硫氧还蛋白与肝纤维化相关研究进展

硫氧还蛋白与肝纤维化相关研究进展

郑沣周小爽白洁

(昆明理工大学医学院，云南`昆明650500)

关键词〔〕肝纤维化；氧化应激，肝星状细胞；硫氧还蛋白

中图分类号〔〕R36〔文献标识码〕A〔

基金项目：国家科技重大专项重大新药创制(No.2014ZX09301307)；云南省高校医学神经生物学创新团队

通讯作者：白洁(1966-)，女，博士，教授，博士生导师，主要从事硫氧还蛋白生物活性和神经退行性疾病的研究。

doi24Matsuo Y，YoJ.Extracellular thioredoxin：a therapeutic tool to combat inflammation〔J〕.Cytokine Growth Factor Rev，2013；24(4)：345-53.

第一作者：郑沣(1988-)，男，在读硕士，主要从事肝纤维化研究。

肝纤维化是由各种原因引起慢性肝损伤的病理变化。它的特点是肝脏中细胞外基质(ECM)的过度积累，影响肝脏功能。肝纤维化的病因十分复杂，多种类型的慢性肝病均可以发展为肝纤维化。有关肝纤维化发病机制的研究主要集中在肝脏的炎症反应，氧化应激，肝细胞的生长和凋亡，以及肝星状细胞(HSC)的激活方面。硫氧还蛋白(Trx)是一种广泛存在于原核生物和真核生物体内的具有多种生物学功能的小分子量蛋白质，它和Trx还原酶及NADPH组成硫氧还蛋白系统，具有抗氧化、促细胞生长、抗细胞凋亡和调节转录因子的活性作用。本文综述了Trx在肝纤维化的发生和发展中的相关研究。

1肝纤维化

肝脏是人体内最大的器官，在新陈代谢方面发挥着至关重要的作用。现代社会中，过度饮酒、慢性肝炎、长期服药等都会给肝脏带来一定的负担，引起肝损伤。肝脏内基质蛋白的堆积与长期肝损伤有着密切的联系，也是肝纤维化发生和发展的主要原因〔1〕。

1.1肝纤维化与氧化应激肝纤维化与氧化应激有着密不可分的联系。肝星状细胞(HSC)作为肝纤维化的靶细胞，它的激活可导致肝纤维化的产生，而氧化应激压力的增加可直接导致HSC由休眠状态(维生素A贮藏细胞)转化为激活状态(肌成纤维细胞)〔2〕。研究表明，在砒霜诱导的小鼠短期肝损伤模型中，肝组织里反映氧化应激压力的嗜中性细胞中弹性蛋白酶化合物明显增多，肝组织中还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶的含量递增，肝组织中活性氧(ROS)的含量也相应增加〔3〕。在用酒精和四氯化碳同时作用诱导的肝损伤和肝纤维化动物模型中，其肝组织中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)的水平相比正常大鼠显著降低，而丙二醛(MDA)的水平显著上升〔4〕。由此可见，氧化应激的增加与肝纤维化有着密切的联系。

1.2肝纤维化与细胞周期HSC是肝纤维化的靶细胞，一些外在的或者内在的因素例如长期饮酒、慢性乙肝病毒感染等都会导致肝脏氧化应激增加，引起HSC由正常的休眠状态转化为激活状态。活化的HSC一方面会分泌Ⅰ型胶原，引起肝组织中细胞外基质的过度堆积；另一方面使基质金属蛋白酶(MMPs)及其特异性基质金属蛋白酶抑制剂(TIMPs)的分泌平衡发生紊乱，其结果是细胞外基质不能及时分解，最终导致细胞外基质的过度堆积，加剧肝纤维化。同时，随着活化的HSC增生，细胞周期缩短并向肝损伤部位迁徙，增加Ⅰ型胶原和Ⅲ型胶原以及基质金属蛋白酶抑制剂1(TIMP-1)的分泌，加重肝纤维化。因此，调节活化的HSC周期可以改善肝纤维化。

