IL-34、M-CSF與肝纖維化、肝癌的相關(guān)性研究進展

王殷秋，曹雯君 綜述，郜玉峰 審核

肝臟是人體物質(zhì)代謝最為活躍的器官，在代謝、解毒、凝血及免疫等方面皆起著非常重要的作用。臨床上常見引起肝臟損傷的因素包括：噬肝病原體感染、占位性病變、代謝障礙、長期酗酒、中毒、藥物、自身免疫以及遺傳。當(dāng)以上各種致肝臟損傷的因素反復(fù)長期存在，會引發(fā)肝臟炎癥反應(yīng)持續(xù)，肝細胞變性壞死與再生，纖維結(jié)締組織增生與修復(fù)，纖維化形成，最終導(dǎo)致肝硬化、肝癌。持續(xù)性的炎癥反應(yīng)被認為是這一病理過程中的必經(jīng)過程[1]，而這一過程的主要效應(yīng)細胞是巨噬細胞。巨噬細胞在肝臟炎癥和組織修復(fù)中發(fā)揮著細胞吞噬、炎癥細胞調(diào)節(jié)、肝星狀細胞募集及激活的作用，參與肝臟纖維化和肝癌的發(fā)生發(fā)展[2]。

曾報道[3]血清巨噬細胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor，M-CSF)的表達水平與肝臟疾病有著密切聯(lián)系。后來，隨著實驗技術(shù)的進步，人們通過蛋白質(zhì)譜方法發(fā)現(xiàn)了M-CSF受體的另外一個配體，一個白細胞介素家族新成員，即白細胞介素34(interleukin, IL-34)[4]。通過進一步研究[5]，顯示二者可以通過巨噬細胞介導(dǎo)的炎癥和免疫反應(yīng)參與調(diào)節(jié)肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展，綜述如下。

1 IL-34和M-CSF的命名、分布和功能

1.1命名、分布和功能M-CSF是由纖維母細胞，活化的巨噬細胞，子宮內(nèi)膜上皮分泌細胞，骨髓基質(zhì)細胞，維生素D激活的成骨細胞和活化的血管內(nèi)皮細胞分泌的細胞因子[6-8]。其能夠通過與其受體的結(jié)合調(diào)節(jié)單核巨噬細胞系祖細胞的生存與增殖，亦在卵巢排卵，胎盤功能，乳腺發(fā)育，骨代謝等生理活動中擔(dān)任重要角色[9]。

2008年，Lin et al[4]從人類的分泌蛋白中發(fā)現(xiàn)了IL-34，可以使人外周血單核細胞維持生長，并通過蛋白質(zhì)譜掃描發(fā)現(xiàn)，其是M-CSF受體的另外一個配體。IL-34也可以有多種細胞分泌，例如脾竇內(nèi)皮細胞[4]，成骨細胞[10]等。作為M-CSF受體的另外一個配體，IL-34具有與M-CSF相似的生物學(xué)功能。通過與M-CSF受體結(jié)合，IL-34能促進單核吞噬細胞譜系細胞如單核細胞、吞噬細胞和破骨細胞的分化、增殖和生存[4,10-11]。

研究[12]顯示，肝癌細胞中大量表達M-CSF及其受體。由于IL-34是M-CSF受體的另外一個配體且具有相似的功能，法國學(xué)者Preisser et al[5]推測IL-34也可能來源于病變的肝細胞，并最終通過免疫組化實驗分析證實了這個猜測，同時亦發(fā)現(xiàn)，活化的肝星狀細胞(hepatic stellate cells，HSC)及由其轉(zhuǎn)化而成的纖維母細胞也可以產(chǎn)生IL-34。

1.2二者之間的差異雖然M-CSF和IL-34可以和共同的受體結(jié)合，發(fā)揮相似的作用，但是二者的在基因序列上的同源性并不高，且二者的空間構(gòu)象上亦具有一定的差異性[13]。成熟的人類M-CSF由192個氨基酸單體構(gòu)成，其N端的150個氨基酸在與受體結(jié)合中起關(guān)鍵作用。而成熟的IL-34則是由222個氨基酸單體構(gòu)成的二聚體糖蛋白，多肽鏈中大多數(shù)氨基酸構(gòu)成了alpha螺旋結(jié)構(gòu)，少數(shù)氨基酸構(gòu)成beta片層結(jié)構(gòu)，從而形成了IL-34穩(wěn)定的空間構(gòu)象。雖然二者都可以與M-SCF受體的D1-D3結(jié)構(gòu)域結(jié)合，但是IL-34似乎能夠更加緊密和受體結(jié)構(gòu)域結(jié)合；且二者在與受體結(jié)合機制不同[14-15]。

