PTEN在肝纖維化中的研究進展

陳晴晴，孫芬芬，張 欣，潘 偉，楊曉瑩

(1.江蘇省免疫與代謝重點實驗室，徐州醫科大學病原生物學與免疫學教研室，江蘇 徐州 221004； 2.徐州醫科大學臨床醫學系，江蘇 徐州 221004； 3.基礎醫學國家級實驗教學示范中心(徐州醫科大學)，江蘇 徐州 221004)

肝纖維化是肝對各種致病因子作出的病理反應，許多慢性肝臟疾病如病毒性肝炎、血吸蟲病和原發性硬化性膽管炎等均可引起肝纖維化。若致病因素不能去除，肝纖維化會發展為肝硬化、肝癌，最終引起肝功能衰竭。肝纖維化發病機制復雜，涉及肝星狀細胞、肝細胞及肝巨噬細胞等多種細胞復雜的相互作用[1]。其中，肝星狀細胞(hepatic stellate cells，HSCs)的活化被認為是肝纖維化形成的重要環節，其合成和分泌的細胞外基質在肝過度沉積可引起肝纖維化[2-3]。肝巨噬細胞在肝纖維化發生發展中亦發揮重要作用，可介導和維持炎癥信號。近年來大量研究證實，第10號染色體缺失的磷酸酶張力蛋白同源物基因(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten，PTEN)是肝纖維化的重要調控因子，可通過調控肝細胞、HSCs以及巨噬細胞廣泛參與肝纖維化過程。本文綜述了近年來PTEN調控肝纖維化機制。

1 PTEN

PTEN是 1997 年人類發現的第一個具有蛋白磷酸酶和脂質磷酸酶雙重活性的抑癌基因，位于10號染色體q23.3區[4]。PTEN既存在于細胞質，也存在于細胞核中[5]。PTEN有四個功能結構域：N端磷酸酶結構域，C2結構域，C-尾(羧基端)結構域和PDZ-BD結構域[6]。其中，N端磷酸酶結構域與張力素和生長素同源，含有一個磷酸酶活性位點，活性位點既寬又深，使它能夠容納較大的底物，如PIP3。C2結構域可與PTEN的N端磷酸酶結構域相互作用，調節其磷酸酶活性。C-尾結構域磷酸化降低PTEN活性，而PDZ-BD結構域存在于許多蛋白質中，介導蛋白質間的相互作用。

PTEN具有廣泛的生物學功能，參與細胞增殖、存活、分化和能量代謝等生命過程。PTEN的主要底物是脂膜PIP 3的一個組成部分，通過它可以阻止原癌基因PI3K-AKT-mTOR信號通路的激活，這是協調細胞增殖、生長、存活和代謝的關鍵途徑，PTEN通過誘導細胞周期阻滯及負性調節細胞存活，從而調控細胞增殖[5]。PTEN還可通過其C2結構域和蛋白磷酸酶活性抑制細胞遷移，有研究證明PTEN的活性喪失與乳腺癌、前列腺癌及膽囊癌等多種原發性及轉移性惡性腫瘤有關[7-9]。PTEN的升高通過調節PI3K依賴途徑和其他獨立途徑來調控代謝轉換，并負性調節腫瘤細胞的糖酵解和谷氨酰胺分解[10]。越來越多的證據表明，PTEN在纖維化疾病中發揮重要作用。腎纖維化、肝纖維化與肺纖維化等疾病中均發現PTEN表達下調[11-13]。例如，在非酒精性脂肪肝模型中，發現PTEN通過其脂質磷酸酶活性負調控PI3K/AKT通路，從而在肝纖維化的發展中發揮重要作用[14]。

2 PTEN與肝纖維化

肝纖維化的發展涉及多種細胞，主要有肝星狀細胞、巨噬細胞、肝細胞、髓源性抑制細胞及B細胞與T細胞等免疫細胞[15-16]。近年來，大量研究證實PTEN在肝纖維化的發生發展中發揮著重要作用。比如，在膽總管結扎肝纖維化大鼠模型中，發現肝組織與HSCs中PTEN的表達均降低[17]。PTEN可通過調控HSCs活化、肝巨噬細胞極化與肝細胞上皮-間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)等來調控肝纖維化?；赑TEN調控肝纖維化時涉及多種細胞參與，本文下面將分別予以綜述。

2.1 PTEN與肝星狀細胞

肝損傷時，HSCs可活化增殖為肌成纖維細胞，并分泌大量細胞外基質[18]，導致肝細胞功能受損。HSCs的活化過程受諸多因素的調控，而PTEN在其活化過程中扮演重要角色。研究發現，大鼠肝纖維化進程中PTEN的mRNA與蛋白質表達均下調[17]，而PTEN基因上調可負性調控PI3K/Akt和FAK/ERK信號通路，抑制HSCs的活化和降低其存活能力，使G0/G1和G2/M期細胞周期阻滯，抑制HSCs增殖和促進細胞凋亡，從而改善肝纖維化[19-20]。PTEN通過其脂質磷酸酶活性，可將三磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate，PIP 3)脫磷酸化為二磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol(4,5)-disphosphate, PIP2)，從而抑制磷脂酰肌苷3-激酶(phosphatidylinositide 3-kinase，PI3K)信號通路[6]。報道顯示，黏著斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)可調節HSCs增殖，在大鼠膽管結扎進行性肝纖維化過程中FAK表達增強[21]。在腺病毒編碼野生型PTEN大鼠原代HSCs中，FAK 和ERK蛋白的表達均顯著下降，進一步提示PTEN可能通過FAK/ERK信號通路調控HSCs[19]。亦有研究表明，PTEN過表達可通過蛋白磷酸酶活性抑制活化的HSCs的FAK信號通路，繼而調控肝纖維化[22]。因此，調控HSCs中PTEN表達可能會改善肝纖維化，推測PTEN有望成為治療肝纖維化的重要靶點。在CCl4誘導的小鼠肝纖維化模型中，脂聯素通過激活PTEN/AKT途徑抑制HSCs活化，進而改善肝纖維化[23]。另外，Li等[24]亦證實橙皮苷衍生物 (hesperitin derivative，HD-11) 不僅可以減輕大鼠肝纖維化細胞外基質的沉積，而且還能在TGF-β1誘導的HSC-T6細胞中下調α-平滑肌肌動蛋白和I型膠原的表達，而HD-11可能通過靶向PTEN/AKT途徑抑制HSCs的活化和增殖，從而改善肝纖維化。

