肝纤维化与细胞因子研究新进展

1、肝纤维化与细胞因子研究新进展 关键词 肝纤维化；细胞因子；进展 中图分类号 R657.3 文献标识码 B 文章编号 1673-7210 （ 2008） 02（a） -019-03肝纤维化（hepatic fibrosis , HF）是多种致病因素作用 于肝细胞引起肝细胞变性坏死后的共同病理基础，是肝脏纤 维组织过度沉积的过程，表现为细胞外基质 （extracellular matrix , ECM的合成大于降解。肝纤维化形成的中心环节是 肝星状细胞（hepatic stellate cell， HSC的活化及其向肌成纤维样细胞（myofibroblastic-like cell， MFLC和成

2、纤维细胞（fibroblastic cell ， FC）的转化，导致大量细胞外 基质的合成；另一方面细胞外基质的降解减少加速了肝纤维 化的形成。肝纤维化是肝硬化形成的早期阶段和必经阶段，也是唯 一在一定情况下可被逆转的阶段。如若病因持续存在，肝纤 维化逐渐加重，肝小叶及血管等逐渐被改建，肝脏的正常结 构遭到破坏，中心静脉区和汇管区出现间隔、假小叶形成， 即发展为不可逆转的肝硬化 1 ， 2。在肝纤维化形成的过程 中，细胞因子起了关键性的作用。细胞因子由造血系统、免疫系统或炎症反应中的活化细 胞产生， 能调节细胞的分化和增殖， 是高活性多功能的多肽、 蛋白质或糖蛋白，它们通过旁分泌和自分泌方式作

3、用于靶细 胞特定受体，发挥局部生物学效应。在HSCt增殖、活化及合成ECM的过程中，转化生长因子BI (transforming growthfactor- B I , TGF-B I)、血小板衍化生长因子 (platete derived growth factor , PDGF及肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor- a, TNF-a )等多种细胞因子发挥着重要 调控作用。其中一些细胞因子刺激炎症反应和纤维化，而另 一些细胞因子则抑制这种反应。本文对目前研究、报道较多 的因子作一综述。1 促进肝纤维化的细胞因子1.1转化生长因子B l(TGF- B l)TGF-B I

4、属于多功能的细胞因子，主要参与调节细胞的 增殖、分化、黏附、转移，ECM成分的表达、降解以及免疫反应。肝纤维化时，TGF-B l在促进ECM合成及纤维结构的 重塑中发挥着重要作用 3 。TGF-B l 在肝纤维化的发生、发展过程中具有活化肝星 状细胞，促进胶原基因表达，促进细胞外基质合成与沉积的 作用，是肝纤维化最重要的始动因子之一。 TGF-B l 含两条 相同的由 112个氨基酸组成的多肽，通过二硫键连接形成同 源二聚体，是与细胞外 75 kD 的 TGF-B l 非活性相关肽分离 而成，还原剂可使二聚体分离，活性消失。研究发现，用库普弗细胞(kupffer cells , KC)上清液

5、可激活HSC其上清液含有多种细胞因子，如TGF-B I、PDG表皮生长因子(epidermal growth factor ， EGF)白介素 (interleukin , IL)、TNF等，其中起关键作用的是 TGF-p l o TGF-B l可上调HSC表达I型、川型、W型胶原及纤维连 接蛋白、层粘连蛋白，促进静息HSC激活。TGF-p l不仅促进ECM产生，而且抑制基质金属蛋白酶( matrix metalloproteinase , MMP合成，从而抑制 ECMI降解。研究 发现，TGF-p l亦可促进HSC表达纤溶酶原活化抑制因子 1(plasminogen activator in

6、hibitor-1， PAI-1 ) 和金属蛋白酶组织抑制因子 (tissue inhibitors of metalloproteinase , TIMPs)，这两种因子都有抑制ECM降解的功能； TGF-B l 还可促进肝细胞、肝窦内皮细胞、库普 弗细胞、淋巴细胞等合成和分泌EGF等促纤维化细胞因子，进一步激活HSC促进ECM分泌4。1.2 血小板衍化生长因子 (PDGF)PDGF主要由血小板、肝窦内皮细胞、KC细胞分泌，它由两个亚单位 A、B构成，它们所形成的双聚体可能为AABB AB,目前认为主要是 PDGF-BB起作用。PDGF作为HSC的 强效分裂剂，对 HSC的活化、分裂、增殖、

