肝纖維化與線粒體自噬miR-135a/ FOXO1/ PINK1 調節軸的研究進展

龐秋琳 王振常

1.廣西中醫藥大學研究生院，廣西南寧 530000；2.廣西國際壯醫醫院脾胃肝病科，廣西南寧 530000

肝纖維化是由病毒感染、酒精中毒、膽汁淤積和自身免疫異常等因素所致肝組織損傷而引起的一種復雜的纖維化炎癥過程，其發生與氧化應激促進肝星狀細胞（hepatic stellate cells，HSCs）的增殖活化和細胞外基質（extracellular matrix，ECM）大量沉積密切相關，氧化應激是肝組織損傷、肝纖維化形成的重要因素，減輕氧化應激損傷可以改善肝功能以及抑制肝纖維化的發生[1-2]。線粒體自噬即細胞為維持線粒體穩態和自身功能而特異性清除自身異常線粒體的一種免疫防御反應，也是保障細胞內氧化還原穩態的重要途徑[3]，研究表明誘導線粒體自噬與氧化應激存在密切調控關系[4-5]。線粒體自噬的調控涉及多種信號通路，miR-135a 參與了線粒體自噬調控機制，與FOXO1/PINK1 通路的激活密切相關。故而深入認識肝纖維化與線粒體自噬miR-135a/FOXO1/PINK1 調節軸的關系，對探索肝纖維化的防治策略有現實意義。

1 肝纖維化的細胞分子機制

近年來，有關肝纖維化細胞和分子機制的基礎研究是熱點之一，進展上也取得較大進步。肝纖維化是HSCs 增殖與激活、缺氧損傷、多種細胞因子參與、ECM過度沉積的病理生理過程[6-7]。HSCs 的增殖與激活是肝纖維化的中心環節，線粒體在HSCs 的增殖、激活過程中起著重要作用。越來越多的證據支持肝細胞線粒體功能障礙會誘導HSCs 活化，進而介導肝纖維化[8]。過剩活性氧（reactive oxygen species，ROS）誘導的氧化應激降低了細胞內的抗氧化能力，從而導致線粒體功能障礙增強[9]。肝纖維化的形成是ECM 的合成與降解失衡的結果，強烈且不斷增加的跡象表明，自噬的調節與EMC 合成與降解密切相關。自噬的調節依賴ROS 介導的氧化應激，存活期自噬刺激ROS 的防御，可減少參與纖維化ECM 的相關蛋白、纖維連接蛋白和Ⅰ型膠原，進而抑制M 的沉積，減輕組織纖維化[10]。肝內皮細胞自噬功能的選擇性喪失導致細胞功能紊亂，肝內NO 減少，促進氧化應激反應，致使肝纖維化加重[11]。再者慢性肝損傷中炎癥相關血管的生成，造成肝小葉正常結構破壞，隨后纖維增生、改建，可能導致進行性肝纖維化和肝細胞癌的發生[12]。故目前認為氧化應激反應、炎癥損傷、線粒體自噬、內皮細胞功能障礙、血管生成在介導/加重肝纖維化中起著重要作用，并與相關細胞信號轉導通路激活、NOX 活性變化、免疫系統等共同參與引起肝臟結構、功能異常失調過程[13]。總之，肝纖維化是由多因素、多環節、多途徑所致ECM 過度沉積的纖維化炎癥過程，更具體、確切的機制需要不斷深入挖掘。

2 肝纖維化與線粒體自噬

線粒體是多種生物過程所必需的細胞器，是自由基產生的“能量工廠”，過量ROS 誘導大量炎癥介質以及細胞因子的生成，間接誘導HSCs 的活化和增殖[14]。自噬是一種降解受損細胞器或蛋白質聚集的細胞過程，參與包括肝臟疾病在內的許多病理過程，通過激活肝星狀細胞/影響其他纖維化細胞參與肝纖維化[15]。自噬亦是一把雙刃劍，促進自噬抑制相關通路，維持改善線粒體膜電位，對急性肝損傷具有保護作用[16]。損傷的肝細胞線粒體釋放的絲裂原直接激活HSC，誘導炎癥反應致使肝臟損傷，并促使肝瘢痕形成[17]。線粒體動態平衡受自噬作用的調節，是清除受損線粒體的有效途徑，在細胞凋亡中起著重要作用[18]。線粒體自噬是一種選擇性自噬，在觸發免疫反應中起著關鍵作用，通過線粒體自噬調節細胞內ROS，可起到抑制組織炎癥作用[19]。線粒體是肝細胞的主要供能來源，當線粒體自噬的防御功能發生障礙，ROS 會過量釋放到細胞質中，誘導外周線粒體發生反應，進而介導線粒體損傷而引發肝纖維化[20]。

