肝細(xì)胞生長因子抗腎纖維化的機(jī)制

陳雨思 綜述 李均 審校

（遵義醫(yī)學(xué)院珠海校區(qū)，廣東 珠海 519000）

·綜 述·

肝細(xì)胞生長因子抗腎纖維化的機(jī)制

陳雨思 綜述 李均 審校

（遵義醫(yī)學(xué)院珠海校區(qū)，廣東 珠海 519000）

腎纖維化包括腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化，是所有慢性腎臟疾病進(jìn)展到終末期腎病的共同通路。肝細(xì)胞生長因子可以通過減少細(xì)胞外基質(zhì)的沉積、抑制腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化、促進(jìn)細(xì)胞再生、減少凋亡等多種機(jī)制來改善腎纖維化的進(jìn)程。本文就肝細(xì)胞生長因子抗腎纖維化的分子機(jī)制進(jìn)行綜述。

肝細(xì)胞生長因子；腎纖維化；轉(zhuǎn)化生長因子-β；細(xì)胞外基質(zhì)

腎纖維化(renal fibrosis)包括腎小球硬化(glomerulosclerosis)和腎小管間質(zhì)纖維化(tubulointerstitial fibrosis，TIF)，由于腎臟受到損傷、感染、炎癥反應(yīng)、免疫復(fù)合物的沉積及血液循環(huán)障礙等各種致病因素的刺激，腎單位功能遭到破壞，逐步發(fā)展為腎纖維化，是目前各種慢性腎臟疾病(chronic kidney disease，CKD)進(jìn)展到終末期腎病的病理表現(xiàn)，主要表現(xiàn)為細(xì)胞外基質(zhì)(extracelluar matrix，ECM)的堆積和腎單位的固有細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化[1]。近年來，肝細(xì)胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)抗腎纖維化的作用成為研究熱點，大量研究表示，HGF有很好的抗纖維化作用，可能成為一種新的延緩腎纖維化的方法。

1 肝細(xì)胞生長因子與其受體的特點

1.1 肝細(xì)胞生長因子的結(jié)構(gòu)與特點 日本學(xué)者Nakamura等在實驗過程中，在部分肝切除大鼠血清中分離出了肝源性因子，能促進(jìn)原代肝細(xì)胞生長，將其命名為肝細(xì)胞生長因子，HGF是一個分子量為84道爾頓的二聚體分子，本身以一種無活性的單鏈存在，在細(xì)胞外通過蛋白酶水解成一條重鏈-α和一條輕鏈-β，兩者之間通過二硫鍵連接[2]。HGF主要由間質(zhì)細(xì)胞分泌,如肺的成纖維細(xì)胞、肝臟的儲脂細(xì)胞、腎臟的系膜細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞等[3]。

1.2 肝細(xì)胞生長因子受體的結(jié)構(gòu)與特點 c-Met是原癌基因編碼的一種夸膜蛋白，由α鏈和β鏈組成的異二聚體，屬Ⅱ型酪氨酸激酶受體，細(xì)胞外域是其配體主要存在的部位，可識別并結(jié)合HGF，主要存在于全身的上皮細(xì)胞，如腎臟、肝臟、肺等[4]。

1.3 HGF/c-met系統(tǒng)的生物學(xué)特點 HGF與c-Met受體特異性結(jié)合后，首先c-Met受體胞內(nèi)區(qū)的酪氨酸殘基Y1230、Y1234、Y1235磷酸化，再進(jìn)一步磷酸化Y1349、Y1356，形成多功能蛋白來結(jié)合胞內(nèi)的配體蛋白[5]；HGF與C-met形成多功能蛋白能與生長因子受體結(jié)合蛋白-1(Grb2-associated binder 1，GRB1)直接結(jié)合，或者通過GRB1跟生長因子受體結(jié)合蛋白-2 (growth factor-bound protein 2，GRB2)間接結(jié)合；形成的c-Met復(fù)合物再與轉(zhuǎn)錄活化因子3(STAT3)及磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)結(jié)合，激活其下游的生物學(xué)功效，啟動調(diào)控作用，如增加細(xì)胞的增殖能力、提高遷移跟侵襲能力、調(diào)控細(xì)胞的凋亡、抑制和改善慢性炎癥及纖維化[6-7]。Jun等[8]發(fā)現(xiàn)在人前列腺癌細(xì)胞中加入姜黃素干預(yù)可以通過減少c-Met的表達(dá)來逆轉(zhuǎn)HGF導(dǎo)致的上皮向間質(zhì)的轉(zhuǎn)分化(epithelial-mesen-chymal transition，EMT)。

