整合素及其相關(guān)miRNA在肝纖維化中作用的研究進(jìn)展

梁家杰 馬 嵐 吳江鋒

（三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，宜昌 443002）

肝纖維化是慢性肝病進(jìn)行性發(fā)展為肝硬化的必經(jīng)病理過程，其基本的病理特征是細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）的過度沉積[1]。這種ECM的過度沉積是ECM的分泌增多和降解減少所形成的，其原因是促肝纖維化因子的作用增強(qiáng)和/或抑制肝纖維化因子的作用減弱導(dǎo)致[2-3]。促肝纖維化因子包括轉(zhuǎn)化生長因子β（transformation growth factor-β，TGF-β）、整合素（integrin，ITG）、金屬蛋白酶組織抑制劑（tissue inhibitors of metalloproteinase，TIMP）和賴氨酰氧化酶（lysyl oxidase，LOX）家族成員。抑制肝纖維化因子包括骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）和基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）[3-4]。近期，在纖維化疾病的機(jī)制探討和治療研究中，促肝纖維化因子整合素及微小RNA（microRNA，miRNA）對整合素的下調(diào)研究方面，發(fā)表了大量有價值的文獻(xiàn)，因此，現(xiàn)將它們與纖維化，特別是肝纖維化的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 肝纖維化的主要形成機(jī)制

肝纖維化是在慢性肝病發(fā)生發(fā)展過程中，多種炎癥因子和細(xì)胞因子刺激Diss間隙的靜止肝星狀細(xì)胞（hepatic stellate cell，HSC）活化，進(jìn)而轉(zhuǎn)分化為具有增殖、遷移和收縮特性的肌成纖維細(xì)胞（myofibroblasts，MFB）。在活化的HSC和MFB中，促肝纖維化因子的表達(dá)上調(diào)，抑制肝纖維化因子的表達(dá)下調(diào)，以Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白為主的ECM過度分泌，因此，HSC的活化是肝纖維化發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[5]。活化的HSC分泌的促肝纖維化因子，如TIMP，它能顯著地抑制MMP的活性，進(jìn)而減少ECM的降解[6]；活化的HSC還分泌LOX，后者催化ECM中的膠原蛋白或彈性蛋白的賴氨酸殘基縮合，并產(chǎn)生共價交聯(lián)，從而形成不溶性的膠原纖維和彈性纖維，使ECM很難被MMP等蛋白酶降解[7-8]。在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展過程中，無論是在HSC活化的啟動過程中，還是在ECM分泌增強(qiáng)和降解減弱導(dǎo)致的HSC外環(huán)境的變化中，整合素均起著重要作用。

2 整合素的組成和功能

整合素家族是一類擁有細(xì)胞黏附和信號通路受體功能的跨膜二聚體蛋白，屬于Ⅰ型跨膜黏附受體超家族成員。最初研究發(fā)現(xiàn)，橫跨細(xì)胞膜的整合素將ECM與細(xì)胞骨架連接在一起，故而被命名為“整合素或整聯(lián)蛋白”[9]。大多數(shù)整合素是由α和β亞基組成的異源二聚體。整合素的α和β亞基被表達(dá)后，先在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)異源二聚化，再被遞送到胞膜，以沿膜擴(kuò)散的方式分布。現(xiàn)已知的α亞基有18種，即α1～11、αⅡb、αD、αE、αL、αM、αV、αX；β亞 基 有β1～8等8種。這些α和β亞基構(gòu)成了至少24種不同類型的整合素：αV亞基分別與β1、β3、β5、β6和β8亞基組成5種整合素；β1又與α1～11組成11種整合素；β2分別與αD、αL、αM和αX組成4種整合素；此外，還有αEβ7、α4β7、α6β4和αⅡbβ3等4種整合素[10]。由于整合素類型多樣，使其具有廣泛結(jié)合或黏附細(xì)胞外配體的能力，如結(jié)合免疫球蛋白超家族細(xì)胞表面受體，結(jié)合膠原蛋白等分泌性ECM等。整合素的α和β亞基由3部分組成：長的多功能域的胞外區(qū)、單程的跨膜區(qū)以及短的胞內(nèi)尾部區(qū)。其中，胞外區(qū)擁有廣泛的配體結(jié)合位點，具有多種構(gòu)象，它可以通過構(gòu)象變化去迎合不同配體，進(jìn)而增加彼此間的親和力；胞內(nèi)尾部通過與胞內(nèi)蛋白結(jié)合，并傳導(dǎo)信號，它是整合素與胞內(nèi)信號交流的關(guān)鍵部分；跨膜區(qū)在整合素的構(gòu)象改變及信號傳遞中也起到了重要的作用[10-11]。

