肝纤维化发生机制研究进展

卢丽莎 罗 纯 陈泽雄*

（中山大学附属第一医院中医科，广东 广州 510080）

肝纤维化是指肝细胞发生坏死及炎症刺激时，肝脏中胶原蛋白等细胞外基质（ECM）的增生与降解失去平衡，进而导致肝脏内纤维结缔组织异常沉积的病理过程，轻者称为纤维化，重者进而使肝小叶结构改建、假小叶及结节形成，称为肝硬化[1]。

过去几年，有关肝纤维化发生机制的研究取得了长足的进展，大大加深了对肝纤维化的认识。总结与肝纤维化发生密切相关的主要有以下三个领域：①肝纤维化的细胞学基础；②细胞因子在肝纤维化中的作用；③与细胞外基质降解密切相关的MMPs及TIMPs的研究。

1 与肝纤维化形成的主要细胞种类及其作用

肝纤维化的发生及逆转主要是ECM的产生、堆积及降解的过程。高质量的研究表明肝纤维化的最终共同通路是由肝星状细胞（HSC）介导的。肝星状细胞是肝损伤时生成细胞外基质的主要细胞来源。

控制HSC的激活和增殖以逆转肝纤维化的进程是抗肝纤维化研究的重点之一。因此，许多学者致力于研究影响HSC活化增殖的有关信号转导通路的作用机制，目前研究较多的信号途径有TGF-β/Smad通路、MAPK通路、PPARγ通路、Leptin通路、Integrin通路、NF-κB通路[2]、Ras/ERK通路等。研究发现[3]，Hedgehog-Gli信号通路在肝星状细胞激活存在密切的关系。Gli作为Hh通路末端的转录调控子，在肝星状细胞的激活过程中起着十分重要的作用。Roderburg等研究数据表明[4]，Micro-RNA家族在肝星状细胞中对TGF-β和NF-κB依赖性表达下调的同时，细胞外基质基因表达上调，最终导致细胞外基质产生、降解失衡。其中，miR-29是这一信号传导链中重要的调控因子。最近研究发现，肝星状细胞产生的NOX参与了血管紧张素II（Ang II）的成纤维作用。后者在肝脏可直接作用于肝星状细胞，通过活化NOX复合物进而产生活性氧簇促进成纤维作用。血小板衍生生长因子和瘦素可诱导星状细胞生成NOX，凋亡小体可诱导NOX活化[5]。

枯否细胞（KC） 是肝纤维化形成过程中肝脏炎症反应的效应细胞，是肝脏多种细胞因子的主要来源，其在慢性肝纤维化病程不同阶段对HSC发挥着不同的作用，它通过分泌一系列细胞因子参与HSC的活化进而参与肝纤维化的发生与发展。KC分泌的溶细胞因子包括TGF、IL-I、PDGF和TNF等，作用于肝星状细胞或其他细胞而发生激活作用。同时研究发现在肝纤维化的恢复阶段，KC可抑制HSC活性，促进其凋亡从而发挥抗纤维化作用[6]。王茜等[7]研究报道活化的KC与肝脏免疫耐受的形成和维持有关，KC能够分泌免疫抑制性细胞因子，抑制T细胞增殖并诱导T细胞凋亡，从而发挥负向免疫调节功能。宋维芳等的研究得出NF-κB是纤维化肝脏枯否细胞活化的关键因子[8]。

2 肝纤维化形成中的细胞因子及作用

2.1 TGF-β

TGF-β1是目前发现的最重要的致纤维化细胞因子，既是HSC启动阶段分子调控最强的促进因子，同时也是持续激活阶段的细胞因子[9]。同时TGF-β可以增加HSC上PDGF受体的表达，促进HSC自分泌TGF-β、PDGF，明显抑制活化HSC的凋亡。PDGF和TGF-β构成了活化HSC的自分泌循环，是HSC的持续激活的重要机制。研究发现[10]，TGF-βmRNA的表达与I型前胶原mRNA、血清Ⅲ型前胶原及组织损伤程度成正比。目前研究已证实TGF-β通过多种细胞内信号传导通路诱导HSC胶原生成，其中包括Smad蛋白，MAPK的ERK信号及ROS信号传导通路等。TGF-β的细胞内信号传导通路主要为Smad蛋白信号传导通路[11]。

2.2 PDGF

PDGF在肝脏主要由KC分泌，是一种普遍存在的促细胞活化、分裂及增殖的细胞因子，也是已知HSC的最强丝裂原。HSC激活早期的重要标志就是PDGF表达的增加。PDGF必须与细胞膜上相应受体结合后才能发挥其生物学效应。PDGF诱导HSC增殖涉及多条信号转导通路，目前已知与此相关的信号转导通路主要有Ras/ERK、PI3-K、JAK/STAT。此外，PDGF还可通过细胞内pH值及Ca2+浓度变化传递信号，影响HSC的分裂增殖[10]。有研究应用枯否细胞条件培养基或者PDGF-B作用于大鼠HSC，发现PDGF可通过诱导HSC PDGF-B受体磷酸化，激活细胞内MAPK信号传导通路进而促进HSC胶原的增加。