2 腎纖維化的病理機(jī)制

腎纖維化的病理機(jī)制可分為四個階段，首先是細(xì)胞活化和受損階段，血管周圍細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞、單核細(xì)胞被激活并在腎間質(zhì)釋放促炎因子和有害分子；第二階段主要釋放促纖維化因子，如轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor beta，TGF-β)、血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)及結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)等；第三個階段為ECM大量合成，在間質(zhì)不斷累積，并且降解減少；第四階段腎單位數(shù)目逐漸下降，腎功能持續(xù)降低，最終只能以替代治療為主，因此在前期對腎纖維化進(jìn)展過程進(jìn)行干預(yù)與治療，可以提高患者后期的生活質(zhì)量[9-10]。

3 肝細(xì)胞生長因子抗腎纖維化的機(jī)制

目前發(fā)現(xiàn)多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路促進(jìn)腎纖維化，有TGF-β依賴的Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、PDGF/PDGFR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號途徑、JAK/STAT信號途徑、Wnt/β-catenin信號途徑、P13K/ PKB信號途徑等[11]。HGF作為一種有效的抗纖維化因子，目前研究較多的是其通過拮抗TGF-β/Smad信號通路來改善腎纖維化。Chen等[12]在大鼠腎纖維化實驗過程中應(yīng)用重組質(zhì)粒pUDK-HGF來觀察肝細(xì)胞生長因子對大鼠腎纖維化的防治作用，其結(jié)果示HGF治療組腎小管間質(zhì)受損積分減少、腎間質(zhì)內(nèi)管周血管數(shù)量增加及間質(zhì)內(nèi)膠原纖維沉積減少，因此補(bǔ)充外源性的HGF可能逆轉(zhuǎn)腎損傷模型中的纖維化。

3.1 抑制上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化 上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)涉及到細(xì)胞骨架的重新塑造、細(xì)胞跟基質(zhì)之間粘附、細(xì)胞之間的接合、轉(zhuǎn)錄跟調(diào)控，最終導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為成纖維細(xì)胞，這種轉(zhuǎn)分化增加了細(xì)胞的遷移率和侵襲能力。在EMT形成的過程中，上皮細(xì)胞中的膜整合蛋白E-鈣粘著蛋白(E-cadherin)表達(dá)量下降，α平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)的大量增加[13]。HGF可通過對Smad-2/3信號途徑的阻斷來抑制TGF-β誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞表型發(fā)生轉(zhuǎn)化的過程。Li等[14]在體外高糖環(huán)境下培養(yǎng)人腎小管細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)SnoN蛋白的調(diào)節(jié)主要是通過TGF-β/Smad信號通路增加Smad泛素化調(diào)節(jié)因子2(Smurf2)的表達(dá)。HGF可能通過下調(diào)Smurf2的表達(dá)來抑制SnoN蛋白發(fā)生泛素-蛋白酶體依賴性降解，進(jìn)而拮抗TGF-β誘導(dǎo)EMT形成[15]。

3.2 抑制TGF-β 轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)作為重要的促纖維化因子，可以通過多條細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)腎纖維化。首先TGF-β跟跨膜絲氨酸/蘇氨酸激酶受體Ⅱ型受體(TGF-βRⅡ)形成復(fù)合物，再激活絲氨酸/蘇氨酸激酶受體Ⅰ型受體(TGF-βRⅠ)，活化的TGF-βRⅠ受體跟胞內(nèi)的Smad2及Smad3結(jié)合后進(jìn)一步跟Smad4形成結(jié)合物進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮通路轉(zhuǎn)導(dǎo)作用[10]。在大鼠單側(cè)輸尿管梗阻的動物模型中，HGF可抑制TGF-β的表達(dá)通過阻斷Smad-2/3信號途徑中細(xì)胞核中的定位來實現(xiàn)[16]。HFG提高Smad轉(zhuǎn)錄生長抑制 因 子(transcriptional growth inhibitory factor，TGIF)的表達(dá)量來抗纖維化，其發(fā)揮抗組織纖維化的作用可能跟減少成纖維細(xì)胞的內(nèi)源性TGF-β的表達(dá)量有關(guān)[17]。

3.3 調(diào)控細(xì)胞凋亡 足細(xì)胞是腎小球濾過屏障的主要組成部分之一，其完整性破壞會促進(jìn)腎小球硬化的發(fā)展。HGF在腎小管上皮細(xì)胞的抗凋亡作用，主要是通過上調(diào)Bcl-2/Bcl-xl的表達(dá)跟Bad的磷酸化，促進(jìn)凋亡蛋白失去活性，Bag-1作為Bcl-2/Bcl-xl的搭檔，能和HGF的受體c-Met特異結(jié)合，HGF可以通過加強(qiáng)Bag-1與Bcl-1/Bcl-xl的聯(lián)合作用，一方面上調(diào)Bag-1在細(xì)胞中的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞存活；另一方面增強(qiáng)Bcl-1/Bcl-xl的抗凋亡作用[18-19]。Dai等[20]發(fā)現(xiàn)在給阿霉素造模的小鼠補(bǔ)充外源性HGF后，可以通過PI3K/ Akt信號通路阻止Akt磷酸化來減輕足細(xì)胞的凋亡和減少蛋白尿。因此HGF可以調(diào)控細(xì)胞凋亡來進(jìn)一步減輕腎纖維化。

