TGF-β及PDGF介导的信号通路在肝纤维化中的作用

涂 奎 综述，赵礼金 审校

(遵义医学院附属医院肝胆胰脾外科，贵州遵义 563099)

·综述·

TGF-β及PDGF介导的信号通路在肝纤维化中的作用

涂 奎 综述，赵礼金△审校

(遵义医学院附属医院肝胆胰脾外科，贵州遵义 563099)

肝硬化；转化生长因子β1；血小板源性生长因子；信号通路

人肝纤维化是肝脏在受到各种有害刺激的作用下导致的损伤-修复反应过程，表现为细胞外基质合成、降解与沉积不平衡，肝内结缔组织增生[1]。它不是一个独立的疾病，而是由各种原因包括病毒性、自身免疫性、药源性、胆汁淤积、代谢异常及先天性肝疾病等引起的共同病理过程[2-4]，在炎性和细胞因子的作用下，直接或间接的刺激肝星状细胞(HSC)，HSC活化、合成过多的细胞外基质在肝内沉积最终致肝纤维化的形成[5]，本文就导致肝纤维化中两个主要炎性因子：转化因子β(TGF-β)及血小板源性生长因子(PDGF)所涉及的主要细胞信号通路进行综述。

1 TGF-β-Smad/MAPK信号通路

TGF-β是由至少30多种细胞因子组成的细胞因子超家族，在肝内可由多种细胞通过旁分泌或自分泌的方式形成，包括HSC、Kupffer 细胞、内皮细胞、肝细胞等。TGF-β1作为TGF-β家族中的重要组成成员，在肝纤维化的发生、发展中起着至关重要的作用，在肝损伤早期，TGF-β1主要由Kupffer 细胞释放，在肝损伤晚期，主要由HSC释放。在巨噬细胞活化因子(IFN2γ)、内毒素(LPS)、TNF2α、PDGF、疏水性胆盐等炎性因子的作用下，TGF-β1形成细胞活化并活成释放TGF-β1[6]，其中LPS及疏水性胆盐结合Kupffer细胞、激活Kupffer细胞的可能信号通路如下：LPS与血清中LPS结合蛋白结合,再与Kupffer细胞表面CD14 受体相互作用,通过TOLL样受体4，然后将信号传递到细胞内[7],进一步激活NF2κB，NF2κB被激活后转位进入细胞核内,调节下游多种细胞因子基因的表达,尤其是TGF-β1及PDGF[8-9]。

疏水性胆盐(HBS)结合疏水性胆盐受体(TGR5)-激活调控因子JNK-增加转录因子ETS1表达-整合素ανβ6表达增加-结合TGFβ-TGFβ1表达增加。而TGF-β1是目前公认的最强的致纤维化细胞因子[10],不仅能促进HSC的增殖及肝纤维化相关胶原的分泌，还可促进肝细胞、肝窦内皮细胞、Kupffer细胞、淋巴细胞等合成和分泌TGF-β1、EGF 等促纤维化细胞因子，进一步激活HSC，促进ECM 分泌[11]。PDGF是目前发现的最强的激活因子，对HSC有强烈的趋化作用[12]，也是HSC活化的标志之一[13]。TGF-β1在合成与分泌的初始均以无活性的形式存在，其活化主要受其前体潜在相关肽(LAP)调节，当活化的TGF-β1与LAP结合后便失去其生物学功能[14]。当活化的TGF-β1与其受体TGF-β1Ⅰ型受体(TβRⅠ)结合后，磷酸化TβRⅠ，磷酸化后的Tβ RⅠ能激活Tβ RⅠ自身的磷酸化酶活性，进一步磷酸化Smad 2/3，这些被磷酸化的Smad 2/3 和Smad 4 结合形成复合物并转位至细胞核，调节特异性靶基因，如胶原基因等的表达[15]。TGF-β1的另一条下游信号通路是通过P38MAPK通路实现的，当TGF-β1与其表面受体结合后，P38MAPK以保守的三级激酶级联形式激活[16]，使其下游因子如ATF磷酸化，增加相关基因的结合能力及转录活性，起血管内皮生长因子分泌增强、肝内血管增生，从而导致肝窦毛细血管化[17-18]。TGF-β1的两条信号通路之间并非是独立的，彼此之间存在对话，其中ATF-2 是TGF-β1介导的MAPK 和Smads 两条信号传导途径中的共同通路[19]。有研究证实P38MAPK信号通路亦是TGF-β1依赖的血管紧张素Ⅱ促进HSC分泌TGF-β1的重要信号通路[20-22]。

