肝纤维化形成中TGF-β1和MicroRNA作用机制的研究进展

杨德武，朱海宏通信作者)

(1.青海大学研究生院，青海 西宁 810000；2.青海省人民医院普外科，青海 西宁 810000)

0 引言

肝纤维化是一个病理生理过程，是指由各种致病因子所致肝内结蹄组织异常增生。肝纤维化的特点是细胞外基质(ECM)的进行性积累，破坏了肝脏的生理结构。代谢、病毒疾病等导致肝细胞受损和免疫细胞浸润，激活肝星状细胞(HSCs)转分化成肌成纤维细胞。在正常生理条件下，HSCs(肝星状细胞)处于静息状态，仅占肝细胞总数的5%-8%，存在于窦周间隙中，其特征是其星形形态和大量的细胞质脂滴，并存有维生素A。在肝纤维化过程中，HSCs被自分泌信号激活，并对损伤肝细胞、肝窦内皮细胞、库普弗细胞和其他免疫细胞如自然杀伤等的旁分泌信号作出反应[1]。巨噬细胞可以分为一系列不同的表型，从经典激活的促炎巨噬细胞(M1)到选择性激活的免疫调节巨噬细胞(M2)。这些子类由不同的调节因子诱导，并表型出不同的标记和功能活动。M1的特征是表达促炎细胞因子，而M2表达抗炎介质。肝巨噬细胞具有显著的可塑性，可在其微环境的各种刺激下转换成不同的表型，有时同时表达M1和M2分化标记物。大量研究表明，不同的巨噬细胞亚群共存于肝脏，并促进不同阶段的纤维化，在肝纤维化的进展和消退中起着双重作用。库普弗细胞是位于肝脏中的特殊巨噬细胞，研究显示，库普弗细胞对肝脏损伤的初始反应很重要，活化的库普弗细胞产生多种与HSCs激活有关的细胞因子和趋化因子。有研究显示，趋化因子CXCL6通过表皮生长因子受体(EGFR)依赖通路刺激库普弗细胞释放TGF-β，在肝纤维化中发挥重要作用[2]。另外，在活化的HSC中可观察到自噬的发生，抑制自噬作用可抑制HSC的活化及增殖，且由于自噬与脂质降解相关，HSC自噬减少会导致细胞难以降解脂滴且处于静止状态，这表明自噬是HSC活化的影响因素[3]。

TGF-β (transforminggrowthfactor-β，TGF-β)是 一 组 调节细胞生长和分化的细胞因子，TGF-β信号被认为是驱动HSC激活和纤维化发生的最重要途径之一。虽然TGF-β2在胆道成纤维中起着重要的作用，但TGF-β1 是肝脏成纤维中研究最广泛的亚型。此外，有研究表明血小板最近被确定为肝脏中TGF-β的重要来源。在哺乳动物中已经鉴定出3种：TGF-β1，TGF-β2和TGF-β3，其中TGF-β1是一种多功能细胞因子，在组织纤维化中参与炎症浸润、细胞生长、细胞凋亡和分化等过程。Smad蛋自家族是TGF-β1的下游底物分子，按其结构和功能可分为3种类型：①受体激活型：Smadl、Smad2、Smad3、Smad5、Smad8和Smad9；②通用型：Smad4；③抑 制 型：Smad6和Smad7。TGF-β1及 其2种TGF-β受体Ⅰ和Ⅱ在上皮间质转化(epithelial-mesenehymal transition , EMT)和纤维化中起关键作用。TGF-β1通过激活smad依赖性和非依赖性途径发挥其生物学活性[4]。TGF-β1是导致肝纤维化的最重要的细胞因子，来源于自分泌和旁分泌[5]。正常情况下，肝实质细胞和内皮细胞中TGF-β1表达很少，当慢性损伤刺激时，肝实质细胞和激活的HSC以及肝内其它细胞产生大量TGF-β1，使HSC活化，刺激胶原基因的转录，产生大量的ECM，同时减少基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)的表达，增加基质金属蛋白酶抑制因子-1(TIMP-1)的表达，破坏ECM的产生和降解之间的动态平衡，导致肝纤维化。此外，ECM也不是惰性的，也可以储存细胞效应因子分泌的细胞因子和生长因子，ECM的自身积累会激活正反馈通路，进一步放大纤维化。TGF-β1/Smad信号通路激活抑制了肝实质细胞的前体细胞(肝卵圆细胞、干细胞)的生长，从而抑制肝实质细胞的再生，加重纤维化。有研究显示：在小鼠CCL4诱导的肝纤维化模型中，线粒体融合蛋白2(Mitofusion-2，Mfn2)很可能是通过TGF-β1/Smad通路抑制肝纤维化[6]。

