抗肝纤维化的潜在作用靶点

药学学报Acta Pharmaceutica Sinica2014,49(10):1365−1371・1365・

抗肝纤维化的潜在作用靶点

赵双双,邵荣光,何红伟*

(中国医学科学院、北京协和医学院医药生物技术研究所,北京100050)

摘要:肝纤维化是肝脏内弥漫性细胞外基质特别是I型胶原α1过度沉积的病理过程,最终导致肝硬化或者

肝功能衰竭。由于肝纤维化及肝硬化前期可以逆转,因此控制肝纤维化这一可逆的过程,对于肝硬化和肝功能衰

竭的预防及治疗十分重要。本文在大量文献基础上,就潜在的抗肝纤维化靶点予以综述,包括致肝纤维化最重要

的细胞因子之一TGF-β1以及近期发现的整合素αV等,旨在为预防或治疗肝纤维化提供新的途径。

关键词:肝纤维化;肝星状细胞;转化生长因子β1;细胞外基质

中图分类号:R963文献标识码:A文章编号:0513-4870(2014)10-1365-07

Potential targets for anti-liver fibrosis

ZHAO Shuang-shuang,SHAO Rong-guang,HE Hong-wei*

(Institute of Medicinal Biotechnology,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,

Beijing100050,China)

Abstract:Liver fibrosis is a pathological process of the excessive accumulation of extracellular matrix, especially collagenα1(I)in liver.Ultimately,hepatic fibrosis leads to cirrhosis or hepatic failure.Liver fibrosis and early cirrhosis can be reversed,thus control of the development of liver fibrosis is very important

for preventive treatment of cirrhosis and hepatic failure.This is a review of potential targets for anti-hepatic fibrosis based on plenty of publications,including TGF-β1and integrinαV and so on,aimed at providing novel therapeutic targets in liver fibrosis.

Key words:liver fibrosis;hepatic stellate cell;transforming growth factor-β1;extracellular matrix

慢性肝病是威胁全球人类健康的一个重要问题,每年死于慢性肝病的人数接近80万[1]。急慢性肝损伤都会导致肝纤维化(liver fibrosis)的产生,肝纤维化是肝脏内弥漫性细胞外基质(extracellular matrix, ECM),特别是I型胶原α1过度沉积的病理过程。它是机体对肝损伤的一种修复反应,是各种慢性肝病的共有病理改变。肝纤维化的进一步发展会导致肝硬化、肝功能衰竭及门脉高压,并最终需要肝移植来延续生命[1,2]。

收稿日期:2014-04-24;修回日期:2014-06-03.

基金项目:国家自然科学基金资助项目(81170409);中国肝炎防治基金会—王宝恩肝纤维化研究基金资助课题(20110026);国

家“重大新药创制”科技重大专项(2012ZX09301002-001). *通讯作者Tel/Fax:86-10-83166673,E-mail:hehwei@

肝损伤产生的多种刺激因素导致肝纤维化的形成,包括氧化应激反应、组织缺氧、炎症及免疫反应等[3]。肝纤维化形成过程中,多种细胞参与其中,包括肝星状细胞(hepatic stellate cells,HSCs)、肝实质细胞、枯否细胞(kuffer cells,KCs)[4]、肝窦内皮细胞等。肝损伤刺激这些细胞释放各种促纤维化细胞因子,包括转化生长因子β(transforming growth factor beta,TGF-β)、血小板衍生因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等细胞因子。这些细胞因子又进一步促进HSCs的激活和增殖,活化的HSCs分泌大量的TGF-β1,使TGF-β1水平不断升高,

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同时分泌大量的纤维化胶原蛋白(主要是Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白),导致ECM的过度沉积,使肝纤维化程度不断加重。

肝纤维化与肝硬化的治疗十分困难,目前仅有中国批准了两种中药复方——鳖甲软肝片和扶正化瘀片,其中复方鳖甲软肝片正在进行Ⅳ期临床试验,而扶正化瘀片已完成Ⅳ期临床试验。除针对病因以外,尚无其他药物被批准用于肝纤维化的治疗。新药的研发有赖于不断发现潜在的治疗靶点,因此寻找抗肝纤维化靶点对于肝纤维化的治疗十分重要,本文对近期的靶点研究进行综述。

