干扰素调节因子-1在肝脏疾病中作用的研究进展

赵飙，王经琳,2，任昊桢,2，施晓雷,2

(1.南京大学 医学院，江苏 南京 210093； 2. 南京大学医学院附属鼓楼医院 普外科，江苏 南京 210008)

肝脏疾病的发病率和致死率跃居疾病世界排名的前列，全球每年有200多万人死于肝脏疾病，约占全世界死亡人数的4%[1-2]。在中国有五分之一的人群患有不同形式的肝脏疾病，尤其以乙型肝炎病毒感染、肝纤维化、肝癌为多。

干扰素调节因子-1(interferon regulatory factor 1,IRF-1)是干扰素调节因子家族的成员之一。与IRF家族的所有成员一样，IRF-1的N端包括了一个含有5个色氨酸残基的DNA结合域[3]。该区域形成一个螺旋-转角-螺旋基序，并能够识别IRF-1靶基因启动子中的干扰素刺激响应元件[4-5]。IRF-1的C端包含IRF关联域，负责与其他同源及异质蛋白的相互作用[6-7]。IRF-1在先天免疫和适应性免疫，尤其是在对干扰素诱导基因的调控中发挥重要作用[8]。随着研究的深入，IRF-1在细胞凋亡和细胞自噬等方面的作用和信号通路逐渐被人们所知[9-12]。

近年来人们对IRF-1在肝脏疾病中的作用进行了相应的研究[11，13-16]，但是其中具体机制尚未完全阐明。现就IRF-1在乙型肝炎(乙肝)、肝纤维化、肝脏缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury, IRI)以及肝癌中作用的研究进展作一综述。

1 IRF- 1和乙肝

60%的肝硬化和80%的肝细胞癌是由乙型肝炎病毒(HBV)感染引起的[17]，目前还没有能够完全治愈乙肝的方法[18]。有研究指出，乙肝患者的病情进展与宿主体内的免疫状态及病毒之间的相互作用有关[19]。IRF-1作为一种免疫相关分子，在HBV感染过程中起到重要作用。Chen等[20]利用乙肝表面抗原(HBsAg)转基因小鼠模拟人类慢性HBsAg携带者，使用胸腺肽、聚肌胞[Poly(I:C)]作为一种模拟病毒感染的开放兴奋剂以探讨HBV感染过程中肝细胞损伤的内在免疫机制。实验发现，HBsAg转基因小鼠肝细胞上IFN-γ受体表达增加，IRF-1作为其下游信号表达量也随之增强。他们认为这可能是IFN-γ诱导的肝细胞损伤对HBsAg转基因小鼠高度敏感的原因。Shi等[21]研究了干扰素-γ和干扰素-α在HBV表达细胞HepG2.2.15的细胞死亡中起的作用。HBV的表达导致了干扰素-γ和干扰素-α介导的细胞凋亡。IRF-1及其下游基因caspase 7的表达增加可能与干扰素-γ及干扰素-α协同诱导凋亡有关。此外，Guidotti等[22]发现，IRF-1也可以抑制HBV在小鼠肝细胞中的复制。他们把在肝脏中高水平复制HBV的转基因小鼠和IRF-1敲除的小鼠进行杂交、回交，直至产生HBeAg阳性的IRF-1敲除的小鼠。对其使用Poly(I∶C)诱导其产生干扰素-α/β发现，与对照组小鼠相比，这些小鼠的HBV复制水平更高。因此，HBV感染的情况下，肝脏细胞内产生的IRF-1不仅可以介导干扰素诱导的肝细胞的凋亡，还可以抑制HBV病毒的复制。

