细胞因子与肝纤维化的关系 肝弹性与肝纤维化关系

　　肝纤维化是肝脏纤维结缔组织的过度沉积，是细胞外基质合成与降解不平衡的结果。它不是一个独立的疾病，多种肝脏疾病均可引起肝纤维化。肝纤维化发生机理复杂，在这一病理过程中，细胞-细胞因子-基质之间相互作用，使肝脏细胞外基质代谢紊乱，在窦周间隙过度沉积，继之肝窦毛细血管纤维化，是肝纤维化形成的分子病理学基础，而细胞因子作为免疫调节介质在肝纤维化发生过程中也起着主要作用。本文着重阐述了转化生长因子（TGF-β），神经生长因子（NGF），肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等细胞因子在肝纤维化中起到的作用，为今后预防和治疗肝纤维化提供理论依据。
　　关键词：肝纤维化；细胞因子；转化生长因子；神经生长因子；肿瘤坏死因子-α；血小板衍生生长因子
　　【中图分类号】R575.2 【文献标识码】A 【文章编号】1672-3783(2012)06-0004-02
　　肝纤维化(hepatic fibrosis，HF)是指肝脏内弥漫性细胞外基质(特别是胶原)过度沉积，是细胞外基质合成增加和细胞基质降解不平衡的结果，是各种慢性肝病后产生的一种共同反应。它不是一个独立的疾病，多种慢性肝脏疾病均可引起肝纤维化。肝纤维化是由多种因素引起的慢性肝损伤后的组织修复过程，包括肝内纤维母细胞(fibroblasts)，肝星状细胞(hepatic stellate cell，HSC)，肌成纤维细胞(myofibrobasts，MF)，间质细胞(mesenchymal cells)等的活化，增殖。目前认为，肝纤维化的中心事件是由于HSC的激活并转化为肌成纤维细胞，从而合成大量的细胞外基质(extracellular matrix，ECM)，并伴有ECM 的降解不足，导致大量的ECM沉积于肝脏，最终导致肝纤维化[1]。肝纤维化是肝硬化发展形成的必经阶段，所以如何预防，阻止以及逆反肝纤维化，成为了当今肝病研究的热点。而使活化状态的HSC减少则主要是通过细胞的凋亡途径，这个途径的机制非常复杂，受到多种因素的调控，细胞-细胞，因子-因子相互制约，构成肝纤维化调节的一个庞大的，错综复杂的网络。在肝纤维化的形成和发展过程中，转化生长因子（TGF-β），神经生长因子（NGF），肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等细胞因子起着重要作用，并成为当今研究的新热点。
　　1 转化生长因子-β与转化生长因子-β/Smad通路
　　1.1 转化生长因子-β：转化生长因子β(transforming growth factorβ，TGF-β)是一族结构相关、功能相似的活性多肽，具有多种生物学作用，可作用于多种细胞，调节细胞的生长、分化、基质产生和凋亡。其中TGF-βl是关键的致纤维化因子。在生理条件下，细胞外基质的产生有利于组织的损伤修复，但在病理条件下，过量的TGF-β1将导致细胞外基质的过度产生而发生纤维化[2]。研究证实，急性肝炎时，TGF-βl的产生呈一过性的，而在慢性肝病中，TGF-βl不断产生。适量的TGF-βl有利于细胞的创伤愈合，但过多的TGF-βl则导致纤维化。TGF-βl在纤维化的起始和持续发展所起到的关键作用主要表现在：①刺激肝星状细胞(HSC)活化，造成ECM的过度沉积；②诱导基质基因的表达，包括胶原、蛋白多糖和结构性糖蛋白；③抑制细胞外基质的降解[3]。
　　1.2 转化生长因子-β-Smad通路：TGF-β-Smad是肝纤维化时主要的信号转导通路[4],Smad分子为与线虫Sma和果蝇Mad蛋白同源的蛋白家族，可将来自TGF-β的信号有胞膜受体传导入胞核内，调节核内靶基因的转录从而发挥TGF-β的生物效应[5]。应用TGF-β1诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞转化的体外模型试验来研究TGF-β1-Smad信号途径在调节成纤维细胞表型分化，及与终端分化相关的功能中的作用，结果显示：TGF-β1诱导的细胞表型及功能的转变是通过Smad的差异调节实现的[6]。另有研究[7]发现甘草酸能干预TGF2β-Smad信号通路，抑制Smad 2，3的表达并促进Smad7表达，从而发挥抗纤维化作用。Inagaki[7]等在动物模型中通过胶原生成细胞表达TGF2β-Smad选择性拮抗剂来抑制肝纤维化，取得很好的效果且对其他脏器损害较小。
　　2 神经生长因子
