肝纤维化中MAPK信号转导通路对肝星状细胞活性的影响

张琴，黄涛，卓强，郑人源

（成都医学院，成都 610500）

肝纤维化（liver fibrosis）作为共同的病理学基础存在于一切慢性肝病中，肝星状细胞（hepatic stellate cell，HSC）在所有肝纤维化病变的形成过程中起至关重要的作用［1，2］。引起肝纤维化的细胞外基质（extracellularmatrixc，ECM）主要来源于HSC，它能在炎症、外界的物理化学因素、缺氧、肝损伤等刺激下分泌一些细胞因子，通过相应的信号通路调节HSC的活性，使其转化为具有增殖性、成纤维性和收缩性的肌成纤维细胞表型（活化的HSC），大量分泌以胶原蛋白为主的ECM，打破ECM合成与降解的正常平衡，过度沉积于肝脏中，重构肝脏结构而引起纤维化，但肝纤维化的早期可以逆转［3，4］。 丝裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinases，MAPK）是一类丝氨酸蛋白激酶［5］，位于真核生物细胞浆中，基因序列高度保守，能介导细胞中的多种生物学反应。它作为主要的信号传递系统之一，在介导多种病理、生理过程（如细胞间功能同步、细胞生长、分裂、分化、增殖、凋亡以及转化）中起重要作用［6，7］。本文就肝纤维化发生中MAPK信号转导通路对HSC活性的影响作一综述，为进一步研究肝纤维化的防治提供参考。

1 HSC与肝纤维化

肝脏在受到炎症等外界刺激后可发生纤维化，其进一步可向肝硬化、肝衰竭发展而导致死亡。迄今为止的基础实验和临床研究表明，去除损伤因素后肝纤维化能够逆转，其形成的中心环节是HSC的激活。HSC由德国学者Kupffer最早发现，位于肝内窦周Disse腔隙中，包绕着肝血窦，伸出数个星状胞突，胞体呈圆形或不规则形，其占肝脏总体积的1.4%［8］。HSC在正常情况下处于静态，当炎症及物理化学损伤等刺激肝脏时，能够被激活，此时细胞表型由静止型转为激活型。激活型的HSC除在刺激因素的作用下进一步迁移、增殖外，主要有两个转化方向［9］即发生细胞凋亡和再回到静止型。已有研究［10］表明，激活后的HSC主要通过凋亡途径消除，激活型HSC的减少和消除能使已有的纤维化逐渐消退，因此HSC的凋亡同肝纤维化治疗有密切关系。根据肝纤维化发生中HSC的作用，治疗肝纤维化可以从抑制HSC的增殖活性以及促使HSC凋亡着手。马红等［11］通过实验发现，肝细胞所分泌的生长因子有显著抑制ECM合成及HSC活化的作用，可以通过其抑制HSC活化产生抗纤维化作用。孙巧玲等［12］研究发现，导入外源性IL－10基因能影响TGF－B1及TNF－α的表达，从而抑制大鼠HSC的增殖，实现对肝纤维化的逆转或者抑制作用。肝纤维化难以逆转的一个原因是，激活后的HSC可通过肝脏内细胞的旁分泌以及自分泌维持活化状态。因此，逆转肝纤维化发生的又一途径是让活化的HSC通过凋亡而消除。王萍等［13］实验表明，早期的肝纤维化能够通过HSC凋亡而明显逆转，神经生长因子受体p75可以特异性选择诱导HSC发生凋亡，从而促进肝纤维化早期逆转。

2 MAPK信号转导通路的功能

MAPK信号转导通路广泛地存在于真核动物细胞内，能被细胞外的一系列刺激或信号（如物理应激、细菌复合物、生长因子、炎性细胞因子等）激活，作为信号转导一个共同通路，在细胞周期调控和多种功能调节中有重要作用。激活的MAPK将细胞外刺激信号传递至下游应答分子，转导至细胞、细胞核而引起一系列生物学反应，从而促使相应的基因表达［14］，影响细胞增殖、凋亡活性以及多方面生理过程。MAPK信号转导通路包括有ERK、JNK／SAPK、p38以及ERK5／BMK1 4类亚族，可被各种刺激因素激活，再通过激活转录因子形成相应的转导通路，介导细胞生物学效应。同时在几条通路之间存在相互联系，从而导致通路间产生相互抑制或协同作用［6］。

