盘状结构域受体DDRs家族在肝纤维化中的作用

张天翼，廖浩乾，乔成治 综述 白 琳， 何 晶，卜 歆 审校

肝纤维化是细胞外基质细胞外基质(extracellular matrix,ECM)过度产生和沉积而导致的肝的病理变化。纤维化的持续发展将进展为以纤维间隔和假小叶形成为特征的肝硬化。临床上肝硬化病人常伴有肝功能衰竭、门静脉高压，甚至发展为肝癌。既往认为肝纤维化是一个被动的不可逆的过程，但目前认为肝纤维化是反复的损伤和修复过程，通过有效治疗可以逆转。盘状结构域受体(discoidin domain receptors,DDRs)作为一种细胞膜表面的酪氨酸激酶受体，其在正常的肝组织中很少或几乎不表达，但作为胶原配体参与并影响肝的纤维化过程。该文将近年来DDRs家族在肝纤维化中的作用相关研究进行综述。

1 肝纤维化的发生机制

肝纤维化是在肝炎病毒感染、酒精和脂肪肝以及自身免疫性肝病后发生的一种肝脏慢性损伤修复的过程。它并不是一种疾病，而是一个病理生理过程。肝纤维化的主要特征是一个因肝细胞再生功能障碍和炎症反应刺激ECM胶原纤维增生、沉积为特点的异常调节过程。ECM合成与降解失衡、基质重构以及纤维胶原异常沉积是肝纤维化的重要病理基础。纤维化中最常见、也最具特征性的改变是胶原的沉积增加，尤其是纤维胶原。

当肝组织受到一系列的损伤后会激活肝星状细胞(hepatic stellate cells,HSCs)，HSCs刺激肌成纤维细胞(myofibroblast,MF)的活化，分泌大量ECM，继而出现肝纤维化症状。一些肝纤维化的模型证明HSCs是对过量的纤维生成做出反应的早期细胞。HSCs的活化与慢性损伤导致的纤维发生和炎症反应有关。星状细胞的激活是在其周围受损细胞的刺激下发生，大量的炎性因子和纤维性因子促进星状细胞的活化。正常的HSCs合成和分泌胶原，以及合成降解正常ECM的基质金属蛋白酶2(matrix matalloproteinases 2,MMP-2)、基质金属蛋白酶9(matrix matalloproteinases 9,MMP-9)和降解胶原纤维的基质金属蛋白酶1(matrix matalloproteinases 1,MMP-1)、基质金属蛋白酶8(matrix matalloproteinases 8,MMP-8)和基质金属蛋白酶13(matrix matalloproteinases 13,MMP-13)，同时分泌金属蛋白酶组织抑制因子防止胶原过度降解，使肝脏ECM的合成和分解处在一个动态平衡中。在正常情况下MMPs主要降解肝内过多生成的ECM，金属蛋白酶组织抑制因子则发挥抑制MMPs活性的功能。在病理条件下两者之间平衡被打破，过多的ECM不能被MMPs及时降解，造成ECM在组织中大量沉积，最终导致纤维化的发生。

2 DDRs家族在肝纤维化的作用以及抗纤维化药物的发展现状

2.1 DDRs家族

DDRs是一种新型的受体型酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase，RTK)亚家族，因为其胞外区具有discoidin Ⅰ这样的结构域而被命名为DDRs家族，主要包括DDR1和DDR2两类。DDRs家族从属于RTK家族，具有典型的RTK家族结构——一段胞外结构域一段跨膜结构域和一段胞内激酶结构域。DDRs家族胞外结构域包含N-端的DS domain和DS-like domain两个球形结构域，以及由30～50个氨基酸组成的细胞外近膜区。DDR1和DDR2的DS domain和DS-like domain结构域序列具有较高的同源性(50%以上)。DDRs家族是胶原受体，可与多种胶原特异性结合。DDR1和DDR2可结合纤维性胶原(Ⅰ～Ⅲ型和Ⅴ型)，胶原识别位点为GVMGFO模序，DDRs可通过结合胶原并激活下游不同的丝裂原活化蛋白激酶信号通路。有时DDRs介导的信号传递也不依赖于胶原的结合以及受体激酶的活性。DDRs在正常人体组织中广泛表达，参与调节肿瘤、成骨发育、纤维化及动脉粥样硬化等疾病的发生发展。DDR1主要表达于上皮细胞和成纤维细胞，在小鼠和人的脑、肺、肾、脾和胎盘等组织中高表达。而DDR2主要表达于成纤维细胞或间充质来源的细胞，在骨骼、心脏、肌肉、肾和肺中高表达。DDRs蛋白表达具有广泛性，在调节人与小鼠的器官发育，以及影响多种细胞的黏附、增殖、迁移和调控下游分子基质金属蛋白酶的表达等方面都发挥了重要的作用。DDR1主要被Ⅰ、Ⅳ型胶原活化，DDR1调节胶原收缩和(间接)纤维化反应，很大程度上不依赖于胶原结合整合素。DDR2主要被Ⅰ、Ⅲ型胶原活化，通过感受微环境中胶原量和构型的变化来调节间质细胞的黏附、迁移、分化、增殖等活动。

