趋化因子在肝纤维化发生发展中作用的研究进展

喻雪琴,张诗婉,陈芳,梅怡晗,梅小平

1川北医学院附属医院,四川南充637000;2首都医科大学朝阳医院

肝纤维化是由各种致病因素长期诱导与刺激肝组织所致的慢性病理结果，肝组织在反复炎性损伤与修复过程中，诱导并促进了肝星状细胞(HSC)激活与增殖、肝内细胞外基质(ECM)的增生与降解失衡、肝内结缔组织异常增生，导致肝脏实质细胞数量减少和功能减退，肝纤维化若未得到有效控制与逆转，可能发展为肝硬化、肝癌并出现各种严重并发症。HSC是位于肝脏Disse间隙的一种间质细胞，肝内ECM主要由活化的HSC产生，各种炎症、损伤因素可促进HSC的活化与增殖，从而导致肝纤维化的发生。趋化因子是一种高度保守的小分子蛋白，可由成纤维细胞、炎症细胞、HSC等通过自分泌及旁分泌等模式产生，趋化因子和细胞表面相应受体结合并通过异源三聚体G蛋白参与信号传递，使Kupffer细胞、HSC、T细胞亚群、NK细胞等靶细胞发生迁移和脱颗粒等变化，从而调节肝组织炎症及纤维化进程。现就趋化因子在肝纤维化发生发展中的作用综述如下。

1 趋化因子构成及生物学功能

自1986年对趋化因子命名以来，目前已发现50种以上的人趋化因子[1]。趋化因子是一类分子结构相似的小分子分泌蛋白，其氨基酸同源性达20%～70%，属细胞因子超家族成员。根据分子N端前两个保守半胱氨酸序列的差异性，将趋化因子分成CXC、CC、CX3C、C四个亚族[2]。其中，包括16个CXC趋化因子族，其N端前两个半胱氨酸残基之间存在1个氨基酸残基；包括28个CC趋化因子族，其N端前两个半胱氨酸残基间不存在氨基酸残基；另外还有1个CX3C趋化因子和2个C趋化因子，前者分子N端前两个半胱氨酸残基之间插入3个其他氨基酸残基，后者分子N端缺少半胱氨酸残基，仅1个C末端延伸序列。

趋化因子通过与其受体(G蛋白偶联受体蛋白)结合发挥生物学功能，目前已发现的趋化因子受体约20种，根据其结合趋化因子的受体不同分为6个CXC受体(CXCR1～6)、11个CC受体(CCR1～11)、1个CX3C受体、1个C受体[3]。趋化因子受体N端与配体结合，胞内区域和G蛋白相偶联，含有丝氨酸/苏氨酸的C端磷酸化，从而调节细胞信号传递。趋化因子与其受体并非单一结合，某一趋化因子与数个G蛋白偶联受体作用，而不同趋化因子亦可与单一的趋化因子配体结合，但趋化因子与配体亲和力有一定差异[4]。

趋化因子可趋化白细胞、淋巴细胞、肿瘤细胞、HSC等多种细胞，将其趋化到特定靶器官发挥调控作用，当机体受到炎症刺激时，趋化因子可诱导、促进炎症细胞到达免疫应答部位并活化炎性细胞从而发挥免疫炎性反应，在机体自我免疫、抗感染等过程中发挥重要作用，在肿瘤生长、器官硬化、组织纤维化和血管生成中发挥调节作用[5]。C亚族趋化因子主要诱导促进NK细胞、CD8+T细胞发生转移和脱颗粒变化，对中性粒细胞、B细胞有一定的趋化作用；CC趋化因子来源于活化的T淋巴细胞，对嗜碱性粒细胞、淋巴细胞、Kupffer细胞、嗜酸性粒细胞等发挥较强的趋化作用；CXC趋化因子根据分子功能部位的首个半胱氨酸前ELR基团(谷氨酸—亮氨酸—精氨酸)的存在与否，分为ELR-CXC趋化因子和非ELR-CXC趋化因子，对平滑肌细胞和血管内皮细胞的迁移及血管生长发挥调节作用；CX3C亚族仅发现CX3CL1一类，即神经趋化因子，对巨噬细胞、淋巴细胞和小胶质细胞发生趋化作用[6]。