研 究 表 明：miRNA-101对TGF-β1诱 导 的 肝 细 胞 上皮-间质转化过程有明显的抑制作用，可通过结合TGF-β1型受体和锌指转录因子9的mRNA，减少TGF-β1型受体、TGF-β1、血小板衍生生长因子和结蹄组织生长因子以及纤维化相关的炎症因子如基质金属蛋白酶-1及I型胶原的产生，进而影响肝纤维化发展[7]。有研究表明miRNA-122治疗对HSCs的激活有负调控作用，并抑制TGF-β1/Smad4 信号诱导的EMT[8]。在LX-2细胞(人肝星状细胞)中，miR-146a-5p负调控PTPRA基因，抑制TGF-β1刺激的LX-2细胞中a-SMA的表达[9]。有研究显示，miR-542-3p通过上调BMP-7，降低HSCs的活化和纤维标记物如TGF-β1和α-SMA的表达[10]。研究显示：miR-1254控制TGF-β1下游信号传导，下调LX-2细胞中a-SMA、TGF-β1、2的表达和伤口愈合反应等纤维化标志物[11]。在一项研究中，miR-219被确定为TGF-β2的直接靶基因。在临床样本中，miR-219表达下调，其表达在肝纤维化患者中呈负相关。miR-219降低了血管紧张素II诱导的促纤维化标记物的表达，如a-SMA。过表达miR-219可显著减轻CC]4诱导的小鼠肝纤维化[12]。在HSC激活过程中，miR-141的表达显著增加。研究显示：miR-141基因敲除抑制TGF-β1介导的AKT/mTOR通路的激活，降低HSC的增殖潜能[13]。通过大鼠门静脉注射过表达miR-503的慢病毒可降低CCl4诱导的肝纤维化中a-SMA纤维化标志物，提示miR-503具有抗纤维化作用[14]。

miR-125b是细胞中广泛表达的miRNA之一，在细胞分化、增值、迁移和凋亡中具有重要作用[15]。有研究显示miR-125b可通过上调RhoA信号促进HSCs的激活和纤维化发生。研究表明：在肝纤维生成过程中，miR-125b仅在肌成纤维细胞中上调，而在肝细胞中不上调[16]，因此，miR-125b可被认为是HSCs特异性纤维化标志物。在先前的研究中，miR-29a、miR-29b1、miR-29b2 和 miR29c 在HSCs中表现出促凋亡潜能，诱导细胞凋亡，降低肝纤维化。此外，miR-29b被报道可减少从小鼠中分离的原代HSCs的自噬和激活[17]。miR-29a通过诱导肌成纤维细胞表型逆转为静止的HSCs，在控制纤维化中起着重要的作用。研究表明，miR-29a通过对V1亚基C1(ATP6V1C1)的负调控，导致肝纤维化中肌成纤维细胞表型转化为静止的HSCs[18]。miR-25在LX-2细胞和原代小鼠骨髓间充质干细胞中的抗纤维化作用已得到证实。miR-25过表达的HSCs对TGF-β1不太敏感，这表明miR-25具有抗纤维化作用。研究发现miR-25过表达可减轻硫代乙酰胺(TAA)诱导的小鼠肝纤维化[19]。miR-194具有抗肝纤维化作用，miR-194通过丝氨酸/苏氨酸激酶(Akt2)抑制HSCs，过表达miR-194抑制活化HSCs中a-SMA的表达。有研究表明：miR-194agomir治疗可显著减轻CCl4诱导的小鼠肝纤维化[20]。锌指E盒结合同源盒1(ZEB1)是一种转录抑制因子，在HSCs的激活和纤维化发生中起着重要作用。有研究显示：抑制miR-708在HSCs和肝脏组织中的表达导致ZEB1的同时增加，而miR-708的过度表达通过下调ZEB1来降低HSCs的激活和增殖，其途径是负调控Wnt/p-catenin信号通路[21]。

综上所述，肝纤维化的病理机制十分复杂，肝星状细胞的活化是肝纤维化发生发展过程中的关键因素，TGF-β1的分泌与肝星状细胞的活化相互促进，microRNA通过多种途径参与调控肝纤维化的发展，相信随着对肝纤维化病理机制的深入研究，肝纤维化的治疗会更加科学有效。