Hepassocin:一種新型的肝細(xì)胞因子

呂梟銳 龔鳳英

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院，中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)，北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科，衛(wèi)健委內(nèi)分泌重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，協(xié)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心，北京 100730

非酒精性脂肪性肝病( NAFLD) 是一種除酒精和其他明確的損肝原因所導(dǎo)致的以肝脂肪變性為基本病理特征的肝病綜合征。NAFLD主要包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎、肝硬化和肝細(xì)胞癌［1］。在全世界范圍內(nèi)約有70%的超重成年人患有NAFLD［2-3］。2 型糖尿病是一種長(zhǎng)期代謝紊亂性疾病，其特征為高血糖、胰島素抵抗和胰島素相對(duì)缺乏。截至2015 年，全球約有3.92 億人被診斷患有糖尿病，并且年輕人的患病比例逐年升高［4-6］。Hepassocin( HPS) 是Hara等［7］在2000 年發(fā)現(xiàn)的一種能夠促進(jìn)肝細(xì)胞再生的肝細(xì)胞因子。近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，在NAFLD患者體內(nèi)，HPS 的表達(dá)和分泌增加，參與肝脂質(zhì)合成和聚集; 而在2 型糖尿病患者中，HPS 與胰島素抵抗發(fā)生密切相關(guān)。

1 HPS 概述

1．1 HPS 的發(fā)現(xiàn)和基因結(jié)構(gòu) 2000 年，Hara等［7］發(fā)現(xiàn)了一種在再生大鼠肝臟中表達(dá)上調(diào)的蛋白，并將其命名為HPS。隨后，利用大鼠cDNA 作為探針，獲得了人源性HPS［8］。哺乳動(dòng)物HPS 高度同源。在切除信號(hào)肽前、后，人類和大鼠的HPS 蛋白分別具有81.4%和83.8%的同源性。該蛋白也被稱為肝細(xì)胞源性纖維蛋白原相關(guān)蛋白-1( hepatocytederived fibrinogen-related protein-1，HRFEP-1) 或纖維蛋白原相關(guān)蛋白-1( FGL-1) 。人HPS基因位于染色體8p22，由8 個(gè)外顯子組成，編碼由312 個(gè)氨基酸構(gòu)成的分泌性蛋白。HPS 在體內(nèi)以同源二聚體形式發(fā)揮作用。在還原和非還原條件下，其相對(duì)分子質(zhì)量分別為34 000和66 000［7，9］。HPS 在肝臟中表達(dá)較高，且只表達(dá)于肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞，而在內(nèi)皮細(xì)胞中不表達(dá)。在成人肝臟中的表達(dá)強(qiáng)于胎肝，而在胰腺中表達(dá)較弱，在其他組織中均不表達(dá)［7-8］。

1．2 HPS 表達(dá)的調(diào)節(jié) 最初發(fā)現(xiàn)，HPS 在肝臟再生過程及D 半乳糖誘導(dǎo)的急性肝損傷中表達(dá)上調(diào)［7］。除此之外，HPS 的表達(dá)還受下列因素的調(diào)節(jié)。高血糖能促進(jìn)HPS 的表達(dá)。在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的高血糖小鼠模型中，肝臟HPS 表達(dá)上調(diào)。使用胰島素或根皮苷( phlorizin) 降低小鼠血糖后，HPS 的表達(dá)隨之減少。進(jìn)一步研究表明，高血糖促進(jìn)HPS 的表達(dá)主要通過激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3( STAT3)和蛋白磷酸酶2A-肝細(xì)胞核因子1( PP2A-HNF1) 等途徑來實(shí)現(xiàn)的［10］。也有文獻(xiàn)報(bào)道，肝細(xì)胞核因子1α( HNF1α) 是HPS 的肝臟特異性順式作用元件。在肝癌細(xì)胞系HepG2 細(xì)胞中轉(zhuǎn)染HNF1α 后，HPS 的mRNA 含量明顯增加。后續(xù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，HNF1α能作用于HPS 啟動(dòng)子中的HNF1結(jié)合位點(diǎn)，并將肝臟特異性基因表達(dá)調(diào)控因子cAMP效應(yīng)元件結(jié)合蛋白( CREB) 結(jié)合蛋白( CBP) 和高遷率族蛋白1( HMGB1) 募集至HPS 啟動(dòng)子中，從而促進(jìn)HPS 的表達(dá)［11］。另外，油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸也能激活STAT3。STAT3與HPS 啟動(dòng)子結(jié)合，從而促進(jìn)HPS 的表達(dá)［12］。還有研究表明，棕櫚酸酯能通過促進(jìn)CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白β 與HPS 啟動(dòng)子結(jié)合，激活轉(zhuǎn)錄過程，從而增加HPS 的表達(dá)［13］。除上述幾種因素能夠上調(diào)HPS 的表達(dá)外，白細(xì)胞介素-6、高脂飲食喂養(yǎng)、衣霉素也能促進(jìn)HPS 的表達(dá)，而具體機(jī)制還需要繼續(xù)探究［11，13-14］。