ERK是MAPK中研究最清楚的一条信号通路，包括了两种异构体ERKl和ERK2（分子量分别为44kDa、42kDa），参与细胞增殖、凋亡、周期调控、分化和发育等［15］。Boilly等［16］发现它能够被快速地转运到细胞核内，激活SAP与AP1等涉及增殖反应的转录分子，引起细胞一系列生物学反应。近年来，一些研究发现JNK信号通路可影响细胞的增殖和凋亡，在一些细胞中，JNK的激活促进细胞凋亡和炎症发生。基因敲除研究［17］表明，MAPK磷酸酶（MKP）在JNK信号通路中起负性调节作用，抑制 MKP活性可以延长JNK的活化。p38是MAPK家族控制炎症反应最重要的成员，是分子质量为38kDa的酪氨酸磷酸化蛋白激酶，可以被细胞外炎症因子等多种应激刺激激活，激活的p38MAPK可通过调控下游酶和转录因子基因表达调节细胞生理功能。p38还可影响多种细胞因子的产生，用脂多糖（lipopolysacchride，LPS）刺激大鼠单核巨噬细胞，可使细胞内p38MAPK磷酸化激活，通过抑制磷酸化阻断p38MAPK激活而减轻巨噬细胞内TNF－α的产生，说明炎性反应中TNF－α的产生与p38MAPK激活密切相关。研究［18］表明，p38MAPK还参与了细胞的增殖、凋亡、炎症反应、促进细胞表型转分化以及参与缺血再灌注损伤等作用。ERK5／BMK1也 叫 做大 MAPK 通路（bigMAPK／BMK1），在 MAPK信号转导通路中是较新的一类亚族，可被各种刺激因素和细胞应激激活。与其他的MAPK通路相同，ERK5也参与调控了细胞的多种生理功能，促进细胞生存和凋亡。有研究［19］通过敲除大鼠ERK5基因揭示，ERK5信号通路在心脏发展、血管生成、血管完整性维持中都有重要作用，该通路与疾病之间的关系及发生机制并不清楚，还有待研究。

3 MAPK通路各亚族对肝星状细胞活性的影响

作为真核生物信号传递网络中经典的有丝分裂细胞信号通路，MAPK信号在人体内多种器官纤维化过程的发生、发展中扮演重要作用。通过调控HSC的活化、增殖和凋亡等生理过程，MAPK信号通路能够影响肝纤维化的形成［20，21］。以下按各亚族分类介绍MAPK通路影响HSC活性的研究进展。

ERK是将信号从细胞表面受体传入细胞核的重要通路，是MAPK家族中最先被发现并被阐述最多的亚族通路。蒋明德等［22］通过PD98059阻断酒精性肝纤维化体外模型中HSC的ERK信号通路，研究其对HSC活性的影响，发现处于G0和G1期的HSC细胞所占比重增高，而S期的HSC减少，同时细胞增殖受到抑制，细胞内TGF－β蛋白基因表达和细胞外Ⅰ型胶原分泌也被抑制。同时，研究［23］也表明，ERK是通过影响细胞周期来调控HSC增殖的，活化的ERK转入细胞核内后通过过氧化物酶增殖物而激活相应受体及转录因子，调控细胞从G0期进入G1期，进而影响细胞增殖。有研究［24］发现，水飞蓟宾可以通过直接抑制ERK的磷酸化来阻止HSC增殖引起的肝纤维化，因此，ERK对HSC细胞增殖具有关键意义。此外，Gao等［25］研究表明，ERK信号转导通路的底物蛋白（cyclin D1）能显著促进细胞周期由G1期向S期转化，通过调控cyclin D1等基因表达。因此，ERK能够通过影响HSC细胞周期分布和运转来调控其增殖。

