脂多糖/Toll樣受體4信號轉(zhuǎn)導與肝纖維化的研究進展

朱曉靜，張 峰，孔德松，陸 茵，王愛云，陳文星，鄭仕中

(南京中醫(yī)藥大學1.藥學院江蘇省中藥藥效與安全性評價重點實驗室，2.中藥學一級學科，江蘇南京 210046)

肝纖維化是肝對慢性肝病的一種修復反應，是各種慢性肝病的共同病理過程，也是慢性肝病發(fā)展成為肝硬化的必經(jīng)階段。肝星狀細胞的活化是肝纖維化的中心環(huán)節(jié)。肝纖維化與肝損傷以及損傷之后的炎癥反應有十分重要的關系。肝組織中的炎癥環(huán)境能通過各種促纖維化因子促進肝星狀細胞的活化?；罨母涡菭罴毎苻D(zhuǎn)化為肌成纖維樣細胞，產(chǎn)生過量的以膠原蛋白Ⅰ和膠原蛋白Ⅲ為主要成分的細胞外基質(zhì)，細胞外基質(zhì)的合成大于降解以致細胞外基質(zhì)的沉積，最終造成肝纖維化[1]。

1 脂多糖/Toll樣受體4信號轉(zhuǎn)導途徑

天然免疫系統(tǒng)作為識別病原體的第一道防線，它能夠識別微生物如細菌、真菌和病毒等，進而引起具有保護作用的天然免疫反應。免疫系統(tǒng)的這種特有的識別功能需要模式識別受體的參與。Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)是模式識別受體家族中的一員，在人類機體已經(jīng)發(fā)現(xiàn)11種。TLR4是第一個被發(fā)現(xiàn)的、同時也是最重要的TLR。它的主要配體是脂多糖，脂多糖是革蘭陰性細菌細胞壁的主要成分。脂多糖/TLR4信號轉(zhuǎn)導是一個十分復雜的過程。脂多糖首先與TLR4的胞外區(qū)域結合，這個過程需要脂多糖結合蛋白、CD14和髓樣分化蛋白2的參與。脂多糖與TLR4結合后引起受體絡合物的構象發(fā)生改變，進而引起胞內(nèi)接頭蛋白的聚集，最終引發(fā)信號級聯(lián)反應。TLR4在胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導需要兩對接頭蛋白如髓樣細胞分化因子88(myeloid cell differentiation factor88，MyD88)和 Toll/白細胞介素1受體相關蛋白含 Toll/IL-1抗性(TIR)域銜接蛋白〔Toll/interleukin-1(IL-1)resistance(TIR)domain-containing adapter protein，TIRAP〕，含TIR接頭蛋白分子(TRIF)和TRIF相關銜接分子(TRIF-related adapter molecule，TRAM)的參與，最終激活轉(zhuǎn)錄因子如NF-κB和活化蛋白1(activating protein-1，AP-1)以及IL調(diào)節(jié)因子，這些轉(zhuǎn)錄因子能引起參與炎癥反應、抗病毒反應、抗細菌反應以及調(diào)控細胞生存和凋亡的基因的轉(zhuǎn)錄[2]。

2 脂多糖/TLR4信號轉(zhuǎn)導與肝纖維化的體內(nèi)實驗

大量研究表明，TLR4是介導肝炎癥反應的重要受體，同時也是連接肝炎癥反應和肝纖維化的中間物質(zhì)，脂多糖能通過肝細胞表面的TLR4受體的介導參與調(diào)節(jié)肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。對膽管結扎致肝纖維化模型的觀察發(fā)現(xiàn)，TLR4-MT大鼠(C3H/HeJ)與TLR4-WT大鼠(C3H/HeOuJ)相比，肝纖維化程度明顯減輕。在四氯化碳肝纖維化模型和硫代乙酰胺肝纖維化模型中，研究者觀察到了同樣的結果[3]。Hua等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在用四氯化碳建立肝纖維化模型的過程中，肝組織中TLR4的表達總體呈上升趨勢，并且肝的損傷程度與TLR4的表達呈正相關。為了證明來源于腸道細菌的脂多糖參與肝纖維化的形成過程，Seki等[3]先給大鼠喂非吸收性的廣譜抗生素，然后再將大鼠的膽道結扎造成肝纖維化模型。結果發(fā)現(xiàn)，與未用抗生素進行預處理的大鼠組相比，這組大鼠在血漿脂多糖水平明顯減少的同時，肝纖維化程度也明顯減輕。Isayama等[5]對缺少脂多糖結合蛋白的大鼠和缺少CD14大鼠進行觀察發(fā)現(xiàn)，肝纖維化減輕。以上結果表明，脂多糖參與TLR4介導的肝纖維化的形成過程。事實上，在膽管結扎、四氯化碳注射及硫代乙酰胺3種肝纖維化模型中，血漿脂多糖的濃度均升高。Steib等[6]認為，脂多糖可以通過增加肝中TLR4和MyD88的表達以增強肝對脂多糖的敏感性。

