瘦素對肝星狀細(xì)胞活化的調(diào)控及其在肝纖維化進(jìn)展中的作用

王瓊，詹江華

肝纖維化是機(jī)體對多種病因引起的慢性肝損傷的一種修復(fù)反應(yīng)，主要表現(xiàn)為肝組織內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）的過度增生與沉積。如不及時治療，可能導(dǎo)致肝硬化、肝功能衰竭，甚至肝癌的發(fā)生［1］。盡管目前研究者對肝纖維化的形成機(jī)制進(jìn)行了較深入的研究，但是依舊缺乏有效的治療措施。肝星狀細(xì)胞（hepatic stellate cells，HSCs）在肝纖維化中發(fā)揮著核心作用，活化的HSCs是肝纖維化時ECM的主要來源，是否可以通過調(diào)控HSCs的活化從而為臨床治療肝纖維化提供潛在的治療策略一直受到廣泛關(guān)注。瘦素是一種主要由白色脂肪組織分泌的蛋白質(zhì)類激素。瘦素可以促進(jìn)HSCs活化而發(fā)揮促纖維化作用［2］。本文主要就瘦素與HSCs活化相關(guān)信號通路及分子在肝纖維化發(fā)生與演進(jìn)中的作用進(jìn)行綜述。

1 瘦素

瘦素是ob基因編碼的、由167個氨基酸組成的一種分泌型蛋白質(zhì)，分子質(zhì)量約為16 ku［3］。主要由白色脂肪組織產(chǎn)生，其分泌量與脂肪組織含量呈正相關(guān)，然而其他部位，如胎盤、骨骼肌、胃底以及激活的HSCs也可分泌［4］。瘦素需要與其受體結(jié)合而發(fā)揮作用。瘦素受體（ob-R）屬于Ⅰ類細(xì)胞因子受體家族，可分為ob-Ra、ob-Rb、ob-Rc、ob-Rd、ob-Re和ob-Rf亞型，其中ob-Rb為長型受體，其余為短型受體［5］；而ob-Ra和ob-Rb是ob-R的2種主要形式。短型受體ob-Ra分布于多種器官，如肝臟和胃腸道等，盡管它可以與配體正常結(jié)合，但卻不具備完整的信號傳導(dǎo)功能；而長型受體（ob-Rb）因有完整的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域而具有完整的信號傳導(dǎo)功能，是ob最主要的功能受體，主要分布在下丘腦和一些外周組織（如T淋巴細(xì)胞和HSCs）［4］。瘦素的主要生物功能是調(diào)節(jié)食物攝入和能量消耗，同時也有調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)以及誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生等多種功能。

2 HSCs

HSCs于1876年由Kupffer首次發(fā)現(xiàn)，其位于肝竇內(nèi)皮細(xì)胞與肝細(xì)胞之間的狄氏腔內(nèi)，約占所有肝臟駐留細(xì)胞的10%。其胞內(nèi)富含維生素A（VitA）和三酰甘油的脂質(zhì)小泡，是VitA的主要貯存場所。正常情況下HSCs處于非增殖、靜止的狀態(tài)，肝損傷后可被激活。激活的HSCs胞質(zhì)中脂滴逐漸消失，VitA含量減少，細(xì)胞增殖率增加，轉(zhuǎn)分化為具有增殖性、成纖維性和收縮性的肌成纖維細(xì)胞，并釋放一系列促炎因子和促纖維化因子，產(chǎn)生大量ECM，而ECM過度增生與異常沉積最終導(dǎo)致肝纖維化；其中α-平滑肌肌動蛋白（α-smooth muscleactin，α-SMA）的表達(dá)為HSCs激活的標(biāo)志［6］。