JNK主要分布于细胞质中，少量存在于细胞核里，最先被称为应激激活的蛋白激酶（SAPK）。与其他MAPK通路相同，JNK也是通过其氨基酸残基磷酸化而激活。当细胞受到刺激后，JNK可被迅速转入到细胞核内，同时使相应的基因蛋白表达改变。Li 等［26］实验表明，亚麻酸乙酯（linolenic acidethyl ester，LAEE）（酒精在体内的代谢产物之一）能够刺激JNK信号通路，影响HSC的AP－1活性及其表达。Marra等［27］实验发现，JNK抑制剂SP600125能抑制肿瘤坏死因子（TNF）以及白细胞介素－1（IL－1）基因表达，从而诱导 HSC分泌单核细胞趋化蛋白 MCP－1／CCL2。钟显飞等［28］研究发现，抑制JNK活性能影响HSC增殖，JNK活性变化与乙醛刺激的大鼠HSC的增殖呈正相关。唐文等［29］通过JNK特异性阻断剂sp600125抑制JNK信号转导通路后，免疫组化实验发现，乙醛刺激的HSC细胞中的Fas凋亡蛋白阳性表达率增加，HSC细胞凋亡率上升，结果说明外界刺激可通过激活JNK信号通路来降低Fas凋亡蛋白表达，进而抑制HSC细胞凋亡发生。

p38MAPK信号传递通路能够被炎症、细胞毒素、酒精、紫外线、缺氧、高渗等多种细胞外来的刺激因素激活，激活的p38通路通过调控下游的多种转录因子和酶的基因表达水平，从而调节细胞的多种生理过程。在肝脏内的Kupffer细胞、内皮细胞、肝细胞以及HSC自身分泌的细胞因子也可通过激活p38MAPK通路来影响HSC的细胞活性。Rovida等［30］在研究 HSC内 MCP－1／CCL2 信号表达机制时，发现用特异性抑制剂SB203580阻断p38信号通路可抑制TNF（剂量为100μg／L）或IL－1（剂量为20μg／L）诱导的 MCP－1／CCL2的蛋白表达，进一步调节生长转化因子（transforming growth factorβ，TGF－β）对 HSC的影响。Montiel－Duarte等［31］研究发现，利用SB203580（p38特异性抑制剂）抑制p38MAPK能够促使HSC中TGF－β诱导的胶原分泌增加，该实验表明，p38MAPK信号转导通路通过影响TGF－β，对HSC外分泌功能的调控起到了显著作用，此外，p38转导通路还可调节血小板源性生长因子（PDGF）对HSC的影响。前期实验［32］发现，抑制p38MAPK的活性能影响乙醛刺激的大鼠HSC－T6细胞增殖。p38MAPK信号通路参与了肝星状细胞的增殖、凋亡以及TGF－β、PDGF等多种细胞因子介导的细胞分泌等生理功能，但目前对其影响HSC增殖、凋亡的作用机制还需进一步深入阐明［33］。

ERK5／BMK1信号途径在MAPK通路家族中是重要的组成部分，于1995年被成功克隆，为MAPK最新的研究通路之一，在调节细胞增殖、凋亡中起重要作用，目前对ERK5的相关报道相对较少。Nishimoto等［34］研究提示，PDGF能通过阻断ERK5磷酸化激活抑制ERK5的活性，进一步调控HSC增殖和细胞迁移。ERK5可被转入细胞核内直接调节其他信号途径或细胞转录因子的基因表达，如通过调节JNK对细胞周期的影响来进一步促进JNK的抗凋亡作用。Dong等［35］通过体外实验发现，羟基红花黄色素A能通过下调ERK5通路介导的肌细胞增强因子2C（MEF2C）表达而抑制HSC的活性。由于ERK5是MAPK家族中研究较晚的一个信号途径，有关ERK5对HSC增殖、凋亡的具体影响及其相关作用机制尚不清楚。

4 展望

现有研究表明，MAPK信号通路能够通过调控HSC活化、增殖、凋亡以及细胞周期参与肝纤维化的形成和逆转。虽然不同的MAPK亚族功能独立，并有所区别，但它们之间联系紧密、相互交汇，细胞因子分泌、炎症反应、细胞毒素、酒精刺激、氧化应激、射线和缺氧等内外因素刺激HSC的相关受体，分别或共同激活MAPK信号通路中的ERK、JNK、p38、ERK5／BMK1 4大亚族途径，影响肝纤维化的发生或逆转。ERK、JNK、P38通路能通过调控相应的细胞因子和基因表达影响肝纤维化中HSC增殖、凋亡及细胞周期等，但在调控HSC活性中它们之间的相互作用研究较少，同时肝纤维化中ERK5／BMK1信号通路对HSC活性的具体影响及作用机制还尚未明确，有待通过进一步研究去揭示。

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