肝纖維化與線粒體自噬miR-135a/ FOXO1/ PINK1 調(diào)節(jié)軸的研究進(jìn)展

龐秋琳 王振常

1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，廣西南寧 530000；2.廣西國(guó)際壯醫(yī)醫(yī)院脾胃肝病科，廣西南寧 530000

肝纖維化是由病毒感染、酒精中毒、膽汁淤積和自身免疫異常等因素所致肝組織損傷而引起的一種復(fù)雜的纖維化炎癥過(guò)程，其發(fā)生與氧化應(yīng)激促進(jìn)肝星狀細(xì)胞（hepatic stellate cells，HSCs）的增殖活化和細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）大量沉積密切相關(guān)，氧化應(yīng)激是肝組織損傷、肝纖維化形成的重要因素，減輕氧化應(yīng)激損傷可以改善肝功能以及抑制肝纖維化的發(fā)生[1-2]。線粒體自噬即細(xì)胞為維持線粒體穩(wěn)態(tài)和自身功能而特異性清除自身異常線粒體的一種免疫防御反應(yīng)，也是保障細(xì)胞內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)的重要途徑[3]，研究表明誘導(dǎo)線粒體自噬與氧化應(yīng)激存在密切調(diào)控關(guān)系[4-5]。線粒體自噬的調(diào)控涉及多種信號(hào)通路，miR-135a 參與了線粒體自噬調(diào)控機(jī)制，與FOXO1/PINK1 通路的激活密切相關(guān)。故而深入認(rèn)識(shí)肝纖維化與線粒體自噬miR-135a/FOXO1/PINK1 調(diào)節(jié)軸的關(guān)系，對(duì)探索肝纖維化的防治策略有現(xiàn)實(shí)意義。

1 肝纖維化的細(xì)胞分子機(jī)制

近年來(lái)，有關(guān)肝纖維化細(xì)胞和分子機(jī)制的基礎(chǔ)研究是熱點(diǎn)之一，進(jìn)展上也取得較大進(jìn)步。肝纖維化是HSCs 增殖與激活、缺氧損傷、多種細(xì)胞因子參與、ECM過(guò)度沉積的病理生理過(guò)程[6-7]。HSCs 的增殖與激活是肝纖維化的中心環(huán)節(jié)，線粒體在HSCs 的增殖、激活過(guò)程中起著重要作用。越來(lái)越多的證據(jù)支持肝細(xì)胞線粒體功能障礙會(huì)誘導(dǎo)HSCs 活化，進(jìn)而介導(dǎo)肝纖維化[8]。過(guò)?；钚匝酰╮eactive oxygen species，ROS）誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激降低了細(xì)胞內(nèi)的抗氧化能力，從而導(dǎo)致線粒體功能障礙增強(qiáng)[9]。肝纖維化的形成是ECM 的合成與降解失衡的結(jié)果，強(qiáng)烈且不斷增加的跡象表明，自噬的調(diào)節(jié)與EMC 合成與降解密切相關(guān)。自噬的調(diào)節(jié)依賴ROS 介導(dǎo)的氧化應(yīng)激，存活期自噬刺激ROS 的防御，可減少參與纖維化ECM 的相關(guān)蛋白、纖維連接蛋白和Ⅰ型膠原，進(jìn)而抑制M 的沉積，減輕組織纖維化[10]。肝內(nèi)皮細(xì)胞自噬功能的選擇性喪失導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂，肝內(nèi)NO 減少，促進(jìn)氧化應(yīng)激反應(yīng)，致使肝纖維化加重[11]。再者慢性肝損傷中炎癥相關(guān)血管的生成，造成肝小葉正常結(jié)構(gòu)破壞，隨后纖維增生、改建，可能導(dǎo)致進(jìn)行性肝纖維化和肝細(xì)胞癌的發(fā)生[12]。故目前認(rèn)為氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥損傷、線粒體自噬、內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙、血管生成在介導(dǎo)/加重肝纖維化中起著重要作用，并與相關(guān)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活、NOX 活性變化、免疫系統(tǒng)等共同參與引起肝臟結(jié)構(gòu)、功能異常失調(diào)過(guò)程[13]?？傊卫w維化是由多因素、多環(huán)節(jié)、多途徑所致ECM 過(guò)度沉積的纖維化炎癥過(guò)程，更具體、確切的機(jī)制需要不斷深入挖掘。