2 HPS 的作用

2．1 促進(jìn)正常肝細(xì)胞增殖 有研究報(bào)道，HPS 高表達(dá)于斑馬魚的整個(gè)肝臟發(fā)育過程［15］。與HPS 高表達(dá)的斑馬魚相比，HPS 低表達(dá)的斑馬魚肝臟表型相對(duì)更小。進(jìn)一步檢測(cè)細(xì)胞增殖標(biāo)志物磷酸化組蛋白H3 發(fā)現(xiàn)，HPS 低表達(dá)的斑馬魚肝細(xì)胞增殖率下降75%以上，提示HPS 通過促進(jìn)斑馬魚肝細(xì)胞增殖，導(dǎo)致肝臟體積增大。用HPS 處理原代培養(yǎng)的大鼠、小鼠、狗、兔肝細(xì)胞后，DNA 合成所必需的［3H］胸苷利用率明顯增加，說明HPS 能促進(jìn)肝細(xì)胞DNA 的合成［8］。還有研究在人肝細(xì)胞系L02 細(xì)胞分泌的乳糜微粒中檢測(cè)到了HPS 的表達(dá)。用這種乳糜微粒處理L02 細(xì)胞后，L02 細(xì)胞增殖率明顯增加。而使用抗體抑制HPS 的表達(dá)后，L02 細(xì)胞增殖率則隨之降低。說明L02 細(xì)胞能分泌HPS，后者通過自分泌的作用促進(jìn)L02 細(xì)胞的增殖［16］。除此以外，HPS在肝臟再生過程中也能促進(jìn)肝細(xì)胞增殖。對(duì)肝部分切除術(shù)后的大鼠肝臟再生研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，HPS mRNA的表達(dá)水平增加了10 倍以上［7］。HPS的表達(dá)增加與肝臟再生過程具有同步性。后續(xù)使用HPS 處理肝部分切除的小鼠后，細(xì)胞增殖相關(guān)指標(biāo)增殖細(xì)胞核抗原陽性肝細(xì)胞數(shù)顯著升高［17］。表明HPS 對(duì)正常肝細(xì)胞增殖具有重要的正向調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)，用HPS 處理人和大鼠肝細(xì)胞后，細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶( ERK) 1/2 磷酸化水平明顯增加，而使用U0126( 一種ERK1/2抑制劑) 則抑制HPS 誘導(dǎo)的正常肝細(xì)胞增殖。提示在人和大鼠的肝細(xì)胞中，HPS 的促增殖作用均與ERK1/2 磷酸化密切相關(guān)［16-19］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在人類L02 細(xì)胞中HPS 能通過誘導(dǎo)Src( 也稱c-Src，是Src 家族蛋白酪氨酸激酶成員之一) 磷酸化，進(jìn)而反式激活表皮生長(zhǎng)因子受體( EGFR) ，促進(jìn)ERK1/2磷酸化，從而發(fā)揮對(duì)正常肝細(xì)胞的促增殖作用［18］。