1TGF-β1与肝纤维化

TGF-β细胞因子具有多功能生物学活性,能够调节多种细胞的增殖分化、组织损伤修复,参与上皮间质转化(epithelial mesenchymal transition,EMT)、胚胎发生以及ECM的合成与沉积。TGF-β1是TGF-β超家族成员之一,是一组具有多种生物学功能的蛋白多肽,是目前已知最重要的致纤维化的细胞因子之一,它主要通过激活HSC、促进ECM的合成以及抑制ECM的降解,促进纤维化的产生。因此,能够调节TGF-β1活性和通路的分子,是重要的抗纤维化靶标。

Liu等[5]发现,异常的TGF-β1信号在小鼠原发性胆汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis,PBC)中起关键作用,TGF-β1在PBC中发挥着双重作用,虽然它能抑制炎症反应,但加重了肝纤维化程度。Lee 等[6]研究发现,蜂毒明肽能够通过抑制TGF-β1诱导肝实质细胞的EMT过程,起到抑制肝纤维化的作用。近期,Fan等[7]利用TGF-β1疫苗明显改善了动物肝纤维化程度。TGF-β1疫苗抑制了大鼠HSCs中Smad2/3的磷酸化、降低了基质金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitors of metalloproteinase,TIMP)-1的蛋白表达,同时能够改善小鼠的肝损伤程度,促进肝实质细胞增殖并抑制其凋亡。TGF-β1疫苗有可能为肝纤维化提供新的治疗途径。此外,TGF-β1抑制剂吡非尼酮(pirfenidone)已经批准上市治疗特发性肺纤维化,而它在抗肝纤维化方面的治疗潜力也正在被挖掘出来[8]。

2TIMP-1与肝纤维化

ECM的沉积是纤维化的发病机制中最重要的特点,其降解受基质金属蛋白酶(matrix metallopro teinases,MMPs)调控。TIMPs是MMPs 主要内源性抑制因子,可以与活化的MMPs不可逆结合,抑制其对ECM的降解活性,导致肝纤维化的产生和恶化,其中TIMP-1在肝纤维化形成过程中起着至关重要的作用。

有多项研究表明,TIMP-1与肝纤维化程度呈正比。大鼠在肝纤维化恢复的第1周,TIMP-1的mRNA 水平及Ⅰ型胶原蛋白前体(procollagen I)均显著下降[9]。过表达TIMP-1的转基因小鼠,纤维化程度增加且恢复能力明显减弱[10]。相反,用MMP-9突变蛋白作为TIMP-1拮抗剂能增加基质降解,进而抑制肝纤维化[11]。近期研究表明,TIMP-1的小干扰RNA (small interfering RNA,siRNA)导入大鼠体内后,降解正常胶原的MMP-13及TGF-β1表达水平明显降低,活化的HSCs数目也明显减少,肝纤维化程度得到明显的改善[12]。

TIMP-1在促进肝纤维化产生过程中发挥重要作用,因此利用一定的手段,如导入TIMP-1拮抗剂或siRNA-TIMP-1,使TIMP-1在体内表达水平降低,肝纤维化便可得到改善。

3TLR4与肝纤维化

Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)4属于模式识别受体,能够识别不同的病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)。TLR4不仅在免疫应答的调节过程发挥重要作用,而且还参与了肝脏等器官的非感染性炎症反应。TLR4的主要配体为脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)。脂多糖是导致炎症的革兰阴性菌最重要的细胞壁成分,而纤维化与炎症有着密切的关系。已有研究表明,肝损伤如慢性肝脏疾病和肝硬化后,患者血浆中的脂多糖水平明显高于正常人[13]。因此,TLR4和脂多糖系统在肝纤维化发病机制中的重要性逐渐被人们认识,使其成为未来肝纤维化治疗的可能靶点。

近年来的研究表明,TLR4在肝纤维化的发病机制过程中起到枢纽作用。Chen等[14]在对人类瘢痕研究中,运用免疫组化、RT-PCR等方法发现瘢痕成纤维细胞TLR4的表达与正常细胞比较明显增加。还有研究表明,TLR4通过促进炎症反应,进一步刺激纤维化的产生,通过促进HSCs的活化、HSCs和KCs的相互作用以及增加TGF-β信号通路活性,增强纤维化程度[15]。Bai等[16]经研究发现,百里香醌(thymoquinone)能够通过抑制HSCs中PI3K和TLR4信号通路的活性,改善肝纤维化程度。Qian等[17]研究发现,槐根碱(sophocarpine)也能通过抑制TLR4信号通路,进而抑制肝纤维化。因此可以以TLR4为靶点,寻找肝纤维化治疗新方法。

4整合素αV与肝纤维化

TGF-β1是重要的促纤维化细胞因子,也是很多组织纤维化的核心介质,它的活化在肝纤维化形成