肝纖維化中TGF－β 的研究進(jìn)展

李 仙

(宜春學(xué)院 化學(xué)與生物工程學(xué)院，江西 宜春 336000)

肝纖維化是多種原因引起的慢性肝損害所致的病理改變，表現(xiàn)為肝內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)過度異常沉積從而導(dǎo)致肝臟功能異常，是慢性肝病發(fā)展到肝硬化的必經(jīng)階段。［1］研究發(fā)現(xiàn)，激活的肝星狀細(xì)胞(HSC)是促進(jìn)ECM 沉積的主要細(xì)胞。HSC 的激活源于多種細(xì)胞因子的參與，其中TGF－β 可激活HSC 并參與調(diào)節(jié)ECM 的合成與沉積，被認(rèn)為是肝纖維化形成的關(guān)鍵因素。［2，3］TGF－β 在肝臟的過度表達(dá)可以引起嚴(yán)重的肝纖維化。［4］本文就TGF－β 的受體結(jié)構(gòu)、生理效應(yīng)與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，以及TGF 促進(jìn)肝纖維化形成的機(jī)制及相應(yīng)治療的最新研究進(jìn)展作一綜述。

1 TGF－β 及其受體結(jié)構(gòu)

TGF－β 是一組最新發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化的細(xì)胞因子家族，其廣泛存在于動(dòng)物正常組織細(xì)胞及轉(zhuǎn)化細(xì)胞中，Kupffer 細(xì)胞、HSC、肝細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等都可分泌，但以骨組織和血小板中含量最高。

TGF－β 在人體分布廣泛，幾乎所有正常的人體組織細(xì)胞表面都含有TGF－β。在人或其它哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了TGF－β 的Ⅰ～Ⅴ五種亞型。在細(xì)胞內(nèi)存在的TGF－β 幾乎沒有生物活性，其生物學(xué)效應(yīng)的發(fā)揮必須通過與靶細(xì)胞表面具有親和力的受體結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)。人多種細(xì)胞表面存在結(jié)構(gòu)相似的三種類型的受體(TGF－βⅠ、Ⅱ、Ⅲ)。TGF－βⅠ(TβRⅠ)和TGF－βⅡ(TβRⅡ)型受體跨膜區(qū)均含絲氨酸(Ser)/蘇氨酸(Thr)蛋白激酶結(jié)構(gòu)域并具有Ser/Thr蛋白激酶活性。［5］與Ⅱ型受體相比，Ⅰ型受體的胞外區(qū)與胞漿區(qū)均較短。Ⅰ型受體的胞漿近膜區(qū)有一個(gè)具有特異性和高度保守性的富含絲氨酸(Ser)和甘氨酸(Gly)的結(jié)構(gòu)域，其特異性主要表現(xiàn)在含有獨(dú)特的SGSGSG 序列，因此該結(jié)構(gòu)域又稱為GS 結(jié)構(gòu)域，它是受體激酶活性的關(guān)鍵作用區(qū)域。［6］Ⅱ型受體雖然沒有GS 區(qū)域，但其在C 末端含有由22 個(gè)氨基酸組成的富含絲氨酸/蘇氨酸的短尾，這一結(jié)構(gòu)被認(rèn)為與受體結(jié)合的特異性密切相關(guān)。［7］特別指出的是，Ⅱ型受體胞內(nèi)區(qū)高度保守并且具有很多自身磷酸化的位點(diǎn)，因此它同時(shí)具有絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化與自身磷酸化的功能。［8］Ⅲ型受體(250 ～300kD)也稱為輔助受體，是蛋白多聚糖，含有類肝素、硫酸葡糖胺聚糖鏈。Ⅲ型受體負(fù)責(zé)結(jié)合并濃縮TGF。

2 TGF－β 的生理效應(yīng)及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

2.1 TGF－β 的生理效應(yīng)

過去對TGF－β 的生物學(xué)功能研究主要集中在炎癥、組織修復(fù)和胚胎發(fā)育等方面，近年來發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞的生長、分化和免疫功能中TGF－β 同樣起到了重要的調(diào)節(jié)作用。TGF－β1是細(xì)胞和組織中含量最多的TGF－β 家族成員。Coker RK 等研究發(fā)現(xiàn)，［9］TGF－β1具有細(xì)胞黏附、遷移、抑制大多數(shù)細(xì)胞的增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞分化、調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的增殖與分化、免疫應(yīng)答以及促進(jìn)ECM 與膠原生成等多重的生物學(xué)作用。少量的TGF－β1能直接刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞及血管生成，過量的TGF－β1則抑制細(xì)胞增生，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

