肝星状细胞_相关因子与肝纤维化关系的研究进展

综述

肝星状细胞、相关因子与肝纤维化关系的研究进展

曾军(综述) 杨镇(审校)

作者单位:430030 武汉市,华中科技大学同济医学院附属同济医院普外科(曾军通讯地址:442012 湖北省十堰市东风汽车公司茅箭医院普外科)

目前多数认为肝纤维化的形成机制是致病因子造成肝细胞损伤,引起肝Kupffer 细胞(K C)、血小板、肝窦内皮细胞和肝细胞激活,分泌多种细胞因子(cyto kine),与某些化学递质共同作用于肝星状细胞(hepat ic st ellat e cell,HSC),使其激活,转化为肌成纤维细胞(my ofibro blast,M FB),通过旁分泌与自分泌作用,使HSC 增殖,合成大量的细胞外基质(ex tracellular matrix,ECM ),以致其在肝内大量沉积,肝纤维化逐渐形成。即表明,H SC 活化是各种病因肝纤维化发生的共同中心环节 1!。因此,HSC 、相关因子与肝纤维化的关系极为密切,阐明其关系,有助于开发以H SC 为靶点的抗肝纤维化措施。笔者就其关系综述如下。

1.转化生长因子 (t ransfo rming gr ow th factor ,T G F ):T GF 1为现知的最强烈的肝纤维化促进因子。T GF 1的表达水平与肝纤维化严重程度呈显著正相关。T GF 1与活化的HSC 细胞膜上的受体T R 结合后,主要经R as/ERK 和ST AT s 途径 2!发生磷酸化,激活其胞浆内的下游信号转导分子SM A D 蛋白,形成受体型Smad 和辅助性Smad 异源复合体,并由胞浆转入核内,刺激和调节相关基因转录,产生ECM 大量沉积。实验显示 3!:在肝纤维化发生发展的分子机制中,Smad3传递的可能是致肝纤维化信号,Smad7携带的可能是抗肝纤维化信号。T GF 1还能抑制肝细胞的再生,增加细胞表面整合素的表达,同时介导 平滑肌肌

动蛋白(smo oth muscle specific alpha action, SM A)基因的表达导致肌纤维母细胞的转化,而这一功能的实现与RGD 依赖性酪氨酸磷酸化信号转导通路有关。T GF 1还具有诱导肝细胞凋亡的作用,这可能与锌指编码基因T IEG 过度表达有关

4!

。相反,Saile

等 5!实验显示,T GF 1可使H SC 凋亡率提高。但可能使活化的H SC 的FasL 表达显著下调,自发凋亡率降低。此外,T G F 1还可刺激HSC 的P DGF 受体的表达,增加PDG F 促H SC 增殖作用。

2.血小板衍生的生长因子(platelet der ived gr ow th fact or,P DGF ):P DGF 是HSC 的强烈有丝分裂原,P DGF 对HSC 的促增作用最强。除促使H SC 增殖外,也促使H SC 向损害部位迁移,诱导ECM 合成与分泌T G F 等细胞因子。这一作用可被PDG F 受体酪氨酸激酶抑制剂所阻断。位于H SC 质膜上的P DGF 特异性受体是P DGF 跨膜传递的关键环节。P DGF 受体 亚单位的表达是H SC 的活化标志之一。它通过PI3 K 途径、ST A T s 途径、R as/T PK 途径、钙通道、N a +/H +途径、PL C 1途径等信号传导途径,促进HSC 增殖与移行,诱导HSC 合成T GF 等细胞因子发生一系列生物效应。

3.肝细胞生长因子(hepatocy te gr ow th facto r,H GF ):有作者 6!给已发生明显肝硬化的模型鼠予肌肉注射重组人类HG F,1周后,模型鼠血清中不仅能检测出明显的人类HG F 表达,其自身HG F 表达也增多,肝内H GF 相应受体的c met 蛋白增加。与此同时,大鼠肝细胞增殖增加而凋亡减少。而且,其组织病理学发现肝脏小叶及血管

结构明显改善,门静脉系统压力下降,生存率明显提高。肝组织 SM A 阳性率及T GF 1的表达也均明显下降,表明HG F 的抑制肝脏HSC 向成纤维细胞转化的作用,可能是通过抑制H SC 的Desmin 、SM A mRN A 、T GF 1的表达而实现的。也有人报道H GF 不是直接作用于HSC,因为H GF 的受体在肝细胞和胆管上皮细胞中高表达,而在H SC 中的表达却相当低。

