特征。眾多研究證實，肝星狀細胞（hepatic stellate cells，HSCs）的激活是HF的中心環(huán)節(jié)。近年來，大量研究認為，在肝臟損傷過程中，一些上皮細胞如肝細胞或膽管細胞，可經歷上皮-間充質轉化（epithelial to mesenchymal transition，EMT）獲得間充質細胞表型或特征，最終促進HF進程。相反，某種間充質細胞如HSCs，可經歷間充質-上皮轉化（mesenchymal to epithelial transition，MET）最終分化成上皮細胞[1]。盡管該理論備受爭議，但仍表明EMT及MET之間的平衡可能決定了肝臟損傷修復的結局。

多種信號通路可介導EMT發(fā)生，包括轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）超家族、Hh、Wnt、Notch、上皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、促纖維生長因子（broblast growth factor，F(xiàn)GF）、促血小板生長因子（platelet derived growth factor，PDGF）等。本文針對EMT參與肝臟纖維化過程時涉及的相關信號通路作一綜述。

1 TGF-β介導信號通路

體外培養(yǎng)各種良惡性肝臟上皮細胞，包括肝細胞和膽管細胞，證實TGF-β是誘導EMT發(fā)生的主要調節(jié)因子[2]。TGF-β與Ⅰ/Ⅱ型TGF-β受體結合后，使Smad2/3磷酸化。磷酸化的Smads募集大量的Smad4形成復合物轉移細胞核，作用于幾種控制轉錄的目標基因，例如SNAI1（snail1）、SNAI2（slug）或 Twist，進一步抑制上皮基因表達，誘導間充質基因的表達。TGF-β還可以通過激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、Ras相似物GTP酶（Rho GTP）、磷脂酰肌-3激酶（PI3K）促進EMT。其次，骨成型蛋白（BMP-7）作為TGF-β超家族的一員，可拮抗TGF-β信號通路，參與各種類型的器官損傷誘導HF的EMT過程。在CCl4誘導的肝臟損傷動物模型中，BMP-7通過阻斷TGF-β激發(fā)的EMT過程，減弱了HF的表現(xiàn)[3]。

2 Hh介導信號通路

Hh介導信號通路是胚胎期肝臟形成與形態(tài)發(fā)生有關的一個重要路徑，在成人各種類型的肝臟損傷中也扮演重要的角色[4-5]。Hh產生細胞分泌可溶性Hh配體Sonic Hh、Indian Hh、Desert Hh，與Hh應答細胞產生的Patched（Ptc）受體結合后，解除對 Ptc輔助受體 Smoothened（Smo）的抑制，從而激活細胞核內的轉錄因子Glioblastoma（Gli）家族，包括Gli1、Gli2和Gli3。Hh信號轉導通路在胚胎形成及幾種成人惡性腫瘤的轉移中，可促進EMT的發(fā)生。在成人肝臟損傷修復過程中，某種特定類型的肝臟細胞發(fā)生EMT樣改變也受到Hh信號路徑的調節(jié)。關于HSCs的研究提供了大量數(shù)據支持此觀點。盡管HSCs通常被認為是非上皮細胞，最近的研究證明至少某個亞型的HSCs同時具有間充質細胞及上皮細胞特性[6-7]。當通過藥物或基因阻斷Hh信號通路，可阻止HSCs轉化成肌纖維母細胞過程中的EMT樣轉化，使細胞趨于靜止狀態(tài)或更具上皮細胞特性表型[8-9]。有報道稱，膽管細胞和良性肝細胞同樣受到Hh信號路徑的調控[10-11]。以上證據均表明，在成人肝臟損傷修復和再生過程中，Hh信號路徑像TGF一樣，參與調節(jié)EMT/MET。

3 Notch介導通路

在胚胎形成和組織損傷修復過程中，Notch是另外一個被激活的高度保守信號分子。Notch介導的信號通路包括 Notch受體（Notch1～4）、Notch配體（Jagged）和Ddlta-like。Notch1～4與Jagged結合后，發(fā)生2次蛋白裂解，最終釋放胞內活化閾并轉移至細胞核中，與轉錄因子的DNA結合蛋白PBR-J結合形成轉錄因子復合物，激活下游目的基因Hes家族和HeyJ家族，促使細胞進入分化狀態(tài)。在胚胎形成、組織損傷、腫瘤發(fā)生過程中，已經有大量研究證實Notch介導信號通路可促使EMT發(fā)生[12-14]。最近，Notch介導的信號通路在肝臟纖維化中的作用也被證實。γ-分泌酶抑制劑和雙重抗血小板治療藥物DAPT通過阻斷Notch信號通路，從而阻止幼鼠和大鼠HSCs系發(fā)生EMT。抑制HSCs活化，最終減弱CCl4誘導的大鼠纖維化[15-16]。體外培養(yǎng)膽管細胞，加入γ-分泌酶抑制劑或Jagged1抗體，可通過阻斷Notch信號通路阻斷EMT[17-18]。相反，過度表達Notch1將誘導膽管癌細胞系發(fā)生EMT[18]。這些研究均表明，Notch信號通路在肝臟損傷發(fā)生EMT過程中起到重要作用。