越來越多的證據表明，RNA如微小RNA(microRNA， miRNA)、長鏈非編碼RNA及小干擾RNA在肝纖維化的過程中亦起著重要作用[25-27]。例如，miR-21已被證實在多種纖維化模型中可激活HSCs，從而參與肝纖維化進程[28]。Wei等[29]研究表明miR-21的過度表達可刺激HSCs的活化，降低HSCs中PTEN蛋白的表達，導致AKT活化，而miR-21表達下調則抑制HSCs的活化。進一步研究發現，miR-21通過PTEN/AKT途徑介導HSCs的纖維化作用，故認為miR-21可能成為治療肝纖維化的新的分子靶點。此外，報道顯示miR-181b與miR-29b均可介導PTEN信號通路參與肝纖維化[12, 30]。綜上，以RNA為靶點開發藥物或治療方案，間接地調控PTEN及其信號通路，可為治療肝纖維化提供了新思路。

2.2 PTEN與肝細胞

肝纖維化以細胞外基質在肝過度沉積為主要特征。除較為熟知的HSCs[2]外，肝細胞的上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)亦對細胞外基質沉積肝臟有重要貢獻[31]。EMT狀態的一個特征表現為I型膠原mRNA表達和Ⅰ型膠原沉積均顯著上調。研究發現，在小鼠體內肝細胞亦具有EMT和I型膠原合成的能力，繼而參與肝纖維化的發生與發展過程[31]。PTEN的失活可能導致細胞失去基底極性和緊密連接，而這正是EMT的標志[5]。TGF-β1可誘導人肝細胞的miR-21表達上調，進而負性調控PTEN/AKT信號通路，促進人肝細胞EMT發生，從而參與肝纖維化的發生發展[32]。

2.3 PTEN與肝巨噬細胞

枯否細胞(Kupffer cells，KCs)是肝中固有的巨噬細胞，在肝臟炎癥、肝細胞死亡和肝纖維化中發揮重要的調控作用[33]。KCs可通過激活HSCs促進慢性肝損傷的肝纖維化，亦可通過降解細胞外基質和釋放抗炎細胞因子來對抗炎癥和纖維化。因此，調控KCs極化被認為是防治肝纖維化的重要策略[34]。

PTEN調控巨噬細胞的極化并影響其功能。在肝中，PTEN通過其脂質磷酸酶活性負調控PI3K/AKT通路，而牛膝素可抑制PI3K/AKT 信號通路與促進巨噬細胞向 M2 型極化來減輕炎癥[35]，提示PTEN 可能影響巨噬細胞分化及下調 TNF-α 的生成，進而調控肝纖維化的發生發展。髓系PTEN缺陷可通過促進M2巨噬細胞分化保護肝缺血再灌注損傷[36]。在CCl4誘導小鼠肝纖維化進展及逆轉模型中，肝巨噬細胞中 PTEN 表達降低促進巨噬細胞的M2表型，進一步研究發現PTEN可以下調PI3K/Akt/STAT6信號通路，繼而可促進巨噬細胞向M2型極化[37]。此外，有研究表明，miR-21a可通過抑制PTEN促進KCs的M2型極化[38]，繼而參與肝纖維化發生發展。

近年來大量研究表明，免疫細胞如巨噬細胞、T細胞及樹突狀細胞等的功能和代謝之間有著密切聯系[39-40]。因此，一個新興的基礎和臨床研究領域“免疫代謝”越來越受到人們的關注[41]。研究表明，M1巨噬細胞代謝特點是以糖酵解為主要途徑，而M2巨噬細胞則利用脂肪酸代謝和線粒體氧化磷酸化來滿足能量需求[42]，因此，代謝途徑可影響巨噬細胞極化和功能，進而參與纖維化過程[43]。研究表明，PTEN參與調控細胞糖脂代謝。PTEN升高有助于生物體健康的代謝，其特點是能量消耗增加，身體脂肪積累減少[10]。PTEN通過PI3K依賴和獨立的途徑調控腫瘤細胞的糖酵解和谷氨酰胺分解，也可通過促進氧化磷酸化，減少糖酵解[44]。而PTEN肝特異性敲除小鼠易發生脂肪肝，甘油三酯含量增加，載脂蛋白B含量降低[45]。PTEN轉基因小鼠可使能量消耗增加、脂肪含量降低及胰島素敏感性得到改善[46]。這提示PTEN可能通過調控肝巨噬細胞代謝參與肝纖維化的發生發展，不過，具體機制仍有待進一步研究。

3 結論與展望

綜上，PTEN在肝纖維化的發生發展中發揮重要作用，其可能是肝纖維化干預的重要靶點。目前關于PTEN調控肝纖維化的研究主要集中在PI3K/AKT通路，也發現PTEN可調控巨噬細胞M2極化以及EMT發生，但具體機制尚待深究。鑒于PTEN在糖脂代謝中扮演重要角色，未來關于PTEN調節肝纖維化的研究，可能要著眼于涉及細胞的代謝重編程事件，將或尋得肝纖維干預的新靶標。