趨化因子在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中作用的研究進(jìn)展

喻雪琴,張?jiān)娡?陳芳,梅怡晗,梅小平

1川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院,四川南充637000;2首都醫(yī)科大學(xué)朝陽(yáng)醫(yī)院

肝纖維化是由各種致病因素長(zhǎng)期誘導(dǎo)與刺激肝組織所致的慢性病理結(jié)果，肝組織在反復(fù)炎性損傷與修復(fù)過(guò)程中，誘導(dǎo)并促進(jìn)了肝星狀細(xì)胞(HSC)激活與增殖、肝內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的增生與降解失衡、肝內(nèi)結(jié)締組織異常增生，導(dǎo)致肝臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞數(shù)量減少和功能減退，肝纖維化若未得到有效控制與逆轉(zhuǎn)，可能發(fā)展為肝硬化、肝癌并出現(xiàn)各種嚴(yán)重并發(fā)癥。HSC是位于肝臟Disse間隙的一種間質(zhì)細(xì)胞，肝內(nèi)ECM主要由活化的HSC產(chǎn)生，各種炎癥、損傷因素可促進(jìn)HSC的活化與增殖，從而導(dǎo)致肝纖維化的發(fā)生。趨化因子是一種高度保守的小分子蛋白，可由成纖維細(xì)胞、炎癥細(xì)胞、HSC等通過(guò)自分泌及旁分泌等模式產(chǎn)生，趨化因子和細(xì)胞表面相應(yīng)受體結(jié)合并通過(guò)異源三聚體G蛋白參與信號(hào)傳遞，使Kupffer細(xì)胞、HSC、T細(xì)胞亞群、NK細(xì)胞等靶細(xì)胞發(fā)生遷移和脫顆粒等變化，從而調(diào)節(jié)肝組織炎癥及纖維化進(jìn)程?，F(xiàn)就趨化因子在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用綜述如下。

1 趨化因子構(gòu)成及生物學(xué)功能

自1986年對(duì)趨化因子命名以來(lái)，目前已發(fā)現(xiàn)50種以上的人趨化因子[1]。趨化因子是一類分子結(jié)構(gòu)相似的小分子分泌蛋白，其氨基酸同源性達(dá)20%～70%，屬細(xì)胞因子超家族成員。根據(jù)分子N端前兩個(gè)保守半胱氨酸序列的差異性，將趨化因子分成CXC、CC、CX3C、C四個(gè)亞族[2]。其中，包括16個(gè)CXC趨化因子族，其N端前兩個(gè)半胱氨酸殘基之間存在1個(gè)氨基酸殘基；包括28個(gè)CC趨化因子族，其N端前兩個(gè)半胱氨酸殘基間不存在氨基酸殘基；另外還有1個(gè)CX3C趨化因子和2個(gè)C趨化因子，前者分子N端前兩個(gè)半胱氨酸殘基之間插入3個(gè)其他氨基酸殘基，后者分子N端缺少半胱氨酸殘基，僅1個(gè)C末端延伸序列。

趨化因子通過(guò)與其受體(G蛋白偶聯(lián)受體蛋白)結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)功能，目前已發(fā)現(xiàn)的趨化因子受體約20種，根據(jù)其結(jié)合趨化因子的受體不同分為6個(gè)CXC受體(CXCR1～6)、11個(gè)CC受體(CCR1～11)、1個(gè)CX3C受體、1個(gè)C受體[3]。趨化因子受體N端與配體結(jié)合，胞內(nèi)區(qū)域和G蛋白相偶聯(lián)，含有絲氨酸/蘇氨酸的C端磷酸化，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)傳遞。趨化因子與其受體并非單一結(jié)合，某一趨化因子與數(shù)個(gè)G蛋白偶聯(lián)受體作用，而不同趨化因子亦可與單一的趨化因子配體結(jié)合，但趨化因子與配體親和力有一定差異[4]。