2 肝纖維化與線粒體自噬

線粒體是多種生物過(guò)程所必需的細(xì)胞器，是自由基產(chǎn)生的“能量工廠”，過(guò)量ROS 誘導(dǎo)大量炎癥介質(zhì)以及細(xì)胞因子的生成，間接誘導(dǎo)HSCs 的活化和增殖[14]。自噬是一種降解受損細(xì)胞器或蛋白質(zhì)聚集的細(xì)胞過(guò)程，參與包括肝臟疾病在內(nèi)的許多病理過(guò)程，通過(guò)激活肝星狀細(xì)胞/影響其他纖維化細(xì)胞參與肝纖維化[15]。自噬亦是一把雙刃劍，促進(jìn)自噬抑制相關(guān)通路，維持改善線粒體膜電位，對(duì)急性肝損傷具有保護(hù)作用[16]。損傷的肝細(xì)胞線粒體釋放的絲裂原直接激活HSC，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)致使肝臟損傷，并促使肝瘢痕形成[17]。線粒體動(dòng)態(tài)平衡受自噬作用的調(diào)節(jié)，是清除受損線粒體的有效途徑，在細(xì)胞凋亡中起著重要作用[18]。線粒體自噬是一種選擇性自噬，在觸發(fā)免疫反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用，通過(guò)線粒體自噬調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)ROS，可起到抑制組織炎癥作用[19]。線粒體是肝細(xì)胞的主要供能來(lái)源，當(dāng)線粒體自噬的防御功能發(fā)生障礙，ROS 會(huì)過(guò)量釋放到細(xì)胞質(zhì)中，誘導(dǎo)外周線粒體發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而介導(dǎo)線粒體損傷而引發(fā)肝纖維化[20]。

3 miR-135a/FOXO1/PINK1 調(diào)節(jié)軸介導(dǎo)線粒體自噬

近年來(lái)，通過(guò)誘導(dǎo)線粒體自噬減輕肝臟氧化應(yīng)激反應(yīng)，儼然已成為治療肝纖維化的熱點(diǎn)之一。故而及時(shí)清除細(xì)胞內(nèi)損傷或多余的線粒體，對(duì)減輕肝臟損傷具有重要意義。miR-135a/FOXO1/PINK1 調(diào)節(jié)軸在線粒體自噬中發(fā)揮作用。首先①M(fèi)icroRNAs是一類(lèi)小的非編碼RNA，可直接調(diào)控線粒體動(dòng)力學(xué)相關(guān)蛋白表達(dá)，調(diào)節(jié)線粒體功能障礙和能量代謝，在靶向癌癥治療中研究廣泛[16]。②FOXO1 是叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子超家族的成員，可調(diào)節(jié)下游靶標(biāo)，例如凋亡相關(guān)基因、自噬相關(guān)基因和抗氧化應(yīng)激酶等發(fā)揮調(diào)控細(xì)胞的增殖與分化、自噬、氧化應(yīng)激和線粒體功能等[21]。③線粒體自噬的調(diào)控涉及多種信號(hào)通路，其中PINK1/Parkin 通路在線粒體自噬過(guò)程中發(fā)揮重要的作用，與肝組織損傷、肝纖維化、腫瘤等的發(fā)展和轉(zhuǎn)歸密切相關(guān)[22-23]。線粒體膜電位喪失時(shí)，PINK1 和Parkin 被激活以促進(jìn)蛋白酶體降解，使受損線粒體被降解并改善線粒體動(dòng)力學(xué)和功能，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)ROS 的生成，維持氧化應(yīng)激狀態(tài)的平衡[24]。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)抑制miR-135a 在HSCs 中的表達(dá)可顯著降低ROS 水平，表明miR-135a在肝纖維化的氧化應(yīng)激過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用；同時(shí)，首次發(fā)現(xiàn)在下調(diào)miR-135a 表達(dá)的過(guò)程中，可顯著升高FOXO1、PINK1 和Parkin 的表達(dá)以及線粒體膜電位，誘導(dǎo)線粒體自噬的發(fā)生。