　　神经生长因子（NGF）是神经营养因子中最早被发现，目前研究最为透彻的，具有神经元营养和促突起生长双重生物学功能的一种神经细胞生长调节因子，它对中枢及周围神经元的发育、分化、生长、再生和功能特性的表达均具有重要的调控作用。陈新等人用实验证实[8]将最适浓度的NGF100ng/mL与HSC共同培养24、48和72h，NGF一直与HSC增殖呈时间依赖性；将最适浓度的NGF与HSC共同培养24h，TUNEL法以及流式细胞术显示NGF抑制HSC增殖是诱导其凋亡。其诱导凋亡的可能机制是受损肝细胞表达的NGF与活化HSC表达的P75结合在HSC膜上．促进P75诱导HSC的活性，促进了HSC的凋亡。在体外培养的HSC中[9]，随着HSC活化程度的增加，NGF低亲和力受体P57的表达也增多。活化后的HSC，给予NGF则会抑制HSC的增殖并诱导它的凋亡，并且肝细胞在肝损伤时表达NGF，在表达量达到高峰时HSC的凋亡量也达到最高。
　　3 肿瘤坏死因子-α
　　TNF-α是在细菌病毒感染，免疫复合物，化学药物等因素刺激下由枯氏细胞释放的。TNF-α对肝纤维化的发生发展起着至关重要的作用，不但使HSC转化为纤维母细胞，使其合成胶原和蛋白脂多糖的量分别增加3倍和2.6倍；同时，TNF-α还能抵消转化生长因子-β(TGF-β)抑制大鼠HSC增殖的作用，且促进其合成纤维蛋白和蛋白多糖[10]。临床研究表明，TNF-α在肝硬化患者血清水平升高，与肝硬化严重程度呈正相关[11]。在肝损伤和炎症反应中，TNF-α即可促进炎症反应，又可促进间质细胞的增殖分化和ECM 的合成，体内大量TNF-α释放可能参与肝脏的损伤修复循环，最终引起肝脏大量ECM 的合成与沉积，从而导致肝纤维化或肝硬化。所以，在预防和治疗肝纤维化的过程中，应格外注重TNF-α对肝纤维化的促进作用，增强对TNF-α的抑制。 　　4 结缔组织生长因子
　　CTGF是由转化生长因子-β(TGF-β)诱导产生的一种致纤维化蛋白，具有多种生物学活性。肝纤维化的病理过程受着细胞因子的调节，结缔组织生长因子作为TGF-β的下游反应元件，在肝纤维化的发生、发展过程中起着关键的作用，不同类型的肝纤维化模型中均存在结缔组织生长因子的高表达，且与病理上纤维化的程度相平行。研究表明，CTGF主要参与调节细胞增生，分化以及细胞外基质的形成，其异常高表达在器官纤维化等病理过程的发生发展中起着关键性作用[12]。随着HSC活化及增值调控研究的深入，CTGF在细胞外基质及纤维化领域的研究引起关注。CTGF广泛分布于人体各种组织，器官和体液中，具有促进细胞有丝分裂和细胞外基质合成，趋化，促进细胞增生，分化，调节血管生成等作用，是一个重要的致纤维化因子。在实验性大鼠及人肝纤维化肝组织中也发现CTGFmRNA表达水平明显高于正常对照组，说明CTGF在肝纤维化的发生发展中也起着重要作用[13]。目前认为肝脏的慢性损伤使得窦周星状细胞激活增殖，并伴随着肌成纤维细胞分裂。而这个细胞系统已被认为是窦细胞外基质成分的主要来源。用免疫组化验检测细胞外基质发现一旦环境中有CTGF分泌，CTGF就会与肝脏细胞外基质发生连接，在基质周围积聚。CTGF具有的TSP1区域与可溶性的机制分子的结合有关，尤其是硫化聚糖[14]。由此可推测，CTGF可以通过与一个在星状细胞膜上表达的受体结合从而充当自分泌刺激因子来增加细胞外基质成分的表达。
　　5 血小板衍生生长因子
　　血小板衍生生长因子(PDGF)由库普弗细胞（KC）产生，它有三种形式的二聚体，PDGF受体由α与β两个亚单位组成，PDGF与受体结合后，受体的酪氨酸残基自动磷酸化，通过三磷酸肌醇激酶（ITPKC），信号转导及转录活化蛋白（STATs），钙通道等影响使HSC活化与增殖。PDGF可促使FSC增殖并由“静止”向激活状态转化而成为肝成纤维细胞样细胞。但据报道[15]，FSC必须经KC分泌的一种因子而表达出PDGF受体后，才能对PDGF产生反应。而且，它能促进多种细胞的有丝分裂，体内多种正常细胞和病理细胞均可产生PDGF。PDGF能明显增加肝内储脂细胞DNA合成和细胞生长，从而促进储脂细胞分泌胶原层粘连蛋白，蛋白多糖等[16]。
　　6 白细胞介素
　　可诱导HSC凋亡的白介素主要有促炎细胞因子IL-1，IL-6和抗炎细胞因子IL-10三种[17]。这些细胞因子是由肝细胞（HC），FSC和KC分泌。IL-1可通过诱导FSC数目而积累更多的胶原，既能刺激胶原合成，又能刺激胶原酶合成，具有双重作用。IL-6是一种单链糖蛋白，又称HC刺激因子(HSF)，可由T细胞，B细胞纤维母细胞，肝细胞等产生[18]。IL-6可刺激HC、FSC和KC分泌多种细胞因子，形成强大的细胞因子网络作用。IL-10由CD4+T细胞和某些CD8+ T细胞分泌，人活化HSC、Kupper细胞、B细胞、活化单核细胞也可以产生IL-10，具有抑制巨噬细胞的抗原呈递功能；抑制单核巨噬细胞依赖的抗原特异小鼠Thl和人类Th0、Th1、Th2类细胞的增殖；抑制Kupper细胞活化；降低TNF-α及NF-κb的产生，减轻肝损伤；抑制胶原合成，刺激胶原酶的产生。用IL-10降低血清谷丙转氨酶(ALT )水平，减轻肝组织炎症反应，减缓肝纤维化进程[19]。
