血管內皮生成因子與肝纖維化

譚普芳(綜述),南月敏,王榮琦(審校)

(河北醫科大學第三醫院中西醫結合肝病科，河北 石家莊 050051)

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·綜述·

血管內皮生成因子與肝纖維化

譚普芳(綜述),南月敏*,王榮琦(審校)

(河北醫科大學第三醫院中西醫結合肝病科，河北 石家莊 050051)

[關鍵詞]肝硬化；血管內皮生成因子；綜述文獻

doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2016.06.033

肝纖維化是指肝細胞發生壞死及炎癥刺激時肝內結締組織異常增生，彌漫性細胞外基質過度沉積，導致肝組織結構紊亂及功能受損的病理過程，是慢性肝炎進展為肝硬化的重要階段。纖維化相關細胞因子表達失調是肝纖維化形成的重要機制。血管內皮生成因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)及其相關信號轉導通路在肝臟炎癥、纖維化發生發展過程中發揮著重要作用，包括促進血管生成、肝星狀細胞(hepatic stellate cell，HSC)活化與遷移以及促進炎癥、纖維化因子釋放，闡明其靶向調節作用可為肝纖維化基因治療及藥物的研發提供理論依據。現就VEGF與肝纖維化關系的研究進展綜述如下。

1　VEGF的生物學特性

VEGF是血小板衍生生長因子家族中的一個成員，由2個相同亞單位通過二硫鍵結合形成的高度保守型二聚體糖蛋白，相對分子質量約為45 000，能刺激內皮細胞分裂、增殖和抑制內皮細胞凋亡，同時可增加血管通透性，促進內皮細胞遷移，誘導血管生成。其廣泛分布于人和動物體內的肝臟、心臟、骨骼、大腦和視網膜等組織中。VEGF作為一種促有絲分裂原，可通過與特異性受體結合，激活一系列的細胞信號通路而實現其生物學作用。VEGF可促進肝臟內皮細胞的分裂、增殖以及肝臟血管形成，亦可刺激HSC活化及遷移，從而促進肝纖維化的發生發展。

2　VEGF促進肝纖維化發生及進展

VEGF具有普遍的致纖維化效應，對各種原因造成的肝纖維化和肝硬化的進展均有促進作用，其中包括病毒性肝炎、非酒精性脂肪性肝炎、膽汁淤積及藥物/毒物等導致的肝纖維化及肝硬化[1-2]。當發生肝損傷肝纖維化時，肝臟組織中VEGF及其受體的表達增加。Kwon 等[1]應用免疫組織化學方法對慢性肝炎、肝硬化、原發性肝癌患者肝組織VEGF表達水平進行研究，結果發現VEGF在肝硬化、原發性肝癌患者中的表達較慢性肝炎患者顯著增高；VEGF的表達水平與纖維化的程度呈正相關，隨著纖維化的加重，肝臟VEGF的表達增高，并證實VEGF呈低表達患者的生存期較高表達患者明顯延長，VEGF可作為評價慢性肝臟疾病預后的預測因子。Coulon等[2]研究發現，與正常對照組小鼠相比，膽堿蛋氨酸缺乏飲食小鼠，造模4周伴隨非酒精性脂肪性肝炎發生肝內VEGF表達顯著上調，至8周肝纖維化形成仍呈高水平表達，通過血管鑄型證實肝纖維化小鼠肝臟新生血管增加，并伴有明顯肝內血管床紊亂；應用血管內皮生成因子受體2(vascular endothelial growth factor receptor-2，VEGFR-2)阻滯劑治療6周后，肝臟脂肪變、炎癥、纖維化程度明顯減輕，從而阻止了非酒精性脂肪性肝炎/肝纖維化的進程。

3　VEGF促進肝纖維化形成機制的研究進展

3.1VEGF促進肝臟血管生成血管生成是促血管形成和抑制因子相互協調作用的復雜過程，正常情況下二者處于平衡狀態，一旦此平衡打破則可能導致血管生成過度或血管退化加速。在肝組織修復和某些病理、生理情況下血管生成均發揮關鍵作用。肝臟新血管的生成和異常血管構建與肝纖維化的形成以及肝硬化、肝癌的發生密切相關。形態學研究證實，遭受慢性損傷后愈合的肝組織中血管形成的特點是，從已有的血管出芽形成新血管，大量的新生血管來源于門靜脈分支，在門靜脈系統和肝靜脈之間建立連接，導致再生肝細胞團周圍形成血管叢和分流，不能建立正常的門脈分支，使血竇和肝細胞物質交換障礙，并且由于VEGF誘導的新生血管不成熟、滲透率低，無法糾正組織缺氧，因而加劇肝臟損傷[3]。以膽堿蛋氨酸缺乏飲食誘導的非酒精性脂肪性肝纖維化小鼠肝組織中存在明顯的血管紊亂，肝細胞再生不伴隨正常的門脈血管恢復是肝纖維化難以逆轉的原因[2]。研究證實，血管生長相關因子表達異常及病理性血管生成可顯著促進肝纖維化的發展，肝纖維化程度和組織微血管形態改變呈正相關[4]。