趨化因子可趨化白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞、HSC等多種細(xì)胞，將其趨化到特定靶器官發(fā)揮調(diào)控作用，當(dāng)機(jī)體受到炎癥刺激時(shí)，趨化因子可誘導(dǎo)、促進(jìn)炎癥細(xì)胞到達(dá)免疫應(yīng)答部位并活化炎性細(xì)胞從而發(fā)揮免疫炎性反應(yīng)，在機(jī)體自我免疫、抗感染等過(guò)程中發(fā)揮重要作用，在腫瘤生長(zhǎng)、器官硬化、組織纖維化和血管生成中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[5]。C亞族趨化因子主要誘導(dǎo)促進(jìn)NK細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移和脫顆粒變化，對(duì)中性粒細(xì)胞、B細(xì)胞有一定的趨化作用；CC趨化因子來(lái)源于活化的T淋巴細(xì)胞，對(duì)嗜堿性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、Kupffer細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞等發(fā)揮較強(qiáng)的趨化作用；CXC趨化因子根據(jù)分子功能部位的首個(gè)半胱氨酸前ELR基團(tuán)(谷氨酸—亮氨酸—精氨酸)的存在與否，分為ELR-CXC趨化因子和非ELR-CXC趨化因子，對(duì)平滑肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移及血管生長(zhǎng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用；CX3C亞族僅發(fā)現(xiàn)CX3CL1一類，即神經(jīng)趨化因子，對(duì)巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生趨化作用[6]。

2 趨化因子在肝纖維化中的作用

肝纖維化是肝組織在各種損傷因素刺激下作出的修復(fù)性反應(yīng)，是肝組織中纖維結(jié)締組織異常增生和降解減少的一種失衡性沉積的病理性結(jié)果[7]。肝纖維化是慢性肝組織炎性疾病進(jìn)一步發(fā)展的一種病理性特征，肝內(nèi)存在持續(xù)的炎癥反應(yīng)及免疫損傷，是肝組織ECM合成增加而降解減少的結(jié)果，這是系列細(xì)胞炎性反應(yīng)及調(diào)節(jié)機(jī)制失調(diào)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，是肝組織炎癥損傷、纖維組織形成與降解的平衡調(diào)節(jié)過(guò)程，涉及肝臟Kupffer細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、趨化因子的細(xì)胞—介質(zhì)—基質(zhì)間信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過(guò)程[8]。存在于肝竇間隙的HSC是肝臟ECM的主要來(lái)源，只有活化后才會(huì)誘導(dǎo)和促進(jìn)HSC的增殖而促進(jìn)ECM產(chǎn)生與合成，靜息狀態(tài)或凋亡的HSC不能促進(jìn)HSC的活化與增殖[9]。在PDGF、VEGF等細(xì)胞因子及信號(hào)通路的誘導(dǎo)與刺激下促進(jìn)HSC活化增殖，MCP-1、CXCR3等趨化因子誘導(dǎo)HSC向炎性部位漂移，并轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞(MFLC)，合成大量的膠原蛋白(Ⅰ、Ⅱ)及ECM，同時(shí)大量金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)的產(chǎn)生使金屬蛋白酶失去活性，最后導(dǎo)致ECM的降解減少[10]。MFLC也是肝纖維化形成中的重要細(xì)胞，主要由HSC分化而來(lái)，還可由損傷的膽管細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、骨髓源細(xì)胞等細(xì)胞分化，產(chǎn)生膠原蛋白并分泌TIMP導(dǎo)致ECM的沉積，形成瘢痕組織，導(dǎo)致肝纖維化的發(fā)生與發(fā)展[11]。

趨化因子能通過(guò)誘導(dǎo)白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、Kupffer細(xì)胞等多種炎性細(xì)胞的活化與漂移來(lái)調(diào)節(jié)肝組織的炎癥，白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、Kupffer細(xì)胞等可釋放各種降解酶、氧自由基和多樣化的趨化因子來(lái)參與炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)，當(dāng)肝組織發(fā)生反復(fù)性的炎性損傷時(shí)就易誘發(fā)肝組織纖維化的發(fā)生。趨化因子可通過(guò)自分泌或旁分泌等模式作用于HSC，調(diào)控肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。目前研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子能驅(qū)使骨髓源性肝干細(xì)胞(BMDLSC)向肝組織漂移并誘導(dǎo)其分化為肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞及膽管細(xì)胞，從而促進(jìn)損壞的肝組織結(jié)構(gòu)的修復(fù)進(jìn)而導(dǎo)致肝纖維化的發(fā)生[12]。