2 IRF- 1和肝纤维化

肝纤维化是包括胶原蛋白在内的细胞外基质蛋白的过度积累，常见于大多数类型的慢性肝病[23]。与肝纤维化相关的主要胶原生成细胞包括活化的肝星状细胞、门静脉成纤维细胞和骨髓源性肌成纤维细胞[24-25]。其中肝星状细胞的激活是纤维化的一个关键事件，因为这些细胞成为肝损伤时细胞外基质的主要来源[26-27]。IRF-1在肝纤维化过程中具有保护作用。Oh等[9]的研究结果显示，1-甲基-L-色氨酸(1-MT)可以通过IFN-γRβ、IRF-1和FAS通路促进肝星状细胞凋亡，以缓解肝纤维化的进程。1-MT可以诱导犬尿氨酸的产生，从而导致色氨酸的消耗，促使细胞从G0/G1细胞周期阻滞释放，激活肝星状细胞中IFN-γ、IRF-1和FAS通路诱导其凋亡。另外，肝脏祖细胞的增殖与肝星状细胞的活化及肝纤维化有关[28-29]。Weng等[30]发现，用二氢三甲砒啶处理2～4周的小鼠中，IRF-1敲除的小鼠与野生型小鼠相比纤维化程度更高，炎症更明显，肝脏祖细胞增殖更显著。说明IRF-1在抑制肝脏祖细胞增殖的过程中也发挥一定作用。此外，IRF-1在维持静止样肝脏星型细胞表型种起到至关重要的作用[31]。

3 IRF- 1和肝脏IRI

肝脏IRI是肝切除、外伤、低血容量性休克、肝移植等手术过程中肝损伤的重要原因，是导致急性肝损伤或衰竭的主要原因[32-34]。但是目前还没有有效的治疗方法来应对疾病过程中的肝脏IRI，因为现在仍然缺乏对IRI潜在免疫机制的了解[35]。IRF-1在肝移植、IRI起重要作用[36-37]。

Ueki等[38]认为，IRF-1导致的肝移植IRI主要存在于供体为野生型小鼠这一情况。他们发现IRF-1 mRNA的上调通常见于供体为野生型小鼠的移植物肝细胞。当供体为IRF-1敲除的小鼠时，肝移植后12 h血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)水平显著降低，肝脏坏死面积显著减小。同时，其肝细胞死亡配体和死亡受体mRNA水平显著降低，caspase-8活性降低。表明IRF-1介导死亡配体诱导的肝细胞死亡。此外，他们还发现在野生型小鼠肝脏非实质细胞(NPC)中，IRF-1 mRNA的上调显著，且与IFN-γ mRNA的上调相关。而IFN-γ mRNA在IRF-1敲除的移植物中显著降低。因此，IRF-1在移植物肝细胞和非实质细胞中具有明显的促进肝脏IRI作用。而Castellaneta等[39]研究表明，IRF-1在干扰素α(IFN-α)介导的肝脏IRI中也起到重要作用。与对照小鼠相比，抗IFN-α单克隆抗体处理后的小鼠肝脏中IRF-1基因转录水平显著降低。并且受IRF-1调控并决定凋亡程度的DR5、Fas和FasL基因的转录在抗IFN-α单克隆抗体处理的小鼠肝脏中也显著降低。

Klune等[15]发现，IL-23可能是IFN-γ/IRF-1信号通路的上游信号分子。研究结果显示，IL-23能激活肝脏内的自然杀伤T细胞产生IFN-γ，进而激活IRF-1，导致细胞凋亡增加，促进肝脏IRI。Yokota等[40]证明,IRF-1可以调控IL-15的组成性和诱导性表达，以及IL-15Rα mRNA的表达来促进肝脏IRI。肝细胞是肝脏中可溶性IL-15/IL-15Rα复合物的主要生产者。IL-15/IL-15Rα可以增加NK细胞、NKT细胞和CD8+T细胞的数量，增强其细胞毒性效应，促进全身炎症反应，导致肝脏IRI。同时，Cordoba等[41]发现,IRF-1、STAT-1和补体成分C3在肝移植耐受模型中的增加，提示STAT-1/IRF-1凋亡通路和C3也可能参与了肝移植肝脏IRI的进程。

IRF-1在肝脏IRI中的上调与自噬信号的激活有关[42-43]。Cui等[12]的研究结果显示，IRF-1可通过增加高迁移率组蛋白1(HMGB1)的释放来激活自噬，加重IRI。在野生型小鼠IRI模型中，IRF-1的表达量和血清HMGB1水平明显升高并呈正相关。而IRF-1敲除组HMGB1 mRNA的生成和释放均明显降低，LC3Ⅱ和Beclin1的水平上调，Bcl-2表达升高。表明IRF-1可通过调控HMGB1调节细胞自噬进而促进肝脏IRI。Dhupar等[42]进一步证明，肝脏IRI诱导的乙酰化HMGB1的释放是一个依赖于TLR-4介导的IRF-1上调的过程。