整合素主要有以下功能：①細(xì)胞黏附功能。聚集的或者激活的整合素能有效地結(jié)合ECM，形成局灶性黏附復(fù)合物，從而實現(xiàn)對ECM的黏附作用。②信號通路傳導(dǎo)樞紐功能。作為細(xì)胞內(nèi)外信號雙向傳導(dǎo)的樞紐，整合素既可以與細(xì)胞外配體結(jié)合，導(dǎo)致自身胞內(nèi)尾部結(jié)構(gòu)改變，從而結(jié)合胞內(nèi)效應(yīng)蛋白，引起下游信號傳導(dǎo)，整合素又可以與胞內(nèi)的銜接蛋白結(jié)合，引發(fā)自身胞外區(qū)的結(jié)構(gòu)重塑，從而調(diào)節(jié)與胞外配體之間的親和力。③機(jī)械力信號傳感功能。在胞內(nèi)外，整合素分別與肌動銜接蛋白和ECM結(jié)合，構(gòu)建為“ECM—整合素—銜接蛋白—肌動蛋白”的動力傳導(dǎo)系統(tǒng)。因此，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的肌動蛋白自主收縮時，通過銜接蛋白和整合素牽拉ECM，細(xì)胞可以根據(jù)ECM的韌度所產(chǎn)生的反彈力，間接感知ECM的韌度。由于整合素對生化信號及機(jī)械力信號敏感，具有細(xì)胞黏附的功能，也在信號通路中扮演著受體的功能，因此，整合素也被視為細(xì)胞微環(huán)境的傳感器。這種傳感器增強(qiáng)了細(xì)胞對生理狀態(tài)、腫瘤和纖維化等不同的微環(huán)境做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)的能力，進(jìn)而影響它們的發(fā)生、發(fā)展。

3 整合素促進(jìn)肝纖維化

肝纖維化是由多種病因?qū)е碌母温該p傷后的過激修復(fù)引起的。肝內(nèi)不同類型的細(xì)胞也都或多或少地參與并影響著肝纖維化的進(jìn)程，其中HSC被公認(rèn)為肝纖維化發(fā)展中的關(guān)鍵細(xì)胞[12]，而其他肝內(nèi)細(xì)胞如肝細(xì)胞、膽管內(nèi)皮細(xì)胞等也在肝纖維化的進(jìn)程中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。整合素廣泛分布于多種類型的肝內(nèi)細(xì)胞中，并且通過多種途徑作用于不同的肝內(nèi)細(xì)胞，從而影響著肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。

3.1 含有αⅤ亞基的整合素具有促進(jìn)肝纖維化的潛能

在纖維化形成中，含有αⅤ亞基的整合素受到了廣泛地關(guān)注。αⅤ亞基形成的五種異源二聚體αvβ1、αvβ3、αvβ5、αvβ6和αvβ8，可以分別結(jié)合TGF-β的潛伏關(guān)聯(lián)肽（latency Associated peptide，LAP），進(jìn)而協(xié)助弗林蛋白酶切開精氨酸和丙氨酸（如TGF-β1的R278-A279）之間的肽鍵，釋放活性TGF-β，從而促進(jìn)HSC活化[13]。研究表明，細(xì)胞膜上的整合素αvβ3與配體結(jié)合后，激活PI3K/pAkt /NFκB信號通路，促進(jìn)I型膠原蛋白的分泌，促肝纖維化[14]。當(dāng)運用整合素αvβ3和αvβ5的小分子抑制劑干預(yù)時，HSC的增殖減弱，血管生成受到抑制，進(jìn)而肝纖維化也減輕了[15]。

