肝细胞生长因子抗肾纤维化的机制

陈雨思 综述 李均 审校

（遵义医学院珠海校区，广东 珠海 519000）

·综 述·

肝细胞生长因子抗肾纤维化的机制

陈雨思 综述 李均 审校

（遵义医学院珠海校区，广东 珠海 519000）

肾纤维化包括肾小球硬化和肾小管间质纤维化，是所有慢性肾脏疾病进展到终末期肾病的共同通路。肝细胞生长因子可以通过减少细胞外基质的沉积、抑制肾小管上皮细胞转分化、促进细胞再生、减少凋亡等多种机制来改善肾纤维化的进程。本文就肝细胞生长因子抗肾纤维化的分子机制进行综述。

肝细胞生长因子；肾纤维化；转化生长因子-β；细胞外基质

肾纤维化(renal fibrosis)包括肾小球硬化(glomerulosclerosis)和肾小管间质纤维化(tubulointerstitial fibrosis，TIF)，由于肾脏受到损伤、感染、炎症反应、免疫复合物的沉积及血液循环障碍等各种致病因素的刺激，肾单位功能遭到破坏，逐步发展为肾纤维化，是目前各种慢性肾脏疾病(chronic kidney disease，CKD)进展到终末期肾病的病理表现，主要表现为细胞外基质(extracelluar matrix，ECM)的堆积和肾单位的固有细胞向肌成纤维细胞转分化[1]。近年来，肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor，HGF)抗肾纤维化的作用成为研究热点，大量研究表示，HGF有很好的抗纤维化作用，可能成为一种新的延缓肾纤维化的方法。

1 肝细胞生长因子与其受体的特点

1.1 肝细胞生长因子的结构与特点 日本学者Nakamura等在实验过程中，在部分肝切除大鼠血清中分离出了肝源性因子，能促进原代肝细胞生长，将其命名为肝细胞生长因子，HGF是一个分子量为84道尔顿的二聚体分子，本身以一种无活性的单链存在，在细胞外通过蛋白酶水解成一条重链-α和一条轻链-β，两者之间通过二硫键连接[2]。HGF主要由间质细胞分泌,如肺的成纤维细胞、肝脏的储脂细胞、肾脏的系膜细胞、血管内皮细胞等[3]。

1.2 肝细胞生长因子受体的结构与特点 c-Met是原癌基因编码的一种夸膜蛋白，由α链和β链组成的异二聚体，属Ⅱ型酪氨酸激酶受体，细胞外域是其配体主要存在的部位，可识别并结合HGF，主要存在于全身的上皮细胞，如肾脏、肝脏、肺等[4]。

1.3 HGF/c-met系统的生物学特点 HGF与c-Met受体特异性结合后，首先c-Met受体胞内区的酪氨酸残基Y1230、Y1234、Y1235磷酸化，再进一步磷酸化Y1349、Y1356，形成多功能蛋白来结合胞内的配体蛋白[5]；HGF与C-met形成多功能蛋白能与生长因子受体结合蛋白-1(Grb2-associated binder 1，GRB1)直接结合，或者通过GRB1跟生长因子受体结合蛋白-2 (growth factor-bound protein 2，GRB2)间接结合；形成的c-Met复合物再与转录活化因子3(STAT3)及磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)结合，激活其下游的生物学功效，启动调控作用，如增加细胞的增殖能力、提高迁移跟侵袭能力、调控细胞的凋亡、抑制和改善慢性炎症及纤维化[6-7]。Jun等[8]发现在人前列腺癌细胞中加入姜黄素干预可以通过减少c-Met的表达来逆转HGF导致的上皮向间质的转分化(epithelial-mesen-chymal transition，EMT)。

2 肾纤维化的病理机制

肾纤维化的病理机制可分为四个阶段，首先是细胞活化和受损阶段，血管周围细胞、肾小管上皮细胞、单核细胞被激活并在肾间质释放促炎因子和有害分子；第二阶段主要释放促纤维化因子，如转化生长因子β(transforming growth factor beta，TGF-β)、血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)、血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)及结缔组织生长因子(connective tissue growth factor，CTGF)等；第三个阶段为ECM大量合成，在间质不断累积，并且降解减少；第四阶段肾单位数目逐渐下降，肾功能持续降低，最终只能以替代治疗为主，因此在前期对肾纤维化进展过程进行干预与治疗，可以提高患者后期的生活质量[9-10]。

