FSTL1在肝脏疾病中的作用

张雪松 王明富 赵晓莲 徐晓霞 栾海艳

(佳木斯大学 1附属第一医院，黑龙江 佳木斯 154007；2基础医学院；3黑龙江省微生态-免疫调节网络与相关疾病重点实验室；4佳木斯大学附属第二医院)

卵泡抑素样蛋白(FSTL)1是富含半胱氨酸的酸性分泌性蛋白(SPARC)家族成员，是一种分泌型的细胞外糖蛋白，也被称为转化生长因子β诱导蛋白(TSC)-36和卵泡抑素相关蛋白(FRP)，其最初是在研究转化生长因子(TGF)-β的调控作用时，通过差异筛选从TGF-β1诱导的小鼠成骨细胞系MC3T3-E1构建的cDNA文库中克隆得到的〔1〕。研究发现，FSTL1在肝脏疾病的发生发展中发挥着重要的作用，本文对其在肝脏疾病中的作用及机制进行综述。

1 FSTL1概述

1.1FSTL1的结构 FSTL1的分布没有种属和器官特异性，存在于几乎所有的哺乳动物中，尤其在心脏、胎盘、前列腺、卵巢、小肠等组织器官表达更为显著〔2～7〕。人类的FSTL1基因位于3号染色体长臂上(3q13.33)，包含11个外显子，转录后可编码FSTL1蛋白和microRNA-198〔8〕。FSTL1蛋白由308个氨基酸构成，其氨基末端由12个氨基酸残基组成，具有2个O-糖基化位点和4个N-糖基化位点，分子量为35 kDa〔9〕。FSTL1蛋白包含信号肽、卵泡抑素样结构域(FK domain)、细胞外钙离子结合结构域(EC domain)和与血管性血友病因子具有同源性的结构域(VWC domain)，而与SPARC家族其他成员不同的是，FSTL1的EC domain并不能结合钙离子〔10〕。

1.2FSTL1的生物学功能 FSTL1能参与调控多种生物学活动，包括细胞的增殖、分化、凋亡、新陈代谢及内分泌等，并且其在多种疾病，如免疫系统疾病、组织纤维化、肿瘤、心血管系统疾病、代谢性疾病中均起着十分重要的作用。

在自身免疫性疾病(SADs)中，如类风湿关节炎(RA)〔11,12〕，干燥综合征(SS)〔11〕和骨关节炎(OA)〔13〕，循环血中的FSTL1浓度明显升高。但在炎症疾病的不同发展进程中，FSTL1的作用是有差异性的，在急性炎症期它主要起抗炎作用，在长期和慢性疾病中则具有促炎作用，这可能是由于FSTL1激活了不同的信号通路所致。最初，FSTL1与断开相互作用蛋白2同源蛋白(DIP2)A受体相结合，通过下调转录因子c-FOS和人红血细胞增多症病毒致癌基因同源体(ETS)-2来防止基质金属蛋白酶(MMP)降解组织；随后，FSTL1又通过激活Toll样受体(TLR)-4/CD14信号途径和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路，抑制骨形态蛋白(BMP)信号通路来促进炎症反应〔14〕。

在组织纤维化疾病中，如特发性肺纤维化，博来霉素诱导的肺损伤〔15,16〕，四氯化碳(CCl4)引起的肝损伤〔17，18〕及单侧输尿管梗阻(UUO)肾纤维化模型小鼠〔19〕，FSTL1表达明显增加。FSTL1的单倍缺乏或使用小分子干扰RNA(siRNA)减少FSTL1的表达可导致损伤肺组织中的胶原蛋白(Collagen)的积累减少〔20〕。FSTL1对纤维化的影响可能是由于FSTL1能抑制Smad1/5/8介导的BMP-4信号传导通路，刺激Smad2/3介导的TGF-β1信号转导通路，进而破坏了TGF-β/BMP平衡〔2,20〕。在肾切除术诱导的肾纤维化模型中，循环血中高水平的FSTL1能够通过降低TGF-β1、Collagen Ⅰ、Collagen Ⅲ和结缔组织生长因子(CTGF)的表达，抑制肾纤维化的形成〔21〕。然而，与在炎症中的作用一样，随着纤维化的进展，FSTL1对纤维化的作用也会呈现出相反结果〔20～22〕。

此外，FSTL1在不同类型肿瘤中的表达水平及作用也存在着非常大的差异性。与健康组织相比，FSTL1在前列腺癌〔23〕、卵巢癌、子宫内膜癌〔24〕、肾癌〔22,25,26〕和鼻咽癌〔27〕中表达水平均下降，且在子宫内膜和卵巢肿瘤中，FSTL1的降低和预后较差之间有相关性〔24〕；但在Ⅳ级胶质母细胞瘤〔28〕、结肠癌〔29〕、去势复发性前列腺癌(CRPC)〔30〕、肝细胞癌(HCC)〔31〕、头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)〔24〕和食管鳞状细胞癌(ESCC)〔25〕中，FSTL1的表达却明显增加。用FSTL1转染非小细胞肺癌(NSCLC)细胞系(PC-14、H446)〔32～34〕、卵巢癌、子宫内膜癌〔24〕、鼻咽癌〔27〕、肾透明细胞癌(ccRCC)〔35〕和乳腺癌〔36〕细胞系，均可抑制这些组织癌细胞的增殖、侵袭和迁移能力；而在人黑色素瘤细胞中，下调FSTL1的表达则会抑制癌细胞的迁移〔37〕。