3 miR-135a/FOXO1/PINK1 調節軸介導線粒體自噬

近年來，通過誘導線粒體自噬減輕肝臟氧化應激反應，儼然已成為治療肝纖維化的熱點之一。故而及時清除細胞內損傷或多余的線粒體，對減輕肝臟損傷具有重要意義。miR-135a/FOXO1/PINK1 調節軸在線粒體自噬中發揮作用。首先①MicroRNAs是一類小的非編碼RNA，可直接調控線粒體動力學相關蛋白表達，調節線粒體功能障礙和能量代謝，在靶向癌癥治療中研究廣泛[16]。②FOXO1 是叉頭狀轉錄因子超家族的成員，可調節下游靶標，例如凋亡相關基因、自噬相關基因和抗氧化應激酶等發揮調控細胞的增殖與分化、自噬、氧化應激和線粒體功能等[21]。③線粒體自噬的調控涉及多種信號通路，其中PINK1/Parkin 通路在線粒體自噬過程中發揮重要的作用，與肝組織損傷、肝纖維化、腫瘤等的發展和轉歸密切相關[22-23]。線粒體膜電位喪失時，PINK1 和Parkin 被激活以促進蛋白酶體降解，使受損線粒體被降解并改善線粒體動力學和功能，調節細胞內ROS 的生成，維持氧化應激狀態的平衡[24]。實驗研究發現抑制miR-135a 在HSCs 中的表達可顯著降低ROS 水平，表明miR-135a在肝纖維化的氧化應激過程中發揮了重要的作用；同時，首次發現在下調miR-135a 表達的過程中，可顯著升高FOXO1、PINK1 和Parkin 的表達以及線粒體膜電位，誘導線粒體自噬的發生。

4 肝纖維化與線粒體自噬miR-135a/FOXO1/PINK1調節軸

線粒體是細胞內氧化磷酸化的主要場所，細胞線粒體氧化磷酸化合成ATP 過程中產生ROS，線粒體自噬可調控ROS，故線粒體自噬在肝纖維化中起到重要調控作用，決定了細胞的生存和凋亡。miR-135a/FOXO1/PINK1 調節軸通過線粒體自噬介導肝纖維化。MicroRNAs 是非編碼小RNA，通過介導靶mRNA 降解/翻譯抑制調節基因表達。FOXO 轉錄因子在自噬調節中起著多方面的作用，其中FOXO1 作用顯著。miR-135a通過直接靶向FOXO1-mRNA 間的非翻譯區，影響細胞內磷酸化，從而誘導自噬，進而影響細胞的增殖、侵襲、凋亡、自噬和氧化應激等過程[25]。FOXO1 被認為是miR-135a 的靶標，研究顯示miR-135a 通過下調靶基因FOXO1 抑制膠質瘤細胞增殖和侵襲[26]。PINK1 是在線粒體內膜中的一種蛋白激酶，當細胞線粒體受損，觸發Parkin 向線粒體募集，導致功能障礙的線粒體自噬降解，隨后刺激有絲分裂，避免ROS的過度生成[27]。FOXO1 作為一種轉錄因子，特定條件下磷酸化上調FOXO1 比例，降低PINK1 的表達，抑制有絲分裂進而降低ROS 水平，減輕線粒體結構損傷并改善細胞功能[28]。PINK1/Parkin 的缺失導致線粒體完整性缺陷，導致ROS 的產生增加，線粒體嵴結構退化[29]。研究表明，PINK1/Parkin 通路根據線粒體去極化表現可區分受損、功能障礙跡象線粒體，對自噬進行調控[30]。可見線粒體自噬是調節線粒體質量控制的關鍵過程，PINK1/Parkin 通路通過誘導線粒體自噬發生降解受損線粒體，來控制線粒體質量和線粒體ROS，增強肝細胞抗氧化能力，進而減輕氧化應激給肝組織帶來的損害。因此，線粒體自噬miR-135a/FOXO1/PINK1 調節軸通過介導氧化應激直接/間接促進肝纖維化的發展。

5 調控線粒體自噬在肝臟組織中的保護作用

自噬在介導肝組織損傷的作用顯而易見。自噬在細胞的穩態中起著重要作用，通過增強活性表達減輕氧化應激，緩解肝組織損傷，故自噬在保護肝臟組織中扮演重要角色。Kupffer 細胞自噬誘導實驗中，進一步證實線粒體自噬在肝臟組織中具有保護作用[31]。自噬在營養剝奪條件下,在有絲分裂期間，通過介導自噬調節因子的磷酸化，成為調控自噬的開關[32]。有絲分裂吞噬，依賴于自噬的線粒體的降解，是一種防御機制。近來研究發現，通過多個mTOR 依賴和mTOR非依賴的途徑激活細胞自噬可促進老年受損肝臟的再生能力[33]，這將對老年肝腫瘤患者的治療大有裨益。以上可見調節線粒體自噬對肝臟組織的保護作用以得到證實，由此通過有效調控miR-135a/FOXO1/PINK1線粒體自噬調節軸可能有助于減輕受損肝組織炎癥反應，促進肝細胞的損傷修復，起到保護肝臟組織的作用，對防治肝纖維化具有非常重要的現實意義。

6 調控線粒體自噬miR-135a/FOXO1/PINK1 調節軸防治肝纖維化的展望

目前臨床應用于肝纖維化防治的藥物較少，針對肝纖維化防治的特異性靶向藥物尤顯匱乏。對于肝纖維化防治方面的研究目前主要是阻斷和逆轉肝纖維化。近年隨著科技的發展，天然產物以及新科技產物納米顆粒對防治肝纖維化逐漸興起，然而這些治療手段大多數處于動物實驗階段、臨床前研究階段，尚不能揭示其確切的作用機制，其相關文獻及實驗不夠充足。因此，探索有效的治療手段以及藥物的多途徑、多層次、多環節的作用靶點和作用機制刻不容緩。

綜上所述，深入探討miR-135a/FOXO1/PINK1通路調控線粒體自噬與肝纖維化的關系，研究探索抗氧化應激與肝臟組織損傷炎癥反應機制，有望通過調控線粒體自噬途徑發現減輕/防治肝纖維化的潛在策略，未來為臨床治療肝纖維化提供有力科學依據，并且最終為研究探索低價、高效的抗肝纖維化藥物提供依據和新思路。