4.表皮生长因子(epidermal g r owt h facto r,EG F):肝纤维化时H SC 增殖,同时EGF R 的表达增加。研究提示EGF 对HSC 的M M P 3、T IM P1的基因表达均有正向调节作用,且可能为协同调节 7!。EG F 在肝纤维化发生、发展中的作用取决于EGF 对M M Ps 和T IM Ps 影响、EGF 与其他细胞因子的相互作用及EG F 在细胞因子平衡中的作用。EG F 诱导大鼠成纤维细胞M M P3的产生需原癌基因c fos 和c jun 的参与,但也有研究表明EGF 增强成纤维细胞M M P3基因表达的机制与c fos 无关。

5.瘦素(leptin):H ajime 等 8!发现在体外和体内分离出的H SC 在活化的过程中可以生成瘦素。Diehl 等 9!利用硫代乙酰胺(T A A )作肝纤维化模型,对照鼠肝纤维化明显而ob/o b 大鼠无肝纤维化发生,肝结构正常,而用瘦素与T A A 联合作用时ob/o b 大鼠出现明显肝纤维化。I kejima 等 10!还发现肝内皮细胞和KC 是瘦素致肝纤维化作用的主要靶细胞,证实了瘦素复杂的旁分泌环,且发现Zucker 大鼠(fa/fa 大鼠O B R 突变大鼠)可以抵抗瘦素的生物学作用,显著减轻T A A 中毒后的纤维化反应,a SM A 显著降低。瘦素作用下T GF mR N A 、∀型前胶原mRN A

水平的表达升高8!,亦可以提高T N F 水平11!。

6.肿瘤坏死因子 (tumo r necr osis facto r,T N F ):T NF 能加强H SC的增殖,促进H SC向M F B转化,增加T GF 刺激ECM的合成作用12!。T N F 对H SC基质合成功能的影响发生于基因转录阶段。但有人认为, T N F 对H SC分泌胶原无影响,它对肝纤维化的作用是间接通过刺激肝脏反应的产生而发挥促纤维化作用13!。T N F 可还诱导H SC的结缔组织生长因子mRN A表达,是其参与早期肝纤维化形成的作用机制之一,可能通过T GF 所介导14!。有研究认为,T NF 能够阻止HSC从G0/G1期进入S期,从而具有抑制H SC增殖的作用,T NF 能够降低HSC中bcl 2的表达、提高bax的表达,这可能与其促进H SC凋亡有关15!。

7.胰岛素样生长因子(insulin like gr ow th facto r,IG F):H SC能分泌有活性的IGF 1,外源性IGF 1可显著刺激HSC的增殖。IG F 1通过H SC的自分泌或旁分泌途径在肝组织损伤的修复过程中发挥作用。研究发现,在正常鼠肝脏的细胞只表达少量的IG F受体mRN A,而在纤维化大鼠肝脏中,HSC 的IGF受体mRN A表达水平显著增加,且外源性IL 10可降低CCl4诱导大鼠肝纤维化中I GF 1R的表达,表明IGF与肝纤维化的发生有关16!。

8.白细胞介素类(interleukin,IL): IL 6可刺激H SC的增殖,诱导产生多种急性期蛋白,通过促使基质变性或与其黏附受体相互作用而促使ECM的沉积。HSC活化后IL 10mRN A表达明显增强,在受T N F 、T N F 等刺激后其表达进一步上升。活化的H SC可通过自分泌IL 10产生对肝纤维化的负调作用。翁山耕等17!表明,IL 10主要作用于KC,通过减少K C分泌T N F ,同时也阻断K C和HSC间的协同作用,从而抑制了H SC的激活。国外研究18!证实内源性IL 10可减轻CCl4对小鼠的致纤维化作用,与抑制HSC的T GF 的表达和巨噬细胞T N F 的分泌水平相关。IL 10还可诱导促炎因子GM CSF的合成,抑制M M P的合成。

