楊德武,朱海宏通信作者)
(1.青海大學(xué)研究生院,青海 西寧 810000;2.青海省人民醫(yī)院普外科,青海 西寧 810000)
肝纖維化是一個(gè)病理生理過(guò)程,是指由各種致病因子所致肝內(nèi)結(jié)蹄組織異常增生。肝纖維化的特點(diǎn)是細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的進(jìn)行性積累,破壞了肝臟的生理結(jié)構(gòu)。代謝、病毒疾病等導(dǎo)致肝細(xì)胞受損和免疫細(xì)胞浸潤(rùn),激活肝星狀細(xì)胞(HSCs)轉(zhuǎn)分化成肌成纖維細(xì)胞。在正常生理?xiàng)l件下,HSCs(肝星狀細(xì)胞)處于靜息狀態(tài),僅占肝細(xì)胞總數(shù)的5%-8%,存在于竇周間隙中,其特征是其星形形態(tài)和大量的細(xì)胞質(zhì)脂滴,并存有維生素A。在肝纖維化過(guò)程中,HSCs被自分泌信號(hào)激活,并對(duì)損傷肝細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞、庫(kù)普弗細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞如自然殺傷等的旁分泌信號(hào)作出反應(yīng)[1]。巨噬細(xì)胞可以分為一系列不同的表型,從經(jīng)典激活的促炎巨噬細(xì)胞(M1)到選擇性激活的免疫調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞(M2)。這些子類由不同的調(diào)節(jié)因子誘導(dǎo),并表型出不同的標(biāo)記和功能活動(dòng)。M1的特征是表達(dá)促炎細(xì)胞因子,而M2表達(dá)抗炎介質(zhì)。肝巨噬細(xì)胞具有顯著的可塑性,可在其微環(huán)境的各種刺激下轉(zhuǎn)換成不同的表型,有時(shí)同時(shí)表達(dá)M1和M2分化標(biāo)記物。大量研究表明,不同的巨噬細(xì)胞亞群共存于肝臟,并促進(jìn)不同階段的纖維化,在肝纖維化的進(jìn)展和消退中起著雙重作用。庫(kù)普弗細(xì)胞是位于肝臟中的特殊巨噬細(xì)胞,研究顯示,庫(kù)普弗細(xì)胞對(duì)肝臟損傷的初始反應(yīng)很重要,活化的庫(kù)普弗細(xì)胞產(chǎn)生多種與HSCs激活有關(guān)的細(xì)胞因子和趨化因子。有研究顯示,趨化因子CXCL6通過(guò)表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)依賴通路刺激庫(kù)普弗細(xì)胞釋放TGF-β,在肝纖維化中發(fā)揮重要作用[2]。另外,在活化的HSC中可觀察到自噬的發(fā)生,抑制自噬作用可抑制HSC的活化及增殖,且由于自噬與脂質(zhì)降解相關(guān),HSC自噬減少會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞難以降解脂滴且處于靜止?fàn)顟B(tài),這表明自噬是HSC活化的影響因素[3]。
TGF-β (transforminggrowthfactor-β,TGF-β)是 一 組 調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化的細(xì)胞因子,TGF-β信號(hào)被認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)HSC激活和纖維化發(fā)生的最重要途徑之一。雖然TGF-β2在膽道成纖維中起著重要的作用,但TGF-β1 是肝臟成纖維中研究最廣泛的亞型。此外,有研究表明血小板最近被確定為肝臟中TGF-β的重要來(lái)源。在哺乳動(dòng)物中已經(jīng)鑒定出3種:TGF-β1,TGF-β2和TGF-β3,其中TGF-β1是一種多功能細(xì)胞因子,在組織纖維化中參與炎癥浸潤(rùn)、細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞凋亡和分化等過(guò)程。Smad蛋自家族是TGF-β1的下游底物分子,按其結(jié)構(gòu)和功能可分為3種類型:①受體激活型:Smadl、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8和Smad9;②通用型:Smad4;③抑 制 型:Smad6和Smad7。TGF-β1及 其2種TGF-β受體Ⅰ和Ⅱ在上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenehymal transition , EMT)和纖維化中起關(guān)鍵作用。TGF-β1通過(guò)激活smad依賴性和非依賴性途徑發(fā)揮其生物學(xué)活性[4]。TGF-β1是導(dǎo)致肝纖維化的最重要的細(xì)胞因子,來(lái)源于自分泌和旁分泌[5]。正常情況下,肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中TGF-β1表達(dá)很少,當(dāng)慢性損傷刺激時(shí),肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞和激活的HSC以及肝內(nèi)其它細(xì)胞產(chǎn)生大量TGF-β1,使HSC活化,刺激膠原基因的轉(zhuǎn)錄,產(chǎn)生大量的ECM,同時(shí)減少基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的表達(dá),增加基質(zhì)金屬蛋白酶抑制因子-1(TIMP-1)的表達(dá),破壞ECM的產(chǎn)生和降解之間的動(dòng)態(tài)平衡,導(dǎo)致肝纖維化。此外,ECM也不是惰性的,也可以儲(chǔ)存細(xì)胞效應(yīng)因子分泌的細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子,ECM的自身積累會(huì)激活正反饋通路,進(jìn)一步放大纖維化。TGF-β1/Smad信號(hào)通路激活抑制了肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞的前體細(xì)胞(肝卵圓細(xì)胞、干細(xì)胞)的生長(zhǎng),從而抑制肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞的再生,加重纖維化。有研究顯示:在小鼠CCL4誘導(dǎo)的肝纖維化模型中,線粒體融合蛋白2(Mitofusion-2,Mfn2)很可能是通過(guò)TGF-β1/Smad通路抑制肝纖維化[6]。