在正常肝組織中，整合素αvβ6的表達(dá)量極低，但是，在小鼠的肝硬化模型以及乙型肝炎所致肝硬化患者的肝活檢組織中，αvβ6的表達(dá)明顯升高，并且肝硬化的嚴(yán)重程度與αvβ6的表達(dá)量也呈正相關(guān)[16]。進(jìn)一步研究顯示，白細(xì)胞介素-32γ可以通過激活核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）誘導(dǎo)整合素αvβ6的表達(dá)，后者與配體結(jié)合后，能促進(jìn)HSC的活化和增殖[17]。除HSC外，肝內(nèi)的其他類型的細(xì)胞也表達(dá)整合素αvβ6。例如，整合素αvβ6在活化的肝祖細(xì)胞中表達(dá)，并能調(diào)節(jié)該細(xì)胞的功能。體外培養(yǎng)的αvβ6+肝祖細(xì)胞具有分化為膽管細(xì)胞和肝細(xì)胞的能力。在體外和體內(nèi)實驗中，失活的整合素αvβ6能有效地抑制祖細(xì)胞的功能。在小鼠膽管疾病模型中，也進(jìn)一步證實失活的整合素αvβ6抑制了肝纖維化[18]。實際上，在探索整合素αvβ6和纖維化的相關(guān)性研究中，也存在不同的學(xué)術(shù)觀點。例如，有學(xué)者認(rèn)為，HSC轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細(xì)胞后，會分泌層黏連蛋白，并形成富含層黏連蛋白的細(xì)胞外基質(zhì)；而周圍成熟肝細(xì)胞膜上的整合素αvβ6會與層黏連蛋白結(jié)合，導(dǎo)致成熟的肝細(xì)胞向膽管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化。這類轉(zhuǎn)化的膽管上皮細(xì)胞可以促進(jìn)肝再生，最終結(jié)果是制衡了肝纖維化的發(fā)生[19]。因此，αvβ6與纖維化的相關(guān)性，尚需進(jìn)一步研究。

3.2 含β1亞基的整合素促進(jìn)肝纖維化

整合素β1亞基分別與α1-11及αV等12個α亞基結(jié)合成12個不同的異源二聚體。整合素β1在肝的多種細(xì)胞中廣泛表達(dá)。Volpes等[20]報道，在病毒和酒精中毒導(dǎo)致的肝纖維化組織中，含β1亞基的整合素的表達(dá)明顯上調(diào)，如α1β1、α5β1、α2β1、α3β1、α6β1。有研究表明，整合素α5β1與ECM結(jié)合后，激活粘著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）信號通路，進(jìn)而促進(jìn)HSC的活化及增殖。血小板衍生生長因子相關(guān)的Spock 1蛋白也可以通過激活整合素α5β1/ PI3K/Akt信號通路，促進(jìn)HSC的活化，增殖和遷移，從而促進(jìn)肝纖維化[21]。此外，活化的整合素α11β1可以進(jìn)一步激活絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶蛋白（也稱為P21激活激酶（PAK）和機(jī)械敏感因子Yes相關(guān)蛋白1（YAP-1）信號通路，從而促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞分泌ECM，促進(jìn)肝纖維化[22]。也有研究顯示，凝血酶裂解的骨橋蛋白OPN（Thr-OPN）會暴露出整合素結(jié)合序列，與整合素α9β1和α4β1相互作用，進(jìn)而激活MAPK及NF-κB信號通路，促進(jìn)HSC的活化和增殖[23]。

4 多個miRNA通過下調(diào)整合素的表達(dá)抑制纖維化

miRNA是一類長度有19～23個核苷酸的內(nèi)源性非編碼 RNA，它通過互補的方式與靶基因 mRNA的3'非編碼區(qū)結(jié)合，誘導(dǎo)靶基因 mRNA的降解或干擾其翻譯[24]。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，miRNAs與肝纖維化密切相關(guān)，可以參與肝臟代謝控制、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、肝星狀細(xì)胞活化等過程從而影響肝纖維化。例如，微小RNA-155（microRNA-155，miR-155）既可以通過靶向調(diào)節(jié)肝臟X受體α，導(dǎo)致脂肪堆積，促進(jìn)肝纖維化；也可以通過促進(jìn)TGF-β信號通路，引起細(xì)胞外基質(zhì)沉積；還可以負(fù)調(diào)控促纖維化的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1（extracellular regulated protein kinases 1，ERK1）途徑，導(dǎo)致肝纖維化[25]。另外，miR-155也與整合素相關(guān)聯(lián)，有研究發(fā)現(xiàn)，在肺炎克雷伯菌侵入肺上皮細(xì)胞時，miR-155可以通過靶向下調(diào)整合素的轉(zhuǎn)錄抑制劑高遷移率族蛋白N2和核因子-1這種間接的方式，來促進(jìn)整合素a5β1的表達(dá)，進(jìn)而提升上皮細(xì)胞的粘附力，促使細(xì)菌侵入[26]，miR-155與整合素在肝纖維化中的相關(guān)性有待進(jìn)一步證實。到目前為止，某些miRNA已被證實可以通過直接靶向下調(diào)整合素或者相關(guān)蛋白的表達(dá)，進(jìn)而抑制肝纖維化及其他器官的纖維化。有研究表明，整合素α8β1通過激活Ras同源基因家族成員A（RhoA）信號通路，促進(jìn)非酒精性脂肪肝病引起的肝纖維化，而miR-125b可以通過靶向整合素α8亞基的mRNA，下調(diào)α8亞基的表達(dá)，從而抑制肝纖維化的進(jìn)程[27]。另外，在肝星狀細(xì)胞中，miR-29b被發(fā)現(xiàn)可以通過靶向沉默整合素β1及膠原蛋白1等基因，從而抑制肝星狀細(xì)胞的活化[28]。而Liu等[29]研究顯示，在SS大鼠（鹽敏感型高血壓及腎損傷大鼠模型）的腎損傷模型中，miR-29b可以靶向下調(diào)大鼠腎髓質(zhì)上皮細(xì)胞中的整合素β1亞基和一些膠原蛋白分子的表達(dá)，從而保護(hù)SS大鼠的腎髓質(zhì)損傷，減輕腎髓質(zhì)的纖維化。

