細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子在肝再生中的作用

劉學(xué)麗，王海濤

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院比較醫(yī)學(xué)中心衛(wèi)生部人類(lèi)疾病比較醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100021)

細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子在肝再生中的作用

劉學(xué)麗，王海濤

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院比較醫(yī)學(xué)中心衛(wèi)生部人類(lèi)疾病比較醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100021)

肝再生過(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜且精密的過(guò)程，多種生長(zhǎng)因子(包括HGF，TGF，EGF等)和細(xì)胞因子(包括TNF，IL-6等)參與調(diào)節(jié)這一過(guò)程，而且生長(zhǎng)因子與細(xì)胞因子之間有存在著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。本文著重介紹了生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子在肝再生過(guò)程中的作用以及二者之間的聯(lián)系。

肝再生;生長(zhǎng)因子;細(xì)胞因子

肝再生(liver regeneration，LR)是指在手術(shù)部分切除或在酒精或藥物等導(dǎo)致肝損傷后，肝實(shí)質(zhì)減少，處于靜止期的殘留肝細(xì)胞在體內(nèi)各種應(yīng)激信號(hào)刺激下快速增殖，以補(bǔ)償丟失或損傷肝組織，并恢復(fù)肝臟的生理功能，到達(dá)原來(lái)大小后，適時(shí)停止肝再生的這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為肝再生。成年哺乳動(dòng)物和人類(lèi)的肝細(xì)胞生命周期很長(zhǎng)并且正常情況下很少分裂。肝部分切除后(partial hepatectomy，PH)的肝再生，正常休眠的肝細(xì)胞經(jīng)過(guò)一到兩輪的復(fù)制恢復(fù)肝臟大小，這是一個(gè)補(bǔ)償性增生過(guò)程，大量的基因參與了肝再生過(guò)程，其中細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子及其之間的協(xié)同作用是正常再生的必需因素。

細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)參與了肝再生的引發(fā)階段，引發(fā)階段是休眠的肝細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期(G0 to G1)的過(guò)程。引發(fā)階段是肝再生的起始事件，包括激活和DNA結(jié)合的NF-κB以及其他的轉(zhuǎn)錄因子，他們能夠被腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)或其他細(xì)胞因子誘導(dǎo)。表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor，EGF)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 α(transforming growth factor alpha，TGFα)，肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子 (hepatocyte growth factor，HGF)在肝臟生長(zhǎng)中起主要作用。生長(zhǎng)因子驅(qū)動(dòng)細(xì)胞周期的進(jìn)程，能夠沖破 G1末期限制點(diǎn)。G1期到S期的過(guò)程與Rb磷酸化密切相關(guān)，增強(qiáng)Rb家族p107和 cyclin D，E，A的表達(dá)，并形成cdk4/cyclin D以及cdk2/cyclin E復(fù)合物，細(xì)胞周期得以進(jìn)行。

在肝再生過(guò)程中，休眠的肝細(xì)胞要經(jīng)歷一到兩輪的復(fù)制，然后再回到非增殖狀態(tài)。生長(zhǎng)因子通過(guò)提供刺激以及抑制信號(hào)調(diào)節(jié)了細(xì)胞增殖過(guò)程。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)顯示，EGF，TGFα和HGF刺激DNA合成，但是培養(yǎng)的肝細(xì)胞對(duì)這些因子的促有絲分裂作用的敏感性比完整肝中的休眠肝細(xì)胞強(qiáng)［1］。部分肝切除手術(shù)后，肝細(xì)胞在對(duì)生長(zhǎng)因子產(chǎn)生應(yīng)答之前就已經(jīng)進(jìn)入復(fù)制的狀態(tài)，研究數(shù)據(jù)表明生長(zhǎng)因子(如TGFβ1和激活素)的刺激和抑制活力在正常肝臟中非常低，但是在肝再生過(guò)程中這兩種因子的表達(dá)均增高。

