張迎超 陳晶

整合素是最早于1986年研究發(fā)現(xiàn)的異二聚體黏附分子，存在于多種細(xì)胞表面，主要介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，并且雙向傳導(dǎo)傳遞信號(hào)，例如生長(zhǎng)、發(fā)育、止血、白細(xì)胞運(yùn)輸、免疫反應(yīng)以及傷口修復(fù)。迄今已發(fā)現(xiàn)有24種不同的整合素，并有大量實(shí)驗(yàn)研究證明這些整合素參與調(diào)節(jié)多種基因和人類疾病，不僅存在于正常肝組織中，在疾病發(fā)展及治療過程中也起到至關(guān)重要作用。本文分別從肝炎、肝硬化、肝癌方面重點(diǎn)闡述整合素與肝臟疾病關(guān)系。

整合素是一種細(xì)胞表面受體，由α及β組成，Hynes發(fā)現(xiàn)有18個(gè)α和8個(gè)β亞基，通過非共價(jià)鍵形成24個(gè)異二聚體，目前已發(fā)現(xiàn)至少18個(gè)α亞基，包括α1-α11、αD、αE、αI、αM、αV、αX和αIIb。9個(gè)不同的α亞基(α1，α2，α10，α11，αD，αL，αE，αM，αX)含有I-結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)，這是配體結(jié)合位點(diǎn)的關(guān)鍵,其他幾個(gè)α亞基(α3、α4、α5、α6、α7、α8、α9、αν、αIIb)不含I-結(jié)構(gòu)域，但由β-Propeller構(gòu)成配體結(jié)合位點(diǎn)。整合素β的家族可分為β1-β8，它們與α結(jié)構(gòu)相結(jié)合分布在各種細(xì)胞及組織中，如β1的廣泛分布，β2分布在白細(xì)胞中，β3分布在血小板及巨噬細(xì)胞，β4及β6分布在上皮細(xì)胞，β5分布在神經(jīng)細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞，β7分布在NK細(xì)胞及B細(xì)胞及β8分布在轉(zhuǎn)化細(xì)胞等。整合素相關(guān)黏連蛋白如輔助肌動(dòng)蛋白、樁蛋白等的作用經(jīng)研究包括增強(qiáng)基質(zhì)黏附位點(diǎn)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)來刺激整合素介導(dǎo)的細(xì)胞與基質(zhì)的黏附等[1]。整合素家族的所有成員都有相似結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诟鞣N生理細(xì)胞功能中起著核心作用，包括許多疾病的病理生物學(xué)[2]，已逐漸成為細(xì)胞生物學(xué)、生理學(xué)、遺傳學(xué)和病理學(xué)的研究熱點(diǎn)。大量的研究人員將整合素獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能應(yīng)用于人或動(dòng)物疾病的預(yù)防和治療，如胃癌、肝癌，受損的組織等。研究表明，正常肝臟組織中及病理肝組織中存在多種整合素，并具有各種生物學(xué)功能，參與生物學(xué)過程。

一、整合素與肝炎

我國是肝炎大國，以具有傳染性的病毒性肝炎為常見，最新一項(xiàng)對(duì)于慢性丙型肝炎病毒(HCV)研究表明，細(xì)胞中分泌的骨橋蛋白(OPN)與整合素ανβ3和CD44的相互作用是HCV復(fù)制和組裝的關(guān)鍵。OPN是一種含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)的趨化因子樣的細(xì)胞內(nèi)磷酸糖蛋白，在炎癥、肝損傷、腫瘤發(fā)生和血管生成過程中都有重要作用，能促進(jìn)細(xì)胞趨化、黏附和遷移。以往研究表明，OPN通過與整合素ανβ3結(jié)合，促進(jìn)IL-12的產(chǎn)生，并通過與CD44相互作用抑制IL-10的產(chǎn)生，從而促進(jìn)Th1型免疫應(yīng)答[1]，丙型肝炎病毒基因組是一個(gè)長(zhǎng)度約為9.6kb的單鏈RNA，編碼由病毒蛋白酶和宿主細(xì)胞信號(hào)肽酶切割為成熟結(jié)構(gòu)的前體多蛋白：核心蛋白、E1、E2和非結(jié)構(gòu)蛋白(P7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A和NS5B)，為探討CD44和整合素ανβ3在OPN介導(dǎo)的丙型肝炎病毒蛋白表達(dá)中的作用，采用Westernblotting方法進(jìn)行了抗HCVNS3、抗HCVNS5A、抗HCVNS5B細(xì)胞裂解物的分析。結(jié)果表明，NS3、NS5A、NS5B和用siCD 44和siβ3轉(zhuǎn)染的HCV感染細(xì)胞核心低于對(duì)照組，提示CD 44和ανβ3在HCV復(fù)制中起重要作用[3]。這種HCV-宿主依賴性的發(fā)現(xiàn)是抗病毒的新策略，并有助于進(jìn)一步深入了解病毒的發(fā)病機(jī)制和潛在的治療靶點(diǎn)。

