吳劍平,肖海英,鄭雪蓮,汪安江*
(南昌大學第一附屬醫(yī)院 1.消化內科; 2.藥劑科, 江西 南昌 330006)
肝纖維化(liver fibrosis)是慢性肝病患者發(fā)展為肝硬化的必經(jīng)階段。患者一旦發(fā)展為肝硬化,將會出現(xiàn)腹水、消化道出血或肝癌等并發(fā)癥,病死率明顯上升。如何抑制肝纖維化是改善慢性肝病患者預后的關鍵。近年來,IL-17及其家族成員在肝纖維化中的作用成為研究熱點。
白介素25(IL-25)是IL-17家族的成員之一。最早發(fā)現(xiàn)的IL-25是由活化的Th2細胞產生的,在胃腸道、肺部和睪丸中含量較高。IL-25在哮喘和特應性皮炎等過敏性炎性反應的初始階段中起關鍵作用,還參與慢性鼻竇炎的病理過程[1-2],并且對宿主防御寄生蟲感染有著至關重要的作用。最近IL-25及其相關因素與肝纖維化的關系也成為研究熱點。本文就IL-25及其相關因素與肝纖維化的關系做一綜述。
在動物實驗中,白介素17受體A(interleukin 17receptor A,IL-17RA)基因敲除小鼠肝纖維化程度比野生型小鼠減輕,其肝內的α-平滑肌肌動蛋白(alpha-smooth muscle actin,α-SMA)減少,纖維化相關基因包括轉化生長因子β(transforming growth factor β,TGFβ)和膠原-1(collagen-Ⅰ,Col-Ⅰ)表達下降,同時伴有IL-25水平的降低[3],該結果提示肝內IL-25水平和肝纖維化程度呈正相關。在體外細胞實驗中,用IL-25刺激人肝星狀細胞系LX-2細胞24h后,細胞內α-SMA 和Col-I水平顯著上調;用核轉錄因子κB (nuclear factor-kappa B,NF-κB)抑制劑BAY 11-7083預處理LX-2細胞后再與IL-25進行共培養(yǎng),α-SMA和Col-I則沒有上述變化[4]。提示IL-25依賴NF-κB通路活化LX-2細胞,從而促進肝纖維化。為了進一步探究IL-25在血吸蟲肝纖維化中的作用,有學者將野生型小鼠和IL-25-/-小鼠暴露于曼氏血吸蟲尾蚴中,感染12周后發(fā)現(xiàn)IL-25-/-小鼠與野生型小鼠的肝纖維化程度無明顯差別。但是在Th2炎性反應的起始和持續(xù)階段同時阻斷胸腺基質淋巴生成素(thymic stromal lymphopoietin,,TSLP),IL-25和IL-33這3種細胞因子使小鼠肝臟中的炎性反應和纖維化顯著減輕[5]。由此可見,雖然體外實驗中IL-25可以直接活化肝星狀細胞從而可能促肝纖維化,但體內實驗中IL-25促肝纖維化的作用可能需要和其他細胞因子共同作用完成。
IL-4和IL-13是IL-25的下游細胞因子,并且IL-25主要是通過信號傳導及轉錄激活因子6(signal transducers and activators of transcription 6,STAT6)通路上調IL-4和IL-13的表達[6]。IL-25的下游細胞因子IL-4和IL-13都是促肝纖維化的細胞因子,其機制之一就是IL-4或IL-13與M2型巨噬細胞表面的白介素4受體通道蛋白α(interleukin 4 receptor alpha,IL-4Rα)IL-4Rα/白介素13受體通道蛋白α1(interleukin 13 receptor alpha 1,IL-13Rα1)受體復合物結合觸發(fā)STAT6的磷酸化,從而促進促纖維化分子表達[7]。
使用骨髓來源的CD11b+CD14+單核細胞治療肝纖維化小鼠模型會使纖維化減輕,該作用可能與小鼠體內的IL-13減少有關[8]??梢奍L-13體內水平和肝纖維化程度呈正相關。為了探究IL-13促進肝纖維化的具體機制,有學者使用Il4raflox/floxPDGFRBWT/cre(PDGFRB-cre+)轉基因小鼠模型阻斷肝星狀細胞的IL-13信號傳導。向野生型小鼠和PDGFRB -cre+小鼠注射過度表達IL-13的質粒后,PDGFRB -cre+小鼠纖維化程度明顯小于野生型小鼠;并且PDGFRB-cre+小鼠中Th2型細胞因子較野生型小鼠增多,這可能是由于PDGFRB+成纖維細胞表達IL-13Rα2的減少所致[9],提示IL-13-(PDGFRB+)成纖維細胞信號傳導途徑是Th2型細胞因子介導的肝纖維化所必需的。