　　7 天然抑制物金属蛋白酶组织抑制剂
　　目前已阐明细胞外基质(ECM)合成与降解失衡，特别是后期降解减少是肝纤维化发生的主要机制。肝脏ECM的代谢主要由基质金属蛋白酶(MMP)及其抑制因子(TIMP)共同调节。MMPs促进ECM降解，而TIMPs通过特异性结合活化型的MMPs导致后者失活而阻止ECM降解，从而形成或促进肝纤维化。此外， TIMPs还通过抑制肝纤维化发生、发展过程中具核心作用的肝星状细胞(HSC)凋亡而促进肝纤维化的持续发展[20]。有报道从TIMPs与诊断肝纤维化的三种主要方法和四项检测指标的研究发现，血清中TIMP-1与纤维化分期(s)较之其他四项血清学指标的相关性最强，从侧面证明了TIMP-1与肝纤维化的密切联系，可将其与先前的四项诊断指标合用，联合检测以提高诊断灵敏度和特异度[21]。丛敏等[22]以腺相关病毒(AAV)为载体，含有针对大鼠TIMP-1具有较强抑制作用的小分子干扰RNA感染大鼠星状细胞系HSC-T6后，结果显示TIMP-1表达对其有显著的抑制作用。
　　8 结语
　　影响肝纤维化的机制错综复杂，活化的HSC是肝纤维化形成及发展的核心，而有研究表明，纤维化形成过程中活性HSC不仅来源于静息状态的HSC，现肝门区成纤维细胞、循环纤维细胞、骨髓造血干细胞、上皮间充质细胞均有转化为HSC的可能,因此将来针对这些靶细胞的治疗可能会是抗纤维化治疗的新趋势[23]。
　　在抗肝纤维化治疗方面，尽管人们围绕种种抗纤维化的细胞因子，蛋白等的作用机制提出了种种设想并作出了很多有意义的尝试，但距离得出有指导意义的确切结论仍相去甚远。基于这种机理所制得的各种治疗药物对各种因素的改善在整个疾病中究竟有怎样的地位，能不能最终影响疾病预后，在肝纤维化不同时期HSC的活化有何不同，决定肝纤维化不可逆的因素究竟是什么等诸多问题，尚待从基础到临床的大量反复试验中寻找答案。
　　另外，值得注意的是，肝纤维化过程中各种信号通路相互联系，与细胞因子等外部因素一起形成错综复杂的信号传递网络体系，所以在研究过程中要想以单一方式来逆转或者治疗肝纤维化具有一定的难度，需综合考虑各种因素，各种信号通路，在研究肝纤维化的机理方面取得更多深入的突破。
　　参考文献
　　[1] 黄岂平,陈国宝. 肝纤维化中肌成纤维细胞的作用及TGF-β/Smads通路的研究进展[J].生物技术通报,2009；11：16-19
　　[2] 李雪萍，王焕英. 转化生长因子β1与肝纤维化关系[J]. 中国实用医药，2009；4(33)：227-228 　　[3] 杨文卓，曾民德. 肝纤维化的发病机制及病理生理[J]. 国外医学消化分册，2000；4：217-221
　　[4] 王莲升，陈颖伟，李定国. TGF-β及Smad与肝纤维化[J]. 国外医学消化分册，2003；23(4)：222-225
　　[5] Lin YL, Lin CY, Chi CW. Study on antifibrotic effects of curcumin in rat hepatic stellate cells[J]. Phytother Res.2009；23（7）：927-932
　　[6] Evans RA，Tiara YC，Steadman B．New insights into TGF-bata-Smad signalling[J].Exp Cell Res，2003；282(2)：90～100
　　[7] 董玲，孙剑勇，方国汀，等．TGF-β激活与肝纤维化[J]．中华肝脏病杂志，2005；13：828～831
　　[8] 陈新，王玉珍，修贺明，等. 神经生长因子在肝纤维化大鼠星状细胞凋亡中的作用[J]. 中华医学杂志，2006；86（28）：1895-1898
　　[9] A.M.ELSHARKAWY,F.OAKLEY, D. A. MANN. The role and regulation of hepatic stellate cell apoptosis in reversal of liver fibrosis[J]．Apoptosis，2005(10)：927-939
　　[10] Yoshifumi M, Zhibo G, Hiroyoki T,et a1.TNF-αdeficiency accelerates renal tubular interstitial fibrosis in the late stage of ureteral obstruction[J]．December，2008；85(3)：207-213
