脂肪因子与肝纤维化研究进展

游国琼　周晓茜



·综述·

脂肪因子与肝纤维化研究进展

游国琼周晓茜

肝纤维化常发生于急性或慢性肝损伤后，其致病机制十分复杂。慢性肝病进展为肝纤维化过程中，细胞外基质(extracellular matrix，ECM)持续沉积可导致肝硬化的发生，组织学上表现为漩涡状的胶原蛋白及ECM蛋白围绕肝细胞沉积。正常肝细胞功能受到显著影响时，可出现临床肝硬化或终末期肝病相关症状，导致门静脉高压或其他严重并发症[1]。肝星状细胞(hepatic stellate cell，HSC)是肝脏中的非实质细胞之一，在肝纤维化的发生与发展中发挥着核心调节功能。在静止期时，HSC主要储存维生素A，有丝分裂程度较低，缺少细胞骨架收缩相关的关键蛋白；而被激活后，HSC可转换为成纤维细胞样的细胞，相关的细胞骨架蛋白的转录激活，表现为α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)等表达增高[2]。同时，活化的HSC还可表达促纤维化关键因子的受体，如血小板驱动生长因子(platelet driving growth factor，PDGF)及转换生长因子β1(transforming growth factorβ1，TGF-β1)，从而增强相关信号通路的激活[3]。由白色脂肪组织(white adipose tissue，WAT)合成的脂肪因子属于多功能的分泌性分子，其对多类重要系统具有广泛影响。肝脏是人体物质代谢的关键器官，也高度表达大量脂肪因子受体。近年来的研究显示，主要的脂肪因子包括瘦素(Leptin)、脂联素(Adiponectin)、纤溶酶原激活物抑制剂(plasminogen activator inhibitor，PAI-1)等均在肝纤维化的发生与进展中发挥重要作用。因此，本文对主要脂肪因子在肝纤维化中的功能研究进展进行了简要综述。

一、Leptin与肝纤维化

Leptin是最先发现与肝纤维化直接相关的脂肪因子。Leptin是由WAT分泌的大小为16 kDa的细胞因子，同时也被认为是一种内源性激素，可参与人体正常的能量代谢调节。遗传性Leptin缺陷十分罕见，而循环Leptin水平通常与人体肥胖程度相关，在皮下及内脏出现过度脂肪蓄积时显著升高[4]。Leptin的受体是Ob-R(已知存在5种亚型)，这种受体表达于包括下丘脑、肝脏及脂肪组织在内的多种器官组织[5]。在Leptin与Ob-R结合后，受体的JAK2单元可以磷酸化STAT3，激活相应信号转导通路[6]。同时，Leptin是HSC有丝分裂的重要调节因子。在体内及体外研究中均显示，Leptin可促进HSC进入有丝分裂M期，是功能类似PDGF的强效有丝分裂调节因子[7]。Leptin同样也能强效增强α1(Ⅰ)及α2(Ⅱ)型纤维蛋白(致密纤维性ECM的主要组成)的转录激活，促进ECM沉积。Leptin可以刺激基质金属蛋白酶抑制剂1(tissue inhibitor of metalloproteinase 1，TIMP-1)的转录活化，也是MP-2、TIMP-1、TIMP-2及α-SMA的mRNA再合成的重要促进因子，而这些蛋白发挥着重要的促肝纤维化作用[8]。

