Smad1/5、Smad2/3、Smad7蛋白對肝泡型包蟲病纖維化進程的影響

楊育文，朱海宏

(1.青海大學，清海 西寧 810000；2.青海省人民醫院，清海 西寧 810000)

肝包蟲病(echinococcoisis)是人體感染棘球絳蟲后導致的人畜共患疾病，是牧區常見的流行病[1-2]。在肝包蟲病主要的臨床類型中，尤其以泡型肝包蟲病為主[3]。泡型肝包蟲病為感染泡球蚴所致，泡球蚴通過出芽的方式生長，或呈浸潤增殖，產生新的囊泡，直接破壞肝實質，并取而代之，囊壁外角皮層很薄，且常常不完整，囊體與周圍肝臟組織之間常無明顯界限，囊液呈持續性滲出，與肝臟組織接觸后，可引起局部肝組織炎癥性損傷、肉芽腫形成，最終形成肝纖維化。

有研究顯示，肝臟星狀細胞(Hepatic stellate cell,HSC)是肝組織中的間葉細胞，活化的HSC在纖維化進程中的作用至關重要[4]。眾多研究表明，HSC的增殖和遷移是肝纖維化進程的中心事件，而轉化生長因子-β(transformation growth factor-β, TGF-β)被認為是HSC增殖、遷移的主要因子[5-6]。在肝臟組織中，TGF-β通常可以誘導HSC增殖及細胞外基質(extracellular matrix，ECM)的合成[7]，主要原理是：通過多因子調控TGF-β/smad通路和P38MAPK信號通路，致肝星狀細胞活化轉化為肌成纖維母細胞，使得細胞外基質過度積累，最終形成肝纖維化[8]。

TGF-β是一類結構上相關的轉化生長因子，它們在各種細胞作用中發作重要作用[9]。肝纖維化進程中，TGF-β1通過與其受體結合發揮功能[10]。研究表明，在肝纖維化進程中，TGf-β1主要經過幾種不同的信號轉導通路中發揮作用。Smad蛋白作為TGF-β1主要的胞內感受器，存在多種亞型，TGF-β1通過不同亞型Smad蛋白傳遞表達信號，分別在肝纖維化進程中發揮不同作用[11]。Smad蛋白是TGF-β家族在信號轉導中最關鍵的因子，參與發揮TGF-β超家族多數的細胞作用和生理功能[12-13]。

Smad蛋白主要分3類：受體調節的Smad蛋白(R-Smad)，公共Smad蛋白(CoSmad，Smad4)以及抑制性Smad蛋白(I-Smad，Smad6/7)。人體中已知的R-Smad蛋白有5個，其中Smad2/3響應TGF-β亞家族的轉導信號，而Smad1/5/8響應BMP亞家族的轉導信號[9]。骨形態發生蛋白-7(bone morphogenetic protein-7，BMP-7)是一種具有多功能的分泌性蛋白，同時也是TGF-β超家族重要成員之一，在細胞和組織的分化、增生方面起著關鍵作用[14]。激活BMP-7能夠阻斷TGF-β1的信號通路，抑制纖維細胞上皮細胞間質化，逆轉TGF-β1的促肝纖維細胞纖維化[15]。研究證實，TGF-β誘導上皮間質轉化主要由于激活Smad-2/3發揮作用的過程中，BMP-7也通過激活Smad-1/5/8的磷酸化，抑制TGF-β/Smad信號通路的作用[16]。BMP7具有抗肝纖維化的功能，但對肝纖維化期間BMP7表達的變化及其潛在的調控機制以及BMP7與TGF-β的關系知之甚少。在CCl4誘導的小鼠肝纖維化模型中，BMP7呈先上升后下降的變化趨勢，表明BMP7具有抗肝纖維化功能。肝纖維化和肝硬化患者肝組織中檢測到BMP7表達水平的趨勢，與正常人相比，肝纖維化患者中BMP7表達上調而肝硬化患者中BMP7表達下調。在小鼠模型中，表明肝臟中的BMP7表現出代償性增強，以發揮其抗肝纖維化功能。當疾病進一步發展為肝硬化時，BMP7的表達基本上處于衰竭狀態，提示身體的代償性抗纖維化能力明顯減弱。肝纖維化和肝硬化患者樣本中BMP7表達的檢測結果還顯示，其表達表現出先升高后降低的相似變化[17]。

I-Smads，即Smad6、Smad7，是TGF-β/BMP信號轉導過程中至關重要的負調控分子，Smad7作為TGF-β超家族中的廣譜抑制劑發揮作用，Smad6則特異性針對BMP亞家族起調控作用。近年來，利用基因敲除、RNA干擾或者轉基因的方法，發現Smad7與TGF-β介導的生理過程(如細胞增殖與凋亡，免疫監督與心血管發育等)具有緊密的聯系。此外，I-Smads還被發現與TGF-β相關疾病密切相關，并有可能成為疾病治療的靶點。Smad7已被證明能抑制R-Smads與受體的結合、磷酸化以及與Smad4的聚合[9]。

研究已證實，Smad2/3可加劇肝纖維化的進程的發展，Smad2/3可促進膠原蛋白Ⅰ、Ⅲ的形成，而Smad4蛋白則主要促進smad3蛋白的激活，從而推動膠原蛋白的形成[18]。TGF-β可由P38MAPK途徑直接激活Smad3，最終導致細胞外基質(ECM)的沉積。而TGF-β/Smad與BMP7/Smad兩通路之間的平衡則為BMP7，它已被證實在肝纖維化進程中發揮抑制效應，可以抵消TGF-β1介導肝纖維化的影響，逆轉纖維化的發生。在TGF-β1信號轉導過程中，首先被激活的是TGF-βⅡ型受體，TGF-βⅡ型受體與TGF-β1組成激活的復合體，進而導致TGF-βⅠ型受體激活，TGF-βⅠ型受體在識別Smad蛋白時具有特異性[19-20]。最終引起膠原蛋白的過表達，過多膠原蛋白在肝組織中沉積，形成了肝纖維化。這個過程中，Smad7抑制TGF-β1介導的Smad2/3激活，阻止其與Smad4的結合，在TGF-β1/Smad信號通路中發揮負向調節作用[21]。

目前已知的抗肝纖維化的主要手段之一，就是通過減少Smad2/3的激活和上調Smad7的表達，從而抑制TGF-β1/Smad信號通路的活化[22]。Latella等[23]的研究表明，通過對Smad3蛋白表達的干預，可以減輕二甲基亞硝胺所致的大鼠肝纖維化。相反地，當抑制Smad7蛋白表達時，則會加劇大鼠的肝纖維化。Zhou等[24]發現HSC-T6的Ⅰ/Ⅲ型膠原表達減少時，Smad2/3的表達隨之減少，推測抗纖維化作用可能與之有關。Lee等[25]實驗發現，HSC中Smad2/3表達減少時，肝纖維化程度減輕。

通過上述綜合分析可知，Smad1/5、Smad2/3、Smad7蛋白在肝纖維化進程中起主要傳到和調節作用，其通過相互調控而致某些蛋白表達失衡引發纖維化，由此推測，隨著研究深入，通過調節蛋白亞型之間的平衡，減緩肝纖維化甚至是阻斷肝纖維或將成為可能。