在各種病因所致的肝纖維化中，肌成纖維細(xì)胞是ECM產(chǎn)生的主要來源；其來源于活化的HSCs、門靜脈成纖維細(xì)胞、骨髓源性細(xì)胞以及肝實質(zhì)來源的細(xì)胞經(jīng)過上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換（epithelial-mesenchymal transformation，EMT）等多種途徑；但是活化的HSCs是其主要來源［1］。不論哪種原因引起的肝纖維化，HSCs都起到了至關(guān)重要的作用。

3 瘦素與HSCs活化的相關(guān)信號通路

瘦素與HSCs活化的相關(guān)信號通路主要包括Janus激酶2（JAK2）∕信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子3（STAT3）信號通路、磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）∕蛋白激酶B（Akt）信號通路、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路。此外，近年來還發(fā)現(xiàn)了一些新的通路，如Hedgehog信號通路、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）-β1∕Smad信號通路、Wnt∕β-連環(huán)蛋白（Wnt∕β-catenin）信號通路，瘦素通過上述信號通路發(fā)揮調(diào)節(jié)肝臟纖維化的作用。

3.1 JAK2∕STAT3信號通路 瘦素的信號傳遞主要通過JAK∕STAT通路［3］，而JAK2∕STAT3是瘦素調(diào)控HSCs活化的重要信號通路。當(dāng)瘦素與ob-Rb結(jié)合后，可改變ob-Rb二聚體的構(gòu)象，通過轉(zhuǎn)磷酸作用活化胞內(nèi)與ob-Rb偶聯(lián)的JAK2，同時磷酸化ob-Rb胞內(nèi)的酪氨酸殘基（Tyr985、Tyr1077和Tyr1138），其中主要是磷酸化的Tyr1138招募細(xì)胞質(zhì)中的STAT3，使其磷酸化并且二聚化，轉(zhuǎn)移進(jìn)入核內(nèi)發(fā)揮其轉(zhuǎn)錄因子的功能。Xiang等［7］通過對小鼠及人體HSCs研究發(fā)現(xiàn)，肝白血病因子（hepatic leukemia factor，HLF）可以通過上調(diào)白細(xì)胞介素-6（IL-6）的表達(dá)促使STAT3磷酸化而激活HSCs。Tang等［8］研究表明STAT3對TGF-β1促進(jìn)HSCs的活化和轉(zhuǎn)分化起正向調(diào)控作用。Choi等［9］先用TGF-β1活化C57BL∕6小鼠分離的HSC以及人HSCLX-2細(xì)胞，隨后加入STAT3抑制劑STX-0119，PCR定量檢測結(jié)果顯示，Ⅰ型膠原α1（COLIA1）和α-SMA的mRNA表達(dá)與未經(jīng)STX-0119處理時相比均降低。以上研究均說明STAT3對HSCs活化發(fā)揮著重要作用，同時也提示瘦素誘導(dǎo)的JAK2∕STAT3信號通路的激活對HSCs活化可能起促進(jìn)作用。

3.2 PI3K∕Akt信號通路 PI3K由調(diào)節(jié)亞基p85和催化亞基p110構(gòu)成，主要位于胞質(zhì)內(nèi)。Akt又被稱為蛋白激酶B（PKB），是一種絲氨酸∕蘇氨酸（Ser∕Thr）激酶，可以通過催化自身絲氨酸473（Ser473）和蘇氨酸308（Thr308）位點的磷酸化被激活。研究發(fā)現(xiàn)瘦素可以激活PI3K∕Akt信號通路，瘦素與其受體結(jié)合后，通過調(diào)節(jié)SH2B銜接因子蛋白1（SH2B1）將胰島素受體底物（IRS）募集到JAK2，從而促進(jìn)IRS磷酸化和隨后的PI3K活化，活化的PI3K聚集到細(xì)胞膜上，將二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）磷酸化生成三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3），而PIP3作為第二信使可與Akt的PH結(jié)構(gòu)域結(jié)合，導(dǎo)致Akt構(gòu)象發(fā)生改變而磷酸化，活化的Akt可以調(diào)控下游多種靶基因，發(fā)揮生物學(xué)功能［10-11］。研究表明PI3K∕Akt∕mTOR信號通路可以調(diào)控肝纖維化過程中HSCs的自噬和激活［12］。Cao等［13］研究發(fā)現(xiàn)瘦素可以通過PI3K∕Akt通路誘導(dǎo)叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O亞族1（FoxO1）磷酸化而抑制HSCs中miR-122啟動子活性，而miR-122可以抑制HSCs增殖，減少ECM的產(chǎn)生。同時，活化的Akt還可以通過激活下游靶蛋白核轉(zhuǎn)錄因子（NF）-κB抑制活化的HSCs凋亡而發(fā)揮促纖維化作用［14-15］。有研究表明瘦素可以通過PI3K∕Akt信號通路使下游靶蛋白c-Jun磷酸化，磷酸化的c-Jun增強(qiáng)了與甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2B（MAT2B）啟動子的結(jié)合，促使DNA甲基化的發(fā)生以及HSCs的激活［16］。

