脂多糖/Toll样受体4信号转导与肝纤维化的研究进展

朱晓静，张 峰，孔德松，陆 茵，王爱云，陈文星，郑仕中

(南京中医药大学1.药学院江苏省中药药效与安全性评价重点实验室，2.中药学一级学科，江苏南京 210046)

肝纤维化是肝对慢性肝病的一种修复反应，是各种慢性肝病的共同病理过程，也是慢性肝病发展成为肝硬化的必经阶段。肝星状细胞的活化是肝纤维化的中心环节。肝纤维化与肝损伤以及损伤之后的炎症反应有十分重要的关系。肝组织中的炎症环境能通过各种促纤维化因子促进肝星状细胞的活化。活化的肝星状细胞能转化为肌成纤维样细胞，产生过量的以胶原蛋白Ⅰ和胶原蛋白Ⅲ为主要成分的细胞外基质，细胞外基质的合成大于降解以致细胞外基质的沉积，最终造成肝纤维化[1]。

1 脂多糖/Toll样受体4信号转导途径

天然免疫系统作为识别病原体的第一道防线，它能够识别微生物如细菌、真菌和病毒等，进而引起具有保护作用的天然免疫反应。免疫系统的这种特有的识别功能需要模式识别受体的参与。Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)是模式识别受体家族中的一员，在人类机体已经发现11种。TLR4是第一个被发现的、同时也是最重要的TLR。它的主要配体是脂多糖，脂多糖是革兰阴性细菌细胞壁的主要成分。脂多糖/TLR4信号转导是一个十分复杂的过程。脂多糖首先与TLR4的胞外区域结合，这个过程需要脂多糖结合蛋白、CD14和髓样分化蛋白2的参与。脂多糖与TLR4结合后引起受体络合物的构象发生改变，进而引起胞内接头蛋白的聚集，最终引发信号级联反应。TLR4在胞内的信号转导需要两对接头蛋白如髓样细胞分化因子88(myeloid cell differentiation factor88，MyD88)和 Toll/白细胞介素1受体相关蛋白含 Toll/IL-1抗性(TIR)域衔接蛋白〔Toll/interleukin-1(IL-1)resistance(TIR)domain-containing adapter protein，TIRAP〕，含TIR接头蛋白分子(TRIF)和TRIF相关衔接分子(TRIF-related adapter molecule，TRAM)的参与，最终激活转录因子如NF-κB和活化蛋白1(activating protein-1，AP-1)以及IL调节因子，这些转录因子能引起参与炎症反应、抗病毒反应、抗细菌反应以及调控细胞生存和凋亡的基因的转录[2]。

2 脂多糖/TLR4信号转导与肝纤维化的体内实验

大量研究表明，TLR4是介导肝炎症反应的重要受体，同时也是连接肝炎症反应和肝纤维化的中间物质，脂多糖能通过肝细胞表面的TLR4受体的介导参与调节肝纤维化的发生发展。对胆管结扎致肝纤维化模型的观察发现，TLR4-MT大鼠(C3H/HeJ)与TLR4-WT大鼠(C3H/HeOuJ)相比，肝纤维化程度明显减轻。在四氯化碳肝纤维化模型和硫代乙酰胺肝纤维化模型中，研究者观察到了同样的结果[3]。Hua等[4]研究发现，在用四氯化碳建立肝纤维化模型的过程中，肝组织中TLR4的表达总体呈上升趋势，并且肝的损伤程度与TLR4的表达呈正相关。为了证明来源于肠道细菌的脂多糖参与肝纤维化的形成过程，Seki等[3]先给大鼠喂非吸收性的广谱抗生素，然后再将大鼠的胆道结扎造成肝纤维化模型。结果发现，与未用抗生素进行预处理的大鼠组相比，这组大鼠在血浆脂多糖水平明显减少的同时，肝纤维化程度也明显减轻。Isayama等[5]对缺少脂多糖结合蛋白的大鼠和缺少CD14大鼠进行观察发现，肝纤维化减轻。以上结果表明，脂多糖参与TLR4介导的肝纤维化的形成过程。事实上，在胆管结扎、四氯化碳注射及硫代乙酰胺3种肝纤维化模型中，血浆脂多糖的浓度均升高。Steib等[6]认为，脂多糖可以通过增加肝中TLR4和MyD88的表达以增强肝对脂多糖的敏感性。