2 PDGF信号通路

PDGF是一种重要的有丝分裂源，主要存在于血小板、上皮细胞、淋巴细胞及单核细胞中，在肝内主要由血小板、Kupffer细胞、窦内皮细胞产生，是目前发现的最强的激活因子，对HSC有强烈的趋化作用[12]，也是HSC活化的标志之一[13],其有5种同分异构体，分别为PDGF-AA、PDGF-AB、PDGF-BB、PDGF-CC、PDGF-DD，其中PDGF-BB是最强的有丝分裂因子，PDGF-DD次之[12]。PDGF通过多条信号通路促进HSC的增殖，胶原纤维的形成及对基质金属蛋白酶抑制剂表达的上调[23]。

2.1 Ras/ERK信号通路 Ras蛋白是一种小分子的三磷酸鸟苷(GTP)酶蛋白，具有催化GTP分解为GDP的活性,将细胞外信号传递到胞内。ERK是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，能磷酸化含有丝氨酸/苏氨酸结构的底物，两者组成的Ras/ERK信号通路是MAPK信号转导通路中的一条重要通路。当PDGF与细胞表面相应蛋白酪氨酸激酶受体结合后，受体上的酪氨酸残基磷酸化→结合含有SH2结构域的生长因子受体结合蛋白2(Grb2) →结合Ras蛋白，在膜下形成PDGFR、Grb2、Ras蛋白复合体，Ras蛋白在热休克蛋白的作用下释放GDP结合一份子磷酸形成GTP，Ras蛋白被激活，激活后的Ras蛋白启动MAPK三级激酶级联反应，最终激活ERK,活化的ERK转位到细胞核中,磷酸化Ets-1、c-jun、c-fos和c-myc的转录因子及许多调控细胞周期的蛋白，促使HSC从G1期进入S 期并增殖，从而导致肝纤维化的发生及发展。Ras/ERK信号通路也同时参与了结缔组织生长因子及内皮素所介导的肝纤维化[24-25]。

2.2 磷酯酰肌醇3 激酶(PI3K)信号通路 PI3K是一类能特异性催化磷酯酰肌醇第3位羟基磷酸化，产生具有第二信使作用的肌醇脂物质的激酶[26]。与Ras/ERK信号通路相似，PDGF均需与细胞表面具有磷酸化且含有SH2结构域的酪氨酸残基受体结合后，才能激活PI3K，活化的PI3K磷酸化PIP2 以生成PIP3，PIP3 作为第二信使与AktN 端的PH 结构域结合，使得Akt从细胞质转位到细胞膜上，定位于磷酸肌醇依赖性酶1(phosphoinositdedependentkinase1，PDK1) 和PDK2 附近。在PDK1与PDK2的参与下，Akt磷酸化而被激活，进而正性调控细胞周期，促进细胞周期从G1到S期的转换、HSC增殖，加强HSC细胞胶原合成等[27-28]。PI3K信号通路同时介导血管内皮生长因子受体表达[29]，促进新生血管的形成、肝窦毛细血管化、肝纤维化形成。