7、合成胶原及细胞 外基质均有明显的促进作用。PDGF可直接引起体外培养 HSC的I、川型前胶原 mRNA勺表达水平增加，说明其对胶原的 合成也有促进作用。此外，PDGF亦可增强HSG基质金属蛋白酶-3(matrix metalloproteinase-3 ， MMP-3及 TIMP-1 基 因的表达从而影响降解过程，其机制目前尚不清楚 5 。1.3肿瘤坏死因子-a (TNF- a )TNF-a主要由单核-巨噬细胞产生，能促进人F3 4成纤维细胞增殖，对人皮肤成纤维细胞的增殖也有明显促进作 用，并促进其I、川型胶原和糖胺多糖合成。TNF- a的主要作用为：刺激肝 HSG L1脂肪细胞等的胶原合成，

8、加速转 化生长因子TGF-B对肝HSG肌成纤维细胞转化，促进其糖 胺多糖、纤维连接素等基质的合成6;通过TNF受体和不同的细胞间受体蛋白结合，激活ERK和(或)JNK导致的过氧化物酶体增殖物激活受体Y(peroxisomeproliferator-activated receptors-y, PPAR-y ) Ser82磷酸化，进而导致 PPAR-y转录活性下降，进而导致肝纤维 化 7 。1.4 结缔组织生长因子 (connective tissue growth factor ， GTGF)GTGF是 一种单基因生长因子， 它属于一种对成纤维细胞、 表皮细胞生长具有调节作用的即刻早期基因产物

9、GGN包括GTGF Gyr61 , Nov, WISP1, WISP2和 WISP3)家族成员之一 8 。CTGF主要在瘢痕形成、损伤修复与病理状态下纤维化的 形成方面起作用，在这些过程中，CTGF是 ECM的强有力的诱 导剂，刺激I型胶原、a 5-整合素、连接蛋白的产生。组织 学研究发现，纤维化大鼠模型和人纤维化肝组织中， CTGF mRN冰平均明显高于正常对照组，且与纤维化进展程度相平 行。说明CTGF自始至终参与了肝纤维化的过程，与肝纤维 化的发生、发展密切相关。Abou Shady 等9 研究发现，肝硬化病人肝脏中 CTGF mRNA勺表达分别是正常人的 6.5倍; 原位杂交和免疫组化

10、研究发现，CTGF mRN主要见于纤维间隔附近的成纤维细胞、肌成纤维样细胞及肝星状细胞，另外 也见于内皮细胞、小胆管增生周围的间质细胞及小胆管上皮 细胞。由于CTGF在多个细胞系统可出现上调，因而被视作 肝纤维化和再塑过程中的一个重要的细胞因子。1.5 整合素 (integrin) 整合素是细胞表面的跨膜糖蛋白，其功能是作为细胞内 外基质相互作用的一种黏附受体，将基质蛋白与细胞骨架连 接。人类的整合素家族有 24个成员，由A1A16和B1B8亚 单位组成。整合素在细胞骨架的构成和细胞内的信息传导中 起着重要的作用，它可以调节细胞的增殖、分化、凋亡和细 胞移位。在肝纤维化过程中，层粘连蛋白最先增

11、多，激活的肝星 状细胞通过表面整合素分子向层粘连蛋白沉积处聚集，并将信息传导到细胞内，引起细胞骨架的改变，向成纤维细胞和肌成纤维样细胞转变，胶原合成增加，从而启动肝纤维化的进程。整合素的诱导作用是慢性病毒性肝炎肝纤维化发生发展的因素之一。整合素的表达与肝组织炎性活动指数和纤维 化分级相关，与炎性标志物的表达相关；与肝窦状隙周围层 粘连蛋白沉积的范围和密度相关。1.6 瘦素 (leptin)瘦素是由 167 个氨基酸组成的分泌蛋白质， 分子量为 16kD,具有强亲水性。最初发现瘦素的作用是调节能量代谢和脂肪沉积，现已发现瘦素尚有其他更广泛的作用。研究发现，肝窦内皮细胞和库普弗细胞存在瘦素的功能性