在心血管系统疾病中，循环血中的FSTL1浓度也会增加，如心脏衰竭(HF)〔2,38〕，射血分数保留型心衰(HFpEF)〔39〕，急性冠状动脉综合征(ACS)〔40〕，且血清FSTL1水平的升高与ACS患者的死亡率有相关性〔40〕，同时与慢性HF的严重程度也相关〔2,40〕。过表达的FSTL1可防止心脏的广泛损伤和血管的异常重塑，具有保护和再生能力，而FSTL1的缺乏则会加剧心脏损伤。

在超重和肥胖受试者的血清中，FSTL1的水平也明显升高，且与体重指数相关〔41〕。研究发现，在前脂肪细胞(3T3-L1)分化为脂肪细胞的过程中，FSTL1的表达会出现短暂性的升高，随后又被下调至背景水平〔42,43〕，若阻止FSTL1表达的最初峰值或使培养基中的FSTL1维持在高水平，可阻断3T3-L1细胞的分化〔43〕。

2 FSTL1与肝脏疾病

2.1FSTL1与肝纤维化 肝纤维化(HF)是由多种致病因素引起的慢性的、持续性的肝脏炎症或肝损伤后组织修复过程中的代偿反应，是多数慢性肝病(CLD)发展的共同病理过程，若不及时阻止和逆转则会进展为肝硬化和肝癌，常见的致病因素主要包括乙型肝炎病毒(HBV)感染、丙型肝炎病毒(HCV)感染、乙醇、寄生虫感染、药物或化学毒物、自身免疫性肝病等。肝纤维化的主要特征是细胞外基质(ECM)过度沉积，肝星状细胞(HSCs)的持续活化是其发生发展过程中的关键环节，HSCs被活化后向成肌纤维母细胞的转分化显著放大了肝损伤反应〔44～46〕。研究发现，通过腺病毒转导使DBA/1小鼠体内的FSTL1过表达，促进肝脏中促炎细胞因子如肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1β和IL-6的表达〔47〕，进而促进肝纤维化的发生发展。4-甲基伞形酮(4MU)能够通过下调CCl4诱导的肝纤维化模型小鼠中FSTL1的表达，抑制透明质酸(HA)的沉积，减少纤维形成和胶原沉积〔48〕。

FSTL1在健康人和小鼠肝组织中的表达含量均非常低，但在肝纤维化组织和活化的HSCs细胞中均出现明显上调〔17,18,48,49〕。研究发现，FSTL1 mRNA的表达随着患者的肝纤维化分级的增高而增高〔17〕。在人肝硬化肝组织中，FSTL1的表达也高于正常肝组织，且与α-肌动蛋白(SMA)的表达共定位，这表明FSTL1在肝星状细胞(HSC)激活中起重要作用〔50〕。同样，在不同类型与慢性肝损伤相关的进行性肝纤维化小鼠模型中，FSTL1的表达也出现明显异常改变，在CCl4诱导的肝纤维化模型小鼠中，FSTL1在肝组织中的表达造模时间的延长而逐渐增高，并且免疫荧光染色结果显示，FSTL1与α-SMA的表达也呈现共定位〔17〕；在肝毒素硫代乙酰胺(TAA)模型和胆碱缺乏乙硫氨酸补充(CDE)饮食诱导模型中，与对照组相比，模型组小鼠肝脏中的FSTL1 mRNA水平也均升高〔51〕。

在对FSTL1调控肝纤维化机制的研究中发现，FSTL1可通过影响Smad2/c-Jun氨基末端激酶(JNK)信号传导通路来调节肝纤维化。半倍缺失FSTL1的小鼠或采用FSTL1中和性抗体封闭CCl4诱导肝纤维化模型小鼠体内FSTL1的功能，Smad2/JNK信号通路均可被抑制，同时HSCs的活化也受到抑制，ECM沉积减少，肝纤维化程度减轻；同样，采用中和性抗体封闭人肝星形细胞(LX-2)细胞外FSTL1的功能或敲低内LX-2的FSTL1表达也可通过降低 Smad2/JNK的磷酸化水平来抑制LX-2的活化，降低癌细胞的迁移能力〔17，18,50〕；反之，如果用FSTL1重组腺病毒感染CCl4诱导的小鼠或LX-2细胞，则能激活Smad2/JNK信号转导通路，加剧肝纤维化程度，促进HSCs的活化，促进α-SMA及COL1 mRNA的表达〔17〕。Vollmann等〔22〕也发现，采用siRNA递送纳米载体技术(siRNA-LNPs)沉默CCl4诱导小鼠肝纤维化模型中的FSTL1，可降低 Ⅰ 型胶原蛋白α1链(Col1a1)mRNA的表达水平，减少巨噬细胞的积累和胶原蛋白的沉积，但它却同时增加了肌成纤维细胞的密度以及组织基质金属蛋白酶抑制剂(Timp)1 mRNA的水平。