二、整合素與肝纖維化

肝纖維化是對(duì)慢性肝損傷的過度愈合反應(yīng)，隨后發(fā)展為肝硬化，導(dǎo)致門靜脈高壓、肝細(xì)胞癌或肝功能衰竭[4]。ECM過度沉積是慢性肝病發(fā)展到肝纖維化的必經(jīng)階段，纖維黏連蛋白(FN)是ECM的主要成分，而FN是整合素的相關(guān)配體。肝星狀細(xì)胞(HSC)活化是肝纖維化發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，肝纖維化形成涉及多種細(xì)胞因子。整合素在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用，HSC及肝竇內(nèi)皮細(xì)胞(HSEC)表面均存在整合素α5β1、ανβ3、ανβ5[5]，研究表明，整合素ανβ3、ανβ5在肝臟纖維化中，與促進(jìn)膠原沉積、促進(jìn)細(xì)胞增殖有關(guān)。曾報(bào)道過整合素ανβ3和α5β1分別是大鼠HSC或大鼠胰腺星狀細(xì)胞上的CCN2(結(jié)締組織生長(zhǎng)因子)受體。而這些受體的主要結(jié)合位點(diǎn)位于CCN2的c端103殘基中[6]，結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CCN 2，又稱CTGF)是一種在HSC介導(dǎo)的纖維化過程中發(fā)揮重要作用的細(xì)胞蛋白。ccn2分子由四個(gè)結(jié)構(gòu)模塊(ccn2 1-4)組成，研究中發(fā)現(xiàn)大鼠活化的HSC通過模塊4與整合素ανβ3結(jié)合，誘導(dǎo)肝纖維化[7]。先天性肝纖維化是一種遺傳性膽管病變，是由PKHD1基因突變引起的，Locatelli等[8]實(shí)驗(yàn)表明了PKHD1膽管細(xì)胞通過上調(diào)整合素ανβ6對(duì)巨噬細(xì)胞釋放的促炎細(xì)胞因子作出反應(yīng)，從而誘導(dǎo)纖維化發(fā)生。Sugiyama A等對(duì)整合素配體骨膜蛋白(periostin)的研究表明，periostin發(fā)揮由整合素αν介導(dǎo)的強(qiáng)效促纖維化活性，表明periostin-整合素αν軸可作為肝纖維化的新型治療靶點(diǎn)[9]。在晚期纖維化中，HSC和肌成纖維細(xì)胞(MF)被ECM激活，并通過整合素β1來收縮和增加ECM合成。整合素的激活可促進(jìn)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的激活，從而發(fā)生MMPs的下調(diào)發(fā)生纖維化，除此之外，不受調(diào)控的MMPs的產(chǎn)生和活動(dòng)也會(huì)促進(jìn)組織損傷，并驅(qū)動(dòng)繼發(fā)性成纖維反應(yīng)，目前，人們也對(duì)整合素方面做很多研究，總結(jié)整合素拮抗劑αν的前臨床和臨床性研究[10-12]，在靶點(diǎn)和纖維化特異性方面，著重強(qiáng)調(diào)整合素ανβ1和ανβ6。尤其是整合素ανβ6，它僅在活化的膽管細(xì)胞上表達(dá)，具有成纖維祖細(xì)胞的特征。ανβ6將增殖的膽管細(xì)胞的牽引力傳遞到潛伏期相關(guān)蛋白(LAP)，從而使活化的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF β1)釋放，這種最有效的纖維原性細(xì)胞因子，來自其不活躍的前體LAP，引發(fā)相鄰HSC/MF的纖維激活[13]。以上機(jī)制同樣適用于在免疫細(xì)胞上更廣泛表達(dá)的整合素ανβ8。因此口服活性小分子抑制劑和抗整合素ανβ6的阻斷抗體可有效抑制膽道和非膽道纖維化的發(fā)生。