其他器官的纖維化中也涉及到整合素及相關(guān)miRNA的調(diào)控。miR-152能夠降低人真皮中成纖維細(xì)胞的細(xì)胞黏附和ECM重塑功能，機(jī)制研究顯示，miR-152靶向下調(diào)整合素α5β1中α5亞基的表達(dá)是其中的原因之一。在解決系統(tǒng)硬化癥患者整合素過表達(dá)的問題時，發(fā)現(xiàn)miR-150可以靶向下調(diào)整合素αvβ3和αⅡbβ3中β3亞基的表達(dá)；當(dāng)miR-150的表達(dá)減少時，皮膚成纖維細(xì)胞中的整合素β3亞基過表達(dá)，進(jìn)而激活TGF-β，增加膠原蛋白的分泌，導(dǎo)致皮膚纖維化[30]。miR-378a也可以通過靶向下調(diào)整合素β3蛋白以及波形蛋白的表達(dá)，抑制成纖維細(xì)胞的遷移和分化，影響皮膚的傷口愈合[31]。

除此之外，在纖維化疾病的發(fā)生和發(fā)展中，部分整合素、miRNA與纖維化之間的相關(guān)性，尚需進(jìn)一步研究。例如，在心肌的成纖維細(xì)胞中，miR-327可以靶向下調(diào)整合素β3蛋白的表達(dá)，但此時，心纖維化卻發(fā)生了，因此，miR-327靶向下調(diào)整合素β3蛋白的表達(dá)，是否與miR-327促進(jìn)心纖維化有關(guān)，目前尚不清楚[32]。Chen等[33]觀察到，HSC衍生的外泌體與其他HSC結(jié)合時，HSC表面的整合素αⅤβ3或α5β1起到了關(guān)鍵作用。進(jìn)一步觀察可見，當(dāng)包含miR-214的外泌體運送到活化的HSC附近時，該外泌體通過與整合素αVβ3或α5β1結(jié)合后，miR-214被攝入到活化HSC的細(xì)胞內(nèi)，靶向下調(diào)結(jié)締組織生長因子（connective tissue growth factor，CTGF）的表達(dá)，進(jìn)而抑制CTGF的促纖維化功能。

綜上，肝纖維化過程中，整合素作為細(xì)胞內(nèi)外結(jié)構(gòu)聯(lián)通和信息交流的關(guān)鍵蛋白，部分成員促進(jìn)了肝纖維化、肝硬化的形成，可能成為肝纖維化治療的靶點。尤其含有αV亞基和β1亞基的整合素促進(jìn)了肝纖維化或具有促進(jìn)肝纖維化的潛能，值得進(jìn)一步研究。在抑制肝纖維化的研究中，多個miRNA能有效地靶向下調(diào)部分整合素的表達(dá)，但是，在抑制肝纖維化的探索中，尚未發(fā)現(xiàn)某一miRNA或者miRNA基因簇，能有效地同時靶向下調(diào)αV亞基和β1亞基的表達(dá)。據(jù)miR-29b在減輕腎髓質(zhì)的纖維化的作用機(jī)制，推測在肝纖維化中探討miR-29b對αV亞基和β1亞基的表達(dá)調(diào)控的研究，是值得進(jìn)一步嘗試的。