肝星状细胞激活相关的转录因子

周倩，冷雪，吴训伟1，

（1.山东大学苏州研究院，江苏 苏州 215000 2. 山东大学口腔医院，山东 济南 250000））

肝星状细胞激活相关的转录因子

周倩2，冷雪2，吴训伟1，2

（1.山东大学苏州研究院，江苏 苏州 215000 2. 山东大学口腔医院，山东 济南 250000））

肝纤维化发生过程涉及复杂的分子和细胞机制。肝星状细胞(HSC)激活被认为是肝纤维化发生与发展的关键步骤，其发生机制中涉及多种转录因子，近年来研究较多的有固醇调节元件结合蛋白1c、过氧化物酶体增殖物激活受体gamma、CCAAT/增强子结合蛋白、SOX家族、elF3家族及GATA家族转录因子等。很多因素（包括炎症因子、外界刺激等）可通过细胞内的信号转导通路作用于相关转录因子， 调控相应的基因表达及HSC的激活。因此，深入探究与HSC激活相关的转录因子有助于研究肝纤维化的发生机制，为其预防与治疗提供依据。

肝纤维化；肝星状细胞；转录因子；脂肪细胞

0 引言

肝星状细胞(hepatic stellate cell，HSC)是肝损伤愈合及肝纤维化发生的关键细胞[1]。肝纤维化发病机理的一个关键步骤为HSC的激活。肝脏受到损伤时，HSC被激活，转变为肌成纤维样细胞(myofibroblast-like cell，MFBLC)的激活态，大量分裂增殖。以胶原蛋白为主的ECM主要由激活的HSC产生。因而HSC为抗肝纤维化研究的重要靶标。鉴于早期肝纤维化的可逆性[2]和HSC在纤维化发病机制中的核心作用，抑制HSC的激活及促进激活态HSC的凋亡，可阻抑或逆转肝纤维化[3]。调节脂肪细胞分化的各种重要转录因子在HSC激活态与静止态的转变中发挥着关键性的调节作用。以往研究较多的有NFKB，与TGF-β相关的转录因子AP1、STAT3及 Foxo3a等，近几年有新的报到称elF3家族、SREBP-1c、 Sox9家族、GATA家族等也是调控HSC激活状态的重要转录因子。本文就HSC中与其激活有关的转录因子作以综述，以期为肝纤维化的治疗提供更多更有效的思路和方法。

1 抑制HSC激活的转录因子

1.1 固醇调节元件结合蛋白1c (sterol regulatory elemen t-binding protein 1c，SREBP-1c)

SREBP-1属于固醇调节元件结合蛋白家族，它存在两种亚型SREBP-1a和SREBP-1c。在肝脏中，SREBP-1c mRNA的比例占90%，是脂肪合成有关基因转录的决定子。在HSC激活态与静止态的转变中同样发挥着关键性调节作用[4]。研究表明SREBP-1c在静止态HSC中高表达，而在激活态H SC中表达大幅下调。MDI（即异丁基甲基黄嘌呤i sobutylmethylxanthine+地塞米松dexamethasone+胰岛素insulin）能促使SREBP-1c在HSC中高表达，同时逆转激活态HSC为静止态HSC[4]（包括形态及生化指标的改变），在激活态HSC中，通过表达载体过表达SREBP-1c能使激活态HSC逆转为静止态HSC[4]。因而，SREBP-1c成为调控HSC激活的关键转录因子及抑制HSC激活的重要潜在分子靶点[4]。

1.2 过氧化物酶体增殖物激活受体γ (peroxisome-proliferator activated receptor-γ，PPARγ)

PPARs属于核受体超家族。已证实在脊椎动物中存在PPARα、PPARβ及 PPARγ三种亚型，它们在结构、功能和组织分布上均有差异性。PPARα在肝细胞、心肌细胞、肠细胞及肾近曲小管细胞高水平表达。PPARβ在组织中的表达较为广泛，没有 特异性。PPARγ的表达具有组织特异性，在脂肪组织中呈高表 达，PPARγ有三种亚型，PPARγ1存在于多种组织，PPARγ2主要表达在脂肪细胞，而PPARγ3高表达在巨噬细胞、脂肪细胞和结肠上皮细胞[5]。