生長(zhǎng)因子對(duì)細(xì)胞周期有影響，通常是促有絲分裂或抑制作用。細(xì)胞因子通常被認(rèn)為具有更廣闊的活性，除了促有絲分裂作用，還包括激活效應(yīng)細(xì)胞和免疫應(yīng)答、細(xì)胞黏附、化學(xué)吸引作用等。生長(zhǎng)因子包括 EGF，TGFα，HGF，TGFβ 等，最初被稱(chēng)為生長(zhǎng)因子是因?yàn)樗麄兌季哂写龠M(jìn)細(xì)胞增殖的作用。生長(zhǎng)因子不僅作用于細(xì)胞增殖而且還有形態(tài)發(fā)生、血管生成、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性、分化以及細(xì)胞存活。

1 體內(nèi)和細(xì)胞培養(yǎng)中生長(zhǎng)因子和肝細(xì)胞復(fù)制

成年哺乳動(dòng)物和人類(lèi)的肝細(xì)胞生命周期很長(zhǎng)并且正常情況下很少分裂。肝細(xì)胞能夠從肝中分離在體外進(jìn)行初始培養(yǎng)，如果在無(wú)血清培養(yǎng)基培養(yǎng)，只有在加入生長(zhǎng)因子后，肝細(xì)胞才有DNA的合成，即便如此，肝細(xì)胞在標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)條件下也只能進(jìn)行一到兩輪的復(fù)制，之后就退化或死亡。在培養(yǎng)過(guò)程中，相對(duì)大量的生長(zhǎng)因子能夠刺激肝細(xì)胞的DNA合成。這些生長(zhǎng)因子包括 EGF，TGFα，HGF，αFGF，HB-EGF以及 KGF。另外 ALR，HSS，胰島素，胰高血糖素和去腎上腺素等因子，他們本身對(duì)DNA合成作用很少或沒(méi)有作用，但是能夠在DNA合成過(guò)程中調(diào)節(jié)生長(zhǎng)因子的作用(圖1)。在肝部分切除或損傷后，在肝臟中同時(shí)有多種信號(hào)被起始了。腸來(lái)源的因子如:LPS在肝部分切除或損傷后表達(dá)上調(diào)并到達(dá)肝臟。LPS能夠激活肝非實(shí)質(zhì)細(xì)胞包括Kupffer細(xì)胞和星形細(xì)胞，并增高細(xì)胞因子 TNFα以及 IL-6的表達(dá)。胰腺釋放胰島素，十二指腸或唾液腺釋放表皮生長(zhǎng)因子 EGF，腎上腺釋放去腎上腺素，甲狀腺(甲狀腺素，T3)以及星形細(xì)胞(肝生長(zhǎng)因子，HGF)。這些因子引發(fā)的信號(hào)通路使得肝細(xì)胞通過(guò)檢驗(yàn)點(diǎn)從G0到G1在進(jìn)入S期。這導(dǎo)致DNA合成和肝細(xì)胞增殖。TGFβ抑制肝細(xì)胞DNA的合成，在再生過(guò)程結(jié)束時(shí)幫助肝細(xì)胞恢復(fù)靜止?fàn)顟B(tài)［2］。EGF，TGFα，HGF在體內(nèi)和體外培養(yǎng)中起作用已被廣泛研究。最近的研究表明 αFGF，KGF，HB-EGF也是強(qiáng)有力的肝細(xì)胞絲裂原。下面分別介紹一下幾種重要的生長(zhǎng)因子在肝再生過(guò)程中的生物學(xué)作用。

圖1 肝部分切除或損傷后引發(fā)肝再生Fig.1 Liver regeneration is triggered by partial hepatectomy or liver damage

1.1 EGF在肝臟生長(zhǎng)中的活力

EGF作為一種內(nèi)分泌因子對(duì)肝再生具有深刻的影響。在小鼠中，EGF主要由唾液腺分泌而且在雄鼠中非常豐富［3］。摘除唾液腺使得肝臟部分切除術(shù)后DNA合成的頂峰延遲24 h。行唾液腺切除術(shù)的小鼠恢復(fù)血液中的EGF濃度能夠終止PH后DNA合成的延遲。具有完整唾液腺的小鼠，在PH后的最初8 h，EGFR mRNA以及受體結(jié)合能力增高，隨后降低;而且有研究表明兒茶酚胺(包括腎上腺素和去腎上腺素)刺激十二指腸布倫納氏腺分泌EGF，PH后血漿中的兒茶酚胺升高。