3.3 MAPK信號通路 MAPK家族的信號通路主要包括細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）、c-Jun N端激酶（JNK）∕應(yīng)激激活的蛋白激酶（SAPK）、p38絲裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）以及絲裂原活化蛋白激酶激酶1∕細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶5（BMK1∕ERK5）等4條途徑。其中，已知瘦素介導(dǎo)影響HSCs活化的信號通路有ERK、JNK∕SAPK、p38 MAPK信號通路。

3.3.1 ERK信號通路 ERK信號通路是MAPK信號通路中最經(jīng)典，也是研究最深入的信號通路。在ERK通路激活過程中，瘦素與ob-Rb結(jié)合后使JAK2磷酸化，進(jìn)一步使蛋白酪氨酸磷酸酶（SHP-2）羧基端酪氨酸被磷酸化激活，與其效應(yīng)分子生長因子受體結(jié)合蛋白2（Grb-2）相結(jié)合，活化信號分子絲裂原活化蛋白激酶激酶1∕2（MEK1∕2），激活的MEK1∕2磷酸化ERK1∕2后使其激活，磷酸化的ERK1∕2可直接調(diào)節(jié)下游靶基因的表達(dá)而發(fā)揮作用［17］。Jeng等［18］發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)生短期肝損傷時，ERK2-∕-小鼠和野生型（WT）小鼠相比，肝纖維化程度低，α-SMA表達(dá)少。Wang等［19］通過體外實驗研究發(fā)現(xiàn)愛帕琳肽（Apelin）可以通過ERK1∕2信號通路上調(diào)人HSCLX-2細(xì)胞中COLIA1和α-SMA的表達(dá)，但加入ERK1∕2抑制劑PD98059處理后該現(xiàn)象消失。以上研究均說明激活的ERK信號通路在HSCs的活化中發(fā)揮著重要作用。過氧化物酶體增殖物激活受體-γ（peroxisome proliferator-activated receptorγ，PPARγ）與抑制肝纖維化有關(guān)。PPARγ表達(dá)及活性增加可能促使活化HSCs恢復(fù)靜息狀態(tài)，與細(xì)胞因子共同調(diào)控HSCs的活化及ECM的生成。Xie等［20］研究發(fā)現(xiàn)瘦素可以通過ERK1∕2信號途徑上調(diào)靶蛋白早期反應(yīng)生長因子1（early growth responsive gene-1，Egr-1）的表達(dá)而使PPARγ表達(dá)減少，促進(jìn)肺動脈平滑肌細(xì)胞增殖。以上提示在肝纖維化中，瘦素也可以通過激活ERK1∕2信號通路下調(diào)PPARγ的表達(dá)，可能對HSCs活化起正性調(diào)控作用，但瘦素如何通過激活ERK1∕2信號通路而下調(diào)PPARγ的表達(dá)仍不明確。

