缺氧誘導(dǎo)因子-1α和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子對(duì)肝硬化的研究進(jìn)展*

周新玲 劉煥星

(1.泰山醫(yī)學(xué)院，山東 泰安 271016；2.泰山醫(yī)學(xué)院附屬泰山醫(yī)院，山東 泰安 271000)

近年來(lái), 細(xì)胞因子對(duì)肝臟疾病的作用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。肝硬化是消化系常見(jiàn)病，也是后果嚴(yán)重的疾病。肝硬化時(shí)肝細(xì)胞結(jié)節(jié)狀增生及組成肝癌梁索的細(xì)胞層次增加；過(guò)量纖維結(jié)締組織增生等可以造成細(xì)胞的缺氧微環(huán)境。在缺氧條件下，缺氧誘導(dǎo)因子1(HIF-1)能激活多種缺氧反應(yīng)性基因的表達(dá), 是目前發(fā)現(xiàn)的唯一的特異性低氧狀態(tài)下發(fā)揮活性的核轉(zhuǎn)錄因子[1]。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)是目前已知的最關(guān)鍵的血管生成促進(jìn)因子, 其在低氧環(huán)境中的表達(dá)受HIF-1的調(diào)控[2]?，F(xiàn)就其研究進(jìn)展及兩者的相關(guān)性作一綜述。

肝硬化(hepatic cirrhosis)是臨床常見(jiàn)的慢性進(jìn)行性肝病，由一種或多種病因長(zhǎng)期或反復(fù)作用形成的彌漫性肝損害。病理組織學(xué)上有廣泛的肝細(xì)胞壞死、殘存肝細(xì)胞結(jié)節(jié)性再生、結(jié)締組織增生與纖維隔形成，導(dǎo)致肝小葉結(jié)構(gòu)破壞和假小葉形成，肝臟逐漸變形、變硬而發(fā)展為肝硬化。

1 缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)和VEGF

1.1HIF-1α

HIF-1是目前發(fā)現(xiàn)的唯一的一個(gè)特異性缺氧狀態(tài)下發(fā)揮活性的核轉(zhuǎn)錄因子，參與60余種基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)。HIF-1首先是由Semenza和Wang于1992年首次在缺氧的肝癌細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的[3]。是由缺氧、CoCl2、去鐵胺等誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生的一種核蛋白，由α、β亞基組成，兩者都屬于bHLH-PAS( basic-helix-loop-helix-per-amt-sim)家族蛋白。HIF-1α是調(diào)節(jié)亞單位，決定HIF-1的活性，對(duì)氧的依賴性較強(qiáng)，既是氧調(diào)節(jié)亞基又是活性亞基，對(duì)調(diào)節(jié)微環(huán)境中的氧平衡起主要作用。常氧狀態(tài)下，細(xì)胞雖然不斷地合成HIF-1α，但由于它受泛素蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin-proteasome system)的作用而迅速被降解，很難檢測(cè)到[4]。缺氧狀態(tài)下，HIF-1α的泛素化急劇減少，并從胞漿轉(zhuǎn)位至胞核內(nèi)，與HIF-1β結(jié)合形成異二聚體，成為有活性的HIF-1復(fù)合物，再結(jié)合到其靶基因的啟動(dòng)子或增強(qiáng)子的缺氧反應(yīng)元件(hypoxia response element，HRE)上，從而可在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控諸多靶基因的表達(dá)，參與維持細(xì)胞、組織、機(jī)體氧平衡的各種基因的轉(zhuǎn)錄[5]。HIF-1主要通過(guò)4種途徑激活、啟動(dòng)靶基因的表達(dá),以使細(xì)胞適應(yīng)缺氧[6]: (1)增加轉(zhuǎn)鐵蛋白及其受體、血紅素加氧酶1和紅細(xì)胞生成素等基因及產(chǎn)物的表達(dá)促進(jìn)紅細(xì)胞增殖, 以增加全身組織氧的輸送；(2)促進(jìn)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)等合成, 從而促使血管擴(kuò)張和新血管的生成以增加局部組織氧供；(3)促進(jìn)與葡萄糖運(yùn)輸和利用有關(guān)的靶基因, 如葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1以及與糖酵解相關(guān)的酶如醛縮酶A、C, 烯醇化酶1等的合成, 從而增強(qiáng)糖酵解[7], 以提高細(xì)胞在低氧情況下的代謝適應(yīng)能力；(4)促進(jìn)胰島素樣生長(zhǎng)因子2等的合成, 調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝, 促進(jìn)細(xì)胞增殖和存活。

1.2血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)