盡管EGF在正常小鼠血液中存在，但只有在再生的肝組織中作為肝細(xì)胞絲裂原。EGF成為PH后肝細(xì)胞的有絲分裂原，受體的改變以允許配體結(jié)合并激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。行唾液腺切除術(shù)的小鼠缺乏循環(huán)的EGF，僅改變PH后DNA合成的時(shí)相但是并不降低復(fù)制的肝細(xì)胞的比例。相反，Miller等的研究結(jié)果表明摘除唾液腺的大鼠導(dǎo)致肝再生完全被阻滯。數(shù)據(jù)表明，大鼠中EGF在肝再生中非常重要。他們認(rèn)為EGF在未進(jìn)行肝臟切除的動(dòng)物中不起作用，因?yàn)樵谡４笫蟾闻K中肝細(xì)胞的增殖非常低。PH后在大鼠肝臟中很快能夠檢測(cè)到EGF mRNA和多肽的合成，這表明在這些動(dòng)物中EGF可能以自分泌和內(nèi)分泌的方式起作用。

1.2 HGF在肝再生過(guò)程中的生物學(xué)作用

HGF和EGFR配體家族是重要的生長(zhǎng)因子，在肝再生過(guò)程中驅(qū)動(dòng)細(xì)胞周期的進(jìn)程。HGF是由一條重鏈(α)一條輕鏈(β)構(gòu)成的異二聚體糖蛋白，兩條鏈的相對(duì)分子質(zhì)量分別為64×103和32×103。HGF是最有效的肝絲裂原。HGF不是由肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞或其他上皮細(xì)胞產(chǎn)生，而是由周身的間充質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，并以旁分泌和內(nèi)分泌的方式作用于肝細(xì)胞。它的功能多樣，可分為形態(tài)發(fā)生，運(yùn)動(dòng)以及有絲分裂幾類(lèi)。在肝臟中，HGF由Ito細(xì)胞，Kupffer細(xì)胞以及肝竇內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生［4，5］。PH 后最初的 4～6 h，血中HGF水平迅速升高。另外，非實(shí)質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的HGF mRNA在手術(shù)后18～24 h升高并達(dá)到最大值。肝中HGF的過(guò)表達(dá)對(duì)肝臟生長(zhǎng)起到主要作用。有研究表明高表達(dá)HGF的轉(zhuǎn)基因小鼠肝臟中有大量的小的二倍體肝細(xì)胞［6］。PH后，這種轉(zhuǎn)基因小鼠的剩余部分肝臟比非轉(zhuǎn)基因小鼠能更快的恢復(fù)到正常重量。

圖2 肝再生過(guò)程中生長(zhǎng)因子信號(hào)通路Fig.2 Growth factor signaling pathways during liver regeneration

Schmidt等［7］報(bào)道HGF剔除的小鼠不能完成發(fā)育過(guò)程胚胎期即死亡。HGF剔除小鼠胚胎的肝臟與正常小鼠胚胎肝臟相比小的多。在12.5 d，顯示尺寸上小40%;14.5 d時(shí)，差別達(dá)到55%。組織學(xué)分析顯示HGF敲除鼠14.5 d胎鼠的肝臟有不同程度的肝損傷。這些結(jié)果表明HGF在肝臟的發(fā)育過(guò)程中有非常重要的作用。

盡管HGF和TGFα都是強(qiáng)大肝細(xì)胞絲裂原，但二者的敲除小鼠中基因的缺失有不同的作用。與HGF敲除小鼠胚胎期死亡不同，TGFα敲除小鼠發(fā)育正常并且發(fā)育為正常個(gè)體，僅毛發(fā)生長(zhǎng)有些異常。研究發(fā)現(xiàn)在TGFα剔除的小鼠中肝再生能力沒(méi)有受到損害［8］。

