硫氧還蛋白與肝纖維化相關研究進展

硫氧還蛋白與肝纖維化相關研究進展

鄭灃周小爽白潔

(昆明理工大學醫學院，云南`昆明650500)

關鍵詞〔〕肝纖維化；氧化應激，肝星狀細胞；硫氧還蛋白

中圖分類號〔〕R36〔文獻標識碼〕A〔

基金項目：國家科技重大專項重大新藥創制(No.2014ZX09301307)；云南省高校醫學神經生物學創新團隊

通訊作者：白潔(1966-)，女，博士，教授，博士生導師，主要從事硫氧還蛋白生物活性和神經退行性疾病的研究。

doi24Matsuo Y，YoJ.Extracellular thioredoxin：a therapeutic tool to combat inflammation〔J〕.Cytokine Growth Factor Rev，2013；24(4)：345-53.

第一作者：鄭灃(1988-)，男，在讀碩士，主要從事肝纖維化研究。

肝纖維化是由各種原因引起慢性肝損傷的病理變化。它的特點是肝臟中細胞外基質(ECM)的過度積累，影響肝臟功能。肝纖維化的病因十分復雜，多種類型的慢性肝病均可以發展為肝纖維化。有關肝纖維化發病機制的研究主要集中在肝臟的炎癥反應，氧化應激，肝細胞的生長和凋亡，以及肝星狀細胞(HSC)的激活方面。硫氧還蛋白(Trx)是一種廣泛存在于原核生物和真核生物體內的具有多種生物學功能的小分子量蛋白質，它和Trx還原酶及NADPH組成硫氧還蛋白系統，具有抗氧化、促細胞生長、抗細胞凋亡和調節轉錄因子的活性作用。本文綜述了Trx在肝纖維化的發生和發展中的相關研究。

1肝纖維化

肝臟是人體內最大的器官，在新陳代謝方面發揮著至關重要的作用。現代社會中，過度飲酒、慢性肝炎、長期服藥等都會給肝臟帶來一定的負擔，引起肝損傷。肝臟內基質蛋白的堆積與長期肝損傷有著密切的聯系，也是肝纖維化發生和發展的主要原因〔1〕。

1.1肝纖維化與氧化應激肝纖維化與氧化應激有著密不可分的聯系。肝星狀細胞(HSC)作為肝纖維化的靶細胞，它的激活可導致肝纖維化的產生，而氧化應激壓力的增加可直接導致HSC由休眠狀態(維生素A貯藏細胞)轉化為激活狀態(肌成纖維細胞)〔2〕。研究表明，在砒霜誘導的小鼠短期肝損傷模型中，肝組織里反映氧化應激壓力的嗜中性細胞中彈性蛋白酶化合物明顯增多，肝組織中還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶的含量遞增，肝組織中活性氧(ROS)的含量也相應增加〔3〕。在用酒精和四氯化碳同時作用誘導的肝損傷和肝纖維化動物模型中，其肝組織中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)的水平相比正常大鼠顯著降低，而丙二醛(MDA)的水平顯著上升〔4〕。由此可見，氧化應激的增加與肝纖維化有著密切的聯系。

1.2肝纖維化與細胞周期HSC是肝纖維化的靶細胞，一些外在的或者內在的因素例如長期飲酒、慢性乙肝病毒感染等都會導致肝臟氧化應激增加，引起HSC由正常的休眠狀態轉化為激活狀態。活化的HSC一方面會分泌Ⅰ型膠原，引起肝組織中細胞外基質的過度堆積；另一方面使基質金屬蛋白酶(MMPs)及其特異性基質金屬蛋白酶抑制劑(TIMPs)的分泌平衡發生紊亂，其結果是細胞外基質不能及時分解，最終導致細胞外基質的過度堆積，加劇肝纖維化。同時，隨著活化的HSC增生，細胞周期縮短并向肝損傷部位遷徙，增加Ⅰ型膠原和Ⅲ型膠原以及基質金屬蛋白酶抑制劑1(TIMP-1)的分泌，加重肝纖維化。因此，調節活化的HSC周期可以改善肝纖維化。