VEGF促進血管生成的機制主要有以下幾個方面：①VEGF與VEGFR-1結合，引發細胞表面活性蛋白酶的表達，增加血管通透性，導致血管外基質蛋白的積累，如纖維蛋白原和黏連蛋白，形成內皮細胞遷移的支架和血管生成的臨時基質，從而引起內皮細胞增殖和遷移；②通過VEGFR-2和磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide-3 kinase，PI3K)誘導β1整合素失活，促使1型跨膜金屬蛋白酶激活基質金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2，MMP-2)，進一步激活尿激酶型纖溶酶原激活物前體，使蛋白分解增加而引起血管外基質成分改變，促進內皮細胞的增殖和遷移并侵入基質層[5]；③VEGF與VEGFR-2胞外區的免疫球蛋白結構域結合，引起VEGFR-2包內激酶區特定酪氨酸殘基交叉磷酸化而活化，進而激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)-Ca2+-c-Raf-有絲分裂原活化蛋白激酶激酶 (mitogen activated protein kinase kinase，MEK)-有絲分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)途徑，誘導血管內皮細胞的分裂和增殖；④VEGF抑制內皮細胞的凋亡。

3.2VEGF促進HSC活化及遷移HSC激活并轉化為肌成纖維樣細胞是肝纖維化形成的中心環節。肝損傷時，HSC活化并表達α平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)，分泌Ⅰ型膠原，導致細胞外基質的過度沉積，促進肝纖維化的發生和發展。VEGF可通過直接影響HSC的非方向性遷移和趨化性，在肝纖維化形成過程中發揮重要作用。同時，急性和慢性肝損傷導致缺氧時，HSC是VEGF的重要來源。Copple等[6]研究證實，HSC暴露于0.5%氧1 h，能顯著促進HSC核內缺氧誘導因子1α(hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)蛋白表達，并增加細胞核內VEGF mRNA水平。研究表明，缺氧可顯著上調HSC內VEGF和VEGFR2的表達，VEGF刺激HSC 18 h，可呈劑量依賴性地增加入侵切口的HSC[7]。VEGF與VEGFR2結合激活Ras/細胞外調節蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)信號通路，促進HSC非方向性遷移和趨化性，招募HSC進入慢性肝損傷、炎癥和組織重塑區域，亦可促進HSC內Ⅰ型膠原蛋白的合成及分泌，促進肝纖維的形成。Nakamura等[8]研究發現，VEGF促進人HSC遷移，而應用VEGFR抑制劑布立尼布后，VEGF促進人HSC遷移的作用受到顯著抑制。

3.3VEGF促進炎癥、纖維化因子釋放VEGF不僅可激活內皮細胞和HSC，也可促進多種炎癥及纖維化細胞因子的釋放。研究表明，慢性肝病患者血清白細胞介素6(interleukin-6，IL-6)、白細胞介素8(interleukin-8，IL-8)和結締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)水平顯著高于健康對照組，肝臟IL-6、IL-8、CTGF的表達與炎癥和纖維化的程度呈正相關[9-11]。體外研究表明，VEGF與VEGFR結合刺激IL-6、IL-8、CTGF的表達及單核細胞趨化蛋白1(monocytech emoattractant protein 1，MCP-1)的分泌，IL-6、IL-8、CTGF及MCP-1均可促進HSC活化、黏附、增殖及遷移，導致細胞外基質合成增多、降解減少，加速肝纖維化的發生發展[12]。

4　肝纖維化形成過程中VEGF的調節因素

4.1缺氧上調VEGF表達肝損傷或炎癥時，肝血竇內皮細胞的去窗口化和基底膜形成，破壞了肝竇壁正常結構，致使肝內微循環障礙，影響氧擴散及肝細胞與循環血液間的物質交換；HSC能動性遷移促進HSC進入血竇，使血竇收縮，導致肝內阻力增加；竇周間隙膠原的沉積加劇血竇腔隙的狹窄；肝小葉結節和纖維間隔的重建和異常血管網的形成進一步限制了微血管血流量[13]。因此，組織缺氧貫穿于肝纖維化發生和發展的始終。