2.3 磷酯酰肌醇3 激酶(JAK/STAT)信号通路 JAK/STAT信号通路是JAK(Janus 激酶，胞浆内的一类非受体型可溶性酪氨酸蛋白激酶)通过与STAT(一类既具有信号转导功能又有转录活化功能的胞浆蛋白)信号相偶联，与靶基因DNA 结合后调控转录的一信号通路，它广泛参与细胞增殖、分化、凋亡及炎症等过程，是众多细胞因子信号转导的重要途径。在肝纤维化过程中，PDGF与受体结合并激活胞质内的JAK，活化的JAK能使底物STAT磷酸化并以SH2结构域与之结合形成二聚体，形成的二聚体进入细胞核激活靶基因转录从而引起HSC的增殖[30]。JAK/STAT信号通路同时也参与调节瘦素所介导的金属蛋白酶组织抑制剂的表达[31]及IL-4诱导的LX-2Ⅰ型胶原基因的表达[32]，最终导致细胞外基质的沉积、肝纤维化形成。

3 小结

肝脏纤维化是多种病因多种信号转导途径导致的一病理结果，除了TGF-β及PDGF所介导的主要信号通路外，还包括Rho-ROCK 信号通路、NF-JB信号通路、VitA类信号通路、整合素信号通路、Wnt信号通路等已知及尚待明确的信号机制，这些信号通路构成了错综复杂的信息网络，肝纤维化是他们彼此相互渗透及相互作用的结果，它们之间兴许存在某一共同信号枢纽，如在PDGF所介导的信号通路中，具有了某些共同的特点：作为PDGF的受体，都需含有酪氨酸蛋白激酶，在通路的信号分子中，都需要一个SH2结构域作为连接点，这为肝纤维化的防治提供了理论依据。

[1]Xie JR，Liu Y，Liang GY，et al．Effects of Rouganjian decoction on liver function and serum hepatic fibrosis indices in patients with hepatic fibrosis due to chronic hepatitis B[J]．Jilin J Tradit Chin Med，2012，32(7):688-689，695．

[2] Wallace K,Burt AD,Wright MC.Liver fibrosis[J].Biochem J,2008,411(1):1-18.

[3]Gines P,Cardenas A,Arroyo V,et al.Management of cirrhosis and ascites[J].N Engl J Med,2004,350(16):1646-1654.

[4] Li JT，Liao ZX,Ping J，et al.Molecular mechanism of hepatic stellate cell activation and anti brotic therapeutic strategies[J].J Gastroenterol,2008,43(6):419-428.

[5]Fan XQ，Chen XH，Qi XY．Research progress on targeted connective tissue growth factor of siRNA for hepatic stellate cell mediated liver fibrosis[J]．Chin Med Herald，2012，9(35):58-60．

[6]吴俊，刘耕陶.Kupffer细胞在肝纤维化形成与转归中的作用[J].药学学报,2008,43(9):884-889.

[7]韩琳,都广礼,陈德兴.Kupffer 细胞在肝纤维化作用中的研究进展[J].中国中西医结合消化杂志，2007(5)：347-349.

[8]Aderem A,Ulevitch RJ.Toll 2 like receptors in the induction of the innate immune response[J].Nature,2000，406(6797):782-785.

[9]谷莉莉,李海.Kupffer细胞在肝纤维化发生过程中的双向调节作用[J].临床肝胆病杂志,2012(9):714-716.

[10]张闻宇,黄文栋,娄桂予.胆汁酸G蛋白偶联受体通过p38 MAPK 通路诱导巨噬细胞IL1β、TNF-α和IL6的转录[J].第三军医大学学报,2012,34(7):597-601.

[11]Zheng SJ，Xing XY，Han YP，et al．The effect of TGF-β1 on cell proliferation，cell cycle regulation and collagen expression in HSC-T6 cells[J]．J Clin Hepatology，2012，15(4):327-331．

[12]Borkham-Kamphorst E,Roeyen RC,StendorfT O,et al.Profibro genicpoten tial of PDGFD in liver f ibrosis[J].Hepatology,2007,46(6):1046-1074.

[13]李东,李新宇,龚钰清,等.PDGF-BB、TGF-β1与肝纤维化的相关性研究[J].海南医学,2012(21):99-100.

