FSTL1在肝臟疾病中的作用

張雪松 王明富 趙曉蓮 徐曉霞 欒海艷

(佳木斯大學 1附屬第一醫院，黑龍江 佳木斯 154007；2基礎醫學院；3黑龍江省微生態-免疫調節網絡與相關疾病重點實驗室；4佳木斯大學附屬第二醫院)

卵泡抑素樣蛋白(FSTL)1是富含半胱氨酸的酸性分泌性蛋白(SPARC)家族成員，是一種分泌型的細胞外糖蛋白，也被稱為轉化生長因子β誘導蛋白(TSC)-36和卵泡抑素相關蛋白(FRP)，其最初是在研究轉化生長因子(TGF)-β的調控作用時，通過差異篩選從TGF-β1誘導的小鼠成骨細胞系MC3T3-E1構建的cDNA文庫中克隆得到的〔1〕。研究發現，FSTL1在肝臟疾病的發生發展中發揮著重要的作用，本文對其在肝臟疾病中的作用及機制進行綜述。

1 FSTL1概述

1.1FSTL1的結構 FSTL1的分布沒有種屬和器官特異性，存在于幾乎所有的哺乳動物中，尤其在心臟、胎盤、前列腺、卵巢、小腸等組織器官表達更為顯著〔2～7〕。人類的FSTL1基因位于3號染色體長臂上(3q13.33)，包含11個外顯子，轉錄后可編碼FSTL1蛋白和microRNA-198〔8〕。FSTL1蛋白由308個氨基酸構成，其氨基末端由12個氨基酸殘基組成，具有2個O-糖基化位點和4個N-糖基化位點，分子量為35 kDa〔9〕。FSTL1蛋白包含信號肽、卵泡抑素樣結構域(FK domain)、細胞外鈣離子結合結構域(EC domain)和與血管性血友病因子具有同源性的結構域(VWC domain)，而與SPARC家族其他成員不同的是，FSTL1的EC domain并不能結合鈣離子〔10〕。

1.2FSTL1的生物學功能 FSTL1能參與調控多種生物學活動，包括細胞的增殖、分化、凋亡、新陳代謝及內分泌等，并且其在多種疾病，如免疫系統疾病、組織纖維化、腫瘤、心血管系統疾病、代謝性疾病中均起著十分重要的作用。

在自身免疫性疾病(SADs)中，如類風濕關節炎(RA)〔11,12〕，干燥綜合征(SS)〔11〕和骨關節炎(OA)〔13〕，循環血中的FSTL1濃度明顯升高。但在炎癥疾病的不同發展進程中，FSTL1的作用是有差異性的，在急性炎癥期它主要起抗炎作用，在長期和慢性疾病中則具有促炎作用，這可能是由于FSTL1激活了不同的信號通路所致。最初，FSTL1與斷開相互作用蛋白2同源蛋白(DIP2)A受體相結合，通過下調轉錄因子c-FOS和人紅血細胞增多癥病毒致癌基因同源體(ETS)-2來防止基質金屬蛋白酶(MMP)降解組織；隨后，FSTL1又通過激活Toll樣受體(TLR)-4/CD14信號途徑和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信號通路，抑制骨形態蛋白(BMP)信號通路來促進炎癥反應〔14〕。

在組織纖維化疾病中，如特發性肺纖維化，博來霉素誘導的肺損傷〔15,16〕，四氯化碳(CCl4)引起的肝損傷〔17，18〕及單側輸尿管梗阻(UUO)腎纖維化模型小鼠〔19〕，FSTL1表達明顯增加。FSTL1的單倍缺乏或使用小分子干擾RNA(siRNA)減少FSTL1的表達可導致損傷肺組織中的膠原蛋白(Collagen)的積累減少〔20〕。FSTL1對纖維化的影響可能是由于FSTL1能抑制Smad1/5/8介導的BMP-4信號傳導通路，刺激Smad2/3介導的TGF-β1信號轉導通路，進而破壞了TGF-β/BMP平衡〔2,20〕。在腎切除術誘導的腎纖維化模型中，循環血中高水平的FSTL1能夠通過降低TGF-β1、Collagen Ⅰ、Collagen Ⅲ和結締組織生長因子(CTGF)的表達，抑制腎纖維化的形成〔21〕。然而，與在炎癥中的作用一樣，隨著纖維化的進展，FSTL1對纖維化的作用也會呈現出相反結果〔20～22〕。

