PTEN在肝纖維化中的研究進(jìn)展

陳晴晴，孫芬芬，張 欣，潘 偉，楊曉瑩

(1.江蘇省免疫與代謝重點實驗室，徐州醫(yī)科大學(xué)病原生物學(xué)與免疫學(xué)教研室，江蘇 徐州 221004； 2.徐州醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)系，江蘇 徐州 221004； 3.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心(徐州醫(yī)科大學(xué))，江蘇 徐州 221004)

肝纖維化是肝對各種致病因子作出的病理反應(yīng)，許多慢性肝臟疾病如病毒性肝炎、血吸蟲病和原發(fā)性硬化性膽管炎等均可引起肝纖維化。若致病因素不能去除，肝纖維化會發(fā)展為肝硬化、肝癌，最終引起肝功能衰竭。肝纖維化發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及肝星狀細(xì)胞、肝細(xì)胞及肝巨噬細(xì)胞等多種細(xì)胞復(fù)雜的相互作用[1]。其中，肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cells，HSCs)的活化被認(rèn)為是肝纖維化形成的重要環(huán)節(jié)，其合成和分泌的細(xì)胞外基質(zhì)在肝過度沉積可引起肝纖維化[2-3]。肝巨噬細(xì)胞在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中亦發(fā)揮重要作用，可介導(dǎo)和維持炎癥信號。近年來大量研究證實，第10號染色體缺失的磷酸酶張力蛋白同源物基因(phosphatase and tensin homology deleted on chromosome ten，PTEN)是肝纖維化的重要調(diào)控因子，可通過調(diào)控肝細(xì)胞、HSCs以及巨噬細(xì)胞廣泛參與肝纖維化過程。本文綜述了近年來PTEN調(diào)控肝纖維化機(jī)制。

1 PTEN

PTEN是 1997 年人類發(fā)現(xiàn)的第一個具有蛋白磷酸酶和脂質(zhì)磷酸酶雙重活性的抑癌基因，位于10號染色體q23.3區(qū)[4]。PTEN既存在于細(xì)胞質(zhì)，也存在于細(xì)胞核中[5]。PTEN有四個功能結(jié)構(gòu)域：N端磷酸酶結(jié)構(gòu)域，C2結(jié)構(gòu)域，C-尾(羧基端)結(jié)構(gòu)域和PDZ-BD結(jié)構(gòu)域[6]。其中，N端磷酸酶結(jié)構(gòu)域與張力素和生長素同源，含有一個磷酸酶活性位點，活性位點既寬又深，使它能夠容納較大的底物，如PIP3。C2結(jié)構(gòu)域可與PTEN的N端磷酸酶結(jié)構(gòu)域相互作用，調(diào)節(jié)其磷酸酶活性。C-尾結(jié)構(gòu)域磷酸化降低PTEN活性，而PDZ-BD結(jié)構(gòu)域存在于許多蛋白質(zhì)中，介導(dǎo)蛋白質(zhì)間的相互作用。

PTEN具有廣泛的生物學(xué)功能，參與細(xì)胞增殖、存活、分化和能量代謝等生命過程。PTEN的主要底物是脂膜PIP 3的一個組成部分，通過它可以阻止原癌基因PI3K-AKT-mTOR信號通路的激活，這是協(xié)調(diào)細(xì)胞增殖、生長、存活和代謝的關(guān)鍵途徑，PTEN通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯及負(fù)性調(diào)節(jié)細(xì)胞存活，從而調(diào)控細(xì)胞增殖[5]。PTEN還可通過其C2結(jié)構(gòu)域和蛋白磷酸酶活性抑制細(xì)胞遷移，有研究證明PTEN的活性喪失與乳腺癌、前列腺癌及膽囊癌等多種原發(fā)性及轉(zhuǎn)移性惡性腫瘤有關(guān)[7-9]。PTEN的升高通過調(diào)節(jié)PI3K依賴途徑和其他獨立途徑來調(diào)控代謝轉(zhuǎn)換，并負(fù)性調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的糖酵解和谷氨酰胺分解[10]。越來越多的證據(jù)表明，PTEN在纖維化疾病中發(fā)揮重要作用。腎纖維化、肝纖維化與肺纖維化等疾病中均發(fā)現(xiàn)PTEN表達(dá)下調(diào)[11-13]。例如，在非酒精性脂肪肝模型中，發(fā)現(xiàn)PTEN通過其脂質(zhì)磷酸酶活性負(fù)調(diào)控PI3K/AKT通路，從而在肝纖維化的發(fā)展中發(fā)揮重要作用[14]。