[14]Dang SS，Li YP．Advances in understanding the role of transforming growth factor-β1 in the pathogenesis of liver fibrosis[J]．World Chin J Digestol，2010，18(16):1631-1636．

[15]Shi Y，Massagué J．Mechanisms of TGF-β signaling from cell membrane to the nucleus[J]．Cell，2003，113(6):685-700．[16]Lawrence MC，Jivan A，Shao C，et al．The roles of MAPKs in disease[J]．Cell Res，2008，18(4):436-442．

[17]Dewhirst MW．Relationships between cycling hypoxia，HIF-1，angiogenesis and oxidative stress[J]．Radiat Res，2009，172(6):653-665．

[18] Yong HY，Kim IY，Kim JS，et al．Erbβ2-enhanced invasiveness of H-Ras MCF10A breast cells requires MMP-13 and uPA upregulation via p38MAPK signaling[J]．Int J Oncol，2010，36(2):501-507．

[19]Sano Y，Harada J，Tashiro S，et al．ATF-2 is a common nuclear target of Smad and TAK1 pathways in transforming growth factor-beta signaling [J]．J Biol Chem，1999，274(13):8949-8957．

[20]Rosin NL,Falkenham A,Sopel MJ,et al.Regulation and role of connective tissue growth factor in AngII-induced myocardial fibrosis[J].Am J Pathol,2013,182(8):714-726.

[21]Chou CH,Chuang LY,Lu CY,et al.Interaction between TGF-β and ACE2-Ang-(1-7)-Mas pathway in high glucose-cultured NRK-52E cells[J].Mol Cell Endocrinol,2013,366(1):21-30.

[22]Cui W,Shao Z,Fu BY.p38 MAPK-mediated proliferationpromoting effect of angiotensin Ⅱ on hepatic stellate cells[J].World Chin J Digestol,2013,21(14):1309-1314.

[23]Velasco LG,Prez JI,Agero JF,et al.Prevention of in vitro hepatic stellate cells activation by the adenosine derivative compound IFC 305[J].Biochem Pharmacol,2010,80(11):1690-1699.

[24]Secker GA,Shortt AJ,Sampson E,et al.TGF beta stimulated re-epithelialisation is regulated by CTGF and Ras/MEK/ERK signaling [J].Exp Cell Res,2008,314(1):131-142.

[25]Zhan S,Chan CC,Serdar B,et al.Fibronectin stimulates endothelin-1 synthesis in rat hepatic myofibroblasts via aSrc/ERK-regulated signaling pathway[J].Gastroenterology,2009,136(7):2345-2355.

[26]Engelman JA．Targeting PI3K signaling in cancer:opportunities，challenges and limitations[J]．Nat Rev Cancer，2009，9(8):550-562．

[27]Hao LS，Zhang XL，Zhou ZH，et al．Relationship of PTEN expression with apoptosis of hepatic stellate cells in liver tissues of rats with hepatic fibrosis induced by bile stagnation[J]．Med J Chin Lib Army，2010，35(7):836-838．

[28]Yang L，Zhao ZX，Hou JL，et al．Hepatic expression of CB1 in rats with fibrosis and the relationship with FAK[J]．J Clin Hepatol，2011，27(8):824-826，836．

[29]Jiang BH，Liu LZ．AKT signaling in regulating angiogenesis[J]．Curr Cancer Drug Targets，2008，8(1):19-26．

[30]Ogata H,Chinen T,Yoshida T,et al.Loss of SOCS3 in the liver promotes fibros is by enhancing STAT3-mediated TGF-beta1 production[J].Oncongene,2006,25(17):2520-2530.

[31]Hegyi K，Fulop K，Kovacs K，et al．Leptin-induced signal transduction pathways[J]．Cell Biol Int，2004，28(3):159-169．

[32]Wang XH，Cao Q，Hu CM．JAK /STAT pathway mediates IL-4-induced type I collagen expression in human hepatic stellate cell line LX-2[J]．Basic Med Sci Clin，2012，32(4):423-427.

涂奎(1989-),住院医师,硕士,主要从事肝胆管纤维化研究。△

,E-mail：386421696@qq.com。

10.3969/j.issn.1671-8348.2015.04.042

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1671-8348(2015)04-0551-03

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2014-10-28)