12、受体，在瘦素的作用下， TGF-B增加，后者又介导肝星状 细胞产生细胞外基质， 导致肝纤维化的产生 10 。 Saxena 等11 研究证明，瘦素对星状细胞具有强有力的促有丝分裂作 用，并且主要作用于细胞有丝分裂的S期、G2期或M期，能有效地防止星状细胞的凋亡。2 抑制肝纤维化的细胞因子2.1 干扰素-丫 (interferon- 丫，IFN- 丫)IFN- 丫由活化的T细胞产生，可抑制FC增殖，减少ECM 合成，是肝纤维化的主要抑制因子。IFN- 丫是目前研究最广泛的抗纤维化细胞因子，也在临床上有应用，美国肝病年会 推荐IFN- 丫为抗纤维化的首选药物。 早在20世纪90年代初，Rockey

13、等12就发现，在培养 HSC中加入IFN- 丫 1 000 U/ml , 能明显抑制HSCrn殖，降低细胞外基质沉积及I型前胶原、 层粘连蛋白、纤维连接蛋白 mRNA勺表达；后Tsushima等13 用IFN- 丫治疗慢性丙型肝炎患者，治疗前后测定血清TGF-B 1水平显著性下降，肝组织中纤维化程度均明显减轻。Hazrz等14体外重组鼠源IFN- 丫腺病毒成功转染小鼠肝细 胞株，经脾移植给血吸虫感染 16 周勺小鼠，结果发现利用IFN- 丫基因治疗4周后，检测TGF-B 1及TGF-BH型受体 mRNA表达水平平行下降，并且能显著降低口型胶原的合成与 沉积，减轻肝纤维化程度。临床上国外已应用于

14、慢性肝病引 起的肝硬化，并取得较好的疗效，但其对机体的有害作用限 制了其应用。2.2 IL-10白介素-10(IL-10)是一种主要由Th2细胞产生，抑制Th1 细胞释放细胞因子的免疫调节性细胞因子。 IL-10 是一种单 链糖蛋白，具有a -螺旋结构，其cDNA序列中含有一编码178 个氨基酸的开放读码框，切除N端18个氨基酸构成的信号肽序列后，成为成熟的含 160 个氨基酸的肽链。 IL-10 可通 过多个途径发挥抗肝纤维化作用，主要途径有：2.2.1 抑制库普弗细胞活化及炎性介质、细胞因子、氧 自由基等释放国内外均有文献报道，在体外及动物试验中， IL-10可抑制KC活性。Thompso

15、n等15在四氯化碳诱导的IL-10基因敲除鼠及野生型鼠肝损害初期，KC无明显不同；处理 70 d 后， IL-10 敲除鼠明显比野生鼠表现为更严重的纤 维化及高水平表达 TNF - a,提示在肝脏炎症及纤维化过程中， IL-10可能调节KC活性并抑制肝纤维化进展。2.2.2 抑制核转录因子-k B(nuclear transcriptionfator- k B, NF- k B)活性目前认为肝缺血再灌注损伤是由于 炎症前细胞因子、化学因子和黏附分子的参与，而这些分子 大多由NF- k B调节。IL-10通过抑制NF- k B活性及炎性介 质分泌而阻止肝缺血再灌注损伤,表明 IL-10 具有抑制

16、 NF- k B 活性的重要特性 16 。2.2.3抑制ECM合成研究发现肝纤维化早期HSC表达IL-10 明显增加,但在肝纤维化后期, IL-10 表达消失,且 IL-10表达与胶原酶 mRNA表达呈正相关，与I型胶原mRNA呈负相关。在静息状态或用TNF-a等刺激的HSC培养体系中 加入抗IL-10抗体，可发现I型胶原 mRNA表达增加而胶原 酶mRNA表达减少。这些结果提示 IL-10通过抑制I型胶原 表达、促进胶原酶合成影响 ECM沉积，延缓肝纤维化进程17 3 细胞因子之间的相互作用肝纤维化模型研究中发现， TGF-B l可特异诱导CTGFmRNA勺表达，Grotendorst 等1