Costantini等[9]的研究发现，慢性HCV感染及肝硬化患者存在高水平的Leptin水平表达，而且Leptin水平与HCV相关肝纤维化程度呈正相关。Zhai等[10]基于肝纤维化小鼠模型的研究发现，Leptin表达升高水平与肝纤维化程度呈正相关。Kukla等[11]的研究显示，Leptin缺陷可以降低去甲肾上腺素活性，引起NK细胞活性降低，从而减缓纤维化程度。基于基因敲出小鼠的研究显示，Leptin缺陷小鼠可以耐受CCL4诱导的肝纤维化，且在喂食Leptin后可恢复其发生纤维化的能力，达到与野生型小鼠相似的程度[12]。这也从另一方面证实了Leptin在肝纤维化形成中的重要促进作用。目前认为，Leptin对肝纤维化的促进作用主要是通过其对HSC的影响来实现。HSC的激活是肝纤维化及肝硬化的关键步骤，Leptin可通过JAK2/STAT3信号通路激活HSC并加速ECM的沉积，从而促进肝纤维化发生。同时，Leptin在肝损伤过程中能够增加库普弗细胞、巨噬细胞及内皮细胞释放强效促纤维化因子TGF-β，从而形成有利于肝纤维化的微环境[13]。胆固醇调节元件结合蛋白(sterol regulatory element binding protein -1c，SREBP-1c)可抑制HSC的活性，而Leptin可以通过β-连环蛋白相关的信号通路强烈的抑制SREBP-1c表达，从而促进HSC的激活[14]。Zhang等[15]也通过对小鼠模型的研究发现，Leptin也可通过STAT3信号通路来抑制SREBP-1c表达，从而增强HSC的活性，达到促进小鼠肝纤维化的作用。体外研究显示，TNF-α凋亡诱导配体可以选择性靶向作用于活化HSC，从而引起HSC凋亡，而Leptin增强HSC抵抗此类配体所诱导凋亡的能力，从而促进纤维化形成[16]。Zhou等[17]的研究中，过氧化物酶活化增生受体γ1(peroxisome proliferator-activated receptor γ1，PPARγ1)作为关键的抗纤维化核受体，在激活后可促进活化HSC回复至静息状态，而Leptin对核受体PPARγ1表达的具有抑制作用，从而有助于HSC活性的增强，促进HSC介导的肝纤维化进展。同时，Leptin还可通过IL-6依赖的信号途径来促进HSC生成α-SMA，促进细胞间骨架蛋白的形成与ECM的沉积[18]。这些研究均从不同的侧面反映了Leptin通过调节HSC来促进肝纤维化发生发展的功能作用。

二、Adiponectin与肝纤维化

Adiponectin是目前发现在肝纤维化中发挥重要作用的另一种脂肪因子。Adiponectin是包含274个氨基酸的分子量为28 kDa的蛋白，由AdipoQ基因编码。Adiponectin在人体血浆总蛋白中占约0.05%，正常情况下浓度约为5～30 μg/mL，是WAT合成的最丰富的脂肪因子[19]。虽然Adiponectin并非由肝细胞或肝非实质细胞分泌，但是肝细胞可表达两种主要的Adiponectin受体(Adipo R1及R2)，其中Adipo R1主要表达于骨骼肌及活化的HSC，Adipo R2主要表达于其他的肝细胞，且Adiponectin对HSC的生物学调节功能主要通过Adipo R1相关信号通路来完成，其中静止及活化状态的HSC均可表达Adipo R1，但是Adipo R1只诱导活化的HSC凋亡[20]。人体内的Adiponectin以3种寡聚蛋白的形式存在：低分子量三聚体、中分子量六聚体及高分子量(high molecular weight，HMW)多聚体[21]。HMW型的Adiponectin是人体内最主要的生物活性Adiponectin，与多种肝脏病变，如炎症、纤维化、脂肪性变性等具有一定的相关性[22]。

目前，肝纤维化时Adiponectin在肝损伤及肝纤维化中的表达情况及相关功能作用仍存在一定的争议。一方面，一些研究数据显示，Adiponectin在伴有严重肥胖及肝纤维化的非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)患者可出现下降，提示了Adiponectin在脂肪代谢及肝纤维化中发挥着截然不同的功能作用[23]。Adiponectin在肝纤维化病变中主要发挥保护性作用，是纤维化病变的重要拮抗因子。Adiponectin可通过多种途径抑制活化HSC的增殖、迁徙，并下调重要促肝纤维功能因子TGF-β的表达。在体外实验中，活化的HSC可高度表达Adiponectin受体，而在动物实验中，Adiponectin完全敲出的小鼠模型纤维化程度更为严重。此外，研究还显示，Adiponectin可以通过改变MMP-1与TIMP-1的比例来促进ECM降解，而且Adiponectin也能够通过增强p53及Rb蛋白的表达来促进活化HSC的凋亡，从而发挥重要的拮抗纤维化的作用[24]。Kumar等[25]的研究显示，Adiponectin可通过Adipo R1 -pAPPL1依赖的信号转导通路调节局部黏附激酶(focal adhesion kinase，FAK)的脱磷酸化。反之，通过使FAK去活化，Adiponectin可促进维持成纤维细胞表型的关键蛋白——局限性黏附蛋白分解，从而缓解肝纤维化的进展。此外，Handy等[20]也发现，Adipoectin具有拮抗肝纤维化的的作用，而这一功能也主要是经由多种信号通路抑制Leptin的表达来完成。另一方面，一些研究也显示Adiponectin在一些肝纤维化患者中是存在显著的表达升高，对Adiponectin对肝纤维化的拮抗作用也提出了质疑。如Hsu等[26]的最新研究显示，与无HBV感染的健康人相比，慢性HBV感染患者血浆脂类含量，Adiponectin、Leptin及Visfatin水平均与HBsAg及HBV DNA呈显著正相关。而高血浆Adiponectin水平与老年男性HBeAg阴性患者的进展期肝纤维相关(P<0.05)。Pepping等[27]的研究中，特异性肽段ADP355作为Adiponectin的拮抗剂，用于小鼠模型时可以减弱CCL4诱导的肝纤维化，提示了Aiponectin可能是CCL4诱导的肝纤维化的促进因子。如Mera等[28]的研究结果也显示，在HCV-4感染的患者中，升高的血清Adiponnectin水平与胰岛素抵抗、肝脏炎症及纤维化程度存在正相关。