2 趋化因子在肝纤维化中的作用

肝纤维化是肝组织在各种损伤因素刺激下作出的修复性反应，是肝组织中纤维结缔组织异常增生和降解减少的一种失衡性沉积的病理性结果[7]。肝纤维化是慢性肝组织炎性疾病进一步发展的一种病理性特征，肝内存在持续的炎症反应及免疫损伤，是肝组织ECM合成增加而降解减少的结果，这是系列细胞炎性反应及调节机制失调的动态变化过程，是肝组织炎症损伤、纤维组织形成与降解的平衡调节过程，涉及肝脏Kupffer细胞、肝星状细胞、淋巴细胞、趋化因子的细胞—介质—基质间信号传导系统的调节过程[8]。存在于肝窦间隙的HSC是肝脏ECM的主要来源，只有活化后才会诱导和促进HSC的增殖而促进ECM产生与合成，静息状态或凋亡的HSC不能促进HSC的活化与增殖[9]。在PDGF、VEGF等细胞因子及信号通路的诱导与刺激下促进HSC活化增殖，MCP-1、CXCR3等趋化因子诱导HSC向炎性部位漂移，并转化为肌成纤维细胞(MFLC)，合成大量的胶原蛋白(Ⅰ、Ⅱ)及ECM，同时大量金属蛋白酶抑制剂(TIMP)的产生使金属蛋白酶失去活性，最后导致ECM的降解减少[10]。MFLC也是肝纤维化形成中的重要细胞，主要由HSC分化而来，还可由损伤的胆管细胞、成纤维细胞、骨髓源细胞等细胞分化，产生胶原蛋白并分泌TIMP导致ECM的沉积，形成瘢痕组织，导致肝纤维化的发生与发展[11]。

趋化因子能通过诱导白细胞、淋巴细胞、Kupffer细胞等多种炎性细胞的活化与漂移来调节肝组织的炎症，白细胞、淋巴细胞、Kupffer细胞等可释放各种降解酶、氧自由基和多样化的趋化因子来参与炎症反应的调节，当肝组织发生反复性的炎性损伤时就易诱发肝组织纤维化的发生。趋化因子可通过自分泌或旁分泌等模式作用于HSC，调控肝纤维化的发生发展。目前研究发现，趋化因子能驱使骨髓源性肝干细胞(BMDLSC)向肝组织漂移并诱导其分化为肝实质细胞及胆管细胞，从而促进损坏的肝组织结构的修复进而导致肝纤维化的发生[12]。

2.1 CXC族趋化因子对肝纤维化发生的影响 CXCL9、CXCL10及CXCL11等趋化因子对炎性细胞及炎性因子的趋化与水平发挥调节作用，进而对肝纤维化的发生发挥调控作用。Zeremski等[13]研究显示，在肝小叶、汇管区炎症重及肝纤维化程度重的患者中，肝内CXCL9、CXCL10及CXCL11 mRNA水平均显著上调并与ECM水平呈正相关。Wasmuth等[14]研究提示，肝实质细胞、内皮细胞、激活的HSC等细胞可分泌合成CXCL9，在CXCL9与HSC表面的CXCR3结合后，对肝组织内胶原纤维的产生发挥抑制功能并发挥抗纤维化作用，因此CXCL9治疗肝纤维化患者存在潜在的可能。CXCL10主要对T淋巴细胞、单核细胞等发生趋化作用，从而通过活化HSC、促进HSC活化与增殖、激活信号通路、传递信号物质等模式来促进肝纤维化的发生。Rotondi等[15]研究显示，HSC可促进CXCR3与配体CXCL10结合来活化RAS/MEK/ERK信号通路从而促进原代HSC活化、增殖、迁移来促进肝纤维化的发生。Bieche等[16]研究发现，在慢性乙型肝炎、丙型肝炎及肝硬化等慢性肝病患者的肝组织中，CXCR3、CXCL10 mRNA表达均明显上调，在一定程度上反映了CXCR3、CXCL10 mRNA与肝纤维化发生的相关性。段钟平等[17]研究显示，CXCL10参与肝组织内淋巴细胞的募集过程，促进肝组织的损伤与肝纤维化的发生甚至肝硬化的形成。Hirano等[18]研究显示，肝硬化患者体内淋巴细胞的表达与CXCL10 mRNA高表达呈正相关。