研 究 表 明:miRNA-101對(duì)TGF-β1誘 導(dǎo) 的 肝 細(xì) 胞 上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程有明顯的抑制作用,可通過(guò)結(jié)合TGF-β1型受體和鋅指轉(zhuǎn)錄因子9的mRNA,減少TGF-β1型受體、TGF-β1、血小板衍生生長(zhǎng)因子和結(jié)蹄組織生長(zhǎng)因子以及纖維化相關(guān)的炎癥因子如基質(zhì)金屬蛋白酶-1及I型膠原的產(chǎn)生,進(jìn)而影響肝纖維化發(fā)展[7]。有研究表明miRNA-122治療對(duì)HSCs的激活有負(fù)調(diào)控作用,并抑制TGF-β1/Smad4 信號(hào)誘導(dǎo)的EMT[8]。在LX-2細(xì)胞(人肝星狀細(xì)胞)中,miR-146a-5p負(fù)調(diào)控PTPRA基因,抑制TGF-β1刺激的LX-2細(xì)胞中a-SMA的表達(dá)[9]。有研究顯示,miR-542-3p通過(guò)上調(diào)BMP-7,降低HSCs的活化和纖維標(biāo)記物如TGF-β1和α-SMA的表達(dá)[10]。研究顯示:miR-1254控制TGF-β1下游信號(hào)傳導(dǎo),下調(diào)LX-2細(xì)胞中a-SMA、TGF-β1、2的表達(dá)和傷口愈合反應(yīng)等纖維化標(biāo)志物[11]。在一項(xiàng)研究中,miR-219被確定為TGF-β2的直接靶基因。在臨床樣本中,miR-219表達(dá)下調(diào),其表達(dá)在肝纖維化患者中呈負(fù)相關(guān)。miR-219降低了血管緊張素II誘導(dǎo)的促纖維化標(biāo)記物的表達(dá),如a-SMA。過(guò)表達(dá)miR-219可顯著減輕CC]4誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化[12]。在HSC激活過(guò)程中,miR-141的表達(dá)顯著增加。研究顯示:miR-141基因敲除抑制TGF-β1介導(dǎo)的AKT/mTOR通路的激活,降低HSC的增殖潛能[13]。通過(guò)大鼠門靜脈注射過(guò)表達(dá)miR-503的慢病毒可降低CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化中a-SMA纖維化標(biāo)志物,提示miR-503具有抗纖維化作用[14]。
miR-125b是細(xì)胞中廣泛表達(dá)的miRNA之一,在細(xì)胞分化、增值、遷移和凋亡中具有重要作用[15]。有研究顯示miR-125b可通過(guò)上調(diào)RhoA信號(hào)促進(jìn)HSCs的激活和纖維化發(fā)生。研究表明:在肝纖維生成過(guò)程中,miR-125b僅在肌成纖維細(xì)胞中上調(diào),而在肝細(xì)胞中不上調(diào)[16],因此,miR-125b可被認(rèn)為是HSCs特異性纖維化標(biāo)志物。在先前的研究中,miR-29a、miR-29b1、miR-29b2 和 miR29c 在HSCs中表現(xiàn)出促凋亡潛能,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,降低肝纖維化。此外,miR-29b被報(bào)道可減少?gòu)男∈笾蟹蛛x的原代HSCs的自噬和激活[17]。miR-29a通過(guò)誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞表型逆轉(zhuǎn)為靜止的HSCs,在控制纖維化中起著重要的作用。研究表明,miR-29a通過(guò)對(duì)V1亞基C1(ATP6V1C1)的負(fù)調(diào)控,導(dǎo)致肝纖維化中肌成纖維細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化為靜止的HSCs[18]。miR-25在LX-2細(xì)胞和原代小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞中的抗纖維化作用已得到證實(shí)。miR-25過(guò)表達(dá)的HSCs對(duì)TGF-β1不太敏感,這表明miR-25具有抗纖維化作用。研究發(fā)現(xiàn)miR-25過(guò)表達(dá)可減輕硫代乙酰胺(TAA)誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化[19]。miR-194具有抗肝纖維化作用,miR-194通過(guò)絲氨酸/蘇氨酸激酶(Akt2)抑制HSCs,過(guò)表達(dá)miR-194抑制活化HSCs中a-SMA的表達(dá)。有研究表明:miR-194agomir治療可顯著減輕CCl4誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化[20]。鋅指E盒結(jié)合同源盒1(ZEB1)是一種轉(zhuǎn)錄抑制因子,在HSCs的激活和纖維化發(fā)生中起著重要作用。有研究顯示:抑制miR-708在HSCs和肝臟組織中的表達(dá)導(dǎo)致ZEB1的同時(shí)增加,而miR-708的過(guò)度表達(dá)通過(guò)下調(diào)ZEB1來(lái)降低HSCs的激活和增殖,其途徑是負(fù)調(diào)控Wnt/p-catenin信號(hào)通路[21]。
綜上所述,肝纖維化的病理機(jī)制十分復(fù)雜,肝星狀細(xì)胞的活化是肝纖維化發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵因素,TGF-β1的分泌與肝星狀細(xì)胞的活化相互促進(jìn),microRNA通過(guò)多種途徑參與調(diào)控肝纖維化的發(fā)展,相信隨著對(duì)肝纖維化病理機(jī)制的深入研究,肝纖維化的治療會(huì)更加科學(xué)有效。