4 缺氧誘導因子（hypoxia-inducible factor，HIF）介導信號通路

缺氧及氧化還原應激常發(fā)生于慢性肝臟疾病過程中。在肝臟腫瘤中，缺氧誘導的相關信號通路促進腫瘤發(fā)生過程中EMT的發(fā)生。HIF是負責缺氧應答的主要轉錄因子。Zhang等[19]報道肝癌標本中，HIF-1α表達與上皮標記物呈負相關，但與EMT相關的轉錄因子SNAI1及間充質標記物呈正相關。在體內研究中也發(fā)現(xiàn)了同樣的結果，缺氧可通過HIF-1α增加SNAI1轉錄，促進兩類肝細胞肝癌（HCC）細胞系發(fā)生EMT。在HCC細胞系中，Wnt-β連環(huán)蛋白可通過與HIF-1α相互作用進一步加強其促進EMT。缺氧誘導的HCC也受到PI3K/AKT信號路徑的調節(jié)[20-21]。TGF-β誘導 HCC細胞系發(fā)生EMT中，抗氧化物可減少活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）產生，證明ROS產生在缺氧誘導肝癌相關EMT中發(fā)揮重要作用[22]。

除了以上提及的信號通路之外，EGF、PDGF和其他信號通路參與調節(jié)肝臟疾病中的EMT。更重要的是，這些路徑之間相互作用，形成復雜的信號網絡，調節(jié)EMT/ MET，最終決定細胞的命運。這些路徑通常誘導或激活幾種EMT相關的轉錄因子，如 SNAI1、SNAI2、Twist、ZEB1、KLF8、Goosecoid、和FOXC2。上調這些轉錄因子表達，可抑制上皮型鈣黏蛋白（E-Cadherin）和其他連接蛋白的表達，促進EMT及其介導的生物學功能。例如，Rowe等[23]報道，特異性抑制肝細胞來源的SNAI1可減輕CCl4誘導的肝臟纖維化和炎性反應。多項研究也證明，Twist可促進HCC浸潤、轉移及血管生成[24-25]。其參與肝臟纖維化的EMT/MET信號轉導通路見圖1。

圖1 Twist參與肝臟纖維化的EMT/MET信號轉導通路

總之，在各種肝臟慢性疾病形成過程中，多種信號通路形成一張復雜的信號網絡，通過調控肝臟細胞的EMT/MET，參與HSCs的來源、活化、增生、募集和細胞外基質的產生降解等，從而促進肝臟纖維化。因此，阻斷這些信號通路或進一步研究尋找一個共同的調節(jié)節(jié)點，可為肝臟抗纖維化藥物研制提供新的理論依據。

[1]Xie G，Diehl AM.Evidence for and against epithelial-to-mesenchymal transition in the liver[J]．Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2013，305（12）：881-890．

[2]Liu J，Eischeid AN，Chen XM．Col1A1 production and apoptotic resistance in TGF-β1-induced epithelial-to-mesenchymal transition-like phenotype of 603B cells[J]．PLoS One，2012，7（12）：e51371．

[3]Dooley S，Hamzavi J，Ciuclan L，et al．Hepatocyte-specific Smad7 expression attenuates TGF-beta-mediated fibrogenesis and protects against liver damage[J]．Gastroenterology，2008，135（2）：642-659．

[4]Choi SS，Omenetti A，Syn WK，et al．The role of Hedgehog signaling in fibrogenic liver repair[J]．Int J Biochem Cell Biol，2011，43（2）：238-244．

[5]Omenetti A，Choi S，Michelotti G，et al．Hedgehog signaling in the liver[J]．J Hepatol，2011，54（2）：366-373．

[6]Kordes C，Sawitza I，Müller-Marbach A，et al．CD133+hepatic stellate cells are progenitor cells[J]．Biochem Biophys Res Commun，2007，352（2）：410-417．

[7]Michelotti GA，Xie G，Swiderska M，et al．Smoothened is a master regulator of adult liver repair[J]．J Clin Invest，2013，123（6）：2380-2394．

