基质金属蛋白酶-13及星状细胞的研究进展

扶小华，田 猛综述， 戴 东审校

(1.广东医科大学研究生学院，广东 湛江524023；2.广东医科大学附属医院 肝胆外科，广东 湛江 524001)

基质金属蛋白酶-13及星状细胞的研究进展

扶小华1，田 猛1综述， 戴 东2审校

(1.广东医科大学研究生学院，广东 湛江524023；2.广东医科大学附属医院 肝胆外科，广东 湛江 524001)

肝纤维化是由实质性损伤引起的炎症所导致。未经积极治疗的肝纤维化最终将发展为肝硬化甚至有相当高的转变为肝细胞癌的风险[1]。肝星状细胞(HSC)在整个过程中起着非常重要的作用，因为活化的HSC是肝内产基质肌纤维母细胞的主要来源。当组织损伤时，这些活化的产基质肌纤维母细胞具有高度增生性、迁移及合成细胞外基质能力，包括Ⅰ型和Ⅲ型胶原，后者在肝纤维化过程中最为关键。上皮-间质转化是指上皮细胞在一些病理因素的作用下，失去其原有特征，形态学发生改变，获得了浸润性和游走迁移能力，具备间质细胞形态和特征性的细胞。这一过程影响细胞外基质的合成，也参与纤维化的发生。肝纤维化是肝硬化过程中重要环节，目前观点认为肝硬化是不可逆的，肝纤维化是可以逆转的，而在整个逆转的过程中，基质鑫属蛋白酶-13(MMP13)及HSC发挥着重要作用。

1 MMP13在肝纤维化中的作用

肝纤维化是由于细胞外基质取代正常肝组织，这些基质包括纤维性胶原，层粘连蛋白，粘连蛋白。纤维性组织主要由受到持续性损伤刺激而转化成肌纤维母样细胞的活化的HSC所产生的。HSC不仅引起肝脏纤维化的进展，也能通过产生许多如基质金属蛋白酶这样的酶类来减轻肝纤维的进展。纤维化的严重性取决与MMPs与组织抑制因子(TIMP)之间的平衡[1]。在众多的MMPs中，MMP13在肝纤维化中是主要的胶原酶及细胞外基质分解的关键因素。在肝组织内，MMPS在分解和抑制细胞外基质成分的有着重要的作用[2]。在生理状态下，MMPs主要受TIMP在转录和翻译水平上的调节，MMP1和MMP13是分解胶原的主要酶类，主要分解Ⅰ、Ⅱ 和Ⅲ型胶原[3]。有研究[4]表明在肝脏损伤早期， MMP13的表达是成明显上升趋势，但随着后期病情的逐渐进展，MMP13的表达则出现逐渐下降随着外源性MMP13的表达增强，MMP9，MMP2的表达也随之增强。MMP13的表达增强引起整个MMP系统呈瀑布式反应，表明MMP13是最为关键的一个因素。MMP13的表达可以增强HGF的表达，引起下游信号受体c-met和TNF-α的表达增强，促进肝脏组织再生。Kim E J等[2]将外源性MMP13基因注入纤维化鼠模型后，发现血浆AST水平很快得到回复，同时I型胶原的沉积明显减少。表明抗肝纤维化的靶向分子就是MMP13。Abe H等[1]发现通过动态注入外源性MMP13基因，其可以得到持续性的表达，对肝纤维化有着明显的保护作用。目前众多研究结果表明MMP13对肝纤维化的保护作用比较明确，由于靶向肝组织大多数都有乙肝、丙肝或其他炎症性肝病，药物治疗所带来的副损伤不可避免。这时，通过门静脉或是动脉向肝组织内靶向注入外源性DNA并使其有效表达，实现靶向精准治疗就成为一种安全有效的方法。

2 HSC与miRNA之间相互作用

miRNA是人类染色体中大约长20-23个核苷酸构成的非编码蛋白质核算序列，人类染色体大约编码1000种miRNA在人体各种组织器官中以特定的形式表达，每一种都有着大量的潜在靶向位点，因此其在整个基因调节过程中尤为重要。近年来研究发现不同的miRNA在肝纤维化过程中的作用也不同，肝纤维化的进展与这些基因表达的异常有一定关系。在HSC由静止转为活化过程中，基因表达出现异常，特定的改变并不明确[5]。

2.1 肝纤维化发生时miRNA表达规律

在肝纤维化进程中，不同的miRNA的表达水平有的增高，有的则降低或抑制。综合众多研究结果，在纤维化发生或HSC发生活化，增殖，迁移的变化时体内具有保护性的miRNA表达水平出现降低，而一些升高的miRNA则对肝纤维化进展起促进作用。所以探明其发生的机制就尤为重要，可以为肝纤维化的诊疗提供更加充分，完整的理论依据。