最近有研究者研究了特異的剔除了c-met基因(HGF受體基因)小鼠的肝再生。Giebeler等［9］證明HGF/c-met信號(hào)通路對(duì)于PH后肝細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期至關(guān)重要，而且是激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2)的原因。相反，Huh等［10］報(bào)道 c-met缺乏小鼠 PH后有很大的致死率，于是在其他肝損傷模型中檢驗(yàn)了這個(gè)通路的作用。他們認(rèn)為 HGF/c-met信號(hào)在保護(hù)肝細(xì)胞不凋亡中非常重要并有利于給予CCl4后的恢復(fù)。這兩個(gè)報(bào)道對(duì)手術(shù)后生存期的不一致性可能是由于兩個(gè)研究組手術(shù)技術(shù)的不同。要確定HGF/c-met信號(hào)通路在有絲分裂中起作用，還是維持肝細(xì)胞的動(dòng)態(tài)平衡從而有利于細(xì)胞復(fù)制還需要有更多研究數(shù)據(jù)。

HGF被認(rèn)為是肝再生的始動(dòng)者，因?yàn)樗歉渭?xì)胞的直接有絲分裂原，在肝再生的最初期激活其受體;并且給予正常小鼠或大鼠HGF能夠誘發(fā)大部分肝再生過(guò)程發(fā)生的改變(包括肝增大)。有研究者認(rèn)為在PH后參與早期事件的信號(hào)通路中，HGF引發(fā)的信號(hào)是最不可替代的［11］。

1.3 肝臟發(fā)生和再生過(guò)程中TGFα的表達(dá):TGFα與肝細(xì)胞復(fù)制之間的關(guān)系

肝臟中TGFα的表達(dá)與肝細(xì)胞增殖關(guān)系密切。TGFα在肝再生過(guò)程中由肝細(xì)胞產(chǎn)生，PH后2～3 h產(chǎn)生并保持高水平超過(guò)48 h。TGFα從定位在細(xì)胞膜上的160個(gè)氨基酸的前體合成而來(lái)。前體的細(xì)胞外區(qū)域含有50個(gè)氨基酸，是胰蛋白酶切割位點(diǎn)。此前體還含有跨膜區(qū)和35個(gè)氨基酸的胞內(nèi)區(qū)。前體分子胞內(nèi)C-末端的纈氨酸殘基可能是作為一個(gè)切割的信號(hào)點(diǎn)，切割后產(chǎn)生TGFα多肽。產(chǎn)生的TGFα是穿過(guò)質(zhì)膜的無(wú)活性的前體形式，細(xì)胞外區(qū)域被TGF轉(zhuǎn)化酶(TGFα converting enzyme，TACE)等蛋白酶切割，形成活性形式［12］。TGFα與EGF有35%的同源性并都結(jié)合到同一受體 EGFR。TGFα和EGF中有6個(gè)半胱氨酸(3個(gè)二硫鍵)具有位置同源性。與EGF和HGF相比，TGFα不通過(guò)內(nèi)分泌的方式起作用，而是通過(guò)自分泌循環(huán)方式作用于肝細(xì)胞，即TGFα由肝細(xì)胞產(chǎn)生，肝細(xì)胞又能對(duì) TGFα產(chǎn)生應(yīng)答，因?yàn)樗麄冇刑禺惖氖荏w(EGFR)。TGFα是一個(gè)自分泌生長(zhǎng)因子，由肝細(xì)胞產(chǎn)生并激活的。盡管TGFα在細(xì)胞運(yùn)動(dòng)以及血管形成方面起作用，但其主要功能還是刺激細(xì)胞增殖。高表達(dá)TGFα的轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)為肝細(xì)胞構(gòu)成性增殖并最終發(fā)生肝癌。在野生小鼠中 PH后 TGFα表達(dá)升高，但是TGFα KO小鼠沒(méi)有肝再生缺陷，這些動(dòng)物中看到的正常的肝再生可能是由于其他EGFR配體補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果。

大鼠 PH后肝再生過(guò)程中，PH后 4 h TGFα mRNA水平開(kāi)始升高，多肽水平在手術(shù)后24 h和48 h增高。僅在48 h時(shí)檢測(cè)到TGFα的50個(gè)氨基酸的游離形式，此時(shí)肝細(xì)胞復(fù)制已經(jīng)達(dá)到頂點(diǎn)。這些結(jié)果表明錨定在膜上的非游離形式的TGFα在肝細(xì)胞中起作用，在總的TGFα活性中占重要地位。只有在他的細(xì)胞膜受體完全被配體占據(jù)時(shí)游離的TGFα才能夠被檢測(cè)到，這一可能性需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。但是，體外培養(yǎng)的肝細(xì)胞被刺激增殖，釋放活性TGFα到培養(yǎng)基中，顯然不依賴(lài)于膜結(jié)合TGFα前體形式。