1.3肝纤维化与细胞凋亡肝纤维化与肝细胞的凋亡密切相关，肝细胞的凋亡程度是反映肝损伤的一个生物标志。在砒霜诱导小鼠肝纤维化的动物模型中，通过流式细胞术发现肝细胞出现了一定程度的凋亡。在四氯化碳诱导小鼠肝纤维化的过程中，经苏木素-伊红(HE)染色发现肝细胞出现不同程度的凋亡，肝内形成空泡，粘胶纤维增生〔5〕。在胆道结扎(BDL)的小鼠肝纤维化模型中也发现肝细胞出现明显凋亡，肝门静脉纤维增生〔6〕。因此，抑制肝细胞的凋亡，也能在一定程度上延缓肝纤维化的进程。

1.4肝纤维化与炎症反应肝纤维化与机体炎症反应密切相关，感染肝炎病毒可导致肝纤维化。研究发现，在长期经受乙肝病毒感染的人群中，肝脏内巨噬细胞的浸润增加并且伴随着M-2样的巨噬细胞活化程度的增加，这些巨噬细胞的活化和增生能够加速肝脏的纤维化进程〔7〕。最近的研究表明，休眠状态的HSC能够通过Toll-like受体3(TLR3)来调节肝脏的先天性免疫应答并且能够诱导γ干扰素(IFNγ)以及一些细胞因子和炎症趋化因子的转录和分泌，而休眠状态下的HSC一旦活化就迅速失去了分泌γ干扰素的功能〔8〕。另外，库普弗细胞(Kupffer Cell)是一种位于肝窦内表面的吞噬细胞，能够清除血液中的外来抗原、抗原抗体复合物和细胞碎片等物质，它是全身单核-吞噬细胞系统的重要组成部分，也是肝脏防御系统的主要成员，在全身和肝脏疾病发生发展中起到重要作用。在索拉菲尼抵抗肝纤维的进程中，诱导库普弗细胞分泌白介素(IL)-6，上调信号转导蛋白和转录激活物3(STAT3)的磷酸化，从而抵抗肝纤维化的发生〔9〕。由此可见，肝纤维化与炎症反应也有着密切关系。

2硫氧还蛋白(Trx)

Trx广泛存在于原核生物和真核生物中〔10〕，分子量12 kD。Trx是重要的氧化还原调节蛋白，其活性位点为-Cys-Gly-Pro-Cys-。Trx还原作用的机制在于其与底物X-s2结合后可还原蛋白底物。因此，当活性中心的两个半胱氨酸突变成Ser(C32S/C35S)时其还原活性丧失。Trx还具有抗氧化、促生长、抗凋亡和调节转录因子等等特性〔11〕。

2.1Trx与氧化应激生物体在应答多种外界刺激例如紫外线、X射线、炎症因子以及化学药品过程中也会产生活性氧和自由基，而过多的活性氧和自由基会打破生物体内的氧化还原平衡，这会引发生物体内多种生物机能障碍和疾病〔12〕，有研究表明，Trx可以调节肝纤维化中的氧化应激反应，从而阻止肝脏纤维化途径〔13〕。在酒精诱导的肝脂肪变性模型中，Trx的表达下降，这与酒精脂肪肝的发展有关也与Trx的氧化还原作用有关〔14〕。另外，Trx也凭借其抗氧化应激的特性，在治疗非酒精性脂肪性肝炎(NASH)方面发挥着至关重要的作用〔15〕。在趋化治疗所诱导的肝纤维化过程中转化生长因子(TGF)-β增加，而Trx可抑制TGF-β的表达〔16〕。在维生素E和C治疗非酒精性脂肪肝的研究中发现，Trx的表达增加可以抑制肝纤维化〔17〕。因此，Trx能通过抵抗氧化应激来缓解肝的纤维化进程。