2．2 抑制肝癌細(xì)胞增殖 與對(duì)正常肝細(xì)胞的作用不同，HPS 在肝癌細(xì)胞中表達(dá)較低，能夠抑制肝癌細(xì)胞增殖。如前所述，HPS 在HepG2細(xì)胞中的表達(dá)與HNF1α呈正相關(guān)，而在HepG2細(xì)胞中的HNF1α表達(dá)較低，導(dǎo)致HPS 的表達(dá)隨之下調(diào)［11］。也有學(xué)者認(rèn)為HPS 在肝癌細(xì)胞的低表達(dá)與LFIRE-1/HFREP-1基因的缺失或突變有關(guān)［9］。HPS 由HFREP-1基因編碼產(chǎn)生。而LFIRE-1是HFREP-1的肝臟特異性的同源基因，具有與HFREP-1相同的開放式閱讀框架，也能表達(dá)產(chǎn)生 HPS。此外，研究表明，LFIRE-1/HFREP-1基因在肝癌細(xì)胞中表達(dá)隨肝癌分化程度增加而降低。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用二亞基硝胺處理野生型和FGL-1基因敲除( FGL-1基因編碼HRFEP-1蛋白，后者與HPS 高度同源) 的小鼠后，F(xiàn)GL-1基因敲除小鼠肝細(xì)胞癌發(fā)病率是野生型小鼠的兩倍左右［20］。而將過表達(dá)正常LFIRE-1/HFREP-1 基因的肝癌細(xì)胞注射入裸鼠皮下后，裸鼠形成的腫瘤體積與對(duì)照組小鼠( 未過表達(dá)正常LFIRE-1/HFREP-1基因) 相比明顯縮?。?］。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抑制肝癌細(xì)胞中的LFIRE-1/HFREP-1表達(dá)后，癌細(xì)胞計(jì)數(shù)較對(duì)照組增加1.3 ～1.4 倍［9］。另外，有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，HPS 的分泌受其氨基端信號(hào)肽的調(diào)控。將過表達(dá)野生型HPS 的質(zhì)粒( pcDNA-HPS) 和去除信號(hào)肽的HPS 突變體質(zhì)粒( pcDNA-△N22) 轉(zhuǎn)染入HepG2細(xì)胞后，與轉(zhuǎn)染對(duì)照質(zhì)粒相比，轉(zhuǎn)染野生型和突變體質(zhì)粒的細(xì)胞集落形成能力分別降低31.5%和70.0%，說明野生型HPS 過表達(dá)能顯著抑制肝癌細(xì)胞的增殖，而去除HPS 的信號(hào)肽后，由于HPS 不能分泌到細(xì)胞外，其抑制肝癌細(xì)胞增殖的作用更強(qiáng)［16］。研究發(fā)現(xiàn)，HPS能通過上調(diào)細(xì)胞周期相關(guān)因子P53和P27，同時(shí)下調(diào)細(xì)胞周期蛋白( cyclin) D1，使細(xì)胞周期停滯在G0/G1階段，從而抑制HepG2細(xì)胞的增殖［16］。也有實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)GL-1基因敲除小鼠通過異常激活蛋白激酶B 磷酸化以及哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白的下游靶點(diǎn)真核細(xì)胞翻譯起始因子4E 結(jié)合蛋白1(4EPB1) ( 一種能調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖的激酶，抑制其與真核細(xì)胞翻譯起始因子4E 的結(jié)合，能延緩肝癌的發(fā)生、發(fā)展) 和p70S6K( 一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，其活性為調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成和細(xì)胞增殖) 等與細(xì)胞增殖相關(guān)的信號(hào)通路，從而誘導(dǎo)肝癌的發(fā)生［20］。這些結(jié)果表明，HPS 在肝癌細(xì)胞中主要扮演抑癌因子的角色，其能抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。

但是關(guān)于HPS 與肝癌細(xì)胞增殖的關(guān)系，也有結(jié)論不一致的情況。Hara 等［8］和Li 等［17］的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，HPS 不能調(diào)節(jié)人肝癌細(xì)胞系HepG2 和SMMC-7721細(xì)胞的增殖。使用HPS 處理這兩種細(xì)胞后，肝癌細(xì)胞增殖率并無明顯降低。導(dǎo)致這些研究結(jié)果不一致的原因尚需進(jìn)一步研究。

