血清标志物壳多糖酶3样蛋白1评价肝纤维化的研究

黄丽玲，吴春城，梁惠卿，邱洋佳，唐金模

（1.福建中医药大学，福建 福州 350100；2.福建中医药大学附属厦门中医院感染性疾病科，福建 厦门 361009）

肝纤维化病情评估及疗效评价一直是现在临床的重点和难点，尤其疗效评价是目前的瓶颈，仅依靠肝穿病理组织评估并不现实也难以在临床推广，因此壳多糖酶3样蛋白1（chitinase 3-like 1，CHI3L1）作为新型无创血清生物标志物，备受关注。CHI3L1作为壳多糖酶家族的成员，能够分泌到肝脏的细胞外基质（extracellular matrix，ECM），在肝纤维化时高度表达，已被《慢性乙型肝炎防治指南（2019年版）》与《肝硬化肝性脑病诊疗指南》指南引用，本文就CHI3L1与肝纤维化的关系以及在各种肝病中研究进展作一综述，为临床治疗提供参考。

1 CHI3L1概况

1.1 CHI3L1简介 壳多糖酶3样蛋白1，俗称壳酶蛋白，是糖基水解酶家族成员之一。18糖基水解酶基因家族成员主要包含两种，一种是可降解壳多糖的真正壳多酶（chitinase，Cs），另一种是结合但不降解壳多糖的壳多酶样蛋白（chitinase-like proteins，CLP），CHI3L1没有活性，但可结合壳多酶的CLP，也是人类基因组中唯一一个CLP[1-3]。CHI3L1的基因序列位于人类的1q32.1染色体上的一个8kb的DNA上，由DNA内的10个外显子组成，可以编码氨基酸的蛋白质，又称为YKL-40[4，5]。

1.2 CHI3L1的特异性表达 多项研究表示CHI3L1与肝脏疾病密切相关，能够在肝脏中强烈表达，与其他组织器官相比高出多倍，与心脏相比高276倍，此外也高于肾脏、脑、肺、乳腺等[6，7]。CHI3L1还可由多种细胞类型生产表达，其中包括肝巨噬细胞（kupffer cells，KC）、肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSC）、嗜中性粒细胞和软骨细胞以及几种类型的恶性肿瘤细胞等[4，5，8，9]。

1.3 CHI3L1的作用 CHI3L1作为与炎症有关的新型生物标志物，是结缔组织细胞的生长因子，在组织重塑、癌细胞增殖、抗凋亡、血管异常等过程中起到重要作用，能够促进细胞增殖、粘附、迁移、分化及激活，促进血管生成，参与各种炎症反应、先天免疫反应以及ECM重塑。但在肝脏中主要是在参与ECM的重构和对急性、慢性炎性反应起作用。CHI3L1不仅对肝纤维化有诊断意义，在动脉粥样硬化、糖尿病、支气管哮喘、高血压以及各种肿瘤疾病中也起着作用[10，11]。

2 CHI3L1与肝纤维化的相互作用

肝纤维化是慢性炎症损伤后，肝脏再修复做出的反应，是ECM过度沉积、组织重塑与变形的病理过程，最终可由慢性肝炎向肝硬化（liver cirrhosis，LC）、肝癌（epatocellular carcinoma，HCC）发展[5，12]。肝穿刺活检术是诊断和评估肝纤维化的金标准，但是有创的肝穿有一定的缺陷，如取的部位有限未能全面反映肝脏整体的纤维化程度、间隔时间太短看不出变化、患者多次做肝穿的接受程度差、费用高以及出血、感染等并发症[7]。因此，肝穿病理组织评估肝纤维化不现实也难以在临床推广。瞬时弹性成像（transient elastography，TE）在监测肝纤维化进展起着重要作用，但是肝硬度测量值（liver stiffness measurement，LSM）在肥胖、进食、炎症损伤、胆汁瘀积、占位性病变等都会有变化，无法准确监测中间期的肝纤维化[5]。肝纤四项在临床也运用广泛，但不是特异性指标，在肝细胞坏死及炎症时容易受影响，在其他疾病中也有可能升高[13]。此外，如天冬氨酸氨基转移酶（aspartate aminotransferase，AST）与血小板之比指数（APRI指数）、4因子的纤维化指数（fibrosis-4-score，FIB-4指数）、FibroTest模型等模型的敏感度和特异性也有差异。因此CHI3L1作为新型无创、简便、快速、可重复性、安全性的血清生物标志物，在临床引起关注，其主要的作用如下。