3.4 促進(jìn)ECM降解 細(xì)胞外基質(zhì)在間質(zhì)的沉積是腎纖維化的病理表現(xiàn)之一。ECM的降解主要依靠一種依賴鋅離子及鈣離子的基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)，及內(nèi)源性拮抗劑基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMPs)的調(diào)控，TIMP家族包括四個家族成員：TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3、TIMP-4，其中TIMP-1由多種細(xì)胞分泌，并在體內(nèi)廣泛分布；TIMP-2主要分布在近端腎小管細(xì)胞、黑色素細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及巨噬細(xì)胞。在腎臟主要是TIMP-1和TIMP-2表達(dá)較多；TIMP-1和TIMP-2能夠抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的活動，被認(rèn)為在維持在不同背景的ECM的沉積和降解之間的平衡起著關(guān)鍵的作用；HGF誘導(dǎo)的MMPs的表達(dá)和抑制TIMP-1和TIMP-2的表達(dá)，HGF這種聯(lián)合作用引起基質(zhì)降解的蛋白水解級聯(lián)放大，從而明顯的減輕腎小管上皮細(xì)胞ECM的沉積[21]。程紅新等[22]發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞生長因子可能通過下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9，MMP-9)和纖維連接蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)的表達(dá)來減少ECM的合成及在腎間質(zhì)的沉積，從而延緩腎纖維化。

3.5 促進(jìn)細(xì)胞修復(fù)再生 肝細(xì)胞生長因子為肝源性因子，能促進(jìn)原代肝細(xì)胞生長，Marta等[23]證明在缺血再灌注損傷(ischemiaand reperfusion injury，IRI)急性腎損傷小鼠模型中，HGF可以通過Arf-鳥苷酸交換因子的細(xì)胞附著蛋白(Arf-GEFs)來活化ADP核糖基化因子6(ADP-ribosylation factor 6，Arf6)和Rac1誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞存活和遷移到新裸露的腎小管區(qū)來恢復(fù)腎小管的結(jié)構(gòu)。Flaguer等[24]發(fā)現(xiàn)在鼠糖尿病腎臟病模型中，HGF基因治療提高腎臟表達(dá)基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1(stromal-cell-derived factor-1，SDF-1)的表達(dá)，增加骨髓來源的單核巨噬細(xì)胞遷移到損傷的腎臟，參與腎臟的修復(fù)與再生。

3.6 減少炎癥介質(zhì)的表達(dá) 通過炎癥介質(zhì)介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)在腎纖維化的進(jìn)展起重要作用。NF-κB作為炎癥反應(yīng)的中心因子，HGF可能通過使GSK-3β失活來抑制NF-κB的促炎癥反應(yīng)[25]。Iekushi等[26]發(fā)現(xiàn)TGF-β可以通過Akt/磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)信號途徑促進(jìn)血管緊張素Ⅰ型受體(AT 1 R)的表達(dá)，同時血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)又增加TGF-β的表達(dá)，因此相互促進(jìn)形成循環(huán)；HGF可以通過PTEN/Akt通路改善這種循環(huán)，進(jìn)而減輕腎纖維化。

4 結(jié) 語

腎纖維化的發(fā)病機(jī)制是復(fù)雜的，HGF作為一種保護(hù)因子，可以通過抑制腎小管細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化、促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的降解、促進(jìn)細(xì)胞再生和調(diào)控細(xì)胞凋亡來改善腎纖維化。但是在大量的動物實驗研究中，補(bǔ)充外源性的HGF是否會低估肝細(xì)胞因子對腎纖維化的治療作用，還值得進(jìn)一步探討，目前HGF的很多功能和生物學(xué)機(jī)制還不明確，對其是否運用于臨床還需進(jìn)一步探索。

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Mechanism of hepatocyte growth factor in anti-renal fibrosis.

CHEN Yu-si,LI Jun.Zhuhai Campus of Zunyi Medical Uniwersity,Zhuhai 519000,Guangdong,CHINA

Renal fibrosis,including glomerulosclerosis and tubulo interstitial fibrosis,is the common pathway of all chronic kidney disease progression to end-stage renal disease.Hepatocyte growth factor(HGF)can improve the process of renal fibrosis through various mechanisms such as reducing the deposition of extracellular matrix,inhibiting differentiation of renal tubular epithelial cell,promoting cell regeneration,and reducing apoptosis.This article summaries the molecular mechanism of hepatocyte growth factor in anti-renal fibrosis.

Hepatocyte growth factor;Renal fibrosis;TGF-β;Extracellular matrix

R692

A

1003—6350（2016）20—3364—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.20.032

2016-07-02)

國家自然科學(xué)基金(編號：81260603)

李均。E-mail：lijun69-1214@163.con