過去一直認為非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)的進展與慢性低水平的Th1型炎性反應相關聯(lián),然而Th2型細胞因子IL-13也會加重NAFLD相關的肝纖維化,在高脂飲食(high fat diet,HFD)誘導的非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)小鼠模型中,肝內干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)基因敲除的小鼠迅速進展到NASH,并且其肝纖維化相關基因(col3a1和col6a1)表達明顯增加。使用TGF-β單克隆抗體阻斷TGF-β信號傳導的NAFLD小鼠,其肝組織的COL3A1前體蛋白mRNA水平降低,但CLL6A1前體蛋白沒有明顯變化[10],且已經(jīng)證實CLL6A1前體蛋白是IL-13依賴性組織纖維化的標記,并且同時抑制TGF-β和IL-13信號傳導比單獨抑制TGF-β信號傳導能更明顯減弱NAFLD相關的肝纖維化[10]。提示IFN-g基因敲除小鼠的肝纖維化相關基因表達的增加是通過TGF-β和IL-13信號通路起作用的,IL-13和TGF-β對NAFLD進展為肝纖維化階段起協(xié)同作用。IL-4與IL-4Rα結合后會誘導STAT6磷酸化,從而增加膠原生成,促進肝纖維化[11]。敲除慢性血吸蟲感染誘導的肝纖維化小鼠模型體內的IL-4Rα基因可以改善小鼠肝纖維化[12],也從側面證實IL-4的促肝纖維化作用。在體外實驗中IL4和IL-13可以上調人外周血管來源的原代巨噬細胞miR-142-5p表達,但抑制miR-130a-3p的表達。IL-4和IL-13活化的人原代巨噬細胞可以促進人原代纖維母細胞α-SMA和成纖維細胞活化蛋白(fibroblast activation protein,F(xiàn)AP)的表達,在miR-142-5p反義寡核苷酸(ASO)和miR-130a-3p模擬物傳導的人原代巨噬細胞中該作用會被抑制。在體內實驗中,向四氯化碳誘導的肝纖維化小鼠的靜脈中注射鎖核酸修飾的miR-142-5pASO和miR-130a-3p模擬物會抑制小鼠肝纖維化[13],提示IL-4和IL-13在巨噬細胞中可以上調miR-142-5p但抑制miR-130a-3p的表達,從而起到促肝纖維化作用??梢奍L-25的下游細胞因子IL-4和IL-13可以通過多種途徑產生促進肝纖維化的作用。
IL-17也是一種促肝纖維化細胞因子。日本血吸蟲感染的IL-17RA基因敲除小鼠肝纖維化程度比野生型小鼠減輕,其肝內的α-SMA減少,纖維化相關基因包括TGFβ1和Col-Ⅰ表達下降[3]。使用Kleiner評分對40例酒精性肝炎(alcoholic hepatitis,AH)和36例非AH的酒精性肝病(alcoholic liver disease,ALD)活檢標本進行肝纖維化評分,在AH標本中,與F2和F3期肝纖維化相比,F(xiàn)4期肝纖維化有更多的IL-17+細胞浸潤。在非AH的ALD肝臟標本中,IL-17+細胞浸潤程度與纖維化程度正相關。在ALD的人體標本中,IL-17R主要是在肝臟纖維間隔中的HSC表面表達,但是在體外實驗中IL-17不直接影響HSC的促纖維化基因表達[14]。這表明IL-17可能通過在肝臟炎性反應區(qū)域募集細胞這種間接的方式調節(jié)ALD纖維化進展。
IL-25可以通過STAT6誘導M2型巨噬細胞極化[6],其下游細胞因子IL-13和IL-4也可以誘導M2型巨噬細胞極化[15-16]。M2型巨噬細胞主要起抗炎、促進組織修復/重塑的作用[17]。