2.2 DDRs在肝纤维化发展中的作用

2.2.1

DDR1与肝纤维化 目前对于DDR1在肝脏中的表达及其所发挥的作用都知之甚少。DDR1在肝脏中的表达低于脑、肾、肺及心脏。在正常的肝脏中，用原位杂交和免疫荧光的方法分别在肝细胞、肝门-肝实质连接处的肝细胞、胆管上皮细胞中检测DDR1的mRNA和蛋白的表达。结果表明DDR1在肝硬化的肝实质细胞以及胆管上皮细胞中表达上调。相反，肝硬化中的HSCs、正常肝脏中的门静脉成纤维细胞以及MF(激活的HSCs或者激活的门静脉成纤维细胞)中不表达DDR1。DDR1有5种不同的亚型，在不同的组织中不同亚型的表达差异很大。在肝组织中，DDR1a的过表达改变了肝细胞的行为，增加了与Ⅰ型胶原的黏附和减少迁移。当肝细胞被过量的胶原蛋白包裹时，如在肝硬化里，尤其是在实质-隔膜连接处，肝细胞表面DDR1表达的增加会增强DDR1介导的细胞与ECM中的Ⅰ型胶原的结合。此外，DDR1还可以调节MMP-1、MMP-2的表达，这种作用并不依赖于DDR1的3个酪氨酸位点的磷酸化。这些数据表明DDR1与肝纤维化相关，并表明了上皮细胞与胶原相互作用在慢性肝损伤中的重要性。在博来霉素诱导的肺纤维化模型中，相较于野生鼠，DDR1的缺失小鼠肺损伤减少，肺纤维化程度减弱。DDR1的促纤维化和促炎症的作用同样在肾损伤的小鼠模型中也被证实。DDR1在狼疮性肾炎和良性肾病患者中表达升高，与新月体性肾炎小鼠模型中相同。不同的肾损伤小鼠模型都表明在DDR1缺失小鼠中肾功能改善，可避免血管紧张素Ⅱ介导的蛋白尿、肾小球纤维化和炎症。即使DDR1在其他纤维化的模型中有促纤维化和促炎症的作用，但是在肝纤维化中DDR1表达上调的生物学意义很大程度上仍是未知。所以针对DDR1在肝纤维化中的功能研究和药理研究仍需进一步深入。

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DDR2与肝纤维化 DDR2是一种特异性识别胶原的受体型酪氨酸激酶，其可在多种组织中表达，但在肝脏中则主要表达在HSCs中，可通过与Ⅰ型胶原结合激活其活性。Schuppan et al发现DDR2受体促进了MMP-2介导的HSCs的增殖和侵袭。正常情况下，DDR2在肝中表达很低，当肝损伤时，HSCs活化，DDR2在活化的HSCs中大量表达，而在HSCs细胞静息期其表达下调。在HSCs中，DDR2在内源或外源的Ⅰ型胶原作用下发生酪氨酸磷酸化，促进了下游MMP-2的表达和活化，加速了ECM的降解。Ⅰ型胶原依赖的DDR2表达上调形成了一个正反馈回路，导致HSCs增殖能力和侵袭活性的增强。这些都表明DDR2在肝纤维化里具有重要的作用。Borza et al接着在DDR2的缺失鼠(

DDR

2--)中证明了DDR2缺失通过改变HSCs和肝相关巨噬细胞之间旁分泌的相互作用，促进了四氯化碳诱导的慢性肝纤维化。在急性肝损伤期，HSCs通过与DDR2的配体纤维化胶原相互作用加速了纤维化进程。但是在四氯化碳诱导的慢性肝纤维化过程中，DDR2的缺失却促进了慢性肝纤维化。用四氯化碳建立慢性的肝纤维化模型，在

DDR

2小鼠模型中，对比在急性肝损伤期的改变，

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2小鼠的肝中胶原沉积、明胶分解的活性以及HSCs的密度都明显增加。在四氯化碳诱导后的

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2小鼠的静息期HSCs中，骨桥蛋白、转化生长因子、单核细胞趋化蛋白-1以及白介素10明显增加，MMP-2、MMP-13以及Ⅰ型胶原明显减少。从

