肝纖維化形成中TGF-β1和MicroRNA作用機制的研究進展

楊德武，朱海宏通信作者)

(1.青海大學研究生院，青海 西寧 810000；2.青海省人民醫院普外科，青海 西寧 810000)

0 引言

肝纖維化是一個病理生理過程，是指由各種致病因子所致肝內結蹄組織異常增生。肝纖維化的特點是細胞外基質(ECM)的進行性積累，破壞了肝臟的生理結構。代謝、病毒疾病等導致肝細胞受損和免疫細胞浸潤，激活肝星狀細胞(HSCs)轉分化成肌成纖維細胞。在正常生理條件下，HSCs(肝星狀細胞)處于靜息狀態，僅占肝細胞總數的5%-8%，存在于竇周間隙中，其特征是其星形形態和大量的細胞質脂滴，并存有維生素A。在肝纖維化過程中，HSCs被自分泌信號激活，并對損傷肝細胞、肝竇內皮細胞、庫普弗細胞和其他免疫細胞如自然殺傷等的旁分泌信號作出反應[1]。巨噬細胞可以分為一系列不同的表型，從經典激活的促炎巨噬細胞(M1)到選擇性激活的免疫調節巨噬細胞(M2)。這些子類由不同的調節因子誘導，并表型出不同的標記和功能活動。M1的特征是表達促炎細胞因子，而M2表達抗炎介質。肝巨噬細胞具有顯著的可塑性，可在其微環境的各種刺激下轉換成不同的表型，有時同時表達M1和M2分化標記物。大量研究表明，不同的巨噬細胞亞群共存于肝臟，并促進不同階段的纖維化，在肝纖維化的進展和消退中起著雙重作用。庫普弗細胞是位于肝臟中的特殊巨噬細胞，研究顯示，庫普弗細胞對肝臟損傷的初始反應很重要，活化的庫普弗細胞產生多種與HSCs激活有關的細胞因子和趨化因子。有研究顯示，趨化因子CXCL6通過表皮生長因子受體(EGFR)依賴通路刺激庫普弗細胞釋放TGF-β，在肝纖維化中發揮重要作用[2]。另外，在活化的HSC中可觀察到自噬的發生，抑制自噬作用可抑制HSC的活化及增殖，且由于自噬與脂質降解相關，HSC自噬減少會導致細胞難以降解脂滴且處于靜止狀態，這表明自噬是HSC活化的影響因素[3]。

TGF-β (transforminggrowthfactor-β，TGF-β)是 一 組 調節細胞生長和分化的細胞因子，TGF-β信號被認為是驅動HSC激活和纖維化發生的最重要途徑之一。雖然TGF-β2在膽道成纖維中起著重要的作用，但TGF-β1 是肝臟成纖維中研究最廣泛的亞型。此外，有研究表明血小板最近被確定為肝臟中TGF-β的重要來源。在哺乳動物中已經鑒定出3種：TGF-β1，TGF-β2和TGF-β3，其中TGF-β1是一種多功能細胞因子，在組織纖維化中參與炎癥浸潤、細胞生長、細胞凋亡和分化等過程。Smad蛋自家族是TGF-β1的下游底物分子，按其結構和功能可分為3種類型：①受體激活型：Smadl、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8和Smad9；②通用型：Smad4；③抑 制 型：Smad6和Smad7。TGF-β1及 其2種TGF-β受體Ⅰ和Ⅱ在上皮間質轉化(epithelial-mesenehymal transition , EMT)和纖維化中起關鍵作用。TGF-β1通過激活smad依賴性和非依賴性途徑發揮其生物學活性[4]。TGF-β1是導致肝纖維化的最重要的細胞因子，來源于自分泌和旁分泌[5]。正常情況下，肝實質細胞和內皮細胞中TGF-β1表達很少，當慢性損傷刺激時，肝實質細胞和激活的HSC以及肝內其它細胞產生大量TGF-β1，使HSC活化，刺激膠原基因的轉錄，產生大量的ECM，同時減少基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)的表達，增加基質金屬蛋白酶抑制因子-1(TIMP-1)的表達，破壞ECM的產生和降解之間的動態平衡，導致肝纖維化。此外，ECM也不是惰性的，也可以儲存細胞效應因子分泌的細胞因子和生長因子，ECM的自身積累會激活正反饋通路，進一步放大纖維化。TGF-β1/Smad信號通路激活抑制了肝實質細胞的前體細胞(肝卵圓細胞、干細胞)的生長，從而抑制肝實質細胞的再生，加重纖維化。有研究顯示：在小鼠CCL4誘導的肝纖維化模型中，線粒體融合蛋白2(Mitofusion-2，Mfn2)很可能是通過TGF-β1/Smad通路抑制肝纖維化[6]。