3.3.2 JNK和p38信號通路 除ERK信號通路外，JNK和p38信號通路也可以調(diào)控HSCs的活化。龍翠珍等［21］研究發(fā)現(xiàn)大麻素受體2激動劑AM1241能抑制TGF-β1誘導(dǎo)的大鼠HSC-T6的活化并促進(jìn)其凋亡，從而發(fā)揮抗纖維化作用，其作用機(jī)制可能與JNK通路有關(guān)。Liu等［22］研究發(fā)現(xiàn)桔梗皂苷D可以通過激活JNK信號途徑促使HSCs發(fā)生自噬和凋亡而抑制其活化。由此可見，JNK信號通路對HSCs活化可能產(chǎn)生雙重調(diào)控作用，即促進(jìn)或抑制HSCs活化。也有研究發(fā)現(xiàn)瘦素可以激活JNK信號通路［23］。固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c（SREBP-1c）在抑制HSCs活化過程中起關(guān)鍵作用［24］。Yan等［25］研究發(fā)現(xiàn)瘦素可通過激活p38 MAPK信號通路抑制SREBP-1c的表達(dá)而促進(jìn)HSCs的活化，并上調(diào)COLIA1的表達(dá)。

3.4 Hedgehog信號通路 Hedgehog信號通路在HSCs的活化過程中扮演著非常重要的角色。Hedgehog信號通路的激活是通過配體Hh與跨膜蛋白Ptch結(jié)合，進(jìn)而解除Ptch對另一跨膜蛋白Smo的抑制作用，激活的Smo蛋白進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，促進(jìn)核內(nèi)Gli2的積聚，Gli2再激活核內(nèi)Gli1?；罨腉li可以通過激活下游靶蛋白如血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）以及Yes相關(guān)蛋白（Yes associated protein，YAP）等促纖維化因子促使HSCs活化，還可以通過激活血小板衍生因子（platelet-derived growth factor，PDGF）以及TGF-β∕Smad等信號通路促使HSCs活化，而瘦素可以激活Hedgehog信號通路并對HSCs活化產(chǎn)生重要影響。Xie等［26］通過體外實驗發(fā)現(xiàn)在WT小鼠和瘦素基因缺陷型（ob∕ob）小鼠的HSCs轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細(xì)胞的過程中，相比ob∕ob小鼠，WT小鼠HSCs在轉(zhuǎn)分化過程中伴隨著Hh靶基因產(chǎn)物（Ptc、Gli1、Gli2）表達(dá)明顯增加。Choi等［27］研究發(fā)現(xiàn)，瘦素可以通過激活Hedgehog信號通路，促進(jìn)HSCs發(fā)生EMT，并誘導(dǎo)HSCs向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)ECM的產(chǎn)生，導(dǎo)致肝纖維化。以上研究表明瘦素誘導(dǎo)的Hedgehog信號通路在HSCs活化中發(fā)揮著重要作用。

3.5 TGF-β1∕Smad信號通路 TGF-β1是在肝纖維化進(jìn)程中最重要的促纖維化細(xì)胞因子。TGF-β1∕Smad信號通路是TGF-β1信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控HSCs活化的主要途徑，在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展中具有十分重要的意義。曾有文獻(xiàn)報道在肝纖維化進(jìn)程中，瘦素可以上調(diào)TGF-β1的表達(dá)，并且其機(jī)制可能是通過激活HSCs而促使TGF-β1的表達(dá)增加［28］。之后，Briffa等［29］研究發(fā)現(xiàn)在近端腎小管上皮細(xì)胞中瘦素也可以上調(diào)TGF-β1表達(dá)。由此推測瘦素可以提高TGF-β1的表達(dá)水平并進(jìn)一步激活TGF-β1∕Smad信號通路，從而對HSCs活化起到促進(jìn)作用。同時，信號通路之間也可以相互串?dāng)_，相互影響。有研究發(fā)現(xiàn)在膽道閉鎖肝纖維化中，p38、ERK1∕2通過對TGF-β1信號通路的蛋白磷酸化及核易位起正向調(diào)控作用，促進(jìn)肝纖維化的形成［30］。瘦素可以激活p38、ERK1∕2信號通路，提示瘦素介導(dǎo)的p38、ERK1∕2以及TGF-β1∕Smad信號通路可能相互關(guān)聯(lián)，共同調(diào)控HSCs的活化。