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2小鼠慢性损伤的肝脏中分离的HSCs体外迁移和增殖的能力增加，但降解ECM的活性降低。从四氯化碳诱导的

DDR

2小鼠肝脏中分离的巨噬细胞向HSCs的趋化活性明显强于野生型，同时降解ECM能力增加，活化的HSCs分泌巨噬细胞抗迁移因子来防止巨噬细胞向外迁移。这些研究表明DDR2通过协调HSCs与巨噬细胞的旁分泌作用来减缓慢性肝纤维化。DDR2在HSCs中的信号通路中下调纤维化相关的细胞因子的表达，上调ECM相关成分如MMP-2、MMP-13和Ⅰ型胶原的表达，从而抑制慢性纤维化的发展。

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3 抗纤维化药物的发展现状

抗纤维化药物对于预防纤维化的发展和逆转晚期酒精性肝炎、非酒精性脂肪性肝炎、病毒性肝炎(乙型和丙型)以及自身免疫性肝病是特别需要的。肝脏是药物代谢的重要靶器官，口服或非肠道给药后肝脏会维持一个较高的药物水平。目前有一些治疗可以进一步靶向特定的肝细胞或细胞受体。虽然针对慢性肝病的主要病理过程的治疗方法是最佳的抗纤维化治疗策略，对晚期纤维化能够进行有效的治疗，但并不能够预防纤维化过程中的并发症——如肝的代谢失调、静脉曲张引起的大出血、感染和肝癌。这就体现了开展特异性抗纤维化药物临床验证的必要性。在临床药物试验第1～2阶段，正在测试的有希望的实验药物主要是间接抗纤维化药物，其列表和详细描述也已经出版。一些直接的抗纤维化的药物，即那些针对下游靶点的药物，主要是针对活化的HSC、MF和胆管细胞、ECM分子、ECM受体和ECM交联酶，此类药物应适用于所有的纤维化肝病以及其他的一些纤维化疾病。此外，靶向在纤维化进程中扮演重要作用的DDRs家族来间接影响纤维化的进程也是一个不错的选择。DDRs家族中的两个成员DDR1和DDR2在肝纤维化中的作用各不相同。目前DDR1与肝纤维化的研究报道甚少，已知DDR1与肝硬化的发展相关。DDR2缺失小鼠实验证实DDR2抑制慢性肝纤维化的发展。通过干预DDRs家族来调控下游信号通路，进而调控纤维化的进程，将是一种治疗肝纤维化的新思路。

3 结语

肝硬化是一种临床常见的弥漫性的病理过程，由一种或多种病因长期和反复作用造成的肝损害，其特征为肝纤维化和正常肝结构转变为异常结节(再生性结节)。肝纤维化是慢性肝病演变为肝硬化的中间必经阶段，是疾病演变中一个连续进展的过程。HSCs和胶原在其中起着十分重要的作用。在肝纤维化的进程中，激活的肝脏巨噬细胞破坏肝细胞，刺激HSCs的活化。在分子水平上，许多细胞因子参与细胞信号通路的调节，调节HSCs的激活和纤维生成。DDRs作为胶原的受体，其在多种肿瘤和纤维化过程中发挥着十分重要的作用。DDRs的两大成员，DDR1在肺和肾的纤维化中都具有明显的促纤维化促炎症的作用，而与肝纤维化相关的报道甚少，目前在肝硬化中证实DDR1a的过表达改变了肝细胞的行为，增加了与Ⅰ型胶原的黏附和减少迁移，DDR1还可调节MMP-1和MMP-2的表达参与肝纤维化的过程。而另一成员DDR2作为一种特异性识别纤维胶原的受体型酪氨酸激酶，其缺失可以促进慢性肝纤维化的发展。DDR2通过HSCs与巨噬细胞的相互旁分泌作用抑制慢性肝纤维化的进展。这种相互作用是否通过激酶介导的下游反应与巨噬细胞相互影响还是只通过其胞外区目前没有得到证实。

肝纤维化是肝硬化的前提，抑制肝纤维化的发生，将对防止肝硬化、肝癌的发生起着重要的作用。DDRs家族在纤维化疾病和肿瘤进展中的重要作用，提示阻断这些受体会是一种有希望的治疗策略。策略之一为阻断DDRs与胶原的相互作用或空间上阻断受体激活所需的构象变化。另一策略是靶向酪氨酸激酶活性以阻断DDR介导的下游信号传导。酪氨酸激酶抑制剂阻断DDR1和DDR2激酶的活性，并在过表达这两种受体的细胞中防止胶原介导的酪氨酸的自磷酸化。进一步深入研究DDRs在肝纤维化中作用将对肝纤维化的治疗提供新的思路和方法。