缺氧與肝纖維化的關系及意義*

彭 瑾 張義平

(1九江學院臨床醫(yī)學院/附屬醫(yī)院婦產科；2九江學院基礎醫(yī)學院 江西九江 332000)

細胞外基質代謝失衡、慢性炎癥發(fā)生和血管新生等過程交織在一起，相互促進肝纖維化發(fā)生和發(fā)展，而肝星狀細胞(HSC)被活化轉變?yōu)槔w維細胞直接和間接推動這一過程。此外，其他的纖維母細胞以及源自骨髓的CD45+的纖維細胞、肌纖維母細胞，甚至膽管上皮細胞、肝細胞亦能發(fā)生上皮間質轉換，也促進肝纖維化發(fā)展[1-2]。目前對肝纖維化機制逐步被深入探討，其涉及許多環(huán)節(jié)以及細胞間的相互作用，不明之處甚多，其中缺氧參與肝纖維化乃至肝硬化的形成，但在治療方面的進展仍然十分有限。Jiang等[3]報道，堿性異源二聚體缺氧誘導因子(hypoxiainducible factor-l，HIF-1α)調控相關基因轉錄，是聯(lián)系缺氧和缺氧反應基因的重要物質基礎。了解缺氧與肝纖維化的關系能給帶來新的啟示。

1 缺氧與肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展

肝臟損傷及繼發(fā)炎癥時，多伴隨缺氧現象。同時發(fā)現缺氧是細胞賴以生存的重要營養(yǎng)物質，僅缺氧即可導致肝纖維化，再又由于肝功能損害，腸源性內毒素促使內皮素-l產生增多等現象均可導致或加重肝內缺氧，缺氧其實貫穿肝纖維化發(fā)生和發(fā)展[4]。在缺氧情況下HSC細胞活化有關的基質金屬蛋白酶-2(MMP-2)的表達增加，膠原合成也增加。高壓氧結合自由基清除劑不僅能使CCL4引起的大鼠早期肝損傷明顯減輕，而且肝組織HSC表達MMP-2 mRNA和蛋白水平明顯下降，其MMP-2活性明顯降低[5]。研究顯示氧對細胞功能活動的調節(jié)與HIF-1α有關，HIF-lα是缺氧刺激的特異感受性轉錄因子，缺氧或血管緊張素-II可刺激HIF-lα蛋白表達，并促進肺成纖維細胞增殖與活化[6]。在肝內由活化的巨噬細胞和纖維母細胞產生的血管緊張素-Ⅱ，除了能引起血管收縮、加重缺氧外，還能直接誘導還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶活性，促進自由基產生，也能刺激轉化生長因子產生，促進HSC活化，合成ECM增多，還可通過提高Smad2水平而增強TGF-βl信號[2]。另有報道，在慢性肝損傷模型中，血管緊張素轉化酶-2(ACE2)抑制劑、ACE2失活會加重肝纖維化的發(fā)展，ACE2重組藥物治療可以減輕膽汁淤積性和毒性損傷所致的小鼠肝纖維化[7]。Moon等在小鼠肝纖維化模型中證明，HIF-1α缺失的動物肝纖維化程度較對照組明顯減輕[8]。這些研究說明肝組織動脈可以誘導HIF-1α表達水平升高，HIF-1α在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展過程中也起到了一定的作用[9]。這些研究表明，缺氧現象做肝臟受損當中的確存在，減輕缺氧可以延緩肝纖維化的進展。而且隨著肝纖維化的進一步發(fā)展，肝竇毛細血管化加重，導致肝臟缺氧加重，形成惡性循環(huán)。因此，了解缺氧促進肝纖維化的機制對于防治該病具有重要意義。

2 HIF-1α參與肝纖維化

肝纖維化是有多種因素的參與的復雜的病理過程。缺氧能通過介導慢性炎癥、影響細胞外基質代謝失衡和血管新生參與肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展。其中HIF-1α和核因子kB(NF-κB)等轉錄因子的活化是發(fā)揮作用的關鍵，二者之間存在廣泛而復雜的相互作用。HSC細胞的活化是由多條信號通路以及多種細胞信號分子參與的共同調控。研究表明，炎癥反應與HSC細胞活化有密切的關系。當有炎癥反應時，受損的肝細胞會分泌多種細胞因子如轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、內皮素-1(endothelin-1，ET-1)、胰島素樣生長因子-1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)等促進炎癥反應[10-12]，同時激活的kupffer細胞分泌的細胞因子如TNF、TGF等也參與肝臟的炎癥反應；除了旁分泌的作用之外，活化的HSC細胞可以自分泌細胞因子如TGF-β、ET-1、PDGF、IL-6等，進一步促進肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。這些炎癥因子都是強致纖維化因子，可通過TGF-β/Smad、JAK/STAT、Ras/ERK、PI3K/Akt等信號通路調控靶基因的表達[13-15]。