此外，FSTL1在不同類型腫瘤中的表達水平及作用也存在著非常大的差異性。與健康組織相比，FSTL1在前列腺癌〔23〕、卵巢癌、子宮內膜癌〔24〕、腎癌〔22,25,26〕和鼻咽癌〔27〕中表達水平均下降，且在子宮內膜和卵巢腫瘤中，FSTL1的降低和預后較差之間有相關性〔24〕；但在Ⅳ級膠質母細胞瘤〔28〕、結腸癌〔29〕、去勢復發性前列腺癌(CRPC)〔30〕、肝細胞癌(HCC)〔31〕、頭頸部鱗狀細胞癌(HNSCC)〔24〕和食管鱗狀細胞癌(ESCC)〔25〕中，FSTL1的表達卻明顯增加。用FSTL1轉染非小細胞肺癌(NSCLC)細胞系(PC-14、H446)〔32～34〕、卵巢癌、子宮內膜癌〔24〕、鼻咽癌〔27〕、腎透明細胞癌(ccRCC)〔35〕和乳腺癌〔36〕細胞系，均可抑制這些組織癌細胞的增殖、侵襲和遷移能力；而在人黑色素瘤細胞中，下調FSTL1的表達則會抑制癌細胞的遷移〔37〕。

在心血管系統疾病中，循環血中的FSTL1濃度也會增加，如心臟衰竭(HF)〔2,38〕，射血分數保留型心衰(HFpEF)〔39〕，急性冠狀動脈綜合征(ACS)〔40〕，且血清FSTL1水平的升高與ACS患者的死亡率有相關性〔40〕，同時與慢性HF的嚴重程度也相關〔2,40〕。過表達的FSTL1可防止心臟的廣泛損傷和血管的異常重塑，具有保護和再生能力，而FSTL1的缺乏則會加劇心臟損傷。

在超重和肥胖受試者的血清中，FSTL1的水平也明顯升高，且與體重指數相關〔41〕。研究發現，在前脂肪細胞(3T3-L1)分化為脂肪細胞的過程中，FSTL1的表達會出現短暫性的升高，隨后又被下調至背景水平〔42,43〕，若阻止FSTL1表達的最初峰值或使培養基中的FSTL1維持在高水平，可阻斷3T3-L1細胞的分化〔43〕。

2 FSTL1與肝臟疾病

2.1FSTL1與肝纖維化 肝纖維化(HF)是由多種致病因素引起的慢性的、持續性的肝臟炎癥或肝損傷后組織修復過程中的代償反應，是多數慢性肝病(CLD)發展的共同病理過程，若不及時阻止和逆轉則會進展為肝硬化和肝癌，常見的致病因素主要包括乙型肝炎病毒(HBV)感染、丙型肝炎病毒(HCV)感染、乙醇、寄生蟲感染、藥物或化學毒物、自身免疫性肝病等。肝纖維化的主要特征是細胞外基質(ECM)過度沉積，肝星狀細胞(HSCs)的持續活化是其發生發展過程中的關鍵環節，HSCs被活化后向成肌纖維母細胞的轉分化顯著放大了肝損傷反應〔44～46〕。研究發現，通過腺病毒轉導使DBA/1小鼠體內的FSTL1過表達，促進肝臟中促炎細胞因子如腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細胞介素(IL)-1β和IL-6的表達〔47〕，進而促進肝纖維化的發生發展。4-甲基傘形酮(4MU)能夠通過下調CCl4誘導的肝纖維化模型小鼠中FSTL1的表達，抑制透明質酸(HA)的沉積，減少纖維形成和膠原沉積〔48〕。