2 細(xì)胞因子在肝再生過(guò)程中的作用

PH后的最初幾個(gè)小時(shí)大量的基因差異表達(dá)，這些基因中的許多屬于細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)。圖3顯示了在再生肝中kupffer細(xì)胞和肝細(xì)胞細(xì)胞因子通路之間的相互作用。肝部分切除后，TNF結(jié)合到Kupffer細(xì)胞表面的 I型受體，誘導(dǎo) NFκB活化。隨后 IL-6被釋放到血液中，并結(jié)合到肝細(xì)胞上其受體，一種gp80和 gp130亞基的復(fù)合體。gp130的活化導(dǎo)致STAT3單體被JAKs磷酸化。STAT3形成同源二聚體并轉(zhuǎn)運(yùn)到核內(nèi)，并誘導(dǎo)大量靶基因轉(zhuǎn)錄。在肝再生的這個(gè)時(shí)相細(xì)胞因子重要性的證據(jù)包括:(1)PH后肝中TNF和IL-6(interleukin-6)mRNA以及血清中水平升高［13，14］;(2)NF-κB以及STAT3 的 活化［15，16］;(3)TNF抗體能夠抑制DNA的復(fù)制［13］;(4)IL-6和I型TNF受體(TNF receptor I，Tnfr1)KO小鼠的肝再生被阻斷;(5)注射IL-6能夠糾正Tnfr1 KO小鼠的缺陷。細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)通過(guò)TNF結(jié)合到TNFR1起始，激活 NF-κB，產(chǎn)生 IL-6并激活肝細(xì)胞內(nèi)的 STAT3。

圖3 肝再生過(guò)程中激活的信號(hào)通路Fig.3 Cytokine pathways active during liver regeneration

2.1 腫瘤壞死因子TNF在肝再生過(guò)程中的生物學(xué)作用

TNF是一種對(duì)多種細(xì)胞和多種組織起作用的，相對(duì)分子質(zhì)量為17×103的蛋白。TNF由 kupffer細(xì)胞產(chǎn)生，但不排除其他細(xì)胞也產(chǎn)生TNF。TNF通過(guò)激活 NFκB對(duì)細(xì)胞具有絲裂原作用［17］。如果NFκB被激活，TNF可能增強(qiáng)其他生長(zhǎng)信號(hào);或者，如果TNF不能介導(dǎo)NFκB的活化，那么TNF可能引發(fā)凋亡［18］。能量水平和細(xì)胞內(nèi)其他因子決定復(fù)雜的通路的出現(xiàn)，這個(gè)通路包括IKK酶介導(dǎo)的磷酸化將抑制物 IκB 移除從而激活 NFκB［19-21］。其中一種決定NFκB活化以及TNF與細(xì)胞之間的相互作用的因素是整合素信號(hào)。肝再生過(guò)程中，所有的基質(zhì)重塑時(shí)，整合素信號(hào)發(fā)生一定會(huì)發(fā)生改變，這可能與指導(dǎo)TNF信號(hào)的促有絲分裂作用密切相關(guān)［22］。肝部分切除術(shù)時(shí)，給予 TNF抗體削弱了再生應(yīng)答［23］?；蛩缴咸蕹齌NF受體(TNFR1)的小鼠PH后肝再生應(yīng)答減緩或缺失［24］。這些小鼠中 Stat3和NFκB活化減弱，肝再生最終能夠完成，盡管晚得多。即使刪除 NFκB的組成部分似乎不影響肝再生［25］，考慮到活化的 NFκB在多種細(xì)胞和組織中的促有絲分裂作用，TNF在肝再生的作用很可能主要通過(guò)這個(gè)途徑發(fā)揮。

TNF參與誘導(dǎo)TACE，TACE是一種膜相關(guān)蛋白酶，他能夠控制 TGFα的活化。TGFα的活化激活EGFR。TNF也能夠調(diào)節(jié)iNOS，iNOS有缺陷的小鼠其肝再生功能也有缺陷。