2.1 CXC族趨化因子對(duì)肝纖維化發(fā)生的影響 CXCL9、CXCL10及CXCL11等趨化因子對(duì)炎性細(xì)胞及炎性因子的趨化與水平發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而對(duì)肝纖維化的發(fā)生發(fā)揮調(diào)控作用。Zeremski等[13]研究顯示，在肝小葉、匯管區(qū)炎癥重及肝纖維化程度重的患者中，肝內(nèi)CXCL9、CXCL10及CXCL11 mRNA水平均顯著上調(diào)并與ECM水平呈正相關(guān)。Wasmuth等[14]研究提示，肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、激活的HSC等細(xì)胞可分泌合成CXCL9，在CXCL9與HSC表面的CXCR3結(jié)合后，對(duì)肝組織內(nèi)膠原纖維的產(chǎn)生發(fā)揮抑制功能并發(fā)揮抗纖維化作用，因此CXCL9治療肝纖維化患者存在潛在的可能。CXCL10主要對(duì)T淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞等發(fā)生趨化作用，從而通過(guò)活化HSC、促進(jìn)HSC活化與增殖、激活信號(hào)通路、傳遞信號(hào)物質(zhì)等模式來(lái)促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生。Rotondi等[15]研究顯示，HSC可促進(jìn)CXCR3與配體CXCL10結(jié)合來(lái)活化RAS/MEK/ERK信號(hào)通路從而促進(jìn)原代HSC活化、增殖、遷移來(lái)促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生。Bieche等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在慢性乙型肝炎、丙型肝炎及肝硬化等慢性肝病患者的肝組織中，CXCR3、CXCL10 mRNA表達(dá)均明顯上調(diào)，在一定程度上反映了CXCR3、CXCL10 mRNA與肝纖維化發(fā)生的相關(guān)性。段鐘平等[17]研究顯示，CXCL10參與肝組織內(nèi)淋巴細(xì)胞的募集過(guò)程，促進(jìn)肝組織的損傷與肝纖維化的發(fā)生甚至肝硬化的形成。Hirano等[18]研究顯示，肝硬化患者體內(nèi)淋巴細(xì)胞的表達(dá)與CXCL10 mRNA高表達(dá)呈正相關(guān)。

CXCR4是目前已發(fā)現(xiàn)的CXCL12的惟一受體，CXCL12/CXCR4表達(dá)與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。王慶國(guó)等[19]研究表明，通過(guò)對(duì)四氯化碳誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化模型肝組織中的CXCL12表達(dá)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，肝組織中CXCL12/CXCR4水平較正常對(duì)照組明顯升高，CXCL12/CXCR4還可調(diào)控移植后的干細(xì)胞歸巢及促進(jìn)肝纖維化組織局部多種炎性細(xì)胞的漂移。Hong等[20]采用免疫組化法研究證實(shí)，趨化因子CXCL12的受體CXCR4在活化的肝星狀細(xì)胞中高表達(dá)。Sordi等[21]研究提示，CXCL5、CXCL8、CXCL13及CXCL16在正常肝組織中低表達(dá)，當(dāng)肝臟發(fā)生纖維組織增生時(shí)，CXCL5、CXCL8、CXCL13及CXCL16在肝組織內(nèi)高表達(dá)。CXCL8、CXCL16在有肝纖維化患者的肝組織中水平達(dá)高峰，CXCL5、CXCL13在有肝硬化形成的患者肝組織中達(dá)高峰，CXCL5、CXCL13可能對(duì)可分化為肝細(xì)胞的特定干細(xì)胞群BMDLSC具有趨化作用，但具體機(jī)制目前尚不明確，其CXCL5、CXCL8、CXCL13及CXCL16表達(dá)時(shí)段性差異亦為處于不同狀態(tài)的肝纖維化患者潛在治療手段與預(yù)后評(píng)估提供了依據(jù)。CXCL8(IL-8)是ELR+組主要因子，能趨化中性粒細(xì)胞向炎癥部位漂移，而中性粒細(xì)胞的高水平與肝纖維化發(fā)生及程度存在密切相關(guān)性，Asselah等[22]研究顯示，肝纖維化患者肝組織中CXCL8表達(dá)明顯增高，顯示其在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中起到重要的趨化與促進(jìn)作用。