三、整合素與肝癌

肝癌是各種肝病最終發(fā)展階段，肝癌組織中整合素通過各種通路與配體發(fā)生作用，有研究采用PCR和原位雜交技術(shù)檢測(cè)肝癌、癌旁組織和正常肝組織中整合素α5β1mRNA的表達(dá)水平。肝癌組織中整合素α5β1的表達(dá)水平高于癌旁組織和正常肝組織，整合素α5β1表達(dá)水平與肝癌分化程度及惡性轉(zhuǎn)化密切相關(guān)[14]。腫瘤細(xì)胞和宿主細(xì)胞表達(dá)的整合素可直接參與癌癥轉(zhuǎn)移的控制和進(jìn)展。在腫瘤發(fā)生過程中，整合素表達(dá)的變化、細(xì)胞內(nèi)整合素功能的調(diào)控和整合素配體結(jié)合所感受到的信號(hào)變化，影響著腫瘤細(xì)胞與周圍環(huán)境[15]。有研究表明敲低整合素β1的表達(dá)顯著降低了肝癌細(xì)胞(HCC)的增殖，整合素β1可以激活多種細(xì)胞內(nèi)通路，包括FAK通路，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、遷移、侵襲和存活。小鼠肝臟中過度表達(dá)的膠原I增加了整合素β1和下游磷酸-FAK表達(dá)，膠原蛋白I通過調(diào)節(jié)途徑整合素β1/FAK途徑促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖，膠原蛋白可作為治療的新靶點(diǎn)[16]。HCC分泌大量層黏連蛋白(Ln-332)，刺激肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲。Ln-332是整合素α3β1和α6β4主要的配體蛋白，通過整合素連接激酶、焦黏連激酶和磷酸肌醇3-激酶等信號(hào)介質(zhì)，觸發(fā)不同的胞內(nèi)信號(hào)通路。整合素α3β1和α6β4在肝癌細(xì)胞表面有不同表達(dá)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的黏附、遷移和侵襲等不同功能。有研究探討索拉菲尼(Sorafenib)與Ln-332的作用，在Ln-332和HSC條件培養(yǎng)液(CM)存在下，索拉菲尼能抑制肝癌細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[17]。既往研究表明，OPN通過與整合素ανβ3受體的相互作用參與肝癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移[18]。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)ανβ3被刺激因子激活時(shí)，它可以與增強(qiáng)子或啟動(dòng)子序列結(jié)合，來控制靶基因刺激炎癥和細(xì)胞增殖的激活和轉(zhuǎn)錄，用免疫組化方法對(duì)OPN及整合素ανβ3受體的關(guān)系進(jìn)行臨床分析，從305例肝癌患者的存檔石蠟包埋組織切片中獲取臨床資料，305例正常肝組織標(biāo)本從癌灶周圍獲取作為對(duì)照，使用增殖標(biāo)記ki-67對(duì)肝癌腫瘤細(xì)胞進(jìn)行OPN和ανβ3的檢測(cè)。Ki-67指數(shù)在肝癌中較高，而在正常肝組織中較低，OPN主要表達(dá)于細(xì)胞質(zhì)，ανβ3主要表達(dá)于細(xì)胞膜或細(xì)胞質(zhì)，肝癌組織中ανβ3的表達(dá)與正常組比較有顯著性差異(P<0.01)[19]。血管生成樣蛋白質(zhì)(ANGPTL1)與腫瘤細(xì)胞血管侵襲、腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移及肝癌預(yù)后不良有關(guān)，在肝癌細(xì)胞中異位表達(dá)的ANGPTL1有效降低了它們?cè)隗w外和體內(nèi)的致瘤性、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性和血管生成，ANGPTL1通過減弱細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)和蛋白激酶(AKT)信號(hào)傳導(dǎo)抑制血管生成，并與整合素α1β1受體相互作用以抑制下游的FAK/SCR-JAK-STAT3信號(hào)傳導(dǎo)途徑，因此發(fā)現(xiàn)了ANGPTL1是HCC的新型治療劑[20]。

既往做過大量實(shí)驗(yàn)表明整合素與肝臟疾病無論是肝炎、肝纖維化還是肝癌都存在著密切聯(lián)系，并通過對(duì)整合素在肝病中的作用，研究出相關(guān)治療肝病的藥物，目前一些已開發(fā)的拮抗劑正等待臨床前和臨床評(píng)估。除此之外，仍有許多問題有待闡明，如確切的調(diào)控機(jī)制是什么，以及如何確定整合素介導(dǎo)的細(xì)胞在不同細(xì)胞或組織中的增殖、遷移。因此，更好地了解整合素的特性及其對(duì)人或動(dòng)物功能蛋白的影響，是未來研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。