TNF不是直接的肝細(xì)胞絲裂原。在無(wú)血清培養(yǎng)的初始肝細(xì)胞中，它不能誘導(dǎo)DNA的合成;直接注射TNF到動(dòng)物中也不能誘導(dǎo)肝細(xì)胞DNA的合成。但是在體內(nèi)和培養(yǎng)細(xì)胞中它確實(shí)能夠增強(qiáng)直接絲裂原的促有絲分裂作用，如HGF［26］。TNF對(duì)轉(zhuǎn)基因表達(dá) TGFα的肝細(xì)胞有促有絲分裂作用［27］。PH后血漿中的TNF水平增高。假設(shè)不存在肝細(xì)胞的直接絲裂原，TNF則不能起始肝再生，而只是一種共同參與編排了再生應(yīng)答早期事件的細(xì)胞外信號(hào)。

2.2 IL-6在肝再生過(guò)程中的生物學(xué)作用

研究證明IL-6在啟動(dòng)肝細(xì)胞急性期應(yīng)答中具有重要作用。肝細(xì)胞產(chǎn)生的多種蛋白迅速升高以協(xié)助調(diào)節(jié)急性或慢性炎癥反應(yīng)。IL-6由肝臟巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，但有研究表明肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞本身也產(chǎn)生IL-6。IL-6結(jié)合到可溶性受體gp80，這個(gè)復(fù)合物又結(jié)合到gp130受體，IL-6通過(guò)與gp80/gp130受體復(fù)合物結(jié)合激活STAT3最終引發(fā)肝再生。有報(bào)道稱(chēng)IL-6缺陷小鼠肝再生缺陷，這與Stat3活化的缺陷密切相關(guān)。但是有其他研究表明這些小鼠雖然Stat3的活化水平降低但肝再生基本正常［28］。過(guò)表達(dá) IL-6和其可溶性受體的小鼠在門(mén)靜脈周區(qū)域肝細(xì)胞增生［29］?；蛩缴咸蕹?gp130的小鼠對(duì)毒性作用更敏感但是肝再生基本正常［30］。IL-6不是肝細(xì)胞的直接絲裂原而且并不增強(qiáng)其他生長(zhǎng)因子的促有絲分裂作用。PH后血漿中的 IL-6水平并不升高，IL-6不是肝再生過(guò)程的起始因子，很可能是一種在肝再生早期過(guò)程起到優(yōu)化作用的因子。

3 肝再生過(guò)程中細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子間的相互作用

PH后肝再生過(guò)程中，生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子通路之間存在著相互作用，TNF結(jié)合到其受體后激活NF-κB和Akt，刺激細(xì)胞因子的產(chǎn)生和細(xì)胞存活通路，TNF也能激活 TACE，TACE能夠剪切膜結(jié)合TGF-α，經(jīng)過(guò)剪接的活化的 TGF-α分子結(jié)合到并活化EGFR，導(dǎo)致下游ERK1/2的活化(圖4)。細(xì)胞因子(TNF)和生長(zhǎng)因子(EGF配體)信號(hào)激活通路之間協(xié)同作用是肝細(xì)胞存活，生長(zhǎng)和增殖所必需的。細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子之間的重要聯(lián)系物的可能是TNF激活的基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix met alloproteinase，MMPs)。PH后幾種 MMPs的活性增強(qiáng)［31，32］。TACE，也稱(chēng) ADAM17，是一種基質(zhì)金屬蛋白酶。金屬蛋白酶3的組織抑制劑(tissue inhibitor of met alloproteinases 3，Timp3)被認(rèn)為是TACE的特異的抑制劑，Timp3 KO小鼠表現(xiàn)出肝中TNF蛋白水平增高，與野生小鼠相比，PH后更早的進(jìn)入S期。但是，PH后144 h后，一定比例的小鼠死亡，可能是由于TNF信號(hào)通路調(diào)節(jié)的缺失。