2 PTEN與肝纖維化

肝纖維化的發(fā)展涉及多種細(xì)胞，主要有肝星狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肝細(xì)胞、髓源性抑制細(xì)胞及B細(xì)胞與T細(xì)胞等免疫細(xì)胞[15-16]。近年來，大量研究證實PTEN在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。比如，在膽總管結(jié)扎肝纖維化大鼠模型中，發(fā)現(xiàn)肝組織與HSCs中PTEN的表達(dá)均降低[17]。PTEN可通過調(diào)控HSCs活化、肝巨噬細(xì)胞極化與肝細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)等來調(diào)控肝纖維化。基于PTEN調(diào)控肝纖維化時涉及多種細(xì)胞參與，本文下面將分別予以綜述。

2.1 PTEN與肝星狀細(xì)胞

肝損傷時，HSCs可活化增殖為肌成纖維細(xì)胞，并分泌大量細(xì)胞外基質(zhì)[18]，導(dǎo)致肝細(xì)胞功能受損。HSCs的活化過程受諸多因素的調(diào)控，而PTEN在其活化過程中扮演重要角色。研究發(fā)現(xiàn)，大鼠肝纖維化進(jìn)程中PTEN的mRNA與蛋白質(zhì)表達(dá)均下調(diào)[17]，而PTEN基因上調(diào)可負(fù)性調(diào)控PI3K/Akt和FAK/ERK信號通路，抑制HSCs的活化和降低其存活能力，使G0/G1和G2/M期細(xì)胞周期阻滯，抑制HSCs增殖和促進(jìn)細(xì)胞凋亡，從而改善肝纖維化[19-20]。PTEN通過其脂質(zhì)磷酸酶活性，可將三磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate，PIP 3)脫磷酸化為二磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol(4,5)-disphosphate, PIP2)，從而抑制磷脂酰肌苷3-激酶(phosphatidylinositide 3-kinase，PI3K)信號通路[6]。報道顯示，黏著斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)可調(diào)節(jié)HSCs增殖，在大鼠膽管結(jié)扎進(jìn)行性肝纖維化過程中FAK表達(dá)增強(qiáng)[21]。在腺病毒編碼野生型PTEN大鼠原代HSCs中，F(xiàn)AK 和ERK蛋白的表達(dá)均顯著下降，進(jìn)一步提示PTEN可能通過FAK/ERK信號通路調(diào)控HSCs[19]。亦有研究表明，PTEN過表達(dá)可通過蛋白磷酸酶活性抑制活化的HSCs的FAK信號通路，繼而調(diào)控肝纖維化[22]。因此，調(diào)控HSCs中PTEN表達(dá)可能會改善肝纖維化，推測PTEN有望成為治療肝纖維化的重要靶點。在CCl4誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化模型中，脂聯(lián)素通過激活PTEN/AKT途徑抑制HSCs活化，進(jìn)而改善肝纖維化[23]。另外，Li等[24]亦證實橙皮苷衍生物 (hesperitin derivative，HD-11) 不僅可以減輕大鼠肝纖維化細(xì)胞外基質(zhì)的沉積，而且還能在TGF-β1誘導(dǎo)的HSC-T6細(xì)胞中下調(diào)α-平滑肌肌動蛋白和I型膠原的表達(dá)，而HD-11可能通過靶向PTEN/AKT途徑抑制HSCs的活化和增殖，從而改善肝纖維化。

越來越多的證據(jù)表明，RNA如微小RNA(microRNA， miRNA)、長鏈非編碼RNA及小干擾RNA在肝纖維化的過程中亦起著重要作用[25-27]。例如，miR-21已被證實在多種纖維化模型中可激活HSCs，從而參與肝纖維化進(jìn)程[28]。Wei等[29]研究表明miR-21的過度表達(dá)可刺激HSCs的活化，降低HSCs中PTEN蛋白的表達(dá)，導(dǎo)致AKT活化，而miR-21表達(dá)下調(diào)則抑制HSCs的活化。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-21通過PTEN/AKT途徑介導(dǎo)HSCs的纖維化作用，故認(rèn)為miR-21可能成為治療肝纖維化的新的分子靶點。此外，報道顯示miR-181b與miR-29b均可介導(dǎo)PTEN信號通路參與肝纖維化[12, 30]。綜上，以RNA為靶點開發(fā)藥物或治療方案，間接地調(diào)控PTEN及其信號通路，可為治療肝纖維化提供了新思路。

