肝纤维化发生相关信号传导通路的研究进展

詹 康

湖北民族大学科技学院医学院(湖北 恩施 445000)

肝纤维化(Hepatic Fibrosis,HF)是肝脏受到损伤后各种刺激促使机体进行自我修复的一种病理过程，具有修复和损伤双重性并可能最终发展为肝硬化、肝癌等严重疾病，这一过程主要由受损肝组织中含有大量能够激活肝星状细胞(HSC)的因子[1]。在治疗过程中如何减缓、停止、逆转HF显得尤为重要。HF是一个多种信号通路调控的病理过程，研究各信号通路对HF的影响，可以为治疗提供一定的方向。近年来研究发现[2]多种信号转导通路与HF的形成相关。本文对其进行综述，为研究HF的形成机制提供参考。

1 转化生长因子-β(TGF-β)信号通路

HF是肝组织对损伤的修复反应，细胞外基质(ECM)生成与降解不平衡所导致[2]。肝星状细胞(HSC)的激活和增殖现被认为是HF的核心步骤。实验证实[3]肝损伤诱导的活性TGF-β水平增强脂质负载的肝细胞破坏并介导HSC和成纤维细胞活化，进而导致ECM沉积。TGF-β被认为是主要的成纤维细胞因子。在肝脏中，肝巨噬细胞包括Kupffer细胞是TGF-β的主要生产者，HSC也产生TGF-β，但程度较轻。虽然TGF-β1调节HSC活化的机制，主要认为TGF-β1双聚体首先会结合type II受体(TbR-II)，TbR-II会吸引并磷酸化type I受体(TbR-I)，磷酸化后的TbR-I受体吸引并磷酸化regulated SMAD(R-SMAD，Smad1-3)，磷酸化后的R-SMAD会结合common SMAD(coSMAD，Smad4)并形成异元二聚体，该异元二聚体进入细胞核中作为多种ECM基因表达的转录因子，并在一些辅助因子的协助下，诱导I型和III型胶原的转录[3]。Li等[4]发现岩藻多糖在降低CCL4诱导的小鼠模型中的HF有显著效果，其中TGF-β1的活性下调，同时Smad的磷酸化受到限制。并且在Baita等[5]使用5，7-二羟黄酮对CCL4诱导的HF小鼠模型治疗中发现，HF与HSC活化都受到抑制，并且TGF-β活性与Smad的转录都显著减弱。Lu等[6]检测CCL4诱导HF小鼠模型中通过蛋白磷酸酶2A(PP2A)的消融阻碍Smad的激活，观察到α-平滑肌肌动蛋白活化细胞的比例显著降低，Smad信号转导通路与HF有相关性。

2 丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)

MAPK信号通路调节不同的进程,包括增殖、分化以及凋亡。MAPK是由3个连续激活的激酶组成的磷酸化系统的一部分，并且像其底物一样，MAPK通过磷酸化受到调节。MAPK用作MAPK激酶(MKK)的磷酸化底物，MKK磷酸化激活MAPK并增加其催化其自身底物的磷酸化的活性。MAPK磷酸酶逆转磷酸化并使MAPK返回无活性状态。MKK在磷酸化特异性MAPK中是高度选择性的。MKK激酶(MKKK)是磷酸化循环系统的第3个组分。MKKKs磷酸化和激活特异性MKK。MKKK选择性地赋予其响应于不同刺激的活化。细胞从环境中接受许多不同的刺激，具有许多不同MKKK使得细胞可以通过特异性MAPK途径的激活响应不同的刺激。肝组织受损导致微环境的变化激活MAPK信号通路在肝纤维化形成密切相关。MAPK主要包括5条并行的通路:ERK1/2、JNK/SAPK、p38、ERK3/ERK4和ERK5，而前三者被认为是HF的主要途径。并且在机体内MAPK受多种细胞因子刺激而被激活。Yang等[7]通过鞣料云实素对血吸虫诱导HF大鼠的治疗中，验证了在p-Erk1/2下调的同时HSC增殖和Col III和α-SMA基因的表达受到抑制，从而提示其通路在HF中的作用。而在Radina等[8]使用GW501516刺激过氧化物酶体增殖物激活受体β/δ(PPARβ/δ)激活JNK通路导致CCL4模型中HF程度加重，提示JNK在HF的形成过程中有着重要作用。Liu等[9]对羟基花青黄A减轻CCL4和高脂肪饮食介导的HF中检测到随着血清生化指标的改善，下调金属蛋白酶抑制剂组织抑制因子的表达，p38的激活受到抑制增强。在实验中p38表现出与JNK同样的效应，提示MAPK在HF的形成过程中有着重要意义。