2.3 TNF-α

TNF-α是一种多功能的细胞因子，是有广泛的生物学活性。近年来，越来越多的研究表明，TNF-α参与了肝纤维化的形成。戴善梅[12]通过肝硬化患者与正常人血清对照研究发现肝硬化患者的血清TNF-α水平非常显著的高于正常人组。孔梅等[13]对肝硬化患者血清瘦素、TNF-α水平变化对比与正常人发现，瘦素与TNF-α在肝硬化的发生发展中起着协同作用。另有研究显示TNF-α有明显抑制活化HSC凋亡的作用，表明TNF-α的促纤维化作用与其抑制活化的HSC凋亡有关。党双锁等[14]用CCL4复合因素诱导大鼠肝硬化的形成过程中，发现IL-18、TNF-α、IFN-γ水平逐渐升高，提示该3种细胞因子与肝硬化的形成及发展有关。

2.4 白细胞介素

目前研究发现多种白细胞介素与肝纤维化形成有密切联系。IL-1可刺激HSC增生，诱导促炎性因子粒－巨噬细胞集落刺激因子（GMCSF）的合成，抑制金属蛋白酶的合成，在多环节参与了肝纤维化的过程[15]。马玉珍等[16]观察CCl4攻击小鼠致肝纤维化血清IL-4、IL-6、IL-8的动态变化规律及其表达的影响，发现CCl4可能通过攻击小鼠IL-4、IL-6、IL-8的表达参与抗炎反应过程，细胞因子在肝纤维化发病过程中起重要的作用。国外最新研究[17]：在细胞转导HCV核心蛋白后分泌的趋化因子中，白细胞介素8被确定为LX-2细胞和原发性肝星状细胞中α平滑肌肌动蛋白表达的强有力的诱导因素，该效应伴有细胞迁移能力下降和黏着斑形成增加。

3 TIMPs和MMPs与肝纤维化的关系

基质金属蛋白酶（MMPs）是降解ECM最主要的酶类，而基质金属蛋白酶组织抑制因子（TIMPs）为MMPS的特异性抑制剂，二者与肝内ECM的沉积与降解密切相关。

MMPS与TIMPS这两个作用相反的家族，在肝脏中维持一种平衡统一的状态。一旦有各种致病因子打破这种统一，则使二者失衡，从而导致肝纤维化的发生、发展。MMPs在肝内主要由HSC和KC表达分泌，是迄今为止发现的唯一能分解纤维类胶原的酶，几乎能降解除多糖以外的所有ECM成分，在生理病理过程中发挥着重要的作用。MMPs家族由24种成员组成，其中有23种存在于人体中[18]。MMPs可被分成六类，在ECM降解中起关键作用的MMPS为MMP-1、MMP-3、MMP-2、MMP-9[19]。MMP-9对正常基底膜有降解作用，与MMP-2一起维持肝脏修复过程中细胞环境结构完整及肝窦基底膜的正常形态[20]。

目前共发现有4种TIMPs。TIMPs是一组低分子量的糖蛋白，广泛分布于组织和体液中，可由成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞等产生。TIMP不仅是调节细胞外MMPs活性最重要的一类酶家族，而且是具有许多共同生化、生理特性的活性蛋白质，其中TIMP-1可以抑制大部分MMPs，尤其是MMP-1的活性，被认为在肝纤维化进程中发挥了重要的作用。谢玉梅等[21]通过对肝硬化患者肝组织中TIMP-1、TIMP-2表达的观察，发现患者肝组织中TIMP-1和TIMP-2相关抗原表达的阳性率为100%，且TIMP-1强度高于TIMP-2，而正常肝组织中无1例表达阳性，同时血清中的TIMPs与肝组织的TIMPs有明显相关性，通过检测血清中的TIMPs可以反映出肝脏组织中相关抗原的表达状态，故可作为肝纤维化的诊断指标。TIMP-2在肝纤维化时的表达情况与TIMP-1类似。在原代培养的星状细胞早期，TIMP-2不表达当星状细胞激活后TIMP-2表达增加。

总之，肝纤维化的形成是一个复杂的过程，肝脏内细胞-细胞、细胞-基质、基质-递质间相互作用，构成了复杂的网络系统，参与肝纤维化的发生及发展。对肝纤维化发生机制的深入研究，将为寻找肝纤维化及肝硬化的防治提供理论基础。开展作用于信号分子、转录因子等小分子物质和针对有关基因的治疗研究，将可能成为今后抗纤维化治疗发展的重要方向之一。

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