体内外实验表明[6]，在静态的HSC中，PPARγ高表达，而在HSC激活的过程中，PPARγ表达急剧下降，与PPRE的结合及转录活性明显降低。Zhou[7]等发现：体外培养的HSC中，GATA-2通过与 PPARγ1启动子 -2323左右区域结合，抑制PPARγ1的启动子活性，进而促进HSC的激活。She[8]等研究PPARs在原代HSC中的表达水平时发现：PPARγ的表达随培养时间的加长而降低，PPARβ表达显著升高。当过表达PPARγ及其他相关转录因子时，PPARβ表达减少，HSC向静止态转变。此外，转染PPARγ表达质粒后，可以诱导其他与脂肪形成有关的转录因子表达，如：SREBP-1c、C/ EBPβ、LXRα和C/EBPα等。表明PPARγ在逆转HSC激活的同时，也促进了与其他相关转录因子之间的交流。此外，PPARγ的表达增加亦可以抑制HSC的增殖、迁移，抑制HSC分泌胶原、促炎因子和多种细胞因子等。可见，提高PPARγ的表达可抑制HSC的激活，逆转肝纤维化的发展，为治疗肝纤维化提供新的靶点。

1.3 CCAAT/增强子结合蛋白(CCAAT/ enhancer-binding protein，C/EBP)

C/EBP家族是碱性亮氨酸拉链蛋白家族的一个亚家族。Cao[9]等将C/EBP家族分别命名为：C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPγ、C/EBPδ、C/ EBPε和C/EBPζ等蛋白。C/EBP家族有多种生物学功能，涉及到能量代谢、肝脏再生、细胞周期、炎症反应及多种疾病的病理。

She[8]等人利用培养的HSC分析了C/EBP的表达，发现在静止态肝星状细胞中，C/EBPα、C/EBPβ和 C/EBPδ均高表达，随着培养时间的延长，C/EBPβ的表达明显降低；而在激活态的H SC中，C/EBPα呈阴性表达。上调C/ EBPα的表达量，在一定程度上可抑制HSC增殖及胶原蛋白的合成[10]。在肝脏中，存在一种C/EBPβ的剪接体，这种剪接体属于转录抑制蛋白，作为负调控因子发挥生物作用，而在肝纤维化形成过程中的研究未有报道。Jan[11]等人在研究C/EBPδ与肾小管间质纤维化和肾小管损伤的关系中表明，C/EBPδ缺乏导致严重的纤维化发生，包括肾小管损伤、胶原堆积，T GF-β表达增加等。基于目前对C/EBPs家族跟肝纤维化相关性研究的深入，可以 为肝纤维化的治疗提供一种新途径。

1.4 SOX(SRY-related high-mobility-group box)家族

在发现哺乳动物睾丸决定因子Sry(sexdetermining region of Y chromosome)之后，一系列与之同源编码转录因子的一组基因相继被发现，这些基因被称为Sox基因。近年来的研究发现，Sox基因的异常表达与许多人类肿瘤的发生密切相关。EST和ONCOMINE检索发现，在肝脏中表达的Sox基因有Sox2、Sox4-7、Sox9、Sox13和Sox17。应用寡核普酸芯片技术筛选肝硬化和肝细胞癌患者中表达有差异的基因时发现[12]，Sox9基因在肝硬化和肝细胞癌患者中表达均上调，并随Sox2和Sox9的表达水平发生变化，通过激活Wnt/β-catenin信号通路促进肝硬化的发生。