1.3肝纖維化與細胞凋亡肝纖維化與肝細胞的凋亡密切相關，肝細胞的凋亡程度是反映肝損傷的一個生物標志。在砒霜誘導小鼠肝纖維化的動物模型中，通過流式細胞術發現肝細胞出現了一定程度的凋亡。在四氯化碳誘導小鼠肝纖維化的過程中，經蘇木素-伊紅(HE)染色發現肝細胞出現不同程度的凋亡，肝內形成空泡，粘膠纖維增生〔5〕。在膽道結扎(BDL)的小鼠肝纖維化模型中也發現肝細胞出現明顯凋亡，肝門靜脈纖維增生〔6〕。因此，抑制肝細胞的凋亡，也能在一定程度上延緩肝纖維化的進程。

1.4肝纖維化與炎癥反應肝纖維化與機體炎癥反應密切相關，感染肝炎病毒可導致肝纖維化。研究發現，在長期經受乙肝病毒感染的人群中，肝臟內巨噬細胞的浸潤增加并且伴隨著M-2樣的巨噬細胞活化程度的增加，這些巨噬細胞的活化和增生能夠加速肝臟的纖維化進程〔7〕。最近的研究表明，休眠狀態的HSC能夠通過Toll-like受體3(TLR3)來調節肝臟的先天性免疫應答并且能夠誘導γ干擾素(IFNγ)以及一些細胞因子和炎癥趨化因子的轉錄和分泌，而休眠狀態下的HSC一旦活化就迅速失去了分泌γ干擾素的功能〔8〕。另外，庫普弗細胞(Kupffer Cell)是一種位于肝竇內表面的吞噬細胞，能夠清除血液中的外來抗原、抗原抗體復合物和細胞碎片等物質，它是全身單核-吞噬細胞系統的重要組成部分，也是肝臟防御系統的主要成員，在全身和肝臟疾病發生發展中起到重要作用。在索拉菲尼抵抗肝纖維的進程中，誘導庫普弗細胞分泌白介素(IL)-6，上調信號轉導蛋白和轉錄激活物3(STAT3)的磷酸化，從而抵抗肝纖維化的發生〔9〕。由此可見，肝纖維化與炎癥反應也有著密切關系。

2硫氧還蛋白(Trx)

Trx廣泛存在于原核生物和真核生物中〔10〕，分子量12 kD。Trx是重要的氧化還原調節蛋白，其活性位點為-Cys-Gly-Pro-Cys-。Trx還原作用的機制在于其與底物X-s2結合后可還原蛋白底物。因此，當活性中心的兩個半胱氨酸突變成Ser(C32S/C35S)時其還原活性喪失。Trx還具有抗氧化、促生長、抗凋亡和調節轉錄因子等等特性〔11〕。

2.1Trx與氧化應激生物體在應答多種外界刺激例如紫外線、X射線、炎癥因子以及化學藥品過程中也會產生活性氧和自由基，而過多的活性氧和自由基會打破生物體內的氧化還原平衡，這會引發生物體內多種生物機能障礙和疾病〔12〕，有研究表明，Trx可以調節肝纖維化中的氧化應激反應，從而阻止肝臟纖維化途徑〔13〕。在酒精誘導的肝脂肪變性模型中，Trx的表達下降，這與酒精脂肪肝的發展有關也與Trx的氧化還原作用有關〔14〕。另外，Trx也憑借其抗氧化應激的特性，在治療非酒精性脂肪性肝炎(NASH)方面發揮著至關重要的作用〔15〕。在趨化治療所誘導的肝纖維化過程中轉化生長因子(TGF)-β增加，而Trx可抑制TGF-β的表達〔16〕。在維生素E和C治療非酒精性脂肪肝的研究中發現，Trx的表達增加可以抑制肝纖維化〔17〕。因此，Trx能通過抵抗氧化應激來緩解肝的纖維化進程。