FSTL1在健康人和小鼠肝組織中的表達含量均非常低，但在肝纖維化組織和活化的HSCs細胞中均出現明顯上調〔17,18,48,49〕。研究發現，FSTL1 mRNA的表達隨著患者的肝纖維化分級的增高而增高〔17〕。在人肝硬化肝組織中，FSTL1的表達也高于正常肝組織，且與α-肌動蛋白(SMA)的表達共定位，這表明FSTL1在肝星狀細胞(HSC)激活中起重要作用〔50〕。同樣，在不同類型與慢性肝損傷相關的進行性肝纖維化小鼠模型中，FSTL1的表達也出現明顯異常改變，在CCl4誘導的肝纖維化模型小鼠中，FSTL1在肝組織中的表達造模時間的延長而逐漸增高，并且免疫熒光染色結果顯示，FSTL1與α-SMA的表達也呈現共定位〔17〕；在肝毒素硫代乙酰胺(TAA)模型和膽堿缺乏乙硫氨酸補充(CDE)飲食誘導模型中，與對照組相比，模型組小鼠肝臟中的FSTL1 mRNA水平也均升高〔51〕。

在對FSTL1調控肝纖維化機制的研究中發現，FSTL1可通過影響Smad2/c-Jun氨基末端激酶(JNK)信號傳導通路來調節肝纖維化。半倍缺失FSTL1的小鼠或采用FSTL1中和性抗體封閉CCl4誘導肝纖維化模型小鼠體內FSTL1的功能，Smad2/JNK信號通路均可被抑制，同時HSCs的活化也受到抑制，ECM沉積減少，肝纖維化程度減輕；同樣，采用中和性抗體封閉人肝星形細胞(LX-2)細胞外FSTL1的功能或敲低內LX-2的FSTL1表達也可通過降低 Smad2/JNK的磷酸化水平來抑制LX-2的活化，降低癌細胞的遷移能力〔17，18,50〕；反之，如果用FSTL1重組腺病毒感染CCl4誘導的小鼠或LX-2細胞，則能激活Smad2/JNK信號轉導通路，加劇肝纖維化程度，促進HSCs的活化，促進α-SMA及COL1 mRNA的表達〔17〕。Vollmann等〔22〕也發現，采用siRNA遞送納米載體技術(siRNA-LNPs)沉默CCl4誘導小鼠肝纖維化模型中的FSTL1，可降低 Ⅰ 型膠原蛋白α1鏈(Col1a1)mRNA的表達水平，減少巨噬細胞的積累和膠原蛋白的沉積，但它卻同時增加了肌成纖維細胞的密度以及組織基質金屬蛋白酶抑制劑(Timp)1 mRNA的水平。

FSTL1還可通過影響TGF-β信號傳導通路來調控肝纖維化。TGF-β信號轉導通路的激活已被證明在調控肝纖維化的進程中起著核心作用〔50〕。FSTL1在用TGF-β1刺激激活的HSC中明顯上調，而敲除FSTL1能抑制TGF-β1/Smad3信號通路中Smad3的磷酸化水平，進而減弱HSCs的活化及α-SMA和Collagen Ⅰ的蛋白表達水平，減輕肝纖維化〔48,49〕。MiR29a靶基因3′UTR質粒驗證實驗表明FSTL1為miR29a的直接作用靶點，TGF-β1可通過下調HSC中miR29a的表達進而誘導FSTL1表達，miR29a模擬物也能夠顯著降低Collagen Ⅰ，α-SMA和FSTL1的表達，而miR29a的抑制劑則顯示出相反作用，并且可能存在 TGF-β1-miR29a-FSTL1調控環通過TGF-β1/Smad2/JNK信號通路調控肝纖維化；同時，FSTL1與miR29a之間還存在相互調節的情況，FSTL1能通過抑制miR29a的表達，調控肝星狀細胞和CCl4誘導的肝纖維化模型小鼠肝組織的纖維化程度，而采用中和性抗體阻斷FSTL1信號傳導，則可上調CCl4處理的小鼠中miR29a的表達〔17,18〕。