2.2 CC族趨化因子在肝纖維化發(fā)生中的調(diào)節(jié)作用 CC族趨化因子可通過(guò)趨化、激活Kupffer細(xì)胞、淋巴細(xì)胞等炎癥細(xì)胞參與肝組織炎癥的發(fā)生，并對(duì)肝纖維化的發(fā)生與抑制發(fā)揮調(diào)控作用。賴勇強(qiáng)等[23]研究表明，CCL25型趨化因子可參與肝組織炎性細(xì)胞浸潤(rùn)與BMDLSC的遷移，還可誘導(dǎo)產(chǎn)生不同的趨化因子。當(dāng)肝組織發(fā)生炎性損傷時(shí)，肝組織內(nèi)CCL7、CCL21、CCL25、CCL2、CCL5高表達(dá)，隨著肝纖維化的發(fā)生，肝臟趨化因子水平顯著增高，在肝硬化階段，趨化因子CCL21、CCL2、CCL25、CCL5達(dá)高峰，這可能與趨化因子對(duì)肝臟炎癥細(xì)胞及BMDLSC的趨化作用有關(guān)。黃勇平等[24]研究顯示，肝纖維化患者肝組織內(nèi)CCL21和CCL25水平明顯高于正常對(duì)照組，隨著纖維化程度加重并在發(fā)展為肝硬化時(shí)的肝組織內(nèi)CCL21和CCL25水平進(jìn)一步增高，認(rèn)為肝組織炎癥時(shí)CCL21和CCL25水平上調(diào)從而促進(jìn)BMDLSC向肝臟轉(zhuǎn)移，參與肝組織修復(fù)與肝纖維化的形成過(guò)程。黃建芳等[12]研究顯示，在建立的大鼠肝纖維化模型中，CCL25在正常大鼠肝組織中低表達(dá)，在有肝組織纖維化形成時(shí)其肝組織內(nèi)CCL25表達(dá)明顯上調(diào)，在發(fā)展為肝硬化階段時(shí)，肝組織內(nèi)CCL25表達(dá)進(jìn)一步升高，較肝組織纖維化形成時(shí)明顯升高。提示CCL25具有趨化BMDLSC作用，并在BMDLSC表面高水平表達(dá)CCL25受體并趨化BMDLSC向肝臟轉(zhuǎn)移而促進(jìn)肝組織纖維化的發(fā)生。

肝內(nèi)發(fā)生持續(xù)性的炎性反應(yīng)與肝臟Kupffer細(xì)胞水平密切相關(guān)，還與肝臟招募血液中的Kupffer細(xì)胞前體——單核細(xì)胞有關(guān)。Wasmuth等[25]研究顯示，趨化因子CCL2、CCL1與相應(yīng)受體CCR2、CCR8結(jié)合能招募單核細(xì)胞亞型(Grl+)到炎性的肝組織中。羅雪雁等[26]研究表明，肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞能產(chǎn)生CCL2型趨化因子，CCL2型趨化因子通過(guò)與HSC表面的CCR2受體結(jié)合后發(fā)揮趨化、激活HSC的作用,HSC還可通過(guò)自分泌方式被激活，促進(jìn)其過(guò)度分泌高水平的ECM參與肝纖維化的形成。邢雪琨等[27]研究顯示，肝細(xì)胞分泌的CCL2具有趨化、激活肝星狀細(xì)胞的作用，在肝纖維化發(fā)生初期，血清CCL2水平增加，CCL2與中和抗體結(jié)合抑制肝臟HSC的聚集，同時(shí)研究結(jié)果還顯示，水飛薊素能抑制肝臟HSC的活化、增殖、轉(zhuǎn)移及ECM的合成，還能對(duì)IL-1產(chǎn)生抑制作用，使IL-1誘導(dǎo)產(chǎn)生的CCL2及IL-8水平下調(diào)，從而達(dá)到抗炎和抑制肝纖維化發(fā)生的作用。