3 肝细胞生长因子抗肾纤维化的机制

目前发现多种信号转导通路促进肾纤维化，有TGF-β依赖的Smad信号转导途径、PDGF/PDGFR信号转导途径、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号途径、JAK/STAT信号途径、Wnt/β-catenin信号途径、P13K/ PKB信号途径等[11]。HGF作为一种有效的抗纤维化因子，目前研究较多的是其通过拮抗TGF-β/Smad信号通路来改善肾纤维化。Chen等[12]在大鼠肾纤维化实验过程中应用重组质粒pUDK-HGF来观察肝细胞生长因子对大鼠肾纤维化的防治作用，其结果示HGF治疗组肾小管间质受损积分减少、肾间质内管周血管数量增加及间质内胶原纤维沉积减少，因此补充外源性的HGF可能逆转肾损伤模型中的纤维化。

3.1 抑制上皮细胞向间充质细胞转分化 上皮细胞向间充质细胞转分化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)涉及到细胞骨架的重新塑造、细胞跟基质之间粘附、细胞之间的接合、转录跟调控，最终导致肾小管上皮细胞转分化为成纤维细胞，这种转分化增加了细胞的迁移率和侵袭能力。在EMT形成的过程中，上皮细胞中的膜整合蛋白E-钙粘着蛋白(E-cadherin)表达量下降，α平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)的大量增加[13]。HGF可通过对Smad-2/3信号途径的阻断来抑制TGF-β诱导肾小管上皮细胞表型发生转化的过程。Li等[14]在体外高糖环境下培养人肾小管细胞，发现SnoN蛋白的调节主要是通过TGF-β/Smad信号通路增加Smad泛素化调节因子2(Smurf2)的表达。HGF可能通过下调Smurf2的表达来抑制SnoN蛋白发生泛素-蛋白酶体依赖性降解，进而拮抗TGF-β诱导EMT形成[15]。

3.2 抑制TGF-β 转化生长因子(TGF-β)作为重要的促纤维化因子，可以通过多条细胞内信号转导途径促进肾纤维化。首先TGF-β跟跨膜丝氨酸/苏氨酸激酶受体Ⅱ型受体(TGF-βRⅡ)形成复合物，再激活丝氨酸/苏氨酸激酶受体Ⅰ型受体(TGF-βRⅠ)，活化的TGF-βRⅠ受体跟胞内的Smad2及Smad3结合后进一步跟Smad4形成结合物进入细胞核内发挥通路转导作用[10]。在大鼠单侧输尿管梗阻的动物模型中，HGF可抑制TGF-β的表达通过阻断Smad-2/3信号途径中细胞核中的定位来实现[16]。HFG提高Smad转录生长抑制 因 子(transcriptional growth inhibitory factor，TGIF)的表达量来抗纤维化，其发挥抗组织纤维化的作用可能跟减少成纤维细胞的内源性TGF-β的表达量有关[17]。

3.3 调控细胞凋亡 足细胞是肾小球滤过屏障的主要组成部分之一，其完整性破坏会促进肾小球硬化的发展。HGF在肾小管上皮细胞的抗凋亡作用，主要是通过上调Bcl-2/Bcl-xl的表达跟Bad的磷酸化，促进凋亡蛋白失去活性，Bag-1作为Bcl-2/Bcl-xl的搭档，能和HGF的受体c-Met特异结合，HGF可以通过加强Bag-1与Bcl-1/Bcl-xl的联合作用，一方面上调Bag-1在细胞中的表达，促进细胞存活；另一方面增强Bcl-1/Bcl-xl的抗凋亡作用[18-19]。Dai等[20]发现在给阿霉素造模的小鼠补充外源性HGF后，可以通过PI3K/ Akt信号通路阻止Akt磷酸化来减轻足细胞的凋亡和减少蛋白尿。因此HGF可以调控细胞凋亡来进一步减轻肾纤维化。

