脂肪因子與肝纖維化研究進展

游國瓊　周曉茜

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·綜述·

脂肪因子與肝纖維化研究進展

游國瓊周曉茜

肝纖維化常發(fā)生于急性或慢性肝損傷后，其致病機制十分復雜。慢性肝病進展為肝纖維化過程中，細胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)持續(xù)沉積可導致肝硬化的發(fā)生，組織學上表現(xiàn)為漩渦狀的膠原蛋白及ECM蛋白圍繞肝細胞沉積。正常肝細胞功能受到顯著影響時，可出現(xiàn)臨床肝硬化或終末期肝病相關(guān)癥狀，導致門靜脈高壓或其他嚴重并發(fā)癥[1]。肝星狀細胞(hepatic stellate cell，HSC)是肝臟中的非實質(zhì)細胞之一，在肝纖維化的發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮著核心調(diào)節(jié)功能。在靜止期時，HSC主要儲存維生素A，有絲分裂程度較低，缺少細胞骨架收縮相關(guān)的關(guān)鍵蛋白；而被激活后，HSC可轉(zhuǎn)換為成纖維細胞樣的細胞，相關(guān)的細胞骨架蛋白的轉(zhuǎn)錄激活，表現(xiàn)為α平滑肌肌動蛋白(α-SMA)等表達增高[2]。同時，活化的HSC還可表達促纖維化關(guān)鍵因子的受體，如血小板驅(qū)動生長因子(platelet driving growth factor，PDGF)及轉(zhuǎn)換生長因子β1(transforming growth factorβ1，TGF-β1)，從而增強相關(guān)信號通路的激活[3]。由白色脂肪組織(white adipose tissue，WAT)合成的脂肪因子屬于多功能的分泌性分子，其對多類重要系統(tǒng)具有廣泛影響。肝臟是人體物質(zhì)代謝的關(guān)鍵器官，也高度表達大量脂肪因子受體。近年來的研究顯示，主要的脂肪因子包括瘦素(Leptin)、脂聯(lián)素(Adiponectin)、纖溶酶原激活物抑制劑(plasminogen activator inhibitor，PAI-1)等均在肝纖維化的發(fā)生與進展中發(fā)揮重要作用。因此，本文對主要脂肪因子在肝纖維化中的功能研究進展進行了簡要綜述。

一、Leptin與肝纖維化

Leptin是最先發(fā)現(xiàn)與肝纖維化直接相關(guān)的脂肪因子。Leptin是由WAT分泌的大小為16 kDa的細胞因子，同時也被認為是一種內(nèi)源性激素，可參與人體正常的能量代謝調(diào)節(jié)。遺傳性Leptin缺陷十分罕見，而循環(huán)Leptin水平通常與人體肥胖程度相關(guān)，在皮下及內(nèi)臟出現(xiàn)過度脂肪蓄積時顯著升高[4]。Leptin的受體是Ob-R(已知存在5種亞型)，這種受體表達于包括下丘腦、肝臟及脂肪組織在內(nèi)的多種器官組織[5]。在Leptin與Ob-R結(jié)合后，受體的JAK2單元可以磷酸化STAT3，激活相應信號轉(zhuǎn)導通路[6]。同時，Leptin是HSC有絲分裂的重要調(diào)節(jié)因子。在體內(nèi)及體外研究中均顯示，Leptin可促進HSC進入有絲分裂M期，是功能類似PDGF的強效有絲分裂調(diào)節(jié)因子[7]。Leptin同樣也能強效增強α1(Ⅰ)及α2(Ⅱ)型纖維蛋白(致密纖維性ECM的主要組成)的轉(zhuǎn)錄激活，促進ECM沉積。Leptin可以刺激基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑1(tissue inhibitor of metalloproteinase 1，TIMP-1)的轉(zhuǎn)錄活化，也是MP-2、TIMP-1、TIMP-2及α-SMA的mRNA再合成的重要促進因子，而這些蛋白發(fā)揮著重要的促肝纖維化作用[8]。