2.2Trx與細胞周期Trx系統能夠調控細胞G1/S期，Trx成為癌癥治療的一個重要的靶點〔18〕，這不僅與其抗凋亡作用有關，也與細胞的增殖有密切的關系。Trx能調控細胞周期的G0、S以及G2/M期。Trx可以通過氧化還原性其調節與細胞周期進程相關的蛋白活性。研究發現，在用硫代乙酰胺誘導小鼠肝纖維化模型過程中，Trx高表達的轉基因小鼠中HSC的活化與增殖程度顯著性低于野生型的小鼠，在野生型肝纖維化小鼠提取的活化的HSC中轉染人的Trx重組質粒后也發現其活化增殖程度也出現了明顯的降低〔19〕。因此Trx的這些調節作用可能會對活化的HSC增殖具有一定的抑制作用。此外，Trx與血小板源性生長因(PDGF)誘導的HSC激活過程密切相關〔20〕。

2.3Trx與細胞凋亡Trx是核苷酸還原酶的氧供體。同時，Trx通過抑制凋亡信號起到調節激酶(ASK)-1的作用。最近的研究表明，一種黃酮類化合物LW-214能夠通過下調MCF-7細胞中Trx的表達來誘發MCF-7細胞發生線粒體途徑的細胞凋亡〔21〕。β-藤黃素可以通過靶向降低SMMC-7721細胞的細胞質中Trx的表達來誘導SMMC-7721細胞發生凋亡〔22〕。同樣在硫代乙酰胺誘導的小鼠肝纖維模型中，Trx高表達的基因鼠肝組織中細胞的凋亡程度以及肝縫隙的形成要明顯低于野生型的小鼠。另外，在使用半乳糖胺和脂多糖誘導小鼠急性肝損傷后，發現小鼠肝臟組織發生明顯凋亡和出血性壞死，硫氧還蛋白結合蛋白(TXNIP)表達增加，而在氯化血紅素(Hemin)作用后，其肝損傷程度能得到緩解，同時TXNIP 降低〔23〕。在Trx誘導物治療肝損傷中，Trx也可以通過抑制內質網凋亡途徑，從而保護肝臟免于藥物損傷。由此可見，在肝纖維化過程中，對于肝細胞的凋亡，Trx也具有潛在的抵抗作用。

2.4Trx與炎癥反應最近，Trx的趨化性已經越來越多地引起人們的注意，有研究表明，不論是在體內還是在體外，Trx對單核細胞、多形核白細胞以及T淋巴細胞都有趨化性〔24〕。Trx的這種趨化性與諸多炎癥因子類似，如巨噬細胞加帽蛋白(MCP-1)、白細胞介素8(IL-8)等，需要引起注意的是，這些炎癥趨化因子在它們保守的活性位點都有兩個半胱氨酸殘基-CC-，-CXC-，或者-CX3C-〔25〕。最近的研究發現，在慢性丙型肝炎患者中，其肝臟內的IL-8明顯上調，這與丙型肝炎所致的肝纖維化密切相關〔26〕。在硫代乙酰胺誘導的大鼠肝硬化動物模型中發現，巨噬細胞的遷移與肝纖維化的發生和發展有相關性〔27〕。Trx與肝硬化過程中的炎癥反應密切相關，Trx通過調節氧化還原平衡，可抑制TNF-α信號途徑，改善肝纖維化〔28〕。Trx對炎癥反應的調節作用是毋庸置疑的，尤其是對白介素以及各種細胞因子和炎癥趨化因子的調節作用，很可能成為肝纖維化的預防和治療的潛在突破點。

3總結

綜上所述，肝纖維化的發生和發展是一個相對復雜的進程，它與肝臟內氧化應激、炎癥反應，肝細胞的凋亡和增殖，HSC的活化都有著密切的聯系，而Trx作為一種在生物體內廣泛存在的氧化還原調節蛋白，具有抵抗氧化應激、調節細胞周期、調節轉錄因子活性、抵抗細胞凋亡和調節炎癥反應的作用，在肝纖維化的發生和發展過程中起著重要的調節作用，可以作為預防和治療肝纖維化的一個重要靶點，為肝纖維化的預防和治療提供新思路。

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〔2014-09-29修回〕

(編輯郭菁)