此外,IL 10能抑制HSC的ICA M 1的

表达。I L 10在多环节参与了肝纤维化

过程。

9.干扰素(interfer on,IN F):IFN

和IN F 是肝脏免疫反应的重要因子

之一,可抑制H SC合成胶原和非胶原

基质。杨永平19!发现IF N 能抑制

HSC前胶原 1mRN A表达且受PT X

敏感的抑制G蛋白调节,提示对PT X

敏感的抑制G蛋白可能是IFN 影响

HSC前胶原 1mRN A表达的重要信

号传递途径。IFN 尚能够减轻已发

生硬化的肝脏门静脉的压力和抗纤维

化19!,但IF N 的直接抗病毒作用也

可能起作用20!。有人用INF 治疗肝

纤维化,能明显减少 SM A(+)H SC

数量,获得同样的治疗效果。

10.激活素(activin,ACT):静息状

态的HSC不表达ACT,而活化的H SC

有表达。HSC表面存在ACT A受体,

在A CT A信号从细胞表面丝/苏氨酸

激酶受体向核内靶基因转导过程中,

Smad蛋白起着关键性作用。肝小叶不

同位置的HSC的ACT表达水平不同,

越靠近纤维结缔组织间隔表达水平越

高,呈梯度性分布21!。A CT促进H SC

分泌∀型胶原、纤维连接蛋白、ECM

等,在一定浓度范围内呈剂量依赖关

系,而且A CT A能协同T GF 发挥该

生物学效应22!。De Bleser等23!则报

道肝纤维化时肝细胞A CT表达消失,

可能是因为肝纤维化未完全形成,A CT

表达暂时降低所致,说明损伤因子直接

作用不会引起A CT表达升高。H SC

分泌大量A CT可造成周围的肝细胞发

生凋亡24!。

11.结缔组织生长因子(connectiv e

tissue g row th facto r,CT GF):HSC是

纤维化的肝脏产生CT GF的主要来源

细胞,CT GF的表达与肝纤维化程度呈

正相关。T GF 可特异性诱导CT GF

mRN A表达,CT GF是T GF 的下游

效应介质,介导了T G F 的促ECM积

聚效应25!。除T GF 外,其他的细胞

因子或生长因子(如PDGF、FG F)也能

增强CT GF在成纤维细胞中的表达。

12.神经生长因子(nerv e g row th

facto r,NG F):在肝纤维化病人和大鼠

体内,H SC均表达N GF受体P75。体

外实验中,静止的H SC不表达P75。

伴随H SC活化,P75表达水平升高。

研究显示,活化的H SC与N GF共育

24h后,凋亡率高于对照组,它通过位

于胞浆内的死亡功能域诱导凋亡,且存

在量效关系。

13.脂肪细胞刺激因子(lipocy te

stimulating facto r,LSP):LSP主要由肝

脏的K C分泌。有研究发现L SP能诱

导HSC表面特异性受体表达,从而增

加HSC对多种CK的敏感性26!。

14.内皮素(endothelins,ET):活化

的HSC表达ET 1mR NA27!。PDG F、

T GF 拮抗剂和氧应激可增加H SC释

放ET 1。在H SC活化和表型转化的

过程中,ET A和ET B受体数目增加,

且与肝硬化病人门脉高压的程度呈正

相关。ET 1所致的细胞内Ca2+浓度

增高和细胞收缩见于H SC活化的任何

时期。ET 1直接作用于肝血窦,引起

体内门静脉灌注血流减少。它抑制

H SC激活可能在于抑制C jun的mR

N A表达,下调C junNH2端粒酶

(JNK)及胞外信号调节激酶(ERT)的

活性,使C jun/A P 1的转录活性受到

抑制,H SC的激活、增殖效应受限。

15.一氧化氮(nitro gen mo no x ide,

NO):Casteele等28!实验证明,N O可

以调节肝星状细胞的收缩性,降低硬化

肝脏的门静脉压力。可通过减低纤维

间隔处纤维基质的积聚而影响门脉高

压的进程29!。外源性NO不仅阻止

ET 1所致的收缩,而且亦减低 SM A

基因表达。 IF N和其他细胞因子、脂

多糖及透明质酸成分可导致HSC产生

NO。NO对收缩蛋白产生也有影响。

实验模型中的N O S#的转基因治疗可

降低门静脉压力,肝内N O S#的减少

可认为是肝硬化窦性门静脉高压的病

理发生机制。

16.趋化因子(chemot actic facto r,

CF):HSC活化可分泌一些趋化因子,

引起白细胞的聚集,加速肝纤维化的进

程。研究发现,H SC活化上清液的巨

噬细胞炎症蛋白(M IP 2)含量显著高于

培养早期H SC。单核巨噬细胞趋化蛋