Costantini等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，慢性HCV感染及肝硬化患者存在高水平的Leptin水平表達，而且Leptin水平與HCV相關(guān)肝纖維化程度呈正相關(guān)。Zhai等[10]基于肝纖維化小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，Leptin表達升高水平與肝纖維化程度呈正相關(guān)。Kukla等[11]的研究顯示，Leptin缺陷可以降低去甲腎上腺素活性，引起NK細胞活性降低，從而減緩纖維化程度。基于基因敲出小鼠的研究顯示，Leptin缺陷小鼠可以耐受CCL4誘導的肝纖維化，且在喂食Leptin后可恢復其發(fā)生纖維化的能力，達到與野生型小鼠相似的程度[12]。這也從另一方面證實了Leptin在肝纖維化形成中的重要促進作用。目前認為，Leptin對肝纖維化的促進作用主要是通過其對HSC的影響來實現(xiàn)。HSC的激活是肝纖維化及肝硬化的關(guān)鍵步驟，Leptin可通過JAK2/STAT3信號通路激活HSC并加速ECM的沉積，從而促進肝纖維化發(fā)生。同時，Leptin在肝損傷過程中能夠增加庫普弗細胞、巨噬細胞及內(nèi)皮細胞釋放強效促纖維化因子TGF-β，從而形成有利于肝纖維化的微環(huán)境[13]。膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding protein -1c，SREBP-1c)可抑制HSC的活性，而Leptin可以通過β-連環(huán)蛋白相關(guān)的信號通路強烈的抑制SREBP-1c表達，從而促進HSC的激活[14]。Zhang等[15]也通過對小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，Leptin也可通過STAT3信號通路來抑制SREBP-1c表達，從而增強HSC的活性，達到促進小鼠肝纖維化的作用。體外研究顯示，TNF-α凋亡誘導配體可以選擇性靶向作用于活化HSC，從而引起HSC凋亡，而Leptin增強HSC抵抗此類配體所誘導凋亡的能力，從而促進纖維化形成[16]。Zhou等[17]的研究中，過氧化物酶活化增生受體γ1(peroxisome proliferator-activated receptor γ1，PPARγ1)作為關(guān)鍵的抗纖維化核受體，在激活后可促進活化HSC回復至靜息狀態(tài)，而Leptin對核受體PPARγ1表達的具有抑制作用，從而有助于HSC活性的增強，促進HSC介導的肝纖維化進展。同時，Leptin還可通過IL-6依賴的信號途徑來促進HSC生成α-SMA，促進細胞間骨架蛋白的形成與ECM的沉積[18]。這些研究均從不同的側(cè)面反映了Leptin通過調(diào)節(jié)HSC來促進肝纖維化發(fā)生發(fā)展的功能作用。

二、Adiponectin與肝纖維化

Adiponectin是目前發(fā)現(xiàn)在肝纖維化中發(fā)揮重要作用的另一種脂肪因子。Adiponectin是包含274個氨基酸的分子量為28 kDa的蛋白，由AdipoQ基因編碼。Adiponectin在人體血漿總蛋白中占約0.05%，正常情況下濃度約為5～30 μg/mL，是WAT合成的最豐富的脂肪因子[19]。雖然Adiponectin并非由肝細胞或肝非實質(zhì)細胞分泌，但是肝細胞可表達兩種主要的Adiponectin受體(Adipo R1及R2)，其中Adipo R1主要表達于骨骼肌及活化的HSC，Adipo R2主要表達于其他的肝細胞，且Adiponectin對HSC的生物學調(diào)節(jié)功能主要通過Adipo R1相關(guān)信號通路來完成，其中靜止及活化狀態(tài)的HSC均可表達Adipo R1，但是Adipo R1只誘導活化的HSC凋亡[20]。人體內(nèi)的Adiponectin以3種寡聚蛋白的形式存在：低分子量三聚體、中分子量六聚體及高分子量(high molecular weight，HMW)多聚體[21]。HMW型的Adiponectin是人體內(nèi)最主要的生物活性Adiponectin，與多種肝臟病變，如炎癥、纖維化、脂肪性變性等具有一定的相關(guān)性[22]。

目前，肝纖維化時Adiponectin在肝損傷及肝纖維化中的表達情況及相關(guān)功能作用仍存在一定的爭議。一方面，一些研究數(shù)據(jù)顯示，Adiponectin在伴有嚴重肥胖及肝纖維化的非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)患者可出現(xiàn)下降，提示了Adiponectin在脂肪代謝及肝纖維化中發(fā)揮著截然不同的功能作用[23]。Adiponectin在肝纖維化病變中主要發(fā)揮保護性作用，是纖維化病變的重要拮抗因子。Adiponectin可通過多種途徑抑制活化HSC的增殖、遷徙，并下調(diào)重要促肝纖維功能因子TGF-β的表達。在體外實驗中，活化的HSC可高度表達Adiponectin受體，而在動物實驗中，Adiponectin完全敲出的小鼠模型纖維化程度更為嚴重。此外，研究還顯示，Adiponectin可以通過改變MMP-1與TIMP-1的比例來促進ECM降解，而且Adiponectin也能夠通過增強p53及Rb蛋白的表達來促進活化HSC的凋亡，從而發(fā)揮重要的拮抗纖維化的作用[24]。Kumar等[25]的研究顯示，Adiponectin可通過Adipo R1 -pAPPL1依賴的信號轉(zhuǎn)導通路調(diào)節(jié)局部黏附激酶(focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)的脫磷酸化。反之，通過使FAK去活化，Adiponectin可促進維持成纖維細胞表型的關(guān)鍵蛋白——局限性黏附蛋白分解，從而緩解肝纖維化的進展。此外，Handy等[20]也發(fā)現(xiàn)，Adipoectin具有拮抗肝纖維化的的作用，而這一功能也主要是經(jīng)由多種信號通路抑制Leptin的表達來完成。另一方面，一些研究也顯示Adiponectin在一些肝纖維化患者中是存在顯著的表達升高，對Adiponectin對肝纖維化的拮抗作用也提出了質(zhì)疑。如Hsu等[26]的最新研究顯示，與無HBV感染的健康人相比，慢性HBV感染患者血漿脂類含量，Adiponectin、Leptin及Visfatin水平均與HBsAg及HBV DNA呈顯著正相關(guān)。而高血漿Adiponectin水平與老年男性HBeAg陰性患者的進展期肝纖維相關(guān)(P<0.05)。Pepping等[27]的研究中，特異性肽段ADP355作為Adiponectin的拮抗劑，用于小鼠模型時可以減弱CCL4誘導的肝纖維化，提示了Aiponectin可能是CCL4誘導的肝纖維化的促進因子。如Mera等[28]的研究結(jié)果也顯示，在HCV-4感染的患者中，升高的血清Adiponnectin水平與胰島素抵抗、肝臟炎癥及纖維化程度存在正相關(guān)。