当肝脏发生急慢性损伤时，以胶原为主的胞外基质(ECM)分泌失衡而大量沉积，骨桥蛋白(OPN)是ECM的主要成分之一，研究显示[13]，Sox9在激活态HSC中高表达，并且调控OPN表达。在啮齿动物和人类肝纤维化模型的纤维化区域或体外培养的HSC中发现，Sox9和OPN二者蛋白表达量很高。随后，Pritchett J等人利用激活的rHSC和LX2肝星状细胞系，将Sox9基因敲除，发现OPN表达减少，说明Sox9调控ECM的分泌。还证明Hh信号通路激活后，上调Sox9表达。关于Sox9与肝纤维化的关系，目前有多种说法，大致分为两种观点，Dominik[14,15]等人认为Sox9在纤维化组织中高表达，促进肝纤维化形成。普遍的研究证实，TGF-β促进肝纤维化形成，而TGF-β促进Sox9磷酸化水平并增加其mRNA水平，促进I型Collagen表达，沉默TGF-β基因后，Sox9蛋白水平降低。而沉默Sox9基因表达后，I型胶原表达不再增加，Qiao[16]在研究瘦素促进肝纤维化发生的研究中，瘦素促进sox9的表达，并且，Sox9与PPARγ1的启动子结合抑制PPARγ1活性，进而促进肝纤维化的形成。另外一种观点是Sox9在纤维化组织中低表达，抑制纤维化的形成。在关于HNF-6和Notch的研究中[17]，敲除HNF-6或Notch基因伴随胆汁阻塞、肝脏坏死和纤维化的发生。同时敲除HNF-6和Notch基因，Sox9基因表达减少。综上，Sox9在HSC激活及纤维化形成过程中起关键作用，但其机制有待进一步研究。

2 促进HSC激活的转录因子

2.1 GATA家族转录因子

GATA家族是一类含有能与T/A(GATA)A/G序列特异性结合的锌指类转录因子[18]，在真核生物中广泛分布。在脊椎动物中包括6个家族成员，其中GATA1、GATA2及GATA3主要参与造血功能并在其系统 中广泛表达[19]；GATA4、GATA5和GATA6主要是内胚层因子并参与心脏、肺等的发育[20-22]。目前已有学者报道[21]，GATA家族转录因子中GATA2与GATA3在白色脂肪细胞前体中表达，抑制脂肪细胞的终端分化过程，使细胞停滞在前脂肪细胞状态；其中，GATA2是调控脂肪细胞分化的关键转录因子，通过抑制PPARg2表达而抑制脂肪细胞分化[22]；GATA3基因缺陷的胚胎干细胞向脂肪细胞分化的能力增强，GATA2与GATA3在激活态的HSC中高表达。田红[23]等人在研究支气管哮喘早期气道重塑中发现，哮喘大鼠肺中GATA3 高表达后，转化生长因子 TGF-β明显增多，诱导肌成纤维细胞表达，此外，GATA3高表达可促进肺内支气管α-SMA和I型collagen的形成和聚集，GATA3在肺纤维化形成过程中起到关键作用，但在肝纤维化形成中没有明确报道。GATA2的过表达能够促进HSC激活及α-SMA和I型collagen的表达，并通过抑制PPARγ1的启动子活性而促进HSC激活[7]，这也验证了GATA2与其他相关转录因子之间的关系，因此，GATA蛋白在肝纤维化发生过程中所起的作用值得深入研究。

2.2 TGF-β相关的转录因子

在肝脏纤维化的发生与发展过程中，一些与TGF-β信号通路相关的转录因子如 AP1[24]、STAT3[25]及 Foxo3a[26]等在静止态的HSC中表达水平及活性较低，HSC 活化之后其表达水平与活性显著增高，并且在TGF-β激活的信号通路中发挥作用，活化的HSC促进ECM合成，诱导炎症反应和肝纤维化的形成。