盡管M-CSF和IL-34都能調(diào)節(jié)單核巨噬細胞系細胞的增殖分化，但是M-CSF的作用卻更為重要[16]。單核細胞、吞噬細胞和破骨細胞數(shù)量的明顯下降可能與M-CSF及其受體功能喪失相關(guān)[17-19]，然而IL-34的缺陷僅僅會選擇性減少小膠質(zhì)細胞的和朗格漢斯細胞的數(shù)量。而且在脾臟組織中，M-CSF缺陷卻沒有明顯減少單核細胞和巨噬細胞的數(shù)量，反而可見IL-34在脾臟中高表達，這樣也許就彌補了M-CSF的缺陷。由此可見，M-CSF與IL-34的生物活性具有差異[13]。隨著研究的深入，顯示IL-34與 M-CSF相比在功能上具有一定差異，除了調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，IL-34還能調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育，在人體生長發(fā)育過程中維持上皮組織中朗格漢斯細胞的數(shù)目和功能，還有可能和神經(jīng)膠質(zhì)細胞分布有關(guān)[13]。

2 M-CSF、 IL-34與肝臟疾病的關(guān)系

2.1與肝纖維化的聯(lián)系各類不同的致病因素引起肝臟發(fā)生損傷-修復(fù)反應(yīng)即為肝纖維化。持續(xù)存在的損傷因素，對肝臟組織細胞持續(xù)攻擊損害，使炎性單核細胞在肝臟組織趨化聚集，并在某些細胞因子的作用下分化為促纖維化型的巨噬細胞，同時也激活了肝臟組織中的枯否氏細胞和HSC，最終誘導(dǎo)細胞外基質(zhì)的產(chǎn)生，并擾亂其在肝臟內(nèi)降解與沉積平衡，最終使其大量的在肝內(nèi)沉積。眾多細胞因子及蛋白均參與了這一復(fù)雜的調(diào)節(jié)過程，并且其之間也存在一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，彼此之間相互影響與調(diào)節(jié)。

早在1994年，日本學(xué)者的研究[3]已經(jīng)表明M-CSF的血清表達水平與急慢性肝病、肝硬化都有著有密切關(guān)系，M-CSF的血清高水平可能反應(yīng)了急、慢性肝病中持續(xù)肝細胞壞死及肝臟組織的嚴(yán)重炎癥。在眾多細胞因子中，轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factoe beta 1，TGF-β1)是公認最強的促纖維因子，但曾報道[13]1/5的肝纖維化患者TGF-β1的表達沒有增加，而IL-34的表達卻增強了，這似乎說明IL-34與肝臟纖維化進展關(guān)系匪淺。

2014年法國昂熱大學(xué)的Preisser et al[5]研究發(fā)現(xiàn)IL-34和M-CSF在高度纖維化的丙型肝炎病毒感染患者中表達增強，并通過多種途徑促進肝纖維化的進展。機制闡述如下：IL-34和M-CSF能夠調(diào)節(jié)單核巨噬細胞趨化因子及受體表達，使病變區(qū)域單核細胞聚集，從而使肝臟的炎癥反應(yīng)持續(xù)存在[20-21]；并誘導(dǎo)能夠促進纖維化進展的巨噬細胞分化形成，使TGF-β及半乳糖凝集素-3等HSC活化劑產(chǎn)生增加，從而促進HSC的增殖，也可以直接作用于HSC，使其發(fā)生表型轉(zhuǎn)換，合成大量的細胞外基質(zhì)[5]；IL-34和M-CSF還可以調(diào)節(jié)某些基質(zhì)金屬蛋白酶(matirx metalloproteases, MMP)的生成，加劇膠原纖維沉積，比如產(chǎn)生大量MMP-9，通過基底膜的降解來增加炎性細胞在肝臟的浸潤[5,22]；同時IL-13也可以協(xié)同M-CSF和IL-34來下調(diào)MMP-1的表達，促進纖維化過程；IL-34和M-CSF還可以抑制NK細胞合成分泌一種抗纖維因子即γ干擾素，從而減少HSC的凋亡，間接促進肝臟纖維化的發(fā)生發(fā)展[5]。

除此之外，日本學(xué)者Shoji et al[23]最新研究表明，IL-34的血清水平隨著非酒精性脂肪肝患者的纖維化程度的進展而增加，并肯定了其作為一個新的纖維化標(biāo)志物的臨床可行性。以纖維化評分公式：[0.038 7×IL-34 (pg/ml)+0.362 3×IV型膠原蛋白7 s(ng/ml)+0.018 4×年齡(年)-1.185 0]為基礎(chǔ)的IL-34是一個臨床適用的預(yù)測肝臟纖維化的新指標(biāo)。與其它肝纖維化標(biāo)志物和常用評分方法相比，IL-34的診斷價值具有一定的優(yōu)越性。