2.1 CHI3L1与细胞水平激活 当CHI3L1参与肝纤维化的形成和维持，是因为KC被诱导表达后激活HSC的增殖和活化。Higashiyama M等[1]研究发现CHI3L1缺陷型组的小鼠与野生组相比，不仅肝纤维化得到了明显改善，而且KC的积累和激活也被显著抑制，可能的原因是CHI3L1抑制KC凋亡有关，CHI3L1以自分泌方式增强了其在肝纤维化发病过程中对凋亡刺激的抵抗性，从而加剧了肝的纤维化。因此，CHI3L1作为成纤维细胞的生长因子，通过细胞的增殖分化参与肝纤维化，与各级纤维化程度相关[8，9，14]。

2.2 CHI3L1与信号通路 研究表明，CHI3L1的细胞外区域直接和白介素13受体α2（IL-13Rα2）相互作用，激活Wnt（wingless）/β-catenin，促丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/AKT）信号通路以及转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）信号通路，来调节一系列细胞反应包括调节细胞凋亡，氧化组织损伤，变应性炎症，肿瘤转移以及细胞因子的形成[3，14-16]。

2.3 CHI3L1与基质蛋白组成 CHI3L1是控制胶原蛋白形成的上游调控分子，可使造血干细胞分化成肌纤维母细胞，表达平滑肌肌动蛋白及细胞珠蛋白，分泌ECM，其中有胶原纤维Ⅰ型，CHI3L1与I型胶原蛋白的相互作用有助于调节胶原蛋白原纤维的形成[9，14，17]。血清CHI3L1水平与肝纤维化密切相关，已被评为各种慢性炎症和纤维化的新型非侵入性血清标志物，其中包括慢性乙型肝炎（chronic hepatitis B，CHB）、慢性丙型肝炎（chronic Hepatitis C，CHC），非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver，NAFLD）以及HCC等。

3 CHI3L1在肝纤维化的应用

3.1 CHB与CHI3L1 Yan L等[18]对678例CHB患者进行多变量分析，结果表明丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase，ALT）正常和轻度升高的CHB患者中，无论其HBeAg状态和HBV DNA水平如何，都可能存在明显的肝纤维化。在ALT＜2ULN的患者中，CHI3L1诊断严重纤维化时比APRI指数，FIB-4指数，Forns指数和Hui模型都略好。因此CHI3L1能够让肝功能正常但有肝纤维化的患者尽早启动抗病毒，防止病情进一步进展。同样的，Huang H[7]等在肝活检证实纤维化分期的情况下分析CHI3L1的表达水平，结果发现在识别HBV患者的晚期肝纤维化，CHI3L1比透明质酸（hyaluronic acid，HA），III型胶原蛋白（protein collagenIII，PCIII），层粘连蛋白（laminin，LN）和PCIV要好。当CHI3L1水平＞73.4 ng/ml区分为实质性和晚期纤维化，其灵敏度和特异性都比较高。Wang L等[19]研究纳入131例接受恩替卡韦抗病毒治疗的CHB患者，其CHI3L1水平与肝组织胶原比例区域（collagen proportional area，CPA）相关联，结果提示CHI3L1水平的变化与CHB患者治疗前后CPA和LSM的变化之间均呈现正相关性，证明了CHI3L1可用作监测治疗期间纤维化变化的方法。Jin X等[20]研究在包括肝活检和TE在内的许多方法都有局限性的情况下，是可以在同一患者重复检测CHI3L1。血清CHI3L1水平与肝功能其他指标如AST、r-谷氨酰转肽酶（r-glutarnyl transpeptidase，GGT）和碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）呈强正相关关系，可被用来检测严重的肝纤维化。当CHI3L1水平与其他非侵入性指标不一致，最终还是予肝活检为准。Jiang Z等[21]纳入467例CHB患者，结果显示CHI3L1的表达水平从CHB到LC到HCC是呈递增趋势。且CHI3L1与LSM，APRI指数和FIB-4指数均呈正相关，可区分轻度纤维化和中重度纤维化。综合分析，CHI3L1在CHB相关疾病中随肝纤维化的进展而逐渐上升，对于区分轻度和重度纤维化表现出较高的诊断性能，与其他肝纤维化诊断方法具有相关性，且大都情况下优于它们，在评估慢性肝病的不同阶段和监测乙肝相关疾病进展具有一定的参考价值。