缺氧在慢性肝損傷、纖維化進展中起著至關重要的作用。有研究發現，缺氧大鼠肝臟廣泛纖維化和小葉結節形成，肝硬化發生率顯著高于正常大鼠肝臟，膽管結扎所致大鼠肝纖維化早期，缺氧主要發生在膽汁淤積的邊緣，隨著肝損傷加重，缺氧區域擴大，伴有HIF-1α表達上調，VEGF轉錄增多，促進肝內血管生成[13]。在四氯化碳誘導的小鼠肝纖維化模型中，VEGF、HIF-1α的表達與微血管密度增加，肝纖維化形成與肝細胞缺氧和血管形成有關[4]。因此，在肝損傷和修復中缺氧是誘導血管生成的重要因素，缺氧啟動胞內信號通路，激活轉錄因子HIF-1，HIF-1主要由HIF-1α和HIF-1β亞基組成的異二聚體。HIF-1結合到VEGF基因5′端上游基因序列的缺氧誘導因子反應元件，上調VEGF的表達。VEGFR，尤其是VEGFR-2，在缺氧時表達上調。VEGF通過與VEGFR 結合，促進血管內皮細胞的增殖，提高血管通透性，從而促進血管形成。

4.2瘦素促進VEGF表達及VEGFR-2活化瘦素是由肥胖基因(位于人類染色體7q32)所編碼的含有146個氨基酸的蛋白質類激素，主要來源于脂肪細胞，部分來源于HSC。研究發現，慢性丙型肝炎、肝纖維化患者血清瘦素水平較健康對照組明顯升高[14]；血清瘦素水平與肝炎活動指數、肝纖維化程度呈顯著正相關[15]；瘦素可促進肝損傷后HSC的增殖與活化，上調α-SMA和Ⅰ型膠原的表達，加速肝纖維化進展[16]。瘦素調節VEGF、促進肝纖維化的可能作用機制主要有以下方面。①瘦素促進VEGF表達：瘦素水平的上調可促進HSC的活化和增殖，活化的HSC通過自分泌或旁分泌方式上調VEGF mRNA和蛋白的表達[17]。②瘦素上調HIF-1α表達：Aleffi等[17]研究報道，瘦素和缺氧均可顯著增加HSC核內HIF-1α表達；MEK和PI3K/絲氨酸蛋白激酶 (serine-threonine kinase，Akt)信號通路上調HIF-1α的表達。預先應用MEK抑制劑PD98059或PI3K/ Akt信號傳導通路抑制劑LY294002孵育HSC，可消除瘦素上調HIF-1α的作用。③瘦素促進VEGFR2磷酸化：體外研究證實，瘦素與瘦素受體b結合可促使VEGFR2迅速磷酸化，激活p38MAPK和Akt，上調環氧化酶2表達，增加內皮細胞擴增、遷移和分化，促進血管形成[18]。④瘦素與VEGF協調作用促進血管形成：研究證實，聯合應用VEGF和瘦素較單用VEGF或瘦素具有更強的促血管形成作用，預防性應用中和VEGF的單克隆抗體可消除瘦素和VEGF的聯合效應。在四氯化碳誘導的肝纖維化模型中，肝臟瘦素受體與VEGF、α-SMA表達趨勢一致，提示對瘦素應答的細胞同時表達VEGF[17]。

由此可見，瘦素介導的新血管形成對肝纖維化形成具有重要作用，瘦素通過調節VEGF表達及VEGFR-2活化促進肝臟新血管形成。

5　VEGF靶向調節對肝纖維化的治療作用

VEGF在肝纖維化發生發展中發揮重要作用，VEGF靶向調節可能為抗肝纖維化治療的策略之一。近來有研究報道，貝伐單抗(重組人類單克隆IgG1抗體，可以與VEGF結合阻斷其生物學活性)能顯著降低四氯化碳誘導的肝纖維化大鼠血清中天冬氨酸轉氨酶、丙氨酸轉氨酶、總膽紅素的含量，下調肝組織中α-SMA、轉化生長因子β的表達，亦可抑制HSC的活化和遷移，從而阻止或延緩肝臟纖維化進展。應用大鼠非酒精性脂肪性肝纖維化模型研究發現，索拉菲尼(酪氨酸激酶抑制劑可抑制VEGFR-2、VEGFR-3)干預后大鼠肝臟膠原沉積及肝纖維化程度較模型組明顯改善，同時，肝組織基質金屬蛋白酶9的表達增加，基質金屬蛋白酶組織抑制因子1(tissue inhibitor of metal protease-1，TIMP-1)、TIMP-2、IL-6、IL-10的表達顯著減少，提示VEGF靶向調節藥物可阻止或逆轉肝纖維化的進程。

6　結語及展望

VEGF可通過促進血管生成和HSC的遷移等作用促進肝纖維的發生發展；缺氧、肝脂肪變及相關細胞因子表達異常可促進VEGF的表達，其靶向調節及其受體活性的抑制可能為阻止肝纖維化發生發展的重要策略之一。

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(本文編輯：趙麗潔)

[收稿日期]2015-07-08；[修回日期]2015-08-24

[基金項目]河北省自然科學基金資助項目(H2013206276)

[作者簡介]譚普芳(1989-)，女，湖南株洲人，河北醫科大學第三醫院醫學碩士研究生，從事慢性肝病診治研究。 *通訊作者。E-mail：nanyuemin@163.com

[中圖分類號]R575.2

[文獻標志碼]A

[文章編號]1007-3205(2016)07-0862-04