3 脂多糖/TLR4信号转导与肝纤维化的体外实验

肝由肝实质细胞和肝非实质细胞2部分组成。这2种类型的细胞都能表达TLR4[7]。枯否细胞、树突状细胞以及肝窦内皮细胞是肝非实质细胞中的3种免疫细胞，也是抗原提呈细胞，参与天然免疫反应和获得性免疫反应。其中，枯否细胞是肝中最主要的免疫细胞，占总体80%～90%。作为定居在肝中的巨噬细胞，枯否细胞是脂多糖最主要的靶向细胞。正常的枯否细胞没有检测到TLR4 mRNA的表达，在用四氯化碳造模2周后，枯否细胞表面的TLR4表达开始增加，于第4周和第6周达到顶峰。并且研究认为，导致枯否细胞表面TLR4表达的增加可能是由于来源于肠道的脂多糖的调节作用[4]。受到脂多糖刺激的枯否细胞能通过TLR4的介导产生大量的炎性因子如肿瘤坏死因子α和纤维化因子如转化生长因子β及血小板衍生生长因子等，这些细胞因子会促进肝星状细胞的活化，进而促进肝纤维化[8]。Chen等[9－10]研究发现，脂多糖与枯否细胞表面的TLR4结合后，还能促进髓细胞上表达的触发受体1(triggering receptor expressed on myeloid cells 1，TREM-1)和 TREM-3 的表达。而这两个表达于枯否细胞表面的蛋白能进一步加强枯否细胞对脂多糖的炎症反应，如TREM-1能介导由脂多糖诱导的氮氧化物合酶2的表达。

树突状细胞是具有很强抗原提呈功能的专职抗原提呈细胞，它是肝免疫反应的主要启动者。研究发现，肝组织中的2种不同类型的树突状细胞即髓系树突状细胞和淋巴系树突状细胞均表达低水平的TLR4 mRNA[11]。与脾来源的树突状细胞相比，肝组织中的树突状细胞需要更高的脂多糖起始浓度才能引起树突状细胞对脂多糖的反应[12]。这可能是正常肝对脂多糖产生耐受的机制之一。肝受到损伤后，肝中的脂多糖增加，树突状细胞表面的TLR4表达也增加。树突状细胞能通过其表面的脂多糖/TLR4信号转导产生的肿瘤坏死因子α增强肝星状细胞、自然杀伤细胞以及T细胞介导的炎症反应，促进肝纤维化[13]。在受到脂多糖的反复刺激后，树突状细胞还能通过产生IL-10诱导T细胞亚群的分化，降低肝的免疫反应性，促进其对脂多糖的免疫耐受[14]。也有研究认为，树突状细胞能减轻四氯化碳引起的肝纤维化程度。此外，在肝损伤停止后，树突状细胞还能通过增加基质金属蛋白酶9的生成促进肝纤维化的逆转[15]。

研究表明，肝窦内皮细胞在受到脂多糖的刺激后，能通过TLR4介导的MyD88依赖性信号通路，增加基质金属蛋白酶2的生成以促进其分解基质膜的能力，进而提高其侵袭能力，最终促进肝纤维化过程中的血管生成[16]。同样，脂多糖与肝窦内皮细胞表面的TLR4受体结合后，会促进TREM-1和TREM-3的表达[9－10]。另外，用脂多糖反复刺激肝窦内皮细胞后，肝窦内皮细胞会对脂多糖产生耐受性，这种现象有利于肝对炎症反应的控制，进而有利于肝纤维化的逆转[17]。