三、其他脂肪因子与肝纤维化

其他与肝纤维化病变相关的脂肪因子还包括纤溶酶原激活物抑制剂(PAI-1)、Resistin、Apelin、Vasfatin等，对于这些脂肪因子在肝纤维化及肝硬化发生中的具体具体作用机制也在不断的深入研究中。未来不仅这些因子的作用机制得到更纤细的阐述，也可能发现更多新的重要脂肪因子。为从不同的角度阐述肝纤维化的机制及寻找新的治疗靶点提供参考。

PAI-1是丝氨酸蛋白激酶抑制剂超家族的成员，可以阻断尿激酶型纤溶酶原激活物(urokinase-type plasminogen activator，uPA)及组织型纤溶酶原激活物(tissue-type plasminogen activator，tPA)的丝氨酸蛋白酶功能。PAI-1的主要功能是调节网状MMP的沉积，参与了胶原蛋白生成与降解之间的平衡调节[29]。在肝纤维化过程中，升高的PAI-1水平能够减缓胶原蛋白降解速度并加重MMP沉积，加重纤维化形成[30]。PAI-1同样也可调节多种在肝纤维化中发挥重要作用的细胞因子，如TGF-β、IL-1、表皮生长因子及胰岛素等，从而间接影响肝纤维化的发生。Resistin是脂肪组织产生的12.5 kDa的多肽，具有调节糖代谢的功能，同时也参与了胰岛素抵抗的发生。Nobili等[31]的重要研究显示，在NAFLD患者中，肝祖细胞的Resistin表达显著升高，且升高程度与肝纤维化程度呈正相关。在Krist等[32]的研究中，结扎小鼠胆道后，表达升高的Resistin可以刺激HSC转变为成纤维细胞，同时促进库普弗细胞产生TGF-β，导致Ⅰ型胶原蛋白增多，加重肝纤维化的发生。库普弗细胞及HSC表达的Resistin水平也与患者的肥胖程度相关，提示了肥胖作为促进肝纤维化危险因素的重要作用，同时Resistin也可作为NAFLD患者肝病进展的血清学预测指标。Aplin由APLN基因编码，是G蛋白偶联蛋白受体APJ的配体，在肝脏中存在表达。有研究显示，小鼠模型及肝硬化患者的Apelin水平及其同源性受体的表达显著升高，提示Apelin的异常表达与肝纤维化及硬化存在一定的相关性[33]。活化的HSC是肝脏中Apelin的重要合成来源，而肝纤维化时的肝细胞的Apelin受体表达也显著升高。有研究使用Apelin受体拮抗剂治疗小鼠肝硬化模型，可以显著降低其肝纤维化程度，从另一方面也证实了Apelin在肝纤维化的发展中发挥作用[34]。Vasfatin也属于脂肪因子，最新的研究显示其在肝纤维化的发生中也发挥着重要的功能作用。如Nan等[35]的研究显示，CCl4诱导的肝纤维化小鼠模型的肝组织中Vasfatin mRNA表达显著升高，同时使用PPARα拮抗剂可以显著抑制其表达，并降低胶原蛋白沉积及α-SMA表达，减缓肝纤维化程度。这些脂肪因子在物质代谢、组织炎症及纤维化中的作用十分复杂，其对肝纤维化产生影响的具体机制也还需要更深入的讨论。尤其是近年来NAFLD及其相关肝纤维化发病率的显著升高，脂肪因子在其中的功能作用也得到了凸显。

四、问题及展望

肝脏是具有多种功能的复杂器官，发生病变时可同时影响人体的物质代谢及免疫调节功能。肝脏也是脂肪因子的主要效应器官，脂肪因子在肝脏炎症、纤维化及肝硬化过程中发挥何种功能作用尚未完全阐明。对肝纤维化发生发展中脂肪因子功能的深入研究也有助于寻找更为有效的治疗靶点，从而改进对肝纤维化病变的临床治疗。

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(本文编辑：张苗)

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2016-04-11)