　　[11] Valghnigli M，Ceconi C，Malagutti P，et a1．Tumor necrosis factor alpha receptor 1 is a major predictor of mortality and new-onset heart failure in patients with acute myocar-dial infarction：the Cytokine-Activation and Long-Term Prognosis in Myocardial Infarction (C-ALPHA) study[J]．Circulation，2005；111：863-870
　　[12] 余治健，向选东，蔡胜蓝，等．小鼠日本血吸虫病肝纤维化肝脏CTGF的表达及意义[J]．中国现代医学杂志，2008；18(1)：337-339
　　[13] Esther J，Kuiper A，Frans A，et a1．The Angio-Fibmfic Switch of VEGF and CTGF in Proliferative Diabetic Retinopathy[J]．Plos One，2008；3(7)：2675-2679
　　[14] IahmeB，GressnerA，Yagmur E，et al．The downstreamTGF-beta mediator connective tissue growth factor(CTGF/CCN2)is a potential surrogate serumn marker of liver fibrogenesis[J]．Clin Chem & Lab Med，2006；44(9)：131-132
　　[15] Pestana IA，Vanzquez Padron RI，Aitouche A．Nicotinic and PDGF-receptor function are essential for nicotine-stimulated mitogenesis in human vascular smooth muscle cells[J]．Journal of Cellular Biochemistry，2005；96(5)：2341-2350
　　[16] Thieringer F，Maass T，Czochra P，et a1．Spontaneous hepatic fibrosis in transgenic mice overexpressing PDGF[J]．Gene，2008；423(1)：431-437
　　[17] 潘爱萍. 细胞因子及细胞因子网络与纤维化的研究新进展[J]. 广西中医学院学报，2009；12（3）：67-69
　　[18] CohenRI，Tsang，D Koenig，et a1．Plasma ghredin and leptin in adult cystic fibrosis patients[J]．Journal of Cystic Fibrosis，2008；7(5)：971-978
　　[19] Qiu z，Fnjimura M，Kurashima K，et a1．Enhanced airwayinflammation and decreased subepithelial fibrosis in interleukin 6-deficient mice following chronic exposure to aerosolized antigen[J]．Clinical and experimental allergy，2004；34(8)：562-568
　　[20] 白艳锋，尤红. 肝纤维化形成中MMPs/TIMPs的动态变化及治疗进展[J]. Chinese Hepatology，2009；14（2）：162-164
　　[21] 刘月平. 乙肝患者血清TIMP-1含量与肝纤维化关系的探讨[J]. 中国实用医药，2009；4（36）：60-61
　　[22] 丛敏,刘天会,徐雍等. 腺相关病毒介导的小干扰RNA对大鼠肝星状细胞金属蛋白酶组织抑制因子-1 及基质金属蛋白酶-13 表达的影响[J]. 中华肝脏病杂志, 2007；12: 175-179
　　[23] Scott L. Friedman. Mechanisms of Hepatic Fibrogenesis[J].Gastroenterology, 2008；134: 1655-1669

推荐访问:细胞因子 关系 肝纤维化