CXCR4是目前已发现的CXCL12的惟一受体，CXCL12/CXCR4表达与肝纤维化的发生发展密切相关。王庆国等[19]研究表明，通过对四氯化碳诱导的小鼠肝纤维化模型肝组织中的CXCL12表达检测发现，肝组织中CXCL12/CXCR4水平较正常对照组明显升高，CXCL12/CXCR4还可调控移植后的干细胞归巢及促进肝纤维化组织局部多种炎性细胞的漂移。Hong等[20]采用免疫组化法研究证实，趋化因子CXCL12的受体CXCR4在活化的肝星状细胞中高表达。Sordi等[21]研究提示，CXCL5、CXCL8、CXCL13及CXCL16在正常肝组织中低表达，当肝脏发生纤维组织增生时，CXCL5、CXCL8、CXCL13及CXCL16在肝组织内高表达。CXCL8、CXCL16在有肝纤维化患者的肝组织中水平达高峰，CXCL5、CXCL13在有肝硬化形成的患者肝组织中达高峰，CXCL5、CXCL13可能对可分化为肝细胞的特定干细胞群BMDLSC具有趋化作用，但具体机制目前尚不明确，其CXCL5、CXCL8、CXCL13及CXCL16表达时段性差异亦为处于不同状态的肝纤维化患者潜在治疗手段与预后评估提供了依据。CXCL8(IL-8)是ELR+组主要因子，能趋化中性粒细胞向炎症部位漂移，而中性粒细胞的高水平与肝纤维化发生及程度存在密切相关性，Asselah等[22]研究显示，肝纤维化患者肝组织中CXCL8表达明显增高，显示其在肝纤维化发生发展中起到重要的趋化与促进作用。

2.2 CC族趋化因子在肝纤维化发生中的调节作用 CC族趋化因子可通过趋化、激活Kupffer细胞、淋巴细胞等炎症细胞参与肝组织炎症的发生，并对肝纤维化的发生与抑制发挥调控作用。赖勇强等[23]研究表明，CCL25型趋化因子可参与肝组织炎性细胞浸润与BMDLSC的迁移，还可诱导产生不同的趋化因子。当肝组织发生炎性损伤时，肝组织内CCL7、CCL21、CCL25、CCL2、CCL5高表达，随着肝纤维化的发生，肝脏趋化因子水平显著增高，在肝硬化阶段，趋化因子CCL21、CCL2、CCL25、CCL5达高峰，这可能与趋化因子对肝脏炎症细胞及BMDLSC的趋化作用有关。黄勇平等[24]研究显示，肝纤维化患者肝组织内CCL21和CCL25水平明显高于正常对照组，随着纤维化程度加重并在发展为肝硬化时的肝组织内CCL21和CCL25水平进一步增高，认为肝组织炎症时CCL21和CCL25水平上调从而促进BMDLSC向肝脏转移，参与肝组织修复与肝纤维化的形成过程。黄建芳等[12]研究显示，在建立的大鼠肝纤维化模型中，CCL25在正常大鼠肝组织中低表达，在有肝组织纤维化形成时其肝组织内CCL25表达明显上调，在发展为肝硬化阶段时，肝组织内CCL25表达进一步升高，较肝组织纤维化形成时明显升高。提示CCL25具有趋化BMDLSC作用，并在BMDLSC表面高水平表达CCL25受体并趋化BMDLSC向肝脏转移而促进肝组织纤维化的发生。