M2型巨噬細胞和肝纖維化的關系也是最近研究的熱點。肝臟來源的血漿蛋白-富含組氨酸糖蛋白(histidine-rich glycoprotein,HRG)在小鼠腫瘤模型中可以介導M2型巨噬細胞到M1型巨噬細胞的轉變,Hrg敲除小鼠體內的肝巨噬細胞數(shù)量會減少并且優(yōu)先極化為M2亞型,使用高脂飲食和四氯化碳喂養(yǎng)Hrg敲除小鼠后,其肝臟損傷和纖維化程度較野生型小鼠更輕[18],提示敲除小鼠Hrg導致其肝纖維化減弱的這種效應與M2型巨噬細胞極化有關。此外NOTCH信號通路的抑制劑avagacestat能明顯減弱小鼠的纖維化并且伴隨著其體內M2型巨噬細胞的上調[19]??梢奙2型巨噬細胞對肝纖維化是起抑制作用的,而IL-25可以促進M2型巨噬細胞極化,IL-25或許能通過促進M2型巨噬細胞極化從而抑制肝纖維化。
LY-6Clo單核細胞來源的巨噬細胞(LY-6Cloinfiltrating macrophages,LY-6CloIMs)是M1、M2型巨噬細胞分型外的另一種巨噬細胞表型[20]。來源于骨髓的LY6Chi單核細胞會離開外周血管進入組織轉化為LY-6Clo單核細胞[21]。在四氯化碳和乙醇誘導的肝纖維化小鼠模型中,LY6ChiIMs會被招募到肝組織進而分化為LY6CloIMs[17,20]。
LY-6CloIMs高表達M2型巨噬細胞表面標志物ARG1和CHI3L3,并且和M2型巨噬細胞一樣具有抗肝纖維化作用。LY-6CloIMs在纖維化瘢痕愈合期大量增加,在肝組織中大量表達促進細胞外基質降解的基質金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)和基質金屬蛋白酶-13(matrix metalloproteinase-13,MMP-13)基因;在CD11B啟動子-白喉毒素受體(CD11B promoter - diphtheria toxin receptor,CD11BDTR)轉基因的小鼠肝纖維化瘢痕愈合期注射白喉毒素,小鼠肝臟組的LY-6Chi單核細胞明顯減少,而LY-6CloIMs無明顯變化,肝組織維持在持續(xù)肝纖維化期而沒有達到瘢痕愈合期。與對照組相比,肝組織α-SMA未檢測到差異,表明LY-6CloIMs能抑制肝纖維化,并且是通過促進細胞外基質降解而不是抑制肝成纖維細胞活化從而抑制肝纖維化[20]。將骨髓來源的巨噬細胞(bone marrow-derived monocytes,BMDMs)M0BMDMs、M1BMDMs和M2BMDMs通過小鼠尾靜脈注射入肝纖維化小鼠體內,M1BMDM組比M0BMDMs、M2BMDMs和PBS組能明顯緩解小鼠的肝纖維化,其內在的機制是M1BMDM招募LY-6CloIMs,從而上調基質金屬蛋白酶MMP-2、MMP-9和MMP-13的表達,促進膠原分解,抑制肝纖維化[15]。LY-6CloIMs還高表達白介素1受體2(interleukin 1 receptor 2,IL-1R2)、肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor,HGF)、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、基質降解基因MMP-9,MMP-12、吞噬作用相關基因甘露醇受體C1(mannose receptor C1,MRC1)和M2型巨噬細胞表面標志物(CHI3L3,ARG1)[17],提示LY-6CloIMs還可能具備類似M2型巨噬細胞一樣的抗炎和促進組織修復/重塑的作用。由于在體內和體外實驗中,IL-25均可以上調M2型巨噬細胞表面標志物(CHI3L3,ARG1)的表達[6,22]。或許IL-25也可以誘導LY-6CloIMs的分化從而抑制肝纖維化。
綜上所述,IL-25及其相關細胞和因子和肝纖維化密切相關。雖然IL-25在體外實驗中可以激活肝星狀細胞從而促進肝纖維化的發(fā)生發(fā)展,但在動物實驗中單獨阻斷IL-25基因并沒有明顯變化。IL25的相關細胞因子IL4/IL-13/IL-17以及相關的M2型巨噬細胞/LY6CloIMs均和肝纖維化相關,但IL-25是否能直接通過下游細胞因子和相關的細胞影響肝纖維化仍不甚清楚。隨著對IL-25及其相關因子在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中作用的研究深入,這些研究結果將為肝纖維化發(fā)病機制及靶向治療提供新的理論依據(jù)與思路。