2．3 減輕急性肝損傷 研究發(fā)現(xiàn)，HPS 能夠降低急性肝衰竭動(dòng)物的死亡率，說明HPS 對(duì)肝臟具有保護(hù)作用［19］。在四氯化碳和D 半乳糖誘導(dǎo)的急性肝損傷大鼠模型中，注射重組HPS 后，組織切片觀察到肝細(xì)胞壞死、空泡變性、中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)程度顯著減輕。血清學(xué)檢測(cè)到谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶水平明顯下降［17］。機(jī)制研究表明，HPS 能抑制促凋亡因子Bax 和caspase 9的表達(dá)，同時(shí)促進(jìn)抗凋亡因子Bcl-2和Bcl-xL的表達(dá)，通過抑制肝細(xì)胞凋亡，從而減輕急性肝損傷時(shí)肝臟的受損程度［17］。另外，Zou等［21］研究發(fā)現(xiàn)，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞( BMSCs) 能夠用于治療急性肝損傷。與對(duì)照組相比，使用BMSCs處理肝細(xì)胞后，凋亡相關(guān)指標(biāo)Bcl-2表達(dá)增加，而Bax 的表達(dá)減少。在肝細(xì)胞凋亡減少的同時(shí)還檢測(cè)到了HPS表達(dá)及STAT3磷酸化水平增加，提示BMSCs對(duì)肝細(xì)胞的抗凋亡作用可能與HPS 及STAT3磷酸化有關(guān)?？傊?，在急性肝損傷狀態(tài)時(shí)，HPS 能通過調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)因子抑制肝細(xì)胞凋亡，從而減輕肝臟的受損程度。

2．4 減輕高血糖對(duì)肝臟的不良影響 機(jī)體在高血糖狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生活性氧簇，破壞肝臟的結(jié)構(gòu)和功能。有文獻(xiàn)報(bào)道，使用HPS 處理鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的高血糖小鼠模型后，檢測(cè)到超氧化物歧化酶1( SOD1) 的表達(dá)增加以及小鼠肝組織的病理變化和功能明顯改善［10］。在細(xì)胞水平，使用HPS 處理HepG2細(xì)胞后，細(xì)胞內(nèi)ERK1/2 磷酸化和核因子E2 相關(guān)因子2( NRF2) 水平顯著增加，SOD1 的表達(dá)也隨之增加。而使用ERK1/2抑制劑( U0126) 后，NRF2及SOD1的表達(dá)隨之降低。以上結(jié)果說明，HPS 能通過ERK1/2和NRF2途徑上調(diào)SOD1的表達(dá)，從而減少活性氧簇的產(chǎn)生，并改善細(xì)胞活力。表明上調(diào)HPS 表達(dá)能夠減輕高血糖對(duì)肝臟的不利影響。

3 HPS 與NAFLD

肝臟能合成并分泌許多蛋白質(zhì)，其中包括HPS在內(nèi)的一些蛋白質(zhì)會(huì)被分泌到循環(huán)中［19，22-23］。而肝臟發(fā)生脂肪變性時(shí)，由于合成機(jī)制和分泌途徑受到影響，其分泌的蛋白質(zhì)含量也會(huì)發(fā)生改變［24］。人體研究顯示，NAFLD 患者血清中HPS 的表達(dá)顯著高于對(duì)照人群［14，25］。通過在快速冷凍的肝臟活檢標(biāo)本中測(cè)定肝臟基因的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，NAFLD患者的肝細(xì)胞中HPS 基因表達(dá)較對(duì)照人群升高2 倍以上［26］。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，注射HPS表達(dá)質(zhì)粒的小鼠肝臟甘油三酯、脂肪生成相關(guān)蛋白及血清轉(zhuǎn)氨酶水平均顯著升高。NAFLD活動(dòng)度積分相關(guān)指標(biāo)如肝脂肪變性、炎性反應(yīng)以及氣球樣變也均明顯升高［14］。而下調(diào)HPS 的表達(dá)后，這些指標(biāo)都得到有效改善。在細(xì)胞水平，抑制HPS 的表達(dá)能減少HepG2細(xì)胞中的脂質(zhì)聚集，降低ERK1/2磷酸化程度及肝脂肪生成相關(guān)蛋白表達(dá)水平。提示HPS 在肝細(xì)胞中通過ERK1/2 通路誘導(dǎo)肝脂肪聚集［14］。另外，Cheng等［12］發(fā)現(xiàn)，不飽和脂肪酸如油酸、亞油酸等能促進(jìn)HepG2細(xì)胞內(nèi)HPS的表達(dá)增加，并誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)聚集。Cheng等［12］認(rèn)為，不飽和脂肪酸促進(jìn)細(xì)胞脂質(zhì)聚集的能力與HPS 表達(dá)增加密切相關(guān)。因此，發(fā)生NAFLD時(shí)HPS 的表達(dá)和分泌增多，HPS 通過誘導(dǎo)肝臟脂肪生成和聚集參與NAFLD的發(fā)生、發(fā)展。