3.2 CHC与CHI3L1 Rath T等[22]对55例不同病因的慢性肝病患者，其中有25例CHC患者，CHI3L1在诊断早期肝纤维化时，相比其他检查表现出了最佳的准确性，可为临床更好的评估肝纤维化的病情阶段，进一步指导抗病毒治疗。Kang Q等[6]研究共纳入109例HCV相关肝病患者，结果表明CHI3L1在预测轻度纤维化和严重纤维化方面是优于其他纤维化标记物。对于CHC患者，诊断LC的CHI3L1的临界值为284.8 ng/ml，但HA在预测LC会比CHI3L1略好。其中有67例接受了干扰素治疗后，CHI3L1值在实验组和对照组都显着降低，对比其他血清纤维化标记物而言CHI3L1能够较好评估CHC患者IFN治疗后的疗效。研究发现[23]，CHI3L1和HA在评估纤维化阶段方面比其他标记物更有用。CHI3L1能够在监测和区分肝病纤维化，并在预测严重的肝纤维化表现出较高的阳性预测值，防止纤维化进一步加重。在诊断HCV相关肝病患者的各个纤维化阶段CHI3L1体现了重要价值。同样的，Mushtaq S等[24]纳入150例慢性肝炎患者，其中有128例CHC患者，发现血清CHI3L1水平与通过剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）进行的评估肝纤维化最密切相关，优于Fib-4指数和APRI指数，能够区分晚期纤维化与早期纤维化。综上，对于CHC患者，CHI3LI对于诊断轻度纤维化和严重纤维化具有指导意义。Mehta P等[25]对75例CHC患者做了HA，CHI3L1和FS-II三种血清标志物，均可以预测晚期纤维化和LC。但是在所有类型的纤维化检测中，CHI3L1却有最高的假阳性。因此CHI3L1对于评估CHC相关肝纤维化需要进一步考究。

3.3 NAFLD与CHI3L1 Kumagai E等[9]对134例NAFLD患者CHI3L1水平进行了定量分析，结果显示NAFLD患者的CHI3L1水平与肝纤维化的进展程度同步增加。在无LC性情况下，有HCC的NAFLD患者的CHI3L1水平明显比非HCC组高。严重纤维化患者比轻度纤维化患者高。但是，Lebensztejn DM等[26]在52例经活检证实为NAFLD的儿童研究中结果却未发现CHI3L1与纤维化分期之间存在相关性。此外，Lee CK等[27]在128名儿童人群中评估肝纤维化，结果也发现CHI3L1对于晚期纤维化并没有预测价值。因此，在儿童血清到的检测CHI3L1与肝纤维化的相关性暂无支持依据。

3.4 HCC与CHI3L1毛玉环等[28]研究显示，CHI3L1随着肝纤维化的进展，相比健康组和肝炎组，HCC组的患者CHI3L1的水平明显比较高，但和LC组相差无异，可能的原因是CHI3L1参与的组织重塑与肿瘤发生所引起的升高可能比炎症反应更明显，CHI3L1在肝细胞癌中高度表达，可作为HCC的预后标志物之一。此外，对肝病纤维化进展后病情性质的判断也有一定的价值。同样，曾光群等[29]纳入147例患者，其中有30例HCC患者，随着肝损由肝纤维化到LC到的逐步发展，CHI3L1的水平均升高，说明CHI3L1可作为鉴别三者之间的指标，CHI3L1单项检测在肝纤维化中有统计学意义，但在HCC中的阳性率、敏感性、特异性却是下降趋势，其中可能的原因考虑为HCC患者中，产生了许多巨噬细胞与中性粒细胞，影响CHI3L1分泌，使其增多，从而准确性下降。此外，CHI3L1联合甲胎蛋白检测的特异度最高，取到互补作用，比分别单指标检测更有优势。也有研究表明CHI3L1与HCC肿瘤的大小差异、包膜是否浸润、分期及转移的状态都有相关性，HCC中CHI3L1表达阳性的患者比阴性患者的生存期及疾病缓解期更短，预后也比较差，多变量分析表明CHI3L1是对于HCC患者预后是有指导意义[30]。因此CHI3L1有望作为HCC分期及预后的新型标志物。

4 总结

肝纤维化是各种肝病发生发展的重要阶段，也是各种肝病逐步发展为LC、HCC的中间阶段，检测肝纤维化的方法是判断各种慢性肝病严重程度以及预后的重要预测指标。目前肝活检的临床应用受限，其他的无创肝纤维化检测方法也各有缺点，CHI3L1作为新型、无创、简便的血清标记物，具有高度的肝脏特异性，在肝纤维化进展中扮演多重角色，与各级纤维化程度紧密相关。CHI3L1不仅可以诊断和区分各种肝病引起的肝纤维化和LC，还可以判断肝纤维化进展的速度，用来辅助抗病毒治疗以及动态监测肝纤维化情况，对及时启动抗病毒和尽早抗纤维化的治疗及预后具有一定的指导意义。