肝星状细胞也是肝非实质细胞中的一员，它是引起肝纤维化的主要细胞，它的活化是肝纤维化的中心环节[1]。传统上认为，肝星状细胞是受到枯否细胞表面脂多糖/TLR4信号转导产生的细胞因子的刺激而活化的，即肝星状细胞是受到脂多糖/TLR4的间接调控。事实上，肝星状细胞是受到自身表面的脂多糖/TLR4的直接调控。静止的肝星状细胞只表达低水平的TLR4，不表达CD14和髓样分化蛋白2。活化的肝星状细胞中TLR4，CD14以及髓样分化蛋白2的表达均明显增加[18]。脂多糖能通过肝星状细胞表面的TLR4信号转导，活化NF-κB和c-Jun氨基端激酶，促进炎性因子IL-8、单核细胞趋化蛋白1、细胞间黏附分子1和血管细胞黏附分子1的表达，增强肝的炎症反应，最终促进肝纤维化[18]。转化生长因子β是重要的促进肝星状细胞活化的细胞因子。Teratani等[19]认为，脂多糖还能通过肝星状细胞表面的TLR4信号转导，下调转化生长因子β的仿真受体Bambi，增强肝星状细胞对转化生长因子β的敏感性以促进肝纤维化。此外，脂多糖还能通过促进肝星状细胞产生纤连蛋白以进一步促进肝窦内皮细胞的迁移和促血管生成能力[20]。枯否细胞是脂多糖主要的靶细胞，它的主要作用是作为转化生长因子β最主要的来源细胞来促进肝星状细胞的活化，即枯否细胞只是通过其表面的脂多糖/TLR4信号转导间接促进肝纤维化。事实上，肝星状细胞才是主要的通过脂多糖/TLR4信号转导直接促进肝纤维化的细胞[21]。

肝细胞属于肝实质细胞，能吸收脂多糖，并且通过将其分泌到胆汁中而使其从体循环和门静脉中消除[22]。研究者在来源于人的肝细胞中检测到了TLR4 mRNA和蛋白的表达，并且肝细胞受到脂多糖的刺激后，其表面的TLR4表达增加[23－24]。Scott等[25]认为，肝细胞可通过产生脂多糖结合蛋白来增强肝非实质细胞对脂多糖的反应。另外，肝细胞通过脂多糖/TLR4的信号转导产生的干扰素能通过旁分泌途径提高肝单核细胞如枯否细胞的抗炎因子IL-10的表达，降低炎性因子的生成如肿瘤坏死因子α的表达，进而减轻肝纤维化[26]。

4 展望

综上所述，脂多糖/TLR4信号通路在肝纤维化的发生和发展过程中有重要作用。特别是肝星状细胞表面脂多糖/TLR4信号通路的发现，为以肝星状细胞为靶标治疗肝纤维化提供了又一新思路。针对脂多糖/TLR4信号通路的干预将成为防治肝纤维化新的靶点。目前，也有采用TLR4信号通路中的关键蛋白MyD88的抑制剂ST2825用于肝损伤动物模型的研究，研究结果表明此抑制剂有较好的疗效[27]。最新研究发现，从白桦树提取的某种活性成分BA能抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路，显示了显著的抗肝纤维化作用[28]。随着人们对TLR4信号通路的进一步认识，针对此信号通路的药物研究也将成为一个热点，且将为防治肝纤维化带来新的突破。

但是，不可否认，目前对其认识尚不够全面。比如，脂多糖/TLR4信号通路与其他通路之间存在怎样的相互作用关系，它们是通过什么途径来共同影响肝纤维化的发生发展。除此之外，脂多糖/TLR4信号通路的出现无疑是把“双刃剑”，肝细胞通过脂多糖/TLR4的信号转导对肝纤维化存在促进作用的同时也存在抑制作用，故通过这一通路治疗肝纤维化的治疗手段有待对其作进一步的探索和思考。

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