肝纖維化形成中TGF-β1和MicroRNA作用機制的研究進展

楊德武，朱海宏通信作者)

(1.青海大學(xué)研究生院，青海 西寧 810000；2.青海省人民醫(yī)院普外科，青海 西寧 810000)

0 引言

肝纖維化是一個病理生理過程，是指由各種致病因子所致肝內(nèi)結(jié)蹄組織異常增生。肝纖維化的特點是細胞外基質(zhì)(ECM)的進行性積累，破壞了肝臟的生理結(jié)構(gòu)。代謝、病毒疾病等導(dǎo)致肝細胞受損和免疫細胞浸潤，激活肝星狀細胞(HSCs)轉(zhuǎn)分化成肌成纖維細胞。在正常生理條件下，HSCs(肝星狀細胞)處于靜息狀態(tài)，僅占肝細胞總數(shù)的5%-8%，存在于竇周間隙中，其特征是其星形形態(tài)和大量的細胞質(zhì)脂滴，并存有維生素A。在肝纖維化過程中，HSCs被自分泌信號激活，并對損傷肝細胞、肝竇內(nèi)皮細胞、庫普弗細胞和其他免疫細胞如自然殺傷等的旁分泌信號作出反應(yīng)[1]。巨噬細胞可以分為一系列不同的表型，從經(jīng)典激活的促炎巨噬細胞(M1)到選擇性激活的免疫調(diào)節(jié)巨噬細胞(M2)。這些子類由不同的調(diào)節(jié)因子誘導(dǎo)，并表型出不同的標記和功能活動。M1的特征是表達促炎細胞因子，而M2表達抗炎介質(zhì)。肝巨噬細胞具有顯著的可塑性，可在其微環(huán)境的各種刺激下轉(zhuǎn)換成不同的表型，有時同時表達M1和M2分化標記物。大量研究表明，不同的巨噬細胞亞群共存于肝臟，并促進不同階段的纖維化，在肝纖維化的進展和消退中起著雙重作用。庫普弗細胞是位于肝臟中的特殊巨噬細胞，研究顯示，庫普弗細胞對肝臟損傷的初始反應(yīng)很重要，活化的庫普弗細胞產(chǎn)生多種與HSCs激活有關(guān)的細胞因子和趨化因子。有研究顯示，趨化因子CXCL6通過表皮生長因子受體(EGFR)依賴通路刺激庫普弗細胞釋放TGF-β，在肝纖維化中發(fā)揮重要作用[2]。另外，在活化的HSC中可觀察到自噬的發(fā)生，抑制自噬作用可抑制HSC的活化及增殖，且由于自噬與脂質(zhì)降解相關(guān)，HSC自噬減少會導(dǎo)致細胞難以降解脂滴且處于靜止狀態(tài)，這表明自噬是HSC活化的影響因素[3]。

TGF-β (transforminggrowthfactor-β，TGF-β)是 一 組 調(diào)節(jié)細胞生長和分化的細胞因子，TGF-β信號被認為是驅(qū)動HSC激活和纖維化發(fā)生的最重要途徑之一。雖然TGF-β2在膽道成纖維中起著重要的作用，但TGF-β1 是肝臟成纖維中研究最廣泛的亞型。此外，有研究表明血小板最近被確定為肝臟中TGF-β的重要來源。在哺乳動物中已經(jīng)鑒定出3種：TGF-β1，TGF-β2和TGF-β3，其中TGF-β1是一種多功能細胞因子，在組織纖維化中參與炎癥浸潤、細胞生長、細胞凋亡和分化等過程。Smad蛋自家族是TGF-β1的下游底物分子，按其結(jié)構(gòu)和功能可分為3種類型：①受體激活型：Smadl、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8和Smad9；②通用型：Smad4；③抑 制 型：Smad6和Smad7。TGF-β1及 其2種TGF-β受體Ⅰ和Ⅱ在上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenehymal transition , EMT)和纖維化中起關(guān)鍵作用。TGF-β1通過激活smad依賴性和非依賴性途徑發(fā)揮其生物學(xué)活性[4]。TGF-β1是導(dǎo)致肝纖維化的最重要的細胞因子，來源于自分泌和旁分泌[5]。正常情況下，肝實質(zhì)細胞和內(nèi)皮細胞中TGF-β1表達很少，當慢性損傷刺激時，肝實質(zhì)細胞和激活的HSC以及肝內(nèi)其它細胞產(chǎn)生大量TGF-β1，使HSC活化，刺激膠原基因的轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生大量的ECM，同時減少基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)的表達，增加基質(zhì)金屬蛋白酶抑制因子-1(TIMP-1)的表達，破壞ECM的產(chǎn)生和降解之間的動態(tài)平衡，導(dǎo)致肝纖維化。此外，ECM也不是惰性的，也可以儲存細胞效應(yīng)因子分泌的細胞因子和生長因子，ECM的自身積累會激活正反饋通路，進一步放大纖維化。TGF-β1/Smad信號通路激活抑制了肝實質(zhì)細胞的前體細胞(肝卵圓細胞、干細胞)的生長，從而抑制肝實質(zhì)細胞的再生，加重纖維化。有研究顯示：在小鼠CCL4誘導(dǎo)的肝纖維化模型中，線粒體融合蛋白2(Mitofusion-2，Mfn2)很可能是通過TGF-β1/Smad通路抑制肝纖維化[6]。