2.3 NF-KB

核因子-KB (nuclearfactorkappaB , NF -kB)是由Sen和Baltimore在1986年首次发现的转录因子，由Rel蛋白家族(p65，p50，p52，c-Rel，和RelB)的同型或异型二聚体组成，经典的NF-KB复合体(p65：p50异二聚体)是由细胞因子、丝裂原等刺激哺乳动物细胞产生，近年来研究NF-KB抗凋亡作用众多，实验表明，静息状态下的HSC细胞核中NF-KB表达极低，而激活的HSC出 现了NF-KB核转位活性，伴随一些黏附因子(interCellular adhesion molecule，ICAM-1)及炎症因子（IL-6）的表达，而抑制NF -KB表达加速了HSC的凋亡，提示了HSC激活与NF-KB有关[27]。

2.4 Kruppel 样转录因子

Kruppel 样转录因子家族的结构特点是包括三个Kruppel样锌指结构，与DNA结合的识别位点是GC富集序列和相关的GT或CACCC盒。激活的HSC至少表达Kruppel样转录因子家族的三个成员：KLF6、SP-1和BTEB1，三者都有调节I型胶原基因转录能力，刺激ECM沉积，进而促进肝纤维化形成[28]。

2.5 MEF2

MEF2（肌细胞增强子2）是一种存在于肌细胞中 的转录因子，有文献报道MEF2也存在于肝脏中，其表达及活性增加可能依赖P38MAPK信号途径而非细胞外信号调节激酶途径激活HSC，此外，MEF2促进α-SMA的表达，提高I型胶原启动子活性，刺激HSC增殖，表明MEF2在HSC激活过程中起关键作用[29]

2.6 eIF3家族转录因子

eIF3(真核起始因子-3)是一种高度保守的蛋白复合体，是转录起始过程的募集和组合机制中的关键因子。在酵母中，eIF3有Rpg1, Nip1, Prt1, Tif34和Tif35等11中亚基[30]。哺乳动物中有13中亚基[31]，由eIF3d-eIF3e模块调控mRNA特异性转录的能量代谢途径破坏导致癌症的发生[32]。有报道称[33]，在肝纤维化组织或者激活的HSC中eIF3a表达上调，敲低eIF3a的表达后，通过TGF-β诱导的HSC增殖及α-SMA、collagen I和p-Smad3表达受到抑制，预示着eIF3a在TGF-β-smad3信号通路诱导肝纤维化中起关键作用，可作为抑制HSC激活的潜在分子靶标。

综上，肝纤维化形成的过程是复杂的，而HSC激活作为一个关键步骤，开展与其活化有关的转录因子及其信号通路的研究，以抑制HSC激活及促进活化的HSC凋亡为目标抑制纤维化的发展，在针对抗纤维化的基因治疗方面具有重要意义。

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The Transcription Factors Associated with Hepatic Stellate Cell Activation

ZHOU Qian, LENG Xue, WU Xun-wei
(1.Su Zhou research institute of Shandong University Jiangsu, 215000, Suzhou, China; 2. Stomatological Hospital of Shandong University, Shandong, 250000, Jinan, China)

The process of liver fibrosis involves many complex molecular and cellular mechanisms. Hepa tic stellate cells (HSC) activation is considered to be the crucial step in the development of liver fibrosis, in which a variety of transcription factors are involved. In recent years, the transcription factors were researched including SREBP-1c, PPARγ, C/EBP, SOX, elF3 and GATA family, etc. A number of factors (inflammatory factors, stimulation, etc.) could act on the relevant transcription factors through intracellular signal pathways and regulate gene expression, promoting the activation of HSC. Therefore, the further exploration of transcription factors associated with HSC activation is helpful to the research of liver fibrosis mechanism, providing basis for prevention and treatment of liver fibrosis

Liver fibrosis; Hepatic stellate cells; Transcription factors; Adipocyte

10.19335/j.cnki.2096-1219.2017.04.03

苏州市科技计划项目（ZXY201441），江苏省科技计划项目（BK20161241）

周倩，硕士，山东大学口腔医院，组织工程与再生研究室，助理工程师；冷雪，硕士在读，山东大学口腔医院，组织工程与再生研究室，助理工程师；吴训伟，研究员，博导，山东大学口腔医院组织工程与再生研究室。