3 脂多糖/TLR4信號轉(zhuǎn)導與肝纖維化的體外實驗

肝由肝實質(zhì)細胞和肝非實質(zhì)細胞2部分組成。這2種類型的細胞都能表達TLR4[7]?？莘窦毎?、樹突狀細胞以及肝竇內(nèi)皮細胞是肝非實質(zhì)細胞中的3種免疫細胞，也是抗原提呈細胞，參與天然免疫反應和獲得性免疫反應。其中，枯否細胞是肝中最主要的免疫細胞，占總體80%～90%。作為定居在肝中的巨噬細胞，枯否細胞是脂多糖最主要的靶向細胞。正常的枯否細胞沒有檢測到TLR4 mRNA的表達，在用四氯化碳造模2周后，枯否細胞表面的TLR4表達開始增加，于第4周和第6周達到頂峰。并且研究認為，導致枯否細胞表面TLR4表達的增加可能是由于來源于腸道的脂多糖的調(diào)節(jié)作用[4]。受到脂多糖刺激的枯否細胞能通過TLR4的介導產(chǎn)生大量的炎性因子如腫瘤壞死因子α和纖維化因子如轉(zhuǎn)化生長因子β及血小板衍生生長因子等，這些細胞因子會促進肝星狀細胞的活化，進而促進肝纖維化[8]。Chen等[9－10]研究發(fā)現(xiàn)，脂多糖與枯否細胞表面的TLR4結合后，還能促進髓細胞上表達的觸發(fā)受體1(triggering receptor expressed on myeloid cells 1，TREM-1)和 TREM-3 的表達。而這兩個表達于枯否細胞表面的蛋白能進一步加強枯否細胞對脂多糖的炎癥反應，如TREM-1能介導由脂多糖誘導的氮氧化物合酶2的表達。

樹突狀細胞是具有很強抗原提呈功能的專職抗原提呈細胞，它是肝免疫反應的主要啟動者。研究發(fā)現(xiàn)，肝組織中的2種不同類型的樹突狀細胞即髓系樹突狀細胞和淋巴系樹突狀細胞均表達低水平的TLR4 mRNA[11]。與脾來源的樹突狀細胞相比，肝組織中的樹突狀細胞需要更高的脂多糖起始濃度才能引起樹突狀細胞對脂多糖的反應[12]。這可能是正常肝對脂多糖產(chǎn)生耐受的機制之一。肝受到損傷后，肝中的脂多糖增加，樹突狀細胞表面的TLR4表達也增加。樹突狀細胞能通過其表面的脂多糖/TLR4信號轉(zhuǎn)導產(chǎn)生的腫瘤壞死因子α增強肝星狀細胞、自然殺傷細胞以及T細胞介導的炎癥反應，促進肝纖維化[13]。在受到脂多糖的反復刺激后，樹突狀細胞還能通過產(chǎn)生IL-10誘導T細胞亞群的分化，降低肝的免疫反應性，促進其對脂多糖的免疫耐受[14]。也有研究認為，樹突狀細胞能減輕四氯化碳引起的肝纖維化程度。此外，在肝損傷停止后，樹突狀細胞還能通過增加基質(zhì)金屬蛋白酶9的生成促進肝纖維化的逆轉(zhuǎn)[15]。

研究表明，肝竇內(nèi)皮細胞在受到脂多糖的刺激后，能通過TLR4介導的MyD88依賴性信號通路，增加基質(zhì)金屬蛋白酶2的生成以促進其分解基質(zhì)膜的能力，進而提高其侵襲能力，最終促進肝纖維化過程中的血管生成[16]。同樣，脂多糖與肝竇內(nèi)皮細胞表面的TLR4受體結合后，會促進TREM-1和TREM-3的表達[9－10]。另外，用脂多糖反復刺激肝竇內(nèi)皮細胞后，肝竇內(nèi)皮細胞會對脂多糖產(chǎn)生耐受性，這種現(xiàn)象有利于肝對炎癥反應的控制，進而有利于肝纖維化的逆轉(zhuǎn)[17]。