VEGF由Leung等首先從牛垂體濾泡細(xì)胞cDNA文庫(kù)中用多克隆雜交系列分析克隆。它由某些腫瘤細(xì)胞分泌, 通過(guò)與血管內(nèi)皮上的相應(yīng)受體結(jié)合促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖, 同時(shí)可增加血管通透性使內(nèi)皮細(xì)胞遷移, 誘導(dǎo)腫瘤血管生成, 維持腫瘤的繼續(xù)生長(zhǎng), 是目前發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)烈的血管生成因子, 與諸多生理及病理過(guò)程有關(guān)[8]。

VEGF屬血小板源性生長(zhǎng)因子家族的生長(zhǎng)因子，是高度保守的同源二聚體糖蛋白。是一種受低氧誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞特異的有絲分裂原，可刺進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞分裂、誘發(fā)血管形成及增加血管通透性。HIF-1可通過(guò)與VEGF上的低氧反應(yīng)元件結(jié)合從而促進(jìn)其表達(dá)。其表達(dá)量與環(huán)境氧濃度密切相關(guān)，常氧時(shí)VEGF呈低表達(dá)，其主要作用是維持血管密度平衡；低氧時(shí)其表達(dá)顯著增高，血液中的VEGF與受體結(jié)合，從而激活胞內(nèi)酪氨酸激酶，啟動(dòng)下游細(xì)胞信號(hào)級(jí)聯(lián)，促進(jìn)微血管的生成。

目前已證實(shí)VEGF是內(nèi)皮細(xì)胞選擇性有絲分裂原, 除能增加內(nèi)皮細(xì)胞胞漿內(nèi)Ca2+的濃度及使微血管(主要是毛細(xì)血管后靜脈及小靜脈) 對(duì)大分子物質(zhì)的通透性增高外, 尚能從多種途徑使內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)呈細(xì)長(zhǎng)狀并刺激其復(fù)制, 刺激葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入內(nèi)皮細(xì)胞, 促使內(nèi)皮細(xì)胞、鼠單核細(xì)胞和胎牛成骨細(xì)胞移位, 能改變內(nèi)皮細(xì)胞基因激活的模式, 上調(diào)纖維蛋白溶解酶原激活劑(包括尿激酶型及組織型)及其抑制劑PAI-I的表達(dá), 誘導(dǎo)其他內(nèi)皮細(xì)胞蛋白酶, 間質(zhì)膠原酶和組織因子的表達(dá)[9]。

1.3HIF-1α與肝硬化

HIF-1不僅在正常肝臟的低氧代謝中具有關(guān)鍵作用, 而且在肝臟炎性活動(dòng)中也起到了重要作用。肝臟受損及繼發(fā)炎癥時(shí), 均伴有缺氧現(xiàn)象[10]。王海平、陳孝平等[11]對(duì)146例手術(shù)切除后的肝硬化和肝癌標(biāo)本進(jìn)行連續(xù)切片和免疫組織化學(xué)檢測(cè)，結(jié)果顯示：HIF-1α在肝硬化肝細(xì)胞、肝癌細(xì)胞、腫瘤新生血管內(nèi)皮、新生膽管上皮中普遍表達(dá)。HIF-1α主要位于胞漿中，部分胞核中也有表達(dá)。HIF-1α在肝硬化組織中普遍表達(dá),可能與下列因素有關(guān):(1)肝組織的缺血,缺氧使HIF-1α表達(dá)上調(diào), 如小葉中央靜脈周圍肝細(xì)胞缺氧明顯, 這些部位細(xì)胞HIF-1α表達(dá)更強(qiáng)。(2)一些病理情況下，組織結(jié)構(gòu)異常和血液動(dòng)力學(xué)紊亂使細(xì)胞存在缺氧微環(huán)境: 如肝硬化時(shí)肝細(xì)胞結(jié)節(jié)狀再生, 肝結(jié)締組織增生, 假小葉形成使血管系統(tǒng)失去原有的血供特性, 同時(shí)伴有新生血管的形成；大量肝細(xì)胞壞死后纖維結(jié)締組織增生, 剩余的肝細(xì)胞完全失去原結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 肝細(xì)胞周圍瘢痕化, 使血供顯著減少, 此時(shí)HIF-1α的表達(dá)顯示強(qiáng)陽(yáng)性。