3 磷酸酰肌醇-3-激酶(PI3K)

PI3K是一种重要的信号转导分子。在细胞因子等激活特异性受体后，与其他含SH2结构域的蛋白质类似，PI3K与活化受体上的p85亚单位形成复合物，使其p110亚单位磷酸化而激活。在HF中不乏能够刺激PI3K信号通路的刺激信号，如PDGF、TGF-β、胰岛素样生长因子(IGF)与表皮生长因子(EGF)等。PI3K活化的主要功能是产生PIP3，其作为激活下游酪氨酸激酶Btk和Itk，Ser/Thr激酶PDK1和Akt(PKB)的第二信使。Akt活化的主要生物学功能可以分为3类：存活，增殖和细胞生长。HF中，其可能与控制HSC的细胞增殖和凋亡[10]。Wang等[11]研究表明microRNA-29b通过抑制PI3K/AKT途径诱导HSC凋亡来预防HF形成。Zhang等[12]对脂多糖处理的t-HSC/Cl-6通过白藜芦醇治疗的研究中发现伴随着PI3K的下调，α-SMA和I型胶原蛋白的生成受到抑制。Xiao等[13]通过靶向结合p85亚单位并抑制PI3K/Akt通路的活化，而LX-2的增殖与迁移明显低于胆道闭锁HF模型。通过针对PI3K/Akt通路的限制，HSC的活性也随之下调，表明PI3K/Akt在HSC对HF的形成过程中有着重要作用。

4 核因子活化B细胞κ轻链增强子(NF-κB)

NF-κB是一种广泛存在于各个细胞中的控制DNA转录的蛋白复合体。NF-κB是由p50与p65两个亚单位组成的二聚体。在静止状态下与自身抑制蛋白IκB结合为无活性的复合体。在接受细胞因子受体传来刺激后，IκB激酶(IKK)被激活，进而使IκB磷酸化并导致其与NF-κB解离，NF-κB就此活化转位进入细胞核，从而作用于相应的增强子元件，影响多种细胞生物行为。当HSC接受到肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1(IL-1)、TGF-β等细胞因子、自由基、紫外线照射等诸多刺激都能激活NF-κB通路。Shen等[14]调查虾青素对CCL4诱导HF的影响中发现虾青素通过降低NF-κB和TGF-β1的表达并保持MMP2和TIMP1之间的平衡来抑制HSC的活化和ECM的形成。Sunami等[15]通过激活小鼠NF-κB信号传导导致中度肝损伤、炎症细胞的募集、肝细胞增殖，并且最终导致自发性HF。这种诱导在关闭核因子κB激酶β亚基基因表达后快速逆转，但不减少HF。

5 Wnt信号通路

Wnt信号通路是由将信号通过细胞表面受体传递到细胞中的蛋白质组成的一组信号转导通路。Wnt信号通路通过旁分泌或自分泌对细胞分化、凋亡等生命活动进行调控。Wnt配体结合到Fz家族受体的N端胞外富含半胱氨酸的结构域时，Wnt信号开始。然而，为了促进Wnt信号传导，可能需要共同受体、Wnt蛋白和Frizzled受体之间的相互作用。在受体激活时，信号被发送到位于细胞质中的磷蛋白Dishevelled，该信号通过Frizzled和Dishevelled之间的直接交互传输，此后Wnt信号可以分支成多个途径。3个Wnt信号通路已被表征:经典Wnt通路、非经典Wnt/平面细胞极化通路和非经典Wnt/Ca2+通路。这3种途径都通过Wnt蛋白配体结合到Frizzled家族受体上来激活，将生物学信号传递到细胞内的Dishevelled蛋白。

