上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化在肝纖維化中的作用

方未英，劉毅，徐蘭，顧婷玉

（中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院 中國(guó)科學(xué)院典型培養(yǎng)物保藏委員會(huì)細(xì)胞庫(kù)和干細(xì)胞庫(kù)，上海 200031）

細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）是器官纖維化發(fā)生中一個(gè)重要的過程，了解EMT對(duì)肝纖維化發(fā)生的作用及其機(jī)制有助于更好地尋找治療肝纖維化的手段。

肝纖維化是指肝細(xì)胞發(fā)生壞死及炎癥刺激時(shí)，肝臟內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular matrixc，ECM）特別是膠原蛋白異常增生并堆積的病理過程[1]。在人體所有蛋白質(zhì)中，膠原蛋白含量最豐富，廣泛分布于所有器官中，是器官ECM的主要成分[2]。ECM的堆積構(gòu)成纖維疤痕，破壞肝臟的結(jié)構(gòu)，并發(fā)新生肝組織細(xì)胞的結(jié)節(jié)，導(dǎo)致肝臟功能和新陳代謝被破壞，最終出現(xiàn)肝硬化、肝癌等。

1 上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）概述

1.1 EMT的特征

EMT指上皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化過程，即上皮細(xì)胞失去上皮細(xì)胞特性，包括細(xì)胞緊密排列、缺乏運(yùn)動(dòng)能力、具有基底極性等特性，轉(zhuǎn)而獲得間質(zhì)細(xì)胞特性，包括細(xì)胞連接疏松，獲得遷移能力，喪失細(xì)胞極性等特性的一種現(xiàn)象。上皮細(xì)胞的可塑性誘導(dǎo)了EMT的發(fā)生，有多條信號(hào)通路、生長(zhǎng)因子和轉(zhuǎn)錄因子參與激活了EMT的發(fā)生。

1.2 EMT在肝纖維化中的作用

在各種致病因子及外界刺激下，肝臟內(nèi)大量肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞及原本處于靜息狀態(tài)的肝星狀細(xì)胞被激活，發(fā)生EMT現(xiàn)象，活化成為成纖維細(xì)胞或肌成纖維細(xì)胞，失去其原本緊密排列的上皮樣形態(tài)和細(xì)胞極性，轉(zhuǎn)而獲得間質(zhì)細(xì)胞特性，具有很強(qiáng)的遷移和侵襲的能力，大量分泌ECM和膠原，在肝血竇間隙聚集造成異常累積，導(dǎo)致肝臟結(jié)構(gòu)發(fā)生異常病理變化。肝竇內(nèi)皮細(xì)胞間隙性的排列順序被破壞，肝星狀細(xì)胞的緊張性收縮導(dǎo)致肝血竇內(nèi)血流信號(hào)受阻，造成肝淤血，破壞肝功能，最終導(dǎo)致肝纖維化。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，EMT過程是可逆的，通過干預(yù)可使細(xì)胞發(fā)生MET重新恢復(fù)至上皮樣細(xì)胞，延緩肝纖維化的發(fā)生進(jìn)程。

1.3 上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）作用分子機(jī)制

上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化在肝纖維化中的作用分子機(jī)制研究主要研究其通路和調(diào)控機(jī)制，其通路有TGF-β信號(hào)通路、Wnt/β-catenin信號(hào)通路、Hodgehog信號(hào)通路，此外一些生長(zhǎng)因子（如EGF、HGF、FGF）及一些 EMT轉(zhuǎn)錄因子，如Snail、Slug、Scatter、Twist、Smad、ZEB、HNF-4α和小分子RNA都直接或間接促進(jìn)了EMT的發(fā)生[3]。TGF-β信號(hào)通路幾乎可以調(diào)控所有類型的肝臟細(xì)胞發(fā)生EMT，是EMT中最主要的正向調(diào)控機(jī)制之一。