3.6 Wnt∕β-catenin信號通路 Wnt信號通路包括Wnt經(jīng)典信號通路（Wnt∕β-catenin信號通路）和非經(jīng)典信號通路。Wnt∕β-catenin途徑的激活與HSCs的活化及肝纖維化的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系。Cheng等［31］研究發(fā)現(xiàn)瘦素可以通過激活HSCs中Wnt∕βcatenin信號通路而上調(diào)甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶2A（MAT2A）表達(dá)，促使DNA甲基化的發(fā)生以及HSCs的激活。Zhai等［32］研究發(fā)現(xiàn)瘦素可以通過βcatenin信號途徑抑制小鼠HSCs中SREBP-1c的表達(dá)，上調(diào)α-SMA和COLIA1的表達(dá)。

4 瘦素與HSCs活化相關(guān)的其他分子

肝纖維化的發(fā)生發(fā)展以及HSCs的活化是一個復(fù)雜的過程，涉及到大量相關(guān)分子的參與。除以上提到分子外，血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）以及去甲腎上腺素（NE）對HSCs活化也起到了非常重要的作用。Li等［33］在體外培養(yǎng)分離大鼠的HSCs中加入AngⅡ，孵育24 h后發(fā)現(xiàn)AngⅡ組與對照組相比，HSCs數(shù)量明顯增加，α-SMA表達(dá)亦增多，而使用AngⅡ受體阻滯劑后該現(xiàn)象消失，進(jìn)一步證實了AngⅡ可以促進(jìn)HSCs的活化。而瘦素可以促進(jìn)AngⅡ分泌［34］。由此推測瘦素可以通過上調(diào)AngⅡ的表達(dá)而促進(jìn)HSCs活化。有研究表明AngⅡ也可以誘導(dǎo)瘦素分泌，提示瘦素與AngⅡ可以相互作用，共同促進(jìn)HSCs的活化，影響肝纖維化的產(chǎn)生和發(fā)展［35］。有研究表明NE可以促進(jìn)活化的HSCs增殖而參與肝纖維化的進(jìn)程，但是此過程不需要瘦素參與［36］；而劉娜等［37］通過實驗發(fā)現(xiàn)，NE作用于HSCs后，瘦素和可溶性瘦素受體蛋白以及mRNA表達(dá)均明顯增高，提示NE介導(dǎo)了HSCs中瘦素的表達(dá)，從而參與肝纖維化。

5 小結(jié)與展望

綜上所述，瘦素對HSCs活化的調(diào)控在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展過程中扮演著非常重要的角色。在肝纖維化過程中，瘦素可以通過相關(guān)信號通路以及分子調(diào)控HSCs活化。然而在瘦素誘導(dǎo)的與HSCs活化相關(guān)的信號通路中，部分傳導(dǎo)途徑比較明確，如JAK2∕STAT3、PI3K∕Akt和MAPK信號通路，部分仍不太明確，如Hedgehog、TGF-β1∕Smad和Wnt∕β-catenin信號通路，需進(jìn)一步研究。同時，由于信號通路本身錯綜復(fù)雜，各信號通路中關(guān)于HSCs活化的靶蛋白以及如何發(fā)揮作用的具體機(jī)制也需要進(jìn)一步探討。對瘦素參與HSCs活化過程具體機(jī)制的深入研究將會為控制肝纖維化發(fā)生發(fā)展提供新思路。