2.2 PTEN與肝細(xì)胞

肝纖維化以細(xì)胞外基質(zhì)在肝過度沉積為主要特征。除較為熟知的HSCs[2]外，肝細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)亦對細(xì)胞外基質(zhì)沉積肝臟有重要貢獻(xiàn)[31]。EMT狀態(tài)的一個特征表現(xiàn)為I型膠原mRNA表達(dá)和Ⅰ型膠原沉積均顯著上調(diào)。研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠體內(nèi)肝細(xì)胞亦具有EMT和I型膠原合成的能力，繼而參與肝纖維化的發(fā)生與發(fā)展過程[31]。PTEN的失活可能導(dǎo)致細(xì)胞失去基底極性和緊密連接，而這正是EMT的標(biāo)志[5]。TGF-β1可誘導(dǎo)人肝細(xì)胞的miR-21表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而負(fù)性調(diào)控PTEN/AKT信號通路，促進(jìn)人肝細(xì)胞EMT發(fā)生，從而參與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展[32]。

2.3 PTEN與肝巨噬細(xì)胞

枯否細(xì)胞(Kupffer cells，KCs)是肝中固有的巨噬細(xì)胞，在肝臟炎癥、肝細(xì)胞死亡和肝纖維化中發(fā)揮重要的調(diào)控作用[33]。KCs可通過激活HSCs促進(jìn)慢性肝損傷的肝纖維化，亦可通過降解細(xì)胞外基質(zhì)和釋放抗炎細(xì)胞因子來對抗炎癥和纖維化。因此，調(diào)控KCs極化被認(rèn)為是防治肝纖維化的重要策略[34]。

PTEN調(diào)控巨噬細(xì)胞的極化并影響其功能。在肝中，PTEN通過其脂質(zhì)磷酸酶活性負(fù)調(diào)控PI3K/AKT通路，而牛膝素可抑制PI3K/AKT 信號通路與促進(jìn)巨噬細(xì)胞向 M2 型極化來減輕炎癥[35]，提示PTEN 可能影響巨噬細(xì)胞分化及下調(diào) TNF-α 的生成，進(jìn)而調(diào)控肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。髓系PTEN缺陷可通過促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞分化保護(hù)肝缺血再灌注損傷[36]。在CCl4誘導(dǎo)小鼠肝纖維化進(jìn)展及逆轉(zhuǎn)模型中，肝巨噬細(xì)胞中 PTEN 表達(dá)降低促進(jìn)巨噬細(xì)胞的M2表型，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)PTEN可以下調(diào)PI3K/Akt/STAT6信號通路，繼而可促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型極化[37]。此外，有研究表明，miR-21a可通過抑制PTEN促進(jìn)KCs的M2型極化[38]，繼而參與肝纖維化發(fā)生發(fā)展。

近年來大量研究表明，免疫細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞及樹突狀細(xì)胞等的功能和代謝之間有著密切聯(lián)系[39-40]。因此，一個新興的基礎(chǔ)和臨床研究領(lǐng)域“免疫代謝”越來越受到人們的關(guān)注[41]。研究表明，M1巨噬細(xì)胞代謝特點是以糖酵解為主要途徑，而M2巨噬細(xì)胞則利用脂肪酸代謝和線粒體氧化磷酸化來滿足能量需求[42]，因此，代謝途徑可影響巨噬細(xì)胞極化和功能，進(jìn)而參與纖維化過程[43]。研究表明，PTEN參與調(diào)控細(xì)胞糖脂代謝。PTEN升高有助于生物體健康的代謝，其特點是能量消耗增加，身體脂肪積累減少[10]。PTEN通過PI3K依賴和獨立的途徑調(diào)控腫瘤細(xì)胞的糖酵解和谷氨酰胺分解，也可通過促進(jìn)氧化磷酸化，減少糖酵解[44]。而PTEN肝特異性敲除小鼠易發(fā)生脂肪肝，甘油三酯含量增加，載脂蛋白B含量降低[45]。PTEN轉(zhuǎn)基因小鼠可使能量消耗增加、脂肪含量降低及胰島素敏感性得到改善[46]。這提示PTEN可能通過調(diào)控肝巨噬細(xì)胞代謝參與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展，不過，具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論與展望

綜上，PTEN在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，其可能是肝纖維化干預(yù)的重要靶點。目前關(guān)于PTEN調(diào)控肝纖維化的研究主要集中在PI3K/AKT通路，也發(fā)現(xiàn)PTEN可調(diào)控巨噬細(xì)胞M2極化以及EMT發(fā)生，但具體機(jī)制尚待深究。鑒于PTEN在糖脂代謝中扮演重要角色，未來關(guān)于PTEN調(diào)節(jié)肝纖維化的研究，可能要著眼于涉及細(xì)胞的代謝重編程事件，將或?qū)さ酶卫w維干預(yù)的新靶標(biāo)。