研究發(fā)現，缺氧與HSC細胞的活化存在密切關系[16]。在腫瘤、感染、炎癥反應、創(chuàng)傷等過程中，HIF-1α是參與機體應對缺氧代謝的重要轉錄調控因子，在與缺氧相關疾病的細胞代謝和功能調節(jié)中發(fā)揮重要作用[17-18]。HIF-1α是由氧依賴的α亞基和組成性表達的β亞基構成的一種異源二聚體，其中，HIF-1α亞基是氧感受和介導病理/生理性缺氧反應的關鍵轉錄因子。在常氧時，氧依賴的HIF-1α脯氨酸羥化酶(PHD)可以羥化HIF-1α亞基中的特異性脯氨酰殘基，羥化后的HIF-1α亞基被腫瘤抑制蛋白VHL(Von Hippel-Lindau tumor suppressor protein，pVHL)識別并泛素化，最終HIF-1α被蛋白酶迅速降解。而在缺氧的條件下，HIF-1α的羥化會被抑制，并轉移至細胞核，與HIF-1β和轉錄共刺激因子P300-CBP結合形成活化的轉錄復合物，作用于靶基因啟動子區(qū)域的缺氧反應元件(hypoxia responsive element)上，調控細胞的缺氧適應性反應[19-20]。

已有報道顯示，HIF-1α在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展和HSC細胞的活化過程中同樣具有重要的調控作用。首先是在血吸蟲感染所致的小鼠肝纖維化組織標本中檢測到HIF-1α及HSC細胞活化標記分子α-SMA的表達升高。當給予HSC細胞缺氧處理時，HIF-1α、α-SMA、Vimentin的表達增加。運用HIF-1α siRNA干擾HIF-1α的表達之后，缺氧誘導的肝星狀細胞表達的膠原蛋白、α-SMA、Vimentin、IL-6、TGF-β、CTGF等的增加都受到了一定程度的抑制。這些研究結果提示HIF-1α對HSC細胞的活化具有重要的調控作用。因此，HIF-1α是通過調控HSC細胞的自噬而活化HSC細胞，進而對肝纖維化的發(fā)生發(fā)展發(fā)揮調節(jié)作用。

3 研究缺氧與肝纖維化關系的重要意義

由于HIF-1α是肝纖維化的主調節(jié)器，針對HIF-1α為靶點可能是治療肝纖維化的有效途徑。因此，HIF-1α抑制劑可能在肝纖維化治療中發(fā)揮作用。Rapisarda發(fā)現拓撲替康抑制HIF-1α蛋白表達[21]。此外，zhang等人證明了地高辛在p493和pc3細胞中有效抑制HIF-1α的表達[22]。此外，VEGF受體酪氨酸激酶如舒尼替等，舒尼替/su11248也可能在肝纖維化的治療中發(fā)揮作用[23]。重要的是，已經闡明有關HIF-1α治療的新策略，如DNMT抑制劑、HDAC抑制劑、微小RNA目標藥物等[24]。最近，Kim等人發(fā)現TRICHOSTATIN A(TSA)，一種特異性的HADC抑制劑，能在HepG2細胞中上調P53和PVHL的表達，同時下調的HIF-1α[25]。同樣，valproic acid(VPA)，另一種HADC抑制劑(VPA)可以通過抑制VEGF和HIF-1α表達，抑制血管生成[26]。此外，Kimet研究顯示人結腸癌細胞系7-methyl-6，8-bis (methylthio) H-pyrrolo[1，2-a]pyrazine(M2)對HIF-1α的抑制作用。因此針對HIF-1α的藥物也可能是有助于自然治療肝纖維化。

如上所述，缺氧與肝纖維化的關系已有所了解，但其涉及許多環(huán)節(jié)以及細胞間的相互作用，不明之處甚多，搞清楚缺氧與肝纖維化關系不僅有助于了解疾病的發(fā)生和發(fā)展機制，而且對該病的診治亦有指導價值?？偟膩碚f，雖然抑制HIF-1α對肝纖維化的治療有一定的作用，但是其機制仍有待深入研究，因此預防肝纖維化的進展，HIF-1α的治療策略可能具有重要意義。

4 缺氧與肝纖維化的關系研究中存在的問題及展望

到目前為止，去除病因仍然是肝纖維化最有效的治療手段。如何針對不同病因，把病因治療和改善缺氧結合起來是擺在面前的現實問題。因此，靶向性改善肝臟缺氧對肝纖維化的治療意義更大，除此之外還需要清楚藥理學抑制作用機制。一些研究已經討論了這個問題，推定HIF-1α抑制劑防止肝臟的發(fā)展肝纖維的發(fā)生和發(fā)展，更需要在其他肝臟纖維化模型中進行驗證和更多的缺氧誘導因子抑制劑來探討肝纖維化治療的有效靶點。最引人注目的是，了解HIF-1α在肝纖維化進展中的作用和機制提供了新的視野，且HIF-1α的反饋環(huán)路信號通路展示了一些有希望的治療策略。總的來說，雖然HIF-1α精確的調控機制仍有待確定，針對HIF-1α的治療策略，預防肝纖維化的進展可能具有重要意義。

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