3.4 促进ECM降解 细胞外基质在间质的沉积是肾纤维化的病理表现之一。ECM的降解主要依靠一种依赖锌离子及钙离子的基质金属蛋白酶(MMPs)，及内源性拮抗剂基质金属蛋白酶组织抑制剂(TIMPs)的调控，TIMP家族包括四个家族成员：TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3、TIMP-4，其中TIMP-1由多种细胞分泌，并在体内广泛分布；TIMP-2主要分布在近端肾小管细胞、黑色素细胞、成纤维细胞及巨噬细胞。在肾脏主要是TIMP-1和TIMP-2表达较多；TIMP-1和TIMP-2能够抑制基质金属蛋白酶的活动，被认为在维持在不同背景的ECM的沉积和降解之间的平衡起着关键的作用；HGF诱导的MMPs的表达和抑制TIMP-1和TIMP-2的表达，HGF这种联合作用引起基质降解的蛋白水解级联放大，从而明显的减轻肾小管上皮细胞ECM的沉积[21]。程红新等[22]发现肝细胞生长因子可能通过下调基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9，MMP-9)和纤维连接蛋白(fibronectin，FN)的表达来减少ECM的合成及在肾间质的沉积，从而延缓肾纤维化。

3.5 促进细胞修复再生 肝细胞生长因子为肝源性因子，能促进原代肝细胞生长，Marta等[23]证明在缺血再灌注损伤(ischemiaand reperfusion injury，IRI)急性肾损伤小鼠模型中，HGF可以通过Arf-鸟苷酸交换因子的细胞附着蛋白(Arf-GEFs)来活化ADP核糖基化因子6(ADP-ribosylation factor 6，Arf6)和Rac1诱导肾小管上皮细胞存活和迁移到新裸露的肾小管区来恢复肾小管的结构。Flaguer等[24]发现在鼠糖尿病肾脏病模型中，HGF基因治疗提高肾脏表达基质细胞衍生因子-1(stromal-cell-derived factor-1，SDF-1)的表达，增加骨髓来源的单核巨噬细胞迁移到损伤的肾脏，参与肾脏的修复与再生。

3.6 减少炎症介质的表达 通过炎症介质介导的炎症反应在肾纤维化的进展起重要作用。NF-κB作为炎症反应的中心因子，HGF可能通过使GSK-3β失活来抑制NF-κB的促炎症反应[25]。Iekushi等[26]发现TGF-β可以通过Akt/磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)信号途径促进血管紧张素Ⅰ型受体(AT 1 R)的表达，同时血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)又增加TGF-β的表达，因此相互促进形成循环；HGF可以通过PTEN/Akt通路改善这种循环，进而减轻肾纤维化。

4 结 语

肾纤维化的发病机制是复杂的，HGF作为一种保护因子，可以通过抑制肾小管细胞的转分化、促进细胞外基质的降解、促进细胞再生和调控细胞凋亡来改善肾纤维化。但是在大量的动物实验研究中，补充外源性的HGF是否会低估肝细胞因子对肾纤维化的治疗作用，还值得进一步探讨，目前HGF的很多功能和生物学机制还不明确，对其是否运用于临床还需进一步探索。

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Mechanism of hepatocyte growth factor in anti-renal fibrosis.

CHEN Yu-si,LI Jun.Zhuhai Campus of Zunyi Medical Uniwersity,Zhuhai 519000,Guangdong,CHINA

Renal fibrosis,including glomerulosclerosis and tubulo interstitial fibrosis,is the common pathway of all chronic kidney disease progression to end-stage renal disease.Hepatocyte growth factor(HGF)can improve the process of renal fibrosis through various mechanisms such as reducing the deposition of extracellular matrix,inhibiting differentiation of renal tubular epithelial cell,promoting cell regeneration,and reducing apoptosis.This article summaries the molecular mechanism of hepatocyte growth factor in anti-renal fibrosis.

Hepatocyte growth factor;Renal fibrosis;TGF-β;Extracellular matrix

R692

A

1003—6350（2016）20—3364—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.20.032

2016-07-02)

国家自然科学基金(编号：81260603)

李均。E-mail：lijun69-1214@163.con