三、其他脂肪因子與肝纖維化

其他與肝纖維化病變相關(guān)的脂肪因子還包括纖溶酶原激活物抑制劑(PAI-1)、Resistin、Apelin、Vasfatin等，對于這些脂肪因子在肝纖維化及肝硬化發(fā)生中的具體具體作用機制也在不斷的深入研究中。未來不僅這些因子的作用機制得到更纖細的闡述，也可能發(fā)現(xiàn)更多新的重要脂肪因子。為從不同的角度闡述肝纖維化的機制及尋找新的治療靶點提供參考。

PAI-1是絲氨酸蛋白激酶抑制劑超家族的成員，可以阻斷尿激酶型纖溶酶原激活物(urokinase-type plasminogen activator，uPA)及組織型纖溶酶原激活物(tissue-type plasminogen activator，tPA)的絲氨酸蛋白酶功能。PAI-1的主要功能是調(diào)節(jié)網(wǎng)狀MMP的沉積，參與了膠原蛋白生成與降解之間的平衡調(diào)節(jié)[29]。在肝纖維化過程中，升高的PAI-1水平能夠減緩膠原蛋白降解速度并加重MMP沉積，加重纖維化形成[30]。PAI-1同樣也可調(diào)節(jié)多種在肝纖維化中發(fā)揮重要作用的細胞因子，如TGF-β、IL-1、表皮生長因子及胰島素等，從而間接影響肝纖維化的發(fā)生。Resistin是脂肪組織產(chǎn)生的12.5 kDa的多肽，具有調(diào)節(jié)糖代謝的功能，同時也參與了胰島素抵抗的發(fā)生。Nobili等[31]的重要研究顯示，在NAFLD患者中，肝祖細胞的Resistin表達顯著升高，且升高程度與肝纖維化程度呈正相關(guān)。在Krist等[32]的研究中，結(jié)扎小鼠膽道后，表達升高的Resistin可以刺激HSC轉(zhuǎn)變?yōu)槌衫w維細胞，同時促進庫普弗細胞產(chǎn)生TGF-β，導致Ⅰ型膠原蛋白增多，加重肝纖維化的發(fā)生。庫普弗細胞及HSC表達的Resistin水平也與患者的肥胖程度相關(guān)，提示了肥胖作為促進肝纖維化危險因素的重要作用，同時Resistin也可作為NAFLD患者肝病進展的血清學預測指標。Aplin由APLN基因編碼，是G蛋白偶聯(lián)蛋白受體APJ的配體，在肝臟中存在表達。有研究顯示，小鼠模型及肝硬化患者的Apelin水平及其同源性受體的表達顯著升高，提示Apelin的異常表達與肝纖維化及硬化存在一定的相關(guān)性[33]?；罨腍SC是肝臟中Apelin的重要合成來源，而肝纖維化時的肝細胞的Apelin受體表達也顯著升高。有研究使用Apelin受體拮抗劑治療小鼠肝硬化模型，可以顯著降低其肝纖維化程度，從另一方面也證實了Apelin在肝纖維化的發(fā)展中發(fā)揮作用[34]。Vasfatin也屬于脂肪因子，最新的研究顯示其在肝纖維化的發(fā)生中也發(fā)揮著重要的功能作用。如Nan等[35]的研究顯示，CCl4誘導的肝纖維化小鼠模型的肝組織中Vasfatin mRNA表達顯著升高，同時使用PPARα拮抗劑可以顯著抑制其表達，并降低膠原蛋白沉積及α-SMA表達，減緩肝纖維化程度。這些脂肪因子在物質(zhì)代謝、組織炎癥及纖維化中的作用十分復雜，其對肝纖維化產(chǎn)生影響的具體機制也還需要更深入的討論。尤其是近年來NAFLD及其相關(guān)肝纖維化發(fā)病率的顯著升高，脂肪因子在其中的功能作用也得到了凸顯。

四、問題及展望

肝臟是具有多種功能的復雜器官，發(fā)生病變時可同時影響人體的物質(zhì)代謝及免疫調(diào)節(jié)功能。肝臟也是脂肪因子的主要效應器官，脂肪因子在肝臟炎癥、纖維化及肝硬化過程中發(fā)揮何種功能作用尚未完全闡明。對肝纖維化發(fā)生發(fā)展中脂肪因子功能的深入研究也有助于尋找更為有效的治療靶點，從而改進對肝纖維化病變的臨床治療。

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(本文編輯：張苗)

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2016-04-11)