研 究 表 明：miRNA-101對TGF-β1誘 導(dǎo) 的 肝 細 胞 上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程有明顯的抑制作用，可通過結(jié)合TGF-β1型受體和鋅指轉(zhuǎn)錄因子9的mRNA，減少TGF-β1型受體、TGF-β1、血小板衍生生長因子和結(jié)蹄組織生長因子以及纖維化相關(guān)的炎癥因子如基質(zhì)金屬蛋白酶-1及I型膠原的產(chǎn)生，進而影響肝纖維化發(fā)展[7]。有研究表明miRNA-122治療對HSCs的激活有負調(diào)控作用，并抑制TGF-β1/Smad4 信號誘導(dǎo)的EMT[8]。在LX-2細胞(人肝星狀細胞)中，miR-146a-5p負調(diào)控PTPRA基因，抑制TGF-β1刺激的LX-2細胞中a-SMA的表達[9]。有研究顯示，miR-542-3p通過上調(diào)BMP-7，降低HSCs的活化和纖維標記物如TGF-β1和α-SMA的表達[10]。研究顯示：miR-1254控制TGF-β1下游信號傳導(dǎo)，下調(diào)LX-2細胞中a-SMA、TGF-β1、2的表達和傷口愈合反應(yīng)等纖維化標志物[11]。在一項研究中，miR-219被確定為TGF-β2的直接靶基因。在臨床樣本中，miR-219表達下調(diào)，其表達在肝纖維化患者中呈負相關(guān)。miR-219降低了血管緊張素II誘導(dǎo)的促纖維化標記物的表達，如a-SMA。過表達miR-219可顯著減輕CC]4誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化[12]。在HSC激活過程中，miR-141的表達顯著增加。研究顯示：miR-141基因敲除抑制TGF-β1介導(dǎo)的AKT/mTOR通路的激活，降低HSC的增殖潛能[13]。通過大鼠門靜脈注射過表達miR-503的慢病毒可降低CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化中a-SMA纖維化標志物，提示miR-503具有抗纖維化作用[14]。

miR-125b是細胞中廣泛表達的miRNA之一，在細胞分化、增值、遷移和凋亡中具有重要作用[15]。有研究顯示miR-125b可通過上調(diào)RhoA信號促進HSCs的激活和纖維化發(fā)生。研究表明：在肝纖維生成過程中，miR-125b僅在肌成纖維細胞中上調(diào)，而在肝細胞中不上調(diào)[16]，因此，miR-125b可被認為是HSCs特異性纖維化標志物。在先前的研究中，miR-29a、miR-29b1、miR-29b2 和 miR29c 在HSCs中表現(xiàn)出促凋亡潛能，誘導(dǎo)細胞凋亡，降低肝纖維化。此外，miR-29b被報道可減少從小鼠中分離的原代HSCs的自噬和激活[17]。miR-29a通過誘導(dǎo)肌成纖維細胞表型逆轉(zhuǎn)為靜止的HSCs，在控制纖維化中起著重要的作用。研究表明，miR-29a通過對V1亞基C1(ATP6V1C1)的負調(diào)控，導(dǎo)致肝纖維化中肌成纖維細胞表型轉(zhuǎn)化為靜止的HSCs[18]。miR-25在LX-2細胞和原代小鼠骨髓間充質(zhì)干細胞中的抗纖維化作用已得到證實。miR-25過表達的HSCs對TGF-β1不太敏感，這表明miR-25具有抗纖維化作用。研究發(fā)現(xiàn)miR-25過表達可減輕硫代乙酰胺(TAA)誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化[19]。miR-194具有抗肝纖維化作用，miR-194通過絲氨酸/蘇氨酸激酶(Akt2)抑制HSCs，過表達miR-194抑制活化HSCs中a-SMA的表達。有研究表明：miR-194agomir治療可顯著減輕CCl4誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化[20]。鋅指E盒結(jié)合同源盒1(ZEB1)是一種轉(zhuǎn)錄抑制因子，在HSCs的激活和纖維化發(fā)生中起著重要作用。有研究顯示：抑制miR-708在HSCs和肝臟組織中的表達導(dǎo)致ZEB1的同時增加，而miR-708的過度表達通過下調(diào)ZEB1來降低HSCs的激活和增殖，其途徑是負調(diào)控Wnt/p-catenin信號通路[21]。

綜上所述，肝纖維化的病理機制十分復(fù)雜，肝星狀細胞的活化是肝纖維化發(fā)生發(fā)展過程中的關(guān)鍵因素，TGF-β1的分泌與肝星狀細胞的活化相互促進，microRNA通過多種途徑參與調(diào)控肝纖維化的發(fā)展，相信隨著對肝纖維化病理機制的深入研究，肝纖維化的治療會更加科學(xué)有效。