2.2 具有保护性miRNA及其机制

一项研究[6]发现许多丙肝患者体内及hsc活化初期阶段，miRNA29迅速且显著降低，促进其表达后，肝炎病毒数量减少。在使用TGF-β刺激后HSC miRNA29的数量显著下调，但肝细胞中却没有这种结果，表明TGF-β信号通路是丙肝病毒感染下调miRNA29的一个机制。miRNA29主要是影响HSC增殖和胶原的形成，而不影响a-SMA 的表达。在Li J等[7]研究中发现，miRNA-29a的过表达可以显著抑制多种细胞外基质基因的表达。有研究[8]发现促进miR-335表达可以减少HSC的迁移活动及a-SMA和1型胶原的形成。TNC可以促进HSC的迁移，miR-335正是通过抑制TNC的表达从而达到抑制HSC的作用。Tu X L等[9]发现促进miRNA101表达可以明显抑制肝细胞和HSC的TGF-β信号通路。 KLF6及TGFB是miRNA101的作用靶点。miRNA101可以抑制TGF-β1，PDGF,CTGF,TIMP-1及1型胶原的表达，对HSC有去活化作用，从而发挥抑制肝纤维化的作用。有研究[10]发现miRNA 19b在肝纤维化患者体内降低大约80%。对TGF-β具有负性调节用，降低下游胶原靶基因TGFβRII的产生。增强其表达能够对Ⅰ型胶原有明显抑制作用，同时抑制 α-SMA的产生，对HSC分化具有调节作用。MiR-146a-5p主要作用Wnt1 和Wnt5a从而发挥作用。在HeYong等[11]发现miR-146a抑制HSC的增殖主要是促进凋亡而不是单纯的对细胞周期的抑制。SMAD4是miR-146a的作用靶点， miR-146a对SMAD4的调节主要是转录后抑制。2.3 促进纤维化的miRNA及其机制

在肝纤维化的进程中，升高的miRNA对纤维化有促进作用。研究[12]发现miR-214-5p在肝纤维化人和鼠体内表现出上升，尤其在活化HSC中比肝细胞中显著升高，在进展期肝硬化患者体内要比轻度肝硬化体内的水平明显增高。miR-222的表达升高导致PPP2R2A降低继而引起去磷酸化作用的缺失最终引起Akt信号通路的活化。Wang B C等[13]发现miR-181b可以促进HSC的生长，其促进细胞增殖主要是增加S期的细胞数量。P27作为细胞周期的一个关键性抑制剂，是miR-181b的一个直接靶基因，miR-181b直接抑制P27的表达。在肝硬化患者体内181b的血清水平呈现明显增高，因此miR-181b可以作为一个诊断学标志。

3 展望

肝纤维化严重影响人类生存质量，药物治疗存在着许多弊端。MMP13和HSC在逆转肝纤维化的作用已比较明确。随着研究的进展，分子靶向治疗技术越来越成熟，对肝纤维化过程中表达异常的miRNA及其作用机制的探索，越来越多的机理被探明。在未来将可以对患者实施外源性保护基因注入，促进保护性miRNA的表达，抑制促进肝纤维化发展的miRNA表达等一系列靶向治疗，从而提高治疗效果。

[1]Abe H,Kamimura K,Kobayashi Y,et al.Effective Prevention of Liver Fibrosis by Liver-targeted Hydrodynamic Gene Delivery of Matrix Metalloproteinase-13 in a Rat Liver Fibrosis Model[J].Molecular Therapy Nucleic Acids,2016，5(1):e276.

[2]Kim E J,Cho H J,Daeui Park.,et al.Antifibrotic effect of MMP13-encoding plasmid DNA delivered using polyethylenimine shielded with hyaluronic acid[J].Mol Ther,2011，19(2):355.

[3]Parks WC,Wilson C L,Lopez-Boado Y S.Matrix metalloproteinases as modulators of inflammation and innate immunity[J].Nat Rev Immunol,2004， 4(8):617.

[4]张 洁,陈晓宇,彭延申，等.大鼠非酒精性脂肪性肝炎肝组织MMP-1 3及TIMP-1表达变化与肝纤维化的关系[J].World Chin J Digestol,2005，4(13):512.

[5]Lambrecht J,Mannaerts I,van Grunsven Leo A,et al.The role of miRNAs in stress-responsive hepatic stellate cells during liver fibrosis[J].Frontiers in Physiology,2015，6：209.

[6]Bandyopadhyay S,Friedman R C,Marquez R T,et al.Hepatitis C Virus Infection and Hepatic Stellate Cell Activation Downregulate miR-29:miR-29 Overexpression Reduces Hepatitis C Viral Abundance in Culture[J].Journal of Infectious Diseases,2011,203(12):1753.

[7]Li J,Zhang Y,Kuruba R,et al.Roles of microRNA-29a in the Antifibrotic Effect of Farnesoid X Receptor in Hepatic Stellate Cells[J].Molecular Pharmacology,2011,80(1):191.

[8]Chen C,Wu C Q,Zhang Z Q,et al.Loss of expression of miR-335 is implicated in hepatic stellate cell migration and activation[J].Experimental Cell Research,2011,317(12):1714.

[9]Tu X L,Zhang H Y,Zhang J C,et al.MicroRNA-101 suppresses liver fibrosis by targeting the TGFβ signalling pathway[J].The Journal of Pathology,2014,234(1):46.

[10]Lakner A M,Steuerwald N M,Walling T L,et al.Inhibitory effects of microRNA 19b in hepatic stellate cell-mediated fibrogenesis[J].Hepatology,2012,56(1):300.

[11]He Y,Huang C,Sun X,et al.MicroRNA-146a modulates TGF-beta1-induced hepatic stellate cell proliferation by targeting SMAD4[J].Cellular Signalling,2012,24(10):1923.

[12]Iizuka M,Ogawa T,Enomoto M,et al.Induction of microRNA-214-5p in human and rodent liver fibrosis[J].Fibrogenesis Tissue Repair,2012,5:12.

[13]Wang B C,Li W X,Guo K,et al.miR-181b Promotes hepatic stellate cells proliferation by targeting p27 and is elevated in the serum of cirrhosis patients[J].Biochemical and Biophysical Research Communications,2012,421(1):4.

1007-4287(2017)08-1468-02

2016-06-16)