2.2FSTL1與肝脂肪變性 肝脂肪變性是由不同病因所致的臨床病理綜合征，常見于因缺氧、缺血、中毒、感染、酒精等因素導致的肝細胞脂肪代謝失平衡，脂質在細胞內堆積。重度脂肪變性可引起肝功能衰竭，甚至是肝細胞壞死。

Ramnath等〔51〕對慢性肝病患者進行肝組織活檢RNA測序發現，在感染HCV并伴有脂肪變性患者中，相對于肝纖維化的早期階段，晚期肝纖維化患者的FSTL1 mRNA表達水平顯著升高，而在僅感染HCV的患者中則無顯著差異；并且非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)晚期肝纖維化患者的酶聯免疫吸附試驗(ELISA)結果也顯示，不管出現或不出現脂肪變性，循環血中的FSTL1水平均顯著升高。

2.3FSTL1與肝癌 肝細胞癌是世界范圍內第五大常見腫瘤，為第三大腫瘤相關死亡的常見原因，亦是我國常見的惡性腫瘤之一，全球近一半的新發和死亡病例均發生在中國，嚴重威脅著人民的身體健康和生活質量。

近來發現，FSTL1與肝癌的發生發展具有十分密切的相關作用〔31,52～54〕。在大多數肝細胞癌病例中，FSTL1的表達均高于正常對照組〔53〕。Yang等〔31〕研究發現，在210例肝細胞癌的癌組織中，有172例出現FSTL1蛋白的異常增加(占81.9%)，并且FSTL1的表達會隨著瘤體的體積增大，腫瘤淋巴結轉移(TNM)分期升高，門靜脈侵犯，肝內轉移而增高，此外，Kaplan-Meier生存曲線評估也表明，患者的總體生存率會隨著FSTL1表達升高而降低，因此，FSTL1的高表達已被確定為肝細胞癌預后不良的指標。在體外研究中，FSTL1的過度表達可增強肝細胞癌Huh7細胞的活力、增殖、集落形成能力，并能抑制細胞凋亡〔31,53〕，而采用siRNA技術沉默FSTL1表達后，可抑制MHCC97h細胞的活力和增殖，促進細胞凋亡〔31〕。FSTL1對腫瘤細胞凋亡的抑制作用是通過使蛋白激酶B(AKT)/糖原合成酶激酶(GSK-3β)信號途徑過度激活，進而增加B淋巴細胞瘤(Bcl)-2的表達，下調Bcl-2相關X蛋白(BAX)和Bim的表達實現的〔31〕。

另外，在HBV誘導的肝細胞癌中，FSTL1的表達也會呈現出異常，與正常肝癌細胞系相比，HBV感染的肝癌細胞系FSTL1表達增加，說明HBV感染可能促進了FSTL1的表達〔54〕，但在敲除環狀RNA circ_0004812的HBV感染細胞中，FSTL1的表達則降低，而過表達的circ_0004812可通過抑制miR-1287-5p促進FSTL1的表達，這表明circ_0004812/miR-1287-5p/FSTL1軸能調節HBV誘導的免疫抑制，可作為治療慢性乙型肝炎(CHB)的潛在治療靶標〔54〕。在乙型肝炎病毒X(HBx)誘導的肝細胞癌小鼠中，FSTL1還能夠激活TGF-β1/Smad通路中的R-Smad3〔53〕。

綜上，FSTL1 在肝臟疾病的發生發展中具有較好的預測性，并且也是干預肝臟疾病進程的一個很好的作用靶點，但是有關FSTL1 在肝臟疾病中的具體作用及機制仍不完全明晰，還需再進行大量的實驗來進行探究。