4 HPS 與2 型糖尿病

研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病前期或2 型糖尿病患者體內(nèi)，HPS 的血漿濃度顯著增加，并與空腹血糖受損、糖耐量減低和胰島素抵抗相關(guān)［25，27］。采用重組HPS 干預(yù)小鼠后，小鼠胰島素水平及穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估-胰島素抵抗指數(shù)均升高兩倍以上。葡萄糖耐量試驗(yàn)和高胰島素血癥-正常血糖鉗夾試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，HPS 能夠使小鼠對(duì)葡萄糖的利用率降低，并導(dǎo)致胰島素抵抗。而抑制HPS 的表達(dá)，則能明顯增加高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠和( 或) 遺傳性糖尿病小鼠的葡萄糖利用率和胰島素敏感性［27］。使用重組HPS 作用于肝癌細(xì)胞HepG2和骨骼肌細(xì)胞C2C12后，胰島素介導(dǎo)的胰島素受體底物-1和蛋白激酶B 磷酸化水平降低，葡萄糖的攝取率也降低，表明細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性降低［13，27］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在HepG2細(xì)胞中，使用ERK1/2抑制劑能劑量依賴性地改善HPS 誘導(dǎo)的胰島素抵抗，提示在肝細(xì)胞中HPS 通過作用于ERK1/2通路導(dǎo)致胰島素抵抗［27］。在骨骼肌細(xì)胞中HPS 則通過不同的機(jī)制發(fā)揮作用。利用siRNA抑制c-jun氨基末端激酶的表達(dá)后，HPS 誘導(dǎo)的胰島素抵抗明顯改善。表明HPS通過作用于EGFR/c-jun氨基末端激酶通路誘導(dǎo)骨骼肌細(xì)胞的胰島素抵抗［13］。

綜上所述，HPS 是一種新近發(fā)現(xiàn)的肝細(xì)胞特異性分泌的蛋白質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，其能促進(jìn)正常肝細(xì)胞增殖，抑制肝癌細(xì)胞增殖，在急性肝損傷時(shí)通過抑制肝細(xì)胞凋亡保護(hù)肝臟，并具有減輕高血糖所導(dǎo)致的肝細(xì)胞氧化應(yīng)激的作用。在NAFLD患者中，HPS 的表達(dá)和分泌增多。HPS 通過誘導(dǎo)肝臟脂質(zhì)合成和聚集，參與NAFLD的發(fā)生和發(fā)展。另外，在2 型糖尿病患者中，HPS的血漿濃度顯著增加，并且能導(dǎo)致肝臟和骨骼肌等組織器官產(chǎn)生胰島素抵抗。這些研究表明，HPS 不僅能調(diào)節(jié)肝細(xì)胞增殖和凋亡，還與NAFLD和2 型糖尿病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。但是作為一個(gè)新近發(fā)現(xiàn)的肝細(xì)胞因子，還有許多問題需要進(jìn)一步研究，如血清HPS 在NAFLD和糖尿病患者中升高的機(jī)制，它是這些疾病發(fā)生的原因還是結(jié)果，HPS 對(duì)正常肝細(xì)胞和肝癌細(xì)胞增殖的作用及具體機(jī)制，是否可以從中找到治療肝癌的新靶點(diǎn)。