肝星狀細胞也是肝非實質(zhì)細胞中的一員，它是引起肝纖維化的主要細胞，它的活化是肝纖維化的中心環(huán)節(jié)[1]。傳統(tǒng)上認為，肝星狀細胞是受到枯否細胞表面脂多糖/TLR4信號轉(zhuǎn)導產(chǎn)生的細胞因子的刺激而活化的，即肝星狀細胞是受到脂多糖/TLR4的間接調(diào)控。事實上，肝星狀細胞是受到自身表面的脂多糖/TLR4的直接調(diào)控。靜止的肝星狀細胞只表達低水平的TLR4，不表達CD14和髓樣分化蛋白2?；罨母涡菭罴毎蠺LR4，CD14以及髓樣分化蛋白2的表達均明顯增加[18]。脂多糖能通過肝星狀細胞表面的TLR4信號轉(zhuǎn)導，活化NF-κB和c-Jun氨基端激酶，促進炎性因子IL-8、單核細胞趨化蛋白1、細胞間黏附分子1和血管細胞黏附分子1的表達，增強肝的炎癥反應，最終促進肝纖維化[18]。轉(zhuǎn)化生長因子β是重要的促進肝星狀細胞活化的細胞因子。Teratani等[19]認為，脂多糖還能通過肝星狀細胞表面的TLR4信號轉(zhuǎn)導，下調(diào)轉(zhuǎn)化生長因子β的仿真受體Bambi，增強肝星狀細胞對轉(zhuǎn)化生長因子β的敏感性以促進肝纖維化。此外，脂多糖還能通過促進肝星狀細胞產(chǎn)生纖連蛋白以進一步促進肝竇內(nèi)皮細胞的遷移和促血管生成能力[20]?？莘窦毎侵嗵侵饕陌屑毎闹饕饔檬亲鳛檗D(zhuǎn)化生長因子β最主要的來源細胞來促進肝星狀細胞的活化，即枯否細胞只是通過其表面的脂多糖/TLR4信號轉(zhuǎn)導間接促進肝纖維化。事實上，肝星狀細胞才是主要的通過脂多糖/TLR4信號轉(zhuǎn)導直接促進肝纖維化的細胞[21]。

肝細胞屬于肝實質(zhì)細胞，能吸收脂多糖，并且通過將其分泌到膽汁中而使其從體循環(huán)和門靜脈中消除[22]。研究者在來源于人的肝細胞中檢測到了TLR4 mRNA和蛋白的表達，并且肝細胞受到脂多糖的刺激后，其表面的TLR4表達增加[23－24]。Scott等[25]認為，肝細胞可通過產(chǎn)生脂多糖結合蛋白來增強肝非實質(zhì)細胞對脂多糖的反應。另外，肝細胞通過脂多糖/TLR4的信號轉(zhuǎn)導產(chǎn)生的干擾素能通過旁分泌途徑提高肝單核細胞如枯否細胞的抗炎因子IL-10的表達，降低炎性因子的生成如腫瘤壞死因子α的表達，進而減輕肝纖維化[26]。

4 展望

綜上所述，脂多糖/TLR4信號通路在肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展過程中有重要作用。特別是肝星狀細胞表面脂多糖/TLR4信號通路的發(fā)現(xiàn)，為以肝星狀細胞為靶標治療肝纖維化提供了又一新思路。針對脂多糖/TLR4信號通路的干預將成為防治肝纖維化新的靶點。目前，也有采用TLR4信號通路中的關鍵蛋白MyD88的抑制劑ST2825用于肝損傷動物模型的研究，研究結果表明此抑制劑有較好的療效[27]。最新研究發(fā)現(xiàn)，從白樺樹提取的某種活性成分BA能抑制TLR4/MyD88/NF-κB信號通路，顯示了顯著的抗肝纖維化作用[28]。隨著人們對TLR4信號通路的進一步認識，針對此信號通路的藥物研究也將成為一個熱點，且將為防治肝纖維化帶來新的突破。

但是，不可否認，目前對其認識尚不夠全面。比如，脂多糖/TLR4信號通路與其他通路之間存在怎樣的相互作用關系，它們是通過什么途徑來共同影響肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。除此之外，脂多糖/TLR4信號通路的出現(xiàn)無疑是把“雙刃劍”，肝細胞通過脂多糖/TLR4的信號轉(zhuǎn)導對肝纖維化存在促進作用的同時也存在抑制作用，故通過這一通路治療肝纖維化的治療手段有待對其作進一步的探索和思考。

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