2.2 TGF－β 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

目前，國內(nèi)外對于TGF－β 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究主要分成以下兩個(gè)方面。

2.2.1 TGF－β/Smads 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

Smads 蛋白是目前所知的的唯一的Ⅰ型受體胞內(nèi)激酶的底物，目前已知的10 種Smads 蛋白均與TGF－β 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)。在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中，TGF－β 先與細(xì)胞膜上的Ⅱ型受體結(jié)合，而后吸收Ⅰ型受體并在細(xì)胞膜上形成一個(gè)異源復(fù)合物，同時(shí)使Ⅰ型受體GS 區(qū)域活化?；罨蘑裥褪荏w可繼續(xù)活化下游的Smads2、Smads3 蛋白的絲氨酸殘基并磷酸化。最后，活化的Smads2、Smads3 蛋白可與Smads4蛋白結(jié)合形成異源多聚體復(fù)合物并進(jìn)入細(xì)胞核，然后通過與細(xì)胞核內(nèi)其它轉(zhuǎn)錄因子相互作用來共同調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)。

Smads7 屬于TGF－β 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制分子，可競爭性抑制Smads2、Smads3 蛋白與Ⅰ型受體或Smads4 蛋白的結(jié)合，從而阻斷了Smads2、Smads3 蛋白的磷酸化及入核。經(jīng)過多步的磷酸化反應(yīng)，蛋白酶體的降解及核質(zhì)穿梭，最終由Ⅰ－Smad 終止在整個(gè)Smad 通路。

2.2.2 非TGF－β/Smads 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

越來越多的研究證明，一些非TGF－β/Smads 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路也參與了TGF－β 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。目前，MAPK 通路是非TGF－ β/Smads 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中研究最多的通路，其中MAPK 屬于蛋白激酶家族，它被激活后可向核內(nèi)轉(zhuǎn)移并作用于轉(zhuǎn)錄因子。［10］MAPK 介導(dǎo)下游信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)的機(jī)制主要是通過激活多種蛋白激酶、轉(zhuǎn)錄因子及核蛋白來完成。目前已經(jīng)確定的MAPK 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路包括p38、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)、JNK 和ERK5 四條，均位于真核細(xì)胞內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)，p38MAPK 在瘢痕組織成纖維細(xì)胞中參與TGF－β 轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)。［11］除MAPK 通路以外，非TGF－β/Smads 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路還包括PI3kinase/AKT 通路［12］、G 蛋白－ AC－cAMP 通路［13］及NF－κB 通路［14］，相信隨著理論與技術(shù)的日益成熟，非TGF－β/Smads 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究將更加全面深入。

3 TGF－β 在肝纖維化中的作用

3.1 抑制肝細(xì)胞再生，誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡

TGF－β1抑制肝細(xì)胞的分裂和增殖是通過抑制肝細(xì)胞DNA 的合成同時(shí)抑制間質(zhì)細(xì)胞分泌肝細(xì)胞生長因子以及誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡從而發(fā)揮作用。有研究表明肝細(xì)胞受損后不能再生并可產(chǎn)生TGF－β1，從而加重肝細(xì)胞的損傷，引起肝纖維化的發(fā)生。［15］因此，抑制TGF－β1可以增加肝細(xì)胞的再生，同時(shí)抑制肝纖維化的進(jìn)程。

3.2 活化儲(chǔ)脂細(xì)胞

儲(chǔ)脂細(xì)胞(fat－storing cell，F(xiàn)SC，Ito)是肝臟的間質(zhì)細(xì)胞，是纖維細(xì)胞的前身屬結(jié)締組織細(xì)胞系統(tǒng)。TGF－β1是儲(chǔ)脂細(xì)胞的生長因子，［16］它可以激活靜息狀態(tài)下的儲(chǔ)脂細(xì)胞或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為纖維母細(xì)胞，同時(shí)刺激這些細(xì)胞向損傷部位遷移并在遷移的過程中不斷增殖并產(chǎn)生大量的膠原。除此之外，儲(chǔ)脂細(xì)胞自身也可分泌TGF－β1，從而使細(xì)胞外基質(zhì)循環(huán)產(chǎn)生。

