多糖与TNF-α介导的肝纤维化

林 龙,王葆春,费 瑞

(1.海南省人民医院普外科,海南海口570311;2.吉林大学白求恩医学院细胞生物学系,吉林长春130021)

肝纤维化(hepatic fibrosis)是指肝脏在不同病因损害下所导致的肝纤维结缔组织的过度沉积,是细胞外基质(extracellular matrix,ECM)合成增加和ECM降解不平衡的结果,是“慢性肝炎-肝纤维化-肝硬化”这一发展过程的枢纽。因而,阻断和延缓HF的发展是治疗各种肝病的重要策略,是国内外肝病研究领域的一大热点。肝纤维化是一个缓慢而动态过程,涉及到细胞、细胞因子和ECM之间的一系列复杂变化。越来越多的实验及临床证据表明[1],细胞因子在肝细胞再生调控及ECM的合成与降解方面有重要作用。其中,TNF-α是目前已知在肝纤维化研究中最早受到关注的细胞因子之一。它在人肝纤维化的形成过程中起到十分重要作用。

1 TNF-α与肝脏疾病

TNF-α是1975年,Carswell等在血清中发现的能杀伤某些肿瘤细胞或使体内肿瘤组织发生出血坏死的因子,称为肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)。1985年Shalaby把由巨噬细胞产生的TNF命名为TNF-α。研究表明,TNF-α能通过多种途径参与肝纤维化的调控:(1)作为重要的刺激原使肝星形细胞(hepatic stellate cell,HSC)活化,导致ECM合成增加并分泌多种细胞因子[2-3];(2)激活转录因子c-jun/AP-I,使胶原酶表达下降,基质金属蛋白酶表达升高[4];(3)刺激产生单核细胞趋化因子和中性粒细胞趋化因子引起白细胞在损伤部位聚集,加速肝纤维化进程[5];(4)在转录抑制剂的协同作用下介导肝细胞的坏死和凋亡[6-8]。Weiner等[9-10]研究发现,TNF-α不仅可使体内外培养的大鼠肝脏Ito细胞增加合成胶原蛋白和蛋白多糖约3.5和2.6倍,增加3T3 L1脂肪细胞系Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型前胶原mRNA的表达,而且还能消除转化生长因子β对大鼠Ito细胞增殖的抑制作用,促使Ito细胞增殖并分泌纤维连接蛋白和蛋白多糖等基质。Czaja等[11]发现,肝纤维化早期肝内TNF-αmRNA首先出现并逐渐增高,随后Ⅰ型胶原mRNA含量开始上升,至肝纤维化晚期,TNF-αmRNA水平逐渐下降,而Ⅰ型胶原mRNA水平持续升高,表明TNF-α在肝纤维化启动和发展过程中起重要作用。此外,刘翠莲等[12]采用放射免疫分析法测定203例慢性肝病患者血清TNF-α、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-8(IL-8)水平。结果提示 TNF-α、IL-6和 IL-8均参与了 ECM的调节,表明 TNF-α、IL-6、IL-8水平与肝损害程度和肝脏炎症活动程度密切相关。

Li Tian等[13]研究还发现,TNF-α还能间接诱导其他促纤维化因子的作用,如IL-1和IL-6等。这些因子,一方面促进局部炎症反应,使肝组织不断受损,另一方面促进成纤维细胞和间质细胞的增殖和分化,维持肝组织损伤与修复循环,结果使更多的间质细胞参与并产生大量ECM,从而导致肝纤维化的发生和发展。临床研究[14]表明,慢性乙型肝炎患者血浆TNF-α水平明显升高。例如:Yoshioka等[15]研究发现慢性肝病患者肝组织内浸润单核细胞合成TNF-α增多并与肝炎活动相关,同时阳性TNF-α染色的单核细胞主要分布在汇管区,这与肝纤维化时胶原蛋白的分布一致。Volper等[16]应用免疫电镜技术观察到慢性肝病肝组织中各种细胞表面TNF-α受体数量均明显增多。Gonzalez-Amaro等[17]应用原位杂交技术在体内外实验中发现HBV、HCV感染能诱导肝细胞产生TNF-α,并认为HBV X蛋白可调节肝细胞对TNF-α的表达,这一结果进一步支持TNF-α在病毒感染诱发的肝病中起重要作用。因此,在慢性肝病患者肝组织中不仅有高水平的TNF-α表达,也有高水平的 TNF-α受体存在,这就为肝脏组织的持续损伤和纤维化修复奠定了物质基础。可见,在各种原因所致的肝脏损伤及其炎症反应过程中,TNF-α起着中心炎症介质的作用。它一方面可促进炎症反应,加重肝脏损害,另一方面又可促进间质细胞增殖分化和ECM的合成而使肝组织损伤得以修复。由此推测,体内TNF-α大量释放可能参与肝脏的损伤一修复循环,最终引起肝脏大量ECM的合成与沉积,从而导致肝纤维化或肝硬变。因此,应用TNF-α拮抗剂有可能成为防止肝损伤和肝纤维化的重要途径。