2.2Trx与细胞周期Trx系统能够调控细胞G1/S期，Trx成为癌症治疗的一个重要的靶点〔18〕，这不仅与其抗凋亡作用有关，也与细胞的增殖有密切的关系。Trx能调控细胞周期的G0、S以及G2/M期。Trx可以通过氧化还原性其调节与细胞周期进程相关的蛋白活性。研究发现，在用硫代乙酰胺诱导小鼠肝纤维化模型过程中，Trx高表达的转基因小鼠中HSC的活化与增殖程度显著性低于野生型的小鼠，在野生型肝纤维化小鼠提取的活化的HSC中转染人的Trx重组质粒后也发现其活化增殖程度也出现了明显的降低〔19〕。因此Trx的这些调节作用可能会对活化的HSC增殖具有一定的抑制作用。此外，Trx与血小板源性生长因(PDGF)诱导的HSC激活过程密切相关〔20〕。

2.3Trx与细胞凋亡Trx是核苷酸还原酶的氧供体。同时，Trx通过抑制凋亡信号起到调节激酶(ASK)-1的作用。最近的研究表明，一种黄酮类化合物LW-214能够通过下调MCF-7细胞中Trx的表达来诱发MCF-7细胞发生线粒体途径的细胞凋亡〔21〕。β-藤黄素可以通过靶向降低SMMC-7721细胞的细胞质中Trx的表达来诱导SMMC-7721细胞发生凋亡〔22〕。同样在硫代乙酰胺诱导的小鼠肝纤维模型中，Trx高表达的基因鼠肝组织中细胞的凋亡程度以及肝缝隙的形成要明显低于野生型的小鼠。另外，在使用半乳糖胺和脂多糖诱导小鼠急性肝损伤后，发现小鼠肝脏组织发生明显凋亡和出血性坏死，硫氧还蛋白结合蛋白(TXNIP)表达增加，而在氯化血红素(Hemin)作用后，其肝损伤程度能得到缓解，同时TXNIP 降低〔23〕。在Trx诱导物治疗肝损伤中，Trx也可以通过抑制内质网凋亡途径，从而保护肝脏免于药物损伤。由此可见，在肝纤维化过程中，对于肝细胞的凋亡，Trx也具有潜在的抵抗作用。

2.4Trx与炎症反应最近，Trx的趋化性已经越来越多地引起人们的注意，有研究表明，不论是在体内还是在体外，Trx对单核细胞、多形核白细胞以及T淋巴细胞都有趋化性〔24〕。Trx的这种趋化性与诸多炎症因子类似，如巨噬细胞加帽蛋白(MCP-1)、白细胞介素8(IL-8)等，需要引起注意的是，这些炎症趋化因子在它们保守的活性位点都有两个半胱氨酸残基-CC-，-CXC-，或者-CX3C-〔25〕。最近的研究发现，在慢性丙型肝炎患者中，其肝脏内的IL-8明显上调，这与丙型肝炎所致的肝纤维化密切相关〔26〕。在硫代乙酰胺诱导的大鼠肝硬化动物模型中发现，巨噬细胞的迁移与肝纤维化的发生和发展有相关性〔27〕。Trx与肝硬化过程中的炎症反应密切相关，Trx通过调节氧化还原平衡，可抑制TNF-α信号途径，改善肝纤维化〔28〕。Trx对炎症反应的调节作用是毋庸置疑的，尤其是对白介素以及各种细胞因子和炎症趋化因子的调节作用，很可能成为肝纤维化的预防和治疗的潜在突破点。

3总结

综上所述，肝纤维化的发生和发展是一个相对复杂的进程，它与肝脏内氧化应激、炎症反应，肝细胞的凋亡和增殖，HSC的活化都有着密切的联系，而Trx作为一种在生物体内广泛存在的氧化还原调节蛋白，具有抵抗氧化应激、调节细胞周期、调节转录因子活性、抵抗细胞凋亡和调节炎症反应的作用，在肝纤维化的发生和发展过程中起着重要的调节作用，可以作为预防和治疗肝纤维化的一个重要靶点，为肝纤维化的预防和治疗提供新思路。

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〔2014-09-29修回〕

(编辑郭菁)