此外，Yang等[11]发现，IRF-1还可以通过调控Rab27a的转录进而促进细胞外囊泡的分泌，细胞外囊泡表面更为丰富的氧化磷脂可通过TLR-4通路激活中性粒细胞，造成肝脏IRI。

4 IRF- 1和肝癌

肝癌发病率在世界范围内不断上升[44]，到2025年将有100万人/年受到肝癌的影响[45]。IRF-1已经被证明可以通过直接抗肿瘤生长作用和增强免疫细胞对肿瘤的识别来抑制肝癌的生长[46]。

IRF-1在人类肝癌中的表达受诸多因素的影响。Yan等[14]发现，IRF-1 mRNA在分化良好或TNM早期的肝细胞癌(HCC)中表达明显升高。因此，他们认为IRF-1在人类肝癌发生的晚期被灭活。Moriyama等[47]发现有门静脉血栓的肿瘤中IRF-1 mRNA表达明显低于无门静脉血栓的肿瘤。Yi等[48]证明了IRF-1的表达水平与年龄及肿瘤分化程度有关。低分化的HCC容易出现IRF-1的低表达。IRFs的水平也影响了HCC患者的预后。Yi等[48]发现，肿瘤细胞核中IRF-1表达较低的患者有着较短的存活时间。相比之下，肿瘤细胞核中IRF-2表达较低则代表着较好的预后。而IRF-2/IRF-1之值可以通过STAT3调控肝癌细胞中MMP9的表达，从而参与肿瘤侵袭的过程。Zhang等[49]也发现，IRF-1阳性的患者肝癌无复发生存期明显高于IRF-1阴性的患者。因此，他们认为IRF-1与肝癌复发有一定关系。

IRF-1的抗肿瘤作用主要包括它的抗增殖、促凋亡作用和诱导细胞自噬作用。Gong等[50]发现，IFN-γ的快速撤退使得IRF-1的表达下调和IRF-2的表达上调，这导致了细胞增殖能力和细胞凋亡抵抗能力的增强，促进肿瘤进展及其恶性潜能的恢复。该实验证明了IFN-γ信号转导通路是IRF-1和IRF-2的靶点，该通路的改变促进了肝癌细胞的生长。随后Yan等[14]进行了进一步的研究认为，重组IFN-γ或效应T细胞分泌的IFN-γ可通过IRF-1诱导肝癌细胞PD-L1 mRNA和蛋白的表达，增加其抗增殖、促凋亡作用。而IRF-2的表达却可以竞争性抑制IRF-1，下调IFN-γ/IRF-1诱导的PD-L1蛋白的表达。另外，microRNAs(miRNAs)的异常表达也与HCC的发展有关[13，51-53]。在HCC组织中microRNA-31、microRNA-301a、microRNA-23a的表达水平明显高于正常的肝脏细胞。给与它们对应的抑制剂和模拟剂，其表达均与IRF-1表达水平呈负相关，并且影响了细胞的增殖和凋亡。

Li等[10]首次发现了IFN-γ通过IRF-1信号通路诱导HCC细胞自噬，从而抑制了肝癌细胞的生长。除此之外，IRF-1还可以加强免疫细胞对肝癌细胞的监视作用。HLA I类抗原在肿瘤特异性细胞毒性T淋巴细胞(CTL)对肿瘤细胞的识别中起重要作用，肿瘤细胞可以通过下调HLA I类抗原逃避T细胞的监视，从而影响临床T细胞免疫治疗的效果[54]。Shen等[55]发现，IRF-1在HCC细胞系和肝癌组织中的表达上调以及转录因子p65核易位的增加介导了HLA-A重链表达增加，表明IRF-1也可以通过介导HLA-A的表达维持和增强CTL对肝癌细胞的识别。

综上所述，IRF-1在多种肝脏疾病中均起到重要作用，主要表现在参与了干扰素介导的细胞凋亡作用、促进细胞自噬、加强免疫监视等方面。IRF-1可以一定程度上抑制乙型肝炎病毒的复制、缓解肝纤维化的进展。同时，IRF-1可加重肝脏IRI。IRF-1在肝癌中的表达与患者的临床特征有着密不可分的联系，因此有望成为预测肝癌预后及复发的指标。但是，IRF-1在介导肝脏疾病发展过程中的具体机制尚未清楚。因此，深入了解IRF-1在肝脏疾病中起到的作用及其介导的信号通路的功能特点，将有助于治疗甚至预防严重的肝脏疾病。