1.4VEGF與肝硬化

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)是目前所知道的最重要的直接作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)因子，可特異性地促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分裂、增殖和移動(dòng)，增加血管通透性，在血管形成中起重要作用[12]。VEGF的表達(dá)廣泛見(jiàn)于腫瘤及非腫瘤的病理過(guò)程中，其表達(dá)與作用與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子B(TGF-B),血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF)，NO及一些重金屬離子有關(guān)，還受缺血和缺氧環(huán)境的調(diào)節(jié)[13-14]。李曉虹等人[15]采用酶聯(lián)免疫法分別測(cè)定慢性乙肝、肝纖維化、肝硬化病人的血清VEGF值，結(jié)果證實(shí)：隨著肝纖維化、肝硬化的不斷發(fā)展，患者血清VEGF水平逐漸升高，肝纖維化組明顯高于肝炎組，肝硬化組明顯高于肝纖維化組。其可能原因考慮為肝纖維化患者局部病變肝組織不可避免地存在不同程度的缺氧，而刺激活化肝細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞，它們繼而通過(guò)自分泌和旁分泌的方式產(chǎn)生很多細(xì)胞因子，從而導(dǎo)致VEGF水平增高。至肝硬化階段，肝組織缺血缺氧進(jìn)一步加重，同時(shí)肝細(xì)胞壞死進(jìn)一步增多，釋放出更多的炎性介質(zhì)，刺激存活的肝細(xì)胞和肝星狀細(xì)胞合成分泌更多的VEGF，幫助有效血管網(wǎng)的形成，有利于肝組織的再生[16]。VEGF水平增高可以幫助肝組織中形成有效的血管網(wǎng)以代償肝硬化病變所造成的缺血缺氧狀態(tài)[17]。由此提示, VEGF在肝硬化發(fā)病中起到一定保護(hù)作用, 這保護(hù)作用可能是通過(guò)其改善肝組織的缺血缺氧來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

肝硬化不僅是肝炎的重要病理轉(zhuǎn)歸過(guò)程, 也是肝癌的癌前病變, 而肝纖維化和假小葉形成是肝硬化的重要病理改變。肝纖維化過(guò)程與新生血管的生成密切相關(guān), VEGF在新生血管生成過(guò)程中的作用至關(guān)重要。VEGF的表達(dá)增加使血管生成增加, 而血管生成是纖維間隔形成的重要病理過(guò)程, 同時(shí)大量的纖維組織增生需要新生血管提供營(yíng)養(yǎng)支持, 因此VEGF表達(dá)增加促進(jìn)了肝纖維化的發(fā)展[19]。

2 VEGF與HIF-1α表達(dá)的關(guān)系

鄧琰等[19]通過(guò)對(duì)肝硬化門靜脈高壓癥大鼠的研究表明：隨著肝硬化程度的加重, VEGF的表達(dá)有增高趨勢(shì)。這說(shuō)明, VEGF在肝硬化進(jìn)展過(guò)程中起著重要作用。而H IF-1作為VEGF的上游調(diào)控因子, 在肝硬化進(jìn)展過(guò)程中也可能起著更為重要的作用。

王海平、 陳孝平[11]等通過(guò)連續(xù)切片進(jìn)行組織細(xì)胞定位, 對(duì)HIF-1α和VEGF在同一組織細(xì)胞中的表達(dá)進(jìn)行相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),肝硬化中兩者的表達(dá)強(qiáng)弱呈強(qiáng)正相關(guān)(r=0.923,P<0.001),而且胞漿、胞核中的表達(dá)高度一致。VEGF是HIF-1α的一個(gè)主要靶基因。在研究比較同一組織中HIF-1α和VEGF的表達(dá)后發(fā)現(xiàn), 肝硬化及肝癌中VEGF 與HIF-1α表達(dá)呈正相關(guān), 因此可以認(rèn)為VEGF是依賴于HIF-1α表達(dá)的。

3 展 望

肝癌是死亡率僅次于胃癌、食道癌的第三大常見(jiàn)惡性腫瘤，我國(guó)的肝癌多在肝硬化的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，目前我國(guó)發(fā)病人數(shù)約占全球的半數(shù)以上，占全球肝癌病人的55%，已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅我國(guó)人民健康和生命的一大殺手，其危險(xiǎn)性不容小視。而肝硬化的早期癥狀并不明顯，在發(fā)生輕微病變的時(shí)候，大部分健康的組織尚能夠應(yīng)付日常代謝活動(dòng)的需要，所以不容易發(fā)生不適的癥狀。很多肝病患者正是忽視了肝病的早期表現(xiàn)，所以肝硬化病情加重。最新的醫(yī)療權(quán)威統(tǒng)計(jì)顯示，50%肝硬化患者發(fā)現(xiàn)都是在晚期肝硬化或者肝癌，所以這也是肝硬化死亡率高的原因之一。肝硬化的起病與病程發(fā)展一般均較緩慢，可隱伏3～5年或數(shù)十年之久。

隨著一些因子比如HIF-1與VEGF與腫瘤作用機(jī)制的研究的進(jìn)一步深入，可能通過(guò)抗體或基因水平干預(yù)這些因子及其受體的作用，可以抑制細(xì)胞缺氧及血管生成，從而達(dá)到抑制腫瘤血管生成，抑制腫瘤生長(zhǎng)，防止肝硬化向肝癌進(jìn)展的可能。

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