3.3 抑制肝細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)降解

金屬蛋白酶等水解酶是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)正常降解的主要途徑，而TGF－β1可以通過調(diào)節(jié)水解酶的產(chǎn)生和活性來干擾ECM 的代謝。TGF－β1還可以增加蛋白酶抑制劑的表達(dá)，從而拮抗水解酶的作用，導(dǎo)致ECM 逐漸沉積，加速了肝纖維化的發(fā)展。Flisiak 等［17］研究認(rèn)為，TGF－β1及TIMP－1 表達(dá)與肝纖維化有關(guān)，TGF－β1可通過增加TIMP－1的基因表達(dá)而抑制ECM 降解，從而促進(jìn)肝纖維化的形成與發(fā)展。Gooch JL 等［18］的研究發(fā)現(xiàn)，TGF－β1介導(dǎo)了calcineurin 的磷酸激酶的活化，抑制活性氧(ROS)可阻斷TGF－β1的此介導(dǎo)作用而下調(diào)ECM 的聚集，因此，TGF－β1還可經(jīng)ROS 的產(chǎn)生而介導(dǎo)calcineurin 的活化來調(diào)節(jié)ECM。

4 與TGF－β 相關(guān)的抗肝纖維化作用

4.1 阻斷或競爭性抑制TβRⅡ型受體

TβRⅡ受體是人多種細(xì)胞表面存在一種TGF－β 亞型。其胞內(nèi)區(qū)高度保守并且具有很多自身磷酸化的位點(diǎn)，因此它不僅具有絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化功能而且能夠自身磷酸化。研究發(fā)現(xiàn)，可以通過阻斷TGF－β 的信號(hào)通路來防止肝纖維化的發(fā)生。TGF－β 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程是由細(xì)胞膜上的特異性受體介導(dǎo)的，而在TGF－β1的體內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中起關(guān)鍵作用的是Ⅱ型受體，因此阻斷Ⅱ型受體可以治療肝纖維化。Qi 等為了阻斷內(nèi)源性TβRⅡ受體信號(hào)通路，構(gòu)建了表達(dá)TβRⅡ型受體胞外區(qū)的復(fù)制缺陷型腺病毒載體AdCATβTR。該受體則主要通過門靜脈注射實(shí)現(xiàn)其在肝臟的局部表達(dá)。［19］注射結(jié)果顯示肝纖維化的發(fā)展受到了較明顯的抑制，因此得出結(jié)論:以腺病毒為載體將TβRⅡ型受體基因轉(zhuǎn)導(dǎo)入體內(nèi)對于肝纖維化的治療效果顯著。另外，在對大鼠進(jìn)行肝纖維化造模與治療的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn):可溶性TβRⅡ一方面可以降低膠原沉積，另一方面又可減少HSC的激活及增殖。研究表明，其作用機(jī)制是通過可溶性TβRⅡ與胞膜TβRⅡ競爭性結(jié)合TGF－β 進(jìn)而抑制其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

4.2 抑制TGF－β 的生成和活化

宋仕玲等研究報(bào)道［20］，金三莪術(shù)等中草藥制劑可使肝組織內(nèi)TGF－β1mRNA 水平降低，減少TGF－β1的生成，從而逆轉(zhuǎn)肝纖維化進(jìn)展。另有研究表明［21］，腎素－血管緊張素系統(tǒng)可以促進(jìn)TGF－β 的分泌合成，在治療實(shí)驗(yàn)性大鼠肝纖維化時(shí)，選用血管緊張素受體阻斷劑及血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑可使TGF－βmRNA 水平及TGF－β 蛋白表達(dá)明顯降低。但是目前臨床上應(yīng)用ACEⅠ和AT(1)－R 拮抗劑治療肝纖維化的案例尚無確切報(bào)道。另外，通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體外細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，重組的肝細(xì)胞生長因子對TGF－β 及TGF－βmRNA 的表達(dá)也具有明顯的阻斷作用。

4.3 TGF－β 中和抗體療法

該方法主要是通過中和抗體中和循環(huán)中的TGF－β 進(jìn)而阻止其效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)［22］，鼠單克隆抗體(1D11)不僅可以抑制各種TGF－β 亞型，而且對鼠腎臟纖維化的形成也具有明顯的抑制作用。

綜上所述，肝纖維化的形成機(jī)制是一個(gè)相對復(fù)雜的過程，TGF－β 與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系，盡管對TGF－β 與肝纖維化的研究已取得初步的進(jìn)展，但是其確切的機(jī)制并不十分清楚，因此必須通過更加深入的研究才能獲得更好的方法用于肝纖維化的臨床治療。

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