经典的Wnt通路调节特定基因转录；非经典平面细胞极化通路调节细胞骨架从而控制细胞形状；非经典Wnt/Ca2+通路调节细胞内Ca2+浓度。经典Wnt途径是导致细胞质中β-连环蛋白积累的Wnt通路，并且其最终移位到细胞核中并与核内转录因子Tcf/Lef结合，从而激活相关目的基因的表达。类别之间的区别是经典途径涉及β-catenin，而非经典途径独立于其运行。现认为经典Wnt在Wnt 3种通路影响HF形成过程中占主要地位。Madankumar等[16]发现桑色素抑制LX-2细胞经典Wnt中GSK-3β，β-catenin和cyclin D1的表达并诱导细胞停滞在G1期。Zhang等[17]在研究甘根康改善CCL4诱导HF中检测到在经典wnt下调的过程中MMP-2、TIMP-1、α-SMA、I型与III型胶原蛋白的表达下降。

6 鞘氨醇-1-磷酸(S1P)/鞘氨醇激酶(SphK)

S1P是鞘脂代谢通路重要的代谢物之一，通过SphKs磷酸化鞘氨醇形成[18]，SphK分为ShpK1与ShpK2，肝脏中主要为ShpK2。S1P/ShpKs信号通路对于调节细胞的存活、增殖以及迁移具有重要作用。S1P可作为配体与细胞膜上特异的G蛋白耦联受体结合,S1P受体(S1PR)包括S1P1、S1P2、S1P3、S1P4、S1P5，分别与不同的G蛋白(Gs、Gi、Gq和G12/13)偶联进而激活相应的下游信号如：ERK、JNK、Rho与Rac、磷脂酶C(PLC)、腺苷酸环化酶AMP、PIP3，PI3K等。S1PR包括：S1PR1，S1PR2和S1PR3由小鼠和人中的多种组织表达，而S1PR4表达限于淋巴和造血组织，S1PR5表达限于中枢神经系统[19]。

S1P也可以作为细胞内第二信使，S1P参与包括细胞迁移、增殖、存活、凋亡、血管形成、细胞骨架形成及免疫调节等众多生物学作用。同时多种外部因素刺激，包括PDGF，VEGF和TNF-α等刺激SphK1产生细胞内S1P，以自分泌或旁分泌方式激活存在于附近细胞的表面上的S1PR。研究表明[20]S1P/SphKs信号通路在许多器官的纤维化中至关重要，其作用主要与TGF-b有关。已经发现[21]SphK1和S1PR在由TGF-b介导的小鼠和人肺成纤维细胞的分化，心脏成纤维细胞产生的胶原蛋白。还已知S1P配体(S1PL)的过表达减弱TGF-b和S1P诱导的人肺成纤维细胞分化，且在小鼠中敲低S1PL的表达而增强了博莱霉素诱导的肺纤维化。S1P现在被公认为纤维化疾病的关键调节剂，并且SphK1/S1P信号传导的相关性已经在HF，人纤维样品和HSC的不同动物模型中显示。并且S1P/S1PR轴已被证明在HF中I型胶原和III型胶原的产生是必不可少的。还有研究表明[22]服用褪黑素通过抑制S1P/Shpk通路能抑制HF。但是S1P/ShpK是通过怎样的具体机制尚不明确，需要进一步的深究。

7 总结

目前，HF的形成机制尚不清楚，但HSC在HF中的中心地位已被确立，由于HF过程复杂，并且是一个多种因子调控，所以研究的难度较大，各种信号转导通路对于HSC的影响机制并不是非常明确，所以临床对于HF的治疗效果尚不尽人意。到目前为止，还没有批准的抗纤维化药物。肝移植是目前治疗肝硬化的重要治疗方案，然而，肝脏供体的数量紧张。在这种形势下，对于HF来龙去脉的了解便尤为重要，可以指明治疗的未来方向，扩大可用的治疗手段，为更多患者带来福音。虽然在各种慢性肝损伤中HSC的信号来源与去路能够提供足够多的信息，但在目前的研究进展上还不尽人意，所以还有很长一段路要走。