[8]Choi SS，Omenetti A，Witek RP，et al．Hedgehog pathway activation and epithelial-to-mesenchymal transitions during myofibroblastic transformation of rat hepatic cells in culture and cirrhosis[J]．Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2009，297（6）：1093-1106．

[9]Chen X，Lingala S，Khoobyari S，et al．Epithelial mesenchymal transition and hedgehog signaling activation are associated with chemoresistance and invasion of hepatoma subpopulations[J]．J Hepatol，2011，55（4）：838-845．

[10]Omenetti A，Porrello A，Jung Y，et al．Hedgehog signaling regulates epithelial-mesenchymal transition during biliary fibrosis in rodents and humans[J]．J Clin Invest，2008，118（10）：3331-3342．

[11]Bielesz B，Sirin Y，Si H，et al．Epithelial Notch signaling regulates interstitial fibrosis development in the kidneys of mice and humans[J]．J Clin Invest，2010，120（11）：4040-4054．

[12]Caiado F，Carvalho T，Rosa I，et al．Bone marrow-derived CD11b+Jagged2+ cells promote epithelial-to-mesenchymal transition and metastasization in colorectal cancer[J]．Cancer Res，2013，73（14）：4233-4246．

[13]Kang J，Kim E，Kim W，et al．Rhamnetin and cirsiliol induce radiosensitization and inhibition of epithelial-mesenchymal transition（EMT）by miR-34a-mediated suppression of Notch-1 expression in non-small cell lung cancer cell lines[J]．J Biol Chem，2013，288（38）：27343-27357．

[14]Saad S，Stanners SR，Yong R，et al．Notch mediated epithelial to mesenchymal transformation is associated with increased expression of the Snail transcription factor[J]．Int J Biochem Cell Biol，2010，42（7）：1115-1122．

[15]Chen Y，Zheng S，Qi D，et al．Inhibition of Notch signaling by a γ-secretaseinhibitorattenuateshepaticfibrosisinrats[J]．PLoS One，2012，7（10）：e46512．

[16]Xie G，Karaca G，Swiderska-Syn M，et al．Cross-talk between Notch and Hedgehog regulates hepatic stellate cell fate in mice[J]．Hepatology，2013，58（5）：1801-1813．

[17]Liu X，Li J，Xiong J，et al．Notch-dependent expression of epithelial-mesenchymal transition markers in cholangiocytes after liver transplantation[J]．Hepatol Res，2012，42（10）：1024-1038．

[18]Zhou Q，Wang Y，Peng B，et al．The roles of Notch1 expression in the migration of intrahepatic cholangiocarcinoma[J]．BMC Cancer，2013，13：244．

[19]Zhang L，Huang G，Li X，et al．Hypoxia induces epithelial-mesenchymal transition via activation of SNAI1 by hypoxia-inducible factor-1α in hepatocellular carcinoma[J]．BMC Cancer，2013，13：108．

[20]Fu J，Chen Y，Cao J，et al．p28GANK overexpression accelerates hepatocellular carcinoma invasiveness and metastasis via phosphoinositol 3-kinase/AKT/hypoxia-inducible factor-1α pathways[J]．Hepatology，2011，53（1）：181-192．

[21]Yan W，F(xiàn)u Y，Tian D，et al．PI3 kinase/Akt signaling mediates epithelialmesenchymal transition in hypoxic hepatocellular carcinoma cells[J]．Biochem Biophys Res Commun，2009，382（3）：631-636．

[22]Kim HM，Haraguchi N，Ishii H，et al．Increased CD13 expression reduces reactive oxygen species，promoting survival of liver cancer stem cells via an epithelial-mesenchymal transition-like phenomenon[J]．Ann Surg Oncol，2012，19 Suppl 3：S539-548．

[23]Rowe RG，Lin Y，Shimizu-Hirota R，et al．Hepatocyte-derived Snail1 propagatesliverfibrosisprogression[J]．Mol Cell Biol，2011，31（12）：2392-2403．

[24]Sun T，Zhao N，Zhao XL，et al．Expression and functional significance of Twist1 in hepatocellular carcinoma：its role in vasculogenic mimicry[J]．Hepatology，2010，51（2）：545-556．

[25]Yang MH，Chen CL，Chau GY，et al．Comprehensive analysis of the independent effect of twist and snail in promoting metastasis of hepatocellular carcinoma[J]．Hepatology，2009，50（5）：1464-1474．

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.19.011

A

1009-5519（2015）19-2920-03

2015-05-15）

國家自然科學基金項目（81260085）。

王芳（1989-），女，四川梓潼人，在讀碩士研究生，主要從事膽管纖維化相關研究；E-mail：770318730@qq.com。

趙禮金（E-mail：386421696@qq.com）。