2 EMT在肝纖維化中產(chǎn)生作用的細(xì)胞類型

2.1 肝星狀細(xì)胞

肝星狀細(xì)胞一直被認(rèn)為是肝臟中成纖維細(xì)胞的主要來源。慢性肝損傷部位的肝星狀細(xì)胞可以通過EMT轉(zhuǎn)變?yōu)榧〕衫w維細(xì)胞，大量分泌ECM。通過對(duì)上皮細(xì)胞標(biāo)志蛋白CK18和CK19的研究，發(fā)現(xiàn)肝星狀細(xì)胞最初可能來源于上皮細(xì)胞，在體外長(zhǎng)期培養(yǎng)后，CK18、CK19慢慢丟失，證明肝星狀細(xì)胞在體外經(jīng)歷了激活過程后發(fā)生了EMT現(xiàn)象，失去上皮細(xì)胞特征，轉(zhuǎn)而獲得了間質(zhì)細(xì)胞的特性[4]。在靜息狀態(tài)下的肝星狀細(xì)胞在體內(nèi)外均表達(dá)上皮細(xì)胞標(biāo)志物E-cadherin，肝星狀細(xì)胞被激活后E-cadherin表達(dá)量下降，轉(zhuǎn)而表達(dá)間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物N-cadherin，并分泌Ⅰ型膠原[4-5]。證明肝損傷時(shí)肝星狀細(xì)胞發(fā)生了EMT，轉(zhuǎn)變?yōu)槌衫w維細(xì)胞，參與肝纖維化的發(fā)生。

2.2 肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞

占肝臟細(xì)胞總數(shù)80%以上的肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞，原先一直被認(rèn)為是肝纖維化發(fā)生過程中的“受害者”，但隨著對(duì)EMT現(xiàn)象和機(jī)制的深入研究，發(fā)現(xiàn)肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞也能發(fā)生EMT現(xiàn)象，加速肝纖維化的進(jìn)程。大量研究證實(shí)，原代小鼠肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞和肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞系在體外用轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）刺激后可以轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞，上皮基因E-cadherin、ZO-1表達(dá)被抑制，間質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志物vimentin、fibronectin、α-SMA表達(dá)均上調(diào)[6]。采用線性追蹤技術(shù)在雙轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)也證實(shí)纖維化肝臟中成纖維細(xì)胞特異性蛋白（Fibroblast Specific Protein，F(xiàn)SP）表達(dá)陽(yáng)性的成纖維細(xì)胞中45%是肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞經(jīng)EMT而來，減少EMT誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞生成，有效改善肝纖維小鼠的纖維化進(jìn)程，說明EMT誘導(dǎo)肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞生成的成纖維細(xì)胞是肝纖維化的重要成因，抑制EMT進(jìn)程的發(fā)展是控制肝纖維化的一種潛在治療手段。

2.3 膽管上皮細(xì)胞

在發(fā)生膽管損傷特別是膽管增生的部位，發(fā)現(xiàn)新合成的膽管上皮細(xì)胞形態(tài)會(huì)向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)變。膽總管結(jié)扎（Bile Duct Ligation，BDL）是一種可引起強(qiáng)烈膽管反應(yīng)的肝纖維化模型實(shí)驗(yàn)，BDL大鼠膽管上皮細(xì)胞能夠發(fā)生EMT、產(chǎn)生α-SMA并表達(dá)Ⅰ型膠原，參與肝纖維化發(fā)展[7]，在其原代膽管細(xì)胞中也檢測(cè)到上皮及間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物共同表達(dá)[8]。通過對(duì)原發(fā)性肝硬化和酒精肝疾病患者肝組織樣本切片發(fā)現(xiàn)，在損傷的膽管周圍分布有成纖維狀細(xì)胞，膽管上皮細(xì)胞高表達(dá)TGF-β，細(xì)胞核內(nèi)Smad2、Smad3的磷酸化水平升高，不再表達(dá)特異性的上皮標(biāo)記物如E-cadherin，轉(zhuǎn)而表達(dá)間質(zhì)細(xì)胞特有的蛋白如FSP-1、MMP-2等[9]，這些研究都說明在肝纖維化等肝損傷疾病中，膽管細(xì)胞能夠發(fā)生EMT現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

在中國(guó)多種肝病高發(fā)，肝纖維化作為肝病研究和治療的重點(diǎn)領(lǐng)域，受到廣泛關(guān)注。大量研究發(fā)現(xiàn)肝纖維化發(fā)生時(shí)，多種肝臟細(xì)胞都會(huì)發(fā)生EMT現(xiàn)象，加速肝纖維化的進(jìn)程。研究EMT在肝纖維化中的發(fā)生和作用機(jī)制可以為治療肝纖維化提供理論依據(jù)和治療方向。