FSTL1还可通过影响TGF-β信号传导通路来调控肝纤维化。TGF-β信号转导通路的激活已被证明在调控肝纤维化的进程中起着核心作用〔50〕。FSTL1在用TGF-β1刺激激活的HSC中明显上调，而敲除FSTL1能抑制TGF-β1/Smad3信号通路中Smad3的磷酸化水平，进而减弱HSCs的活化及α-SMA和Collagen Ⅰ的蛋白表达水平，减轻肝纤维化〔48,49〕。MiR29a靶基因3′UTR质粒验证实验表明FSTL1为miR29a的直接作用靶点，TGF-β1可通过下调HSC中miR29a的表达进而诱导FSTL1表达，miR29a模拟物也能够显著降低Collagen Ⅰ，α-SMA和FSTL1的表达，而miR29a的抑制剂则显示出相反作用，并且可能存在 TGF-β1-miR29a-FSTL1调控环通过TGF-β1/Smad2/JNK信号通路调控肝纤维化；同时，FSTL1与miR29a之间还存在相互调节的情况，FSTL1能通过抑制miR29a的表达，调控肝星状细胞和CCl4诱导的肝纤维化模型小鼠肝组织的纤维化程度，而采用中和性抗体阻断FSTL1信号传导，则可上调CCl4处理的小鼠中miR29a的表达〔17,18〕。

2.2FSTL1与肝脂肪变性 肝脂肪变性是由不同病因所致的临床病理综合征，常见于因缺氧、缺血、中毒、感染、酒精等因素导致的肝细胞脂肪代谢失平衡，脂质在细胞内堆积。重度脂肪变性可引起肝功能衰竭，甚至是肝细胞坏死。

Ramnath等〔51〕对慢性肝病患者进行肝组织活检RNA测序发现，在感染HCV并伴有脂肪变性患者中，相对于肝纤维化的早期阶段，晚期肝纤维化患者的FSTL1 mRNA表达水平显著升高，而在仅感染HCV的患者中则无显著差异；并且非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)晚期肝纤维化患者的酶联免疫吸附试验(ELISA)结果也显示，不管出现或不出现脂肪变性，循环血中的FSTL1水平均显著升高。

2.3FSTL1与肝癌 肝细胞癌是世界范围内第五大常见肿瘤，为第三大肿瘤相关死亡的常见原因，亦是我国常见的恶性肿瘤之一，全球近一半的新发和死亡病例均发生在中国，严重威胁着人民的身体健康和生活质量。

近来发现，FSTL1与肝癌的发生发展具有十分密切的相关作用〔31,52～54〕。在大多数肝细胞癌病例中，FSTL1的表达均高于正常对照组〔53〕。Yang等〔31〕研究发现，在210例肝细胞癌的癌组织中，有172例出现FSTL1蛋白的异常增加(占81.9%)，并且FSTL1的表达会随着瘤体的体积增大，肿瘤淋巴结转移(TNM)分期升高，门静脉侵犯，肝内转移而增高，此外，Kaplan-Meier生存曲线评估也表明，患者的总体生存率会随着FSTL1表达升高而降低，因此，FSTL1的高表达已被确定为肝细胞癌预后不良的指标。在体外研究中，FSTL1的过度表达可增强肝细胞癌Huh7细胞的活力、增殖、集落形成能力，并能抑制细胞凋亡〔31,53〕，而采用siRNA技术沉默FSTL1表达后，可抑制MHCC97h细胞的活力和增殖，促进细胞凋亡〔31〕。FSTL1对肿瘤细胞凋亡的抑制作用是通过使蛋白激酶B(AKT)/糖原合成酶激酶(GSK-3β)信号途径过度激活，进而增加B淋巴细胞瘤(Bcl)-2的表达，下调Bcl-2相关X蛋白(BAX)和Bim的表达实现的〔31〕。

另外，在HBV诱导的肝细胞癌中，FSTL1的表达也会呈现出异常，与正常肝癌细胞系相比，HBV感染的肝癌细胞系FSTL1表达增加，说明HBV感染可能促进了FSTL1的表达〔54〕，但在敲除环状RNA circ_0004812的HBV感染细胞中，FSTL1的表达则降低，而过表达的circ_0004812可通过抑制miR-1287-5p促进FSTL1的表达，这表明circ_0004812/miR-1287-5p/FSTL1轴能调节HBV诱导的免疫抑制，可作为治疗慢性乙型肝炎(CHB)的潜在治疗靶标〔54〕。在乙型肝炎病毒X(HBx)诱导的肝细胞癌小鼠中，FSTL1还能够激活TGF-β1/Smad通路中的R-Smad3〔53〕。

综上，FSTL1 在肝脏疾病的发生发展中具有较好的预测性，并且也是干预肝脏疾病进程的一个很好的作用靶点，但是有关FSTL1 在肝脏疾病中的具体作用及机制仍不完全明晰，还需再进行大量的实验来进行探究。