2.2與肝癌的聯(lián)系腫瘤相關(guān)巨噬細胞(tumor-associated macrophages,TAMs)是指腫瘤微環(huán)境中的巨噬細胞，參與機體發(fā)生腫瘤時的免疫反應(yīng)。巨噬細胞可以根據(jù)其功能及活化狀態(tài)的不同分為兩種類型：經(jīng)典活化型，即M1型，具有殺滅腫瘤細胞及促進炎癥反應(yīng)的作用；替代活化型，即M2型，具有促進腫瘤生長、抑制炎癥反應(yīng)的作用[24]。巨噬細胞可以在腫瘤微環(huán)境中被TGF-β、IL-4及M-CSF等細胞因子誘導(dǎo)分化為M2型，從而刺激腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移，侵襲，生長；促進淋巴管、腫瘤血管生成；重塑組織；抑制腫瘤適應(yīng)性免疫[25]。

M-CSF是促使巨噬細胞趨化聚集分化主要調(diào)節(jié)因子。M-CSF的抑制能夠使巨噬細胞在腫瘤組織中的浸潤顯著減少，最終抑制腫瘤組織生長[26]。有研究[27]表明，在眾多不同組織的各種類型腫瘤中，M-CSF的過度表達都是一種很常見的現(xiàn)象，且皆與癌癥患者的不良預(yù)后密切相關(guān)。

M-CSF及其受體在肝臟腫瘤周圍組織中也有大量表達，并且臨床研究表明其高表達與腫瘤切除術(shù)后的低生存率及肝內(nèi)轉(zhuǎn)移的發(fā)生率相關(guān)[12,28]。動物實驗研究[29]表明，在用化學(xué)方法(DEN處理)致肝癌的小鼠模型中，M-CSF缺陷小鼠(M-CSF-op/op表型)與同窩出生的小鼠(LM)比較，前者肝臟中腫瘤數(shù)量更少且最大腫塊體積明顯更??；在化學(xué)方法(DEN處理)致肝癌發(fā)生28周后，小鼠M-CSF的血清水平明顯增加。上述結(jié)果都表明，M-CSF在化學(xué)方法致癌作用中扮演著協(xié)同加速腫瘤組織生長的作用。

IL-34作為M-CSF受體的另外一個配體，毋庸置疑地與單核巨噬細胞的趨化聚集、肝細胞癌的生長及轉(zhuǎn)移關(guān)系匪淺。通過miRNA測序，發(fā)現(xiàn)了22個參與肝細胞癌的生長及轉(zhuǎn)移的miRNA；其中mir-28-5p，在肝癌組織中表達下調(diào)。后再次通過基因表達譜和生物信息學(xué)分析確定了mir-28-5p的直接下游靶點是IL-34。TAMs中的粘附斑激酶和ERK1/2信號通路被IL-34激活，使其增殖和趨化遷移能力增強，最終導(dǎo)致大量的TAMs在肝細胞癌組織中的浸潤。mir-28-5p的缺陷使IL-34在肝癌組織中的表達上調(diào)，并通過TAMs的浸潤促進腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移。此外，本研究顯示mir-28-5p在肝癌細胞表達的下調(diào)是依賴于TAMs所分泌的TGF-β1，這就形成了mir-28-5p-IL-34-巨噬細胞正反饋環(huán)對肝細胞癌生長轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)。在對臨床樣本的研究[30]中顯示，肝臟組織中mir-28-5p的低表達，IL-34的高表達以及大量的TAMs浸潤的肝癌患者通常預(yù)后較差，總生存期較短并易短時間內(nèi)發(fā)生復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移。綜上所述， mir-28-5p、IL-34及TAMs三者綜合一起可以作為預(yù)測肝癌預(yù)后的一個新的臨床指標(biāo)。

3 展望

M-CSF與IL-34作為促炎性細胞因子參與了肝纖維化以及肝癌的發(fā)生發(fā)展，但是其在疾病中具體作用機制尚未完全清楚。雖然二者具有相似的炎癥調(diào)節(jié)功能，但是二者參與不同疾病的發(fā)生發(fā)展的具體細節(jié)仍有一定差別，故更應(yīng)深入研究二者參與眾多不同肝臟病變過程中具體作用機制。肝纖維化、肝癌的發(fā)生發(fā)展本身即為極為復(fù)雜的病理過程，且引起肝臟發(fā)生此類病變的原因眾多，學(xué)者們對M-CSF與IL-34在不同原因?qū)е碌母卫w維化、肝癌中作用及其預(yù)測疾病轉(zhuǎn)歸的能力的研究尚未全面。這些都是有待于進一步發(fā)掘研究的領(lǐng)域，但是不可否認的是，M-CSF與IL-34都與肝臟疾病有著不可分隔的關(guān)聯(lián)。

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