实验证实[18],TNF-α是通过与受体的结合发挥生物学作用。已知TNF-α的受体是由不同基因编码的相对分子量为55×103的TNF受体(TNF-Rp55)和相对分子质量为 75×103的TNF受体(TNF-Rp75)。TNF-Rp55表达于近乎所有的体细胞中,但TNF-Rp75则主要表达于粒细胞和上皮细胞。Tomita等[19]研究发现,在MCD(methionine and choline deficient)喂养鼠中,Kupffer细胞和内皮细胞中血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)和VCAM-2的表达上调可导致TNF-α从upffer细胞释放增加,表明TNF-Rp55是TNF-α在多种类型细胞中的主要信号受体。通过研究TNF-α/TNF-Rp55信号在肝纤维化过程中的病理生理作用,认为TNF-Rp55介导的信号转导途径可调节Kupffer细胞的活化,并最终促进肝纤维化的进展,而对TNFRp55受体的封闭作用可改善肝纤维化。

2 多糖与肝脏疾病

目前,有关糖类在肝脏疾病中的研究已有不少报道,例如,Lee等[20]研究发现,肝细胞表面的去唾液酸化糖蛋白受体及甘露糖N-乙酰葡萄糖受体可清除体内异常的糖基化蛋白以维持血清糖蛋白的平衡。因此,可通过检测血清中N-糖基化蛋白谱的异常分布来判断肝细胞功能受损情况。还有研究[21-22]发现,肝炎和肝癌患者血清中转铁蛋白的糖链异常。在多糖保肝、护肝和抗纤维化方面,一些生物活性多糖,如云芝多糖和香菇多糖等的作用已得到公认,而枸杞多糖和北五味子多糖,也可通过降低肝组织丙二醛的含量和提高肝糖元含量及机体的能量储备,抵抗有害物质对肝脏的损害[23]。研究发现[24],冬虫夏草多糖能明显降低实验性肝纤维化鼠肝组织的胶原沉积,抑制Ⅰ、Ⅲ型前胶原纤维的表达,促进肝功能改善。进一步研究表明[25],冬虫夏草多糖还可对体外培养的HSC增殖有明显抑制作用,并可减少HSC对3H-Pro的掺人,抑制胶原的合成,从而进一步从细胞水平和分子水平上证实冬虫夏草多糖具有抗肝纤维化作用。Mooney等[26]通过研究酸性糖蛋白(AGP)的糖链结构,发现在不同时期肝纤维化患者血清中,其AGP的糖链结构有所不同。这一发现提示,AGP的糖基化受肝纤维化程度的影响。最近的研究证实[27-29],杜仲多糖具有抗肝纤维化作用;而纯化后的玉屏风多糖可高效抑制TGF-β1诱导的HSC-T6的增殖,从而防止大鼠的肝纤维化;羧甲基茯苓多糖还能通过抑制肝纤维化大鼠肝细胞的TGF-β表达和下调Smad3的表达及上调Smad7的表达等对TGF-β-Smad系统的调节作用,产生抗肝纤维化作用。李立华等[30]报道,不同剂量的芦根多糖可通过抗氧化、保护肝细胞、抑制胶原沉积等途径来抑制肝纤维化,其中大剂量的芦根多糖还可降低胶原含量。

壳聚糖(chitosan)为甲壳素的脱乙酰化产物,是一种天然的带正电荷的生物高分子线形多糖,是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源。近来的动物实验[31]表明,壳聚糖能明显减轻实验性脂肪肝大鼠肝脏脂变的严重程度,并随药物用量的递增,改善程度逐渐增加,说明壳聚糖能降血脂和胆固醇,并对脂肪肝的形成具有一定的防治作用。Sugano.M[32-33]研究结果也表明,壳聚糖对大鼠血胆固醇水平降低的机理主要在于壳聚糖与胆酸结合而使其排出体外,打断了胆酸的肠肝循环,从而减少了脂质的吸收。

总之,抗肝纤维化已进入我国临床实践,其治疗手段将随着应用实践不断加深而得到检验,其中多糖在肝纤维化治疗中的作用越发引人注意。Hans Popper教授曾说:“谁能阻止或延缓肝纤维化,谁将能医治大多数慢性肝病”。因此,重视并应用中药多糖开展抗肝纤维化治疗,可望降低肝病患者的死亡率,使我国肝病研究在国际学术界独树一帜。最近,Friedman又提出肝纤维化“逆转”的概念,其定义是纤维化程度较前减轻,而不必对逆转幅度量化或要求组织学完全恢复到正常。相应的临床表现是达到纤维化稳定或面对持续的肝损伤不再进展。由此提出肝纤维化治疗的最高目标和最低目标,即:完全逆转肝纤维化和阻断或延缓肝纤维化进展。现在,利用多糖在TNF-α介导的肝纤维化过程中的作用来逆转肝纤维化的前景已引起了肝病学者的巨大兴趣。人们预计,在未来20年里,利用多糖治疗肝纤维化的梦想将变为现实。

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