肝内发生持续性的炎性反应与肝脏Kupffer细胞水平密切相关，还与肝脏招募血液中的Kupffer细胞前体——单核细胞有关。Wasmuth等[25]研究显示，趋化因子CCL2、CCL1与相应受体CCR2、CCR8结合能招募单核细胞亚型(Grl+)到炎性的肝组织中。罗雪雁等[26]研究表明，肝实质细胞能产生CCL2型趋化因子，CCL2型趋化因子通过与HSC表面的CCR2受体结合后发挥趋化、激活HSC的作用,HSC还可通过自分泌方式被激活，促进其过度分泌高水平的ECM参与肝纤维化的形成。邢雪琨等[27]研究显示，肝细胞分泌的CCL2具有趋化、激活肝星状细胞的作用，在肝纤维化发生初期，血清CCL2水平增加，CCL2与中和抗体结合抑制肝脏HSC的聚集，同时研究结果还显示，水飞蓟素能抑制肝脏HSC的活化、增殖、转移及ECM的合成，还能对IL-1产生抑制作用，使IL-1诱导产生的CCL2及IL-8水平下调，从而达到抗炎和抑制肝纤维化发生的作用。

2.3 CX3C趋化因子对肝纤维化发生的影响 目前CX3C家族的惟一成员是CX3CL1，CX3CL1主要由HSC产生并分泌，其相应受体CX3CR1主要表达于肝脏Kupffer细胞表面，CX3CL1通过与受体CX3CR1结合来调控肝纤维化的发生。Wasmuth等[25]研究显示，慢性肝病患者肝组织内的CX3CL1及其受体表达较正常肝组织显著上调。Wasmuth等[25]研究显示，除Kupffer细胞外，肝组织持续的炎症反应还与血液中进入肝组织的单核细胞相关，CX3CL1与其受体CX3CR1结合可抑制巨噬细胞前体细胞即Ly6C+(Grl+)单核细胞的分化及转移，从而减轻肝组织的炎症程度进而抑制肝纤维化的发生。重组可溶性CX3CL1可促进Kupffer细胞表达的IL-10、精氨酸酶-1水平上调从而发挥抑制肝组织纤维化的发生发展。Tacke等[28]研究表明，在CX3CR1缺陷小鼠的肝脏中，Kupffer细胞不能表达IL-10、精氨酸酶-1等抗炎因子，可促进炎性趋化因子、转化生长因子-β水平高表达，从而促进肝损伤及HSC激活、增殖而诱导肝纤维化的发生。Sordi等[21]研究表明，CX3CL1在正常肝组织中低水平表达，在肝纤维化阶段水平到达高峰，在肝硬化阶段仍处于高峰水平状态，提示CX3CL1可能诱发BMDLSC向肝组织迁移。黄建芳等[12]研究显示，在建立的大鼠肝纤维化模型中，CX3CL1在正常大鼠肝组织中低表达，在肝组织发生纤维化时其肝组织内的CX3CL1水平显著增高，当发展至肝硬化阶段时，肝组织内CX3CL1维持高水平状态，显示CX3CL1对CX3CR1受体的BMDLSC有明显趋化作用，CX3CL1能趋化BMDLSC向肝组织内转移并对肝组织纤维化发挥调节作用，提示CX3CL1在肝纤维化不同阶段的水平变化有可能成为治疗肝纤维化患者的潜在手段。

综上所述，肝纤维化是渐进性慢性炎症后的病理结果，在肝组织受到炎性刺激后，促进了HSC的激活及ECM过度沉积而诱导肝纤维化的形成，涉及到细胞—介质—基质间复杂的信号网络系统。目前研究发现，趋化因子能趋化、激活肝组织内Kupffer细胞向靶器官聚集，诱导血液中的单核细胞亚型向肝组织漂移，参与肝组织的炎性损伤、修复及纤维化形成，趋化因子还能调控BMDLSC向肝组织漂移与聚集，诱导BMDLSC分化为肝细胞、胆管细胞对破坏的肝组织结构进行修复。目前，趋化因子已基本证实能对肝纤维化的发生发展过程发挥调控作用，但整体性的调节机制尚不明确，在其具体调控过程中涉及的信号通路及传导环节有待进一步研究，此可能成为探索肝纤维化诊断治疗的潜在生物学指标与手段。