最近有研究證明 TNF能夠激活 TACE，導(dǎo)致TGFα的釋放，激活EGFR，刺激培養(yǎng)肝細(xì)胞的增殖。順序地激活細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子受體可能激活多種細(xì)胞存活和細(xì)胞增殖所需的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路。TACE剪切細(xì)胞因子的前體形式和 EGFR配體，包括 HB-EGF，AR，TGFα，但其在肝再生過(guò)程中的作用還需進(jìn)一步的研究。Gallucci RM等研究表明TNFα能夠調(diào)節(jié)TGFα的表達(dá)。在分離的小鼠肝細(xì)胞中TNFα能夠直接上調(diào) TGFαmRNA水平高達(dá)7倍，然而抑制TNFα明顯降低了化學(xué)藥物誘導(dǎo)的肝中毒后肝臟中 TGFαmRNA水平以及蛋白表達(dá)水平［33］。

Serandour等［34］進(jìn)行的與肝上皮細(xì)胞共培養(yǎng)的肝細(xì)胞的增殖研究表明EGF單獨(dú)并不能起始肝細(xì)胞的復(fù)制，但是此系統(tǒng)在EGF和TNF共同存在的情況下，肝細(xì)胞復(fù)制上升30%。作者證明TNF的初始功能是激活 MMPs，MMPs隨后降解細(xì)胞外基質(zhì)組分，使得肝細(xì)胞復(fù)制得以進(jìn)行。此研究對(duì)上面提到的TNF和EGFR之間信號(hào)傳導(dǎo)理論是一個(gè)擴(kuò)展，并為肝再生的研究提供了有趣的體外系統(tǒng)。

化學(xué)藥物誘導(dǎo)的肝中毒后，抑制TNF-α明顯降低肝臟中 TGF-αmRNA以及蛋白表達(dá)水平。在抗TGFα的中和抗體存在時(shí)，TNFα的絲裂原活力就消失了。用轉(zhuǎn)染TGFα啟動(dòng)子和RNA聚合酶抑制劑的細(xì)胞研究，證明TNFα在轉(zhuǎn)錄前及轉(zhuǎn)錄后兩個(gè)階段調(diào)節(jié)TGFα的表達(dá)。以上研究表明TNFα是通過(guò)直接誘導(dǎo)TGFα的表達(dá)參與肝臟修復(fù)和再生的。

圖4 通過(guò)TACE激活EGFR的機(jī)制Fig.4 Mechanism for EGFR activation through TACE activity

4 問(wèn)題與展望

肝損傷后的再生過(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜，多種因子參與并且受到精密調(diào)控的過(guò)程。除了大量的細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子，還涉及多種細(xì)胞外基質(zhì)、代謝相關(guān)因子以及免疫相關(guān)分子。各種細(xì)胞及因子之間存在著復(fù)雜的相互作用，許多詳細(xì)的機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。在過(guò)去幾十年時(shí)間中，在生命科學(xué)領(lǐng)域以及臨床方面對(duì)肝再生的研究都取得了巨大的進(jìn)展和成就。并且隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在可以建立適當(dāng)?shù)膭?dòng)物模型以研究生命研究以及臨床肝再生研究中分子和細(xì)胞學(xué)方面中尚未解決的問(wèn)題。

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The Effect of Cytokine and Growth Factor in Liver Regeneration

LIU Xue-li，WANG Hai-tao
(Key Laboratory of Human Diseases Comparative Medicine，Ministry of Health，Institute of Laboratory Animal Science，Chinese Academy of Medical Sciences(CAMS)＆ Comparative Medicine Center，Peking Union Medical College(PUMC)，Beijing 100021，China)

Liver regeneration is a very complex and well-orchestrated process.A number of growth factors(involving HGF，TGF，EGF and so on)and cytokines(involving TNF，IL-6)are involved and regulate this process，and intricate the interactions among them.This review focuses on two kinds of factors-growth factors and cytokines.

Liver regeneration;Growth factor;Cytokine

R446

A

1671-7856(2010)09-0060-07

2010-03-16

劉學(xué)麗(1982年－)，女，實(shí)習(xí)研究員，主要從事肝再生方面的研究。

王海濤，男，副教授，主要研究方向:干細(xì)胞和再生生物學(xué)。E-mail:htwanggene@yahoo.com。