17、8发现了一个 5-GTGT-CAAGG GGTC-3序列，此序列为特异性的 TGF -B 1反应元件，它位于CTGF启动子序列128168核苷酸位点之间，这个反应元件是 TGF-B 1诱导CTGF所不可缺少的，这说明 了 CTGF是 TGF-B 1下游的高效水平递质，参与TGF-B I对这些细胞的促增殖和 ECM的合成作用。TGF- B 1作用的靶细 胞种类多、效应复杂，除上述致纤维化的不利影响外，该细 胞因子尚有很强的免疫抑制作用和抗炎症反应的作用。而 CTGF不具有TGF-B 1抑制细胞过度增殖及免疫抑制作用等生 理功能，其作用主要局限于影响纤维化的发生 19,20 。 参考文献 1 AI

18、banis E,Friedman SL. Hepatic fibrosis:Pathogenesis and principIes of therapyJ. CIin Liver Dis,2001,5(2):315-334.2 Lamireau T,DesmouIiere A,BiouIac-Sage P,et aI. Mechanisms of hepatic fibrogenesisJ. Arch Pediatr,2002,9(4): 392-405.3 Sato M, Shegogue D, Gore EA,et aI. RoIe of p38 MAPKin transforming g

19、rowth factor beta stimuIation of coIIagen production by scIeroderma and heaIthy dermaI fibrobIastsJ.J Invest DermatoI,2002,118: 704-711.4 WiIIiam SH, Tomoko Hayashida, Susan C,et aI.TGF- B signal transduction and mesangial cell fibrogenesisJ. Am J PhysioI RenaI PhysioI,2003, 284(10):243-252.5 王爱民 ,

20、王宝恩 , 江龙安 , 等. 血小板衍生生长因子对大鼠肝星状细胞增殖和胶原及血小板源生长因子基因表达 的影响 J. 中华实验外科杂志 ,2000,17(3):241-242.6 Renate B, Markus B, Winfried L,et al.Neurokinin-1 receptor antagonists protect mice fromCD95 and tumor. Necrosis factor- a -mediated apoptotic liver damageJ. Journal of Pharmacology AndExperimental Therapeutics,

21、 2004, 308:1174-1180.7 Belinda K, Bu BY, George CY,et al. Inhibition of adult liver progenitor(Oval) cell growth and viability by an agonist of the peroxisome proliferator activated receptor(PPAR) family member- y , but not y or a J. Carcinogenesis, 2005, 26(10): 1782-1792.8 Kuiper ET, Wtitmer AN, K

22、laassenI,et al. Differential expression of connective tissue growth factor in microglia and pericytes in the human diabetic: retina J. Ophthalmology, 2004, 88(8):1082-1087.9 Abou Shady M, Friess H, Zimmermann A,et al. Connective tissue growth factor in human liver cirrhosisJ. Liver, 2000,2(4): 296-3

23、04.10 Bataller R, Bienner DA. Liver fibrosisJ. JClin Invesr ，2002, 82(6):767-774.11 Saxena NK,Titus MA,Ding X,et al. Leptin as a novel profibrogenic cytokine in hepatic stellate cells:mitogenesis and inhibition of apoptosis mediated by extracellular regulated kinase (Erk) and Akt phosphorylationJ. F

24、ASEB J,2004,18:1612-1614.12 Rockey DC, Maher JJ, Jarnagin WR,et al.Inhibition of rat hepatic lipocyte activationinculture by interferon-y J.Hepatology,1992,16(3):776-778.13 Tsushima H, Kawata S, Tamara S,et al. Reduced plasma transforming growth factor-beta1 levels in patients with chronic hepatitis

25、 C afterinterferon-alpha therapy: Associationwith regressionof hepatic fibrosisJ. J Hepatol, 1999, 30(1):1-7.14 Hazrz H, Miyahara T, Rippe RA,et al. PPARgamma and hepatic stellate cellsJ.Comparative Hepatology, 2004, 3:1-3.15 Thompson K, Maltby J, Fallow field J,et al.Interleukin-10 expression and function in experimental murine liver inflammation and fibrosisJ.Hepatology, 1998,28:1597-1606.16 Yoshidome H, Kato A, Edwards MJ,et al.Interleukin-10 suppresses hepatic ischemia/reperfusion injury in mice: implications of a ce