研 究 表 明：miRNA-101對TGF-β1誘 導 的 肝 細 胞 上皮-間質轉化過程有明顯的抑制作用，可通過結合TGF-β1型受體和鋅指轉錄因子9的mRNA，減少TGF-β1型受體、TGF-β1、血小板衍生生長因子和結蹄組織生長因子以及纖維化相關的炎癥因子如基質金屬蛋白酶-1及I型膠原的產生，進而影響肝纖維化發展[7]。有研究表明miRNA-122治療對HSCs的激活有負調控作用，并抑制TGF-β1/Smad4 信號誘導的EMT[8]。在LX-2細胞(人肝星狀細胞)中，miR-146a-5p負調控PTPRA基因，抑制TGF-β1刺激的LX-2細胞中a-SMA的表達[9]。有研究顯示，miR-542-3p通過上調BMP-7，降低HSCs的活化和纖維標記物如TGF-β1和α-SMA的表達[10]。研究顯示：miR-1254控制TGF-β1下游信號傳導，下調LX-2細胞中a-SMA、TGF-β1、2的表達和傷口愈合反應等纖維化標志物[11]。在一項研究中，miR-219被確定為TGF-β2的直接靶基因。在臨床樣本中，miR-219表達下調，其表達在肝纖維化患者中呈負相關。miR-219降低了血管緊張素II誘導的促纖維化標記物的表達，如a-SMA。過表達miR-219可顯著減輕CC]4誘導的小鼠肝纖維化[12]。在HSC激活過程中，miR-141的表達顯著增加。研究顯示：miR-141基因敲除抑制TGF-β1介導的AKT/mTOR通路的激活，降低HSC的增殖潛能[13]。通過大鼠門靜脈注射過表達miR-503的慢病毒可降低CCl4誘導的肝纖維化中a-SMA纖維化標志物，提示miR-503具有抗纖維化作用[14]。

miR-125b是細胞中廣泛表達的miRNA之一，在細胞分化、增值、遷移和凋亡中具有重要作用[15]。有研究顯示miR-125b可通過上調RhoA信號促進HSCs的激活和纖維化發生。研究表明：在肝纖維生成過程中，miR-125b僅在肌成纖維細胞中上調，而在肝細胞中不上調[16]，因此，miR-125b可被認為是HSCs特異性纖維化標志物。在先前的研究中，miR-29a、miR-29b1、miR-29b2 和 miR29c 在HSCs中表現出促凋亡潛能，誘導細胞凋亡，降低肝纖維化。此外，miR-29b被報道可減少從小鼠中分離的原代HSCs的自噬和激活[17]。miR-29a通過誘導肌成纖維細胞表型逆轉為靜止的HSCs，在控制纖維化中起著重要的作用。研究表明，miR-29a通過對V1亞基C1(ATP6V1C1)的負調控，導致肝纖維化中肌成纖維細胞表型轉化為靜止的HSCs[18]。miR-25在LX-2細胞和原代小鼠骨髓間充質干細胞中的抗纖維化作用已得到證實。miR-25過表達的HSCs對TGF-β1不太敏感，這表明miR-25具有抗纖維化作用。研究發現miR-25過表達可減輕硫代乙酰胺(TAA)誘導的小鼠肝纖維化[19]。miR-194具有抗肝纖維化作用，miR-194通過絲氨酸/蘇氨酸激酶(Akt2)抑制HSCs，過表達miR-194抑制活化HSCs中a-SMA的表達。有研究表明：miR-194agomir治療可顯著減輕CCl4誘導的小鼠肝纖維化[20]。鋅指E盒結合同源盒1(ZEB1)是一種轉錄抑制因子，在HSCs的激活和纖維化發生中起著重要作用。有研究顯示：抑制miR-708在HSCs和肝臟組織中的表達導致ZEB1的同時增加，而miR-708的過度表達通過下調ZEB1來降低HSCs的激活和增殖，其途徑是負調控Wnt/p-catenin信號通路[21]。

綜上所述，肝纖維化的病理機制十分復雜，肝星狀細胞的活化是肝纖維化發生發展過程中的關鍵因素，TGF-β1的分泌與肝星狀細胞的活化相互促進，microRNA通過多種途徑參與調控肝纖維化的發展，相信隨著對肝纖維化病理機制的深入研究，肝纖維化的治療會更加科學有效。