2.3 CX3C趨化因子對(duì)肝纖維化發(fā)生的影響 目前CX3C家族的惟一成員是CX3CL1，CX3CL1主要由HSC產(chǎn)生并分泌，其相應(yīng)受體CX3CR1主要表達(dá)于肝臟Kupffer細(xì)胞表面，CX3CL1通過(guò)與受體CX3CR1結(jié)合來(lái)調(diào)控肝纖維化的發(fā)生。Wasmuth等[25]研究顯示，慢性肝病患者肝組織內(nèi)的CX3CL1及其受體表達(dá)較正常肝組織顯著上調(diào)。Wasmuth等[25]研究顯示，除Kupffer細(xì)胞外，肝組織持續(xù)的炎癥反應(yīng)還與血液中進(jìn)入肝組織的單核細(xì)胞相關(guān)，CX3CL1與其受體CX3CR1結(jié)合可抑制巨噬細(xì)胞前體細(xì)胞即Ly6C+(Grl+)單核細(xì)胞的分化及轉(zhuǎn)移，從而減輕肝組織的炎癥程度進(jìn)而抑制肝纖維化的發(fā)生。重組可溶性CX3CL1可促進(jìn)Kupffer細(xì)胞表達(dá)的IL-10、精氨酸酶-1水平上調(diào)從而發(fā)揮抑制肝組織纖維化的發(fā)生發(fā)展。Tacke等[28]研究表明，在CX3CR1缺陷小鼠的肝臟中，Kupffer細(xì)胞不能表達(dá)IL-10、精氨酸酶-1等抗炎因子，可促進(jìn)炎性趨化因子、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β水平高表達(dá)，從而促進(jìn)肝損傷及HSC激活、增殖而誘導(dǎo)肝纖維化的發(fā)生。Sordi等[21]研究表明，CX3CL1在正常肝組織中低水平表達(dá)，在肝纖維化階段水平到達(dá)高峰，在肝硬化階段仍處于高峰水平狀態(tài)，提示CX3CL1可能誘發(fā)BMDLSC向肝組織遷移。黃建芳等[12]研究顯示，在建立的大鼠肝纖維化模型中，CX3CL1在正常大鼠肝組織中低表達(dá)，在肝組織發(fā)生纖維化時(shí)其肝組織內(nèi)的CX3CL1水平顯著增高，當(dāng)發(fā)展至肝硬化階段時(shí)，肝組織內(nèi)CX3CL1維持高水平狀態(tài)，顯示CX3CL1對(duì)CX3CR1受體的BMDLSC有明顯趨化作用，CX3CL1能趨化BMDLSC向肝組織內(nèi)轉(zhuǎn)移并對(duì)肝組織纖維化發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，提示CX3CL1在肝纖維化不同階段的水平變化有可能成為治療肝纖維化患者的潛在手段。

綜上所述，肝纖維化是漸進(jìn)性慢性炎癥后的病理結(jié)果，在肝組織受到炎性刺激后，促進(jìn)了HSC的激活及ECM過(guò)度沉積而誘導(dǎo)肝纖維化的形成，涉及到細(xì)胞—介質(zhì)—基質(zhì)間復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目前研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子能趨化、激活肝組織內(nèi)Kupffer細(xì)胞向靶器官聚集，誘導(dǎo)血液中的單核細(xì)胞亞型向肝組織漂移，參與肝組織的炎性損傷、修復(fù)及纖維化形成，趨化因子還能調(diào)控BMDLSC向肝組織漂移與聚集，誘導(dǎo)BMDLSC分化為肝細(xì)胞、膽管細(xì)胞對(duì)破壞的肝組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)。目前，趨化因子已基本證實(shí)能對(duì)肝纖維化的發(fā)生發(fā)展過(guò)程發(fā)揮調(diào)控作用，但整體性的調(diào)節(jié)機(jī)制尚不明確，在其具體調(diào)控過(guò)程中涉及的信號(hào)通路及傳導(dǎo)環(huán)節(jié)有待進(jìn)一步研究，此可能成為探索肝纖維化診斷治療的潛在生物學(xué)指標(biāo)與手段。