4 肝纖維化與線粒體自噬miR-135a/FOXO1/PINK1調(diào)節(jié)軸

線粒體是細(xì)胞內(nèi)氧化磷酸化的主要場(chǎng)所，細(xì)胞線粒體氧化磷酸化合成ATP 過(guò)程中產(chǎn)生ROS，線粒體自噬可調(diào)控ROS，故線粒體自噬在肝纖維化中起到重要調(diào)控作用，決定了細(xì)胞的生存和凋亡。miR-135a/FOXO1/PINK1 調(diào)節(jié)軸通過(guò)線粒體自噬介導(dǎo)肝纖維化。MicroRNAs 是非編碼小RNA，通過(guò)介導(dǎo)靶mRNA 降解/翻譯抑制調(diào)節(jié)基因表達(dá)。FOXO 轉(zhuǎn)錄因子在自噬調(diào)節(jié)中起著多方面的作用，其中FOXO1 作用顯著。miR-135a通過(guò)直接靶向FOXO1-mRNA 間的非翻譯區(qū)，影響細(xì)胞內(nèi)磷酸化，從而誘導(dǎo)自噬，進(jìn)而影響細(xì)胞的增殖、侵襲、凋亡、自噬和氧化應(yīng)激等過(guò)程[25]。FOXO1 被認(rèn)為是miR-135a 的靶標(biāo)，研究顯示miR-135a 通過(guò)下調(diào)靶基因FOXO1 抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖和侵襲[26]。PINK1 是在線粒體內(nèi)膜中的一種蛋白激酶，當(dāng)細(xì)胞線粒體受損，觸發(fā)Parkin 向線粒體募集，導(dǎo)致功能障礙的線粒體自噬降解，隨后刺激有絲分裂，避免ROS的過(guò)度生成[27]。FOXO1 作為一種轉(zhuǎn)錄因子，特定條件下磷酸化上調(diào)FOXO1 比例，降低PINK1 的表達(dá)，抑制有絲分裂進(jìn)而降低ROS 水平，減輕線粒體結(jié)構(gòu)損傷并改善細(xì)胞功能[28]。PINK1/Parkin 的缺失導(dǎo)致線粒體完整性缺陷，導(dǎo)致ROS 的產(chǎn)生增加，線粒體嵴結(jié)構(gòu)退化[29]。研究表明，PINK1/Parkin 通路根據(jù)線粒體去極化表現(xiàn)可區(qū)分受損、功能障礙跡象線粒體，對(duì)自噬進(jìn)行調(diào)控[30]?？梢?jiàn)線粒體自噬是調(diào)節(jié)線粒體質(zhì)量控制的關(guān)鍵過(guò)程，PINK1/Parkin 通路通過(guò)誘導(dǎo)線粒體自噬發(fā)生降解受損線粒體，來(lái)控制線粒體質(zhì)量和線粒體ROS，增強(qiáng)肝細(xì)胞抗氧化能力，進(jìn)而減輕氧化應(yīng)激給肝組織帶來(lái)的損害。因此，線粒體自噬miR-135a/FOXO1/PINK1 調(diào)節(jié)軸通過(guò)介導(dǎo)氧化應(yīng)激直接/間接促進(jìn)肝纖維化的發(fā)展。

5 調(diào)控線粒體自噬在肝臟組織中的保護(hù)作用

自噬在介導(dǎo)肝組織損傷的作用顯而易見(jiàn)。自噬在細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)中起著重要作用，通過(guò)增強(qiáng)活性表達(dá)減輕氧化應(yīng)激，緩解肝組織損傷，故自噬在保護(hù)肝臟組織中扮演重要角色。Kupffer 細(xì)胞自噬誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中，進(jìn)一步證實(shí)線粒體自噬在肝臟組織中具有保護(hù)作用[31]。自噬在營(yíng)養(yǎng)剝奪條件下,在有絲分裂期間，通過(guò)介導(dǎo)自噬調(diào)節(jié)因子的磷酸化，成為調(diào)控自噬的開(kāi)關(guān)[32]。有絲分裂吞噬，依賴于自噬的線粒體的降解，是一種防御機(jī)制。近來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)多個(gè)mTOR 依賴和mTOR非依賴的途徑激活細(xì)胞自噬可促進(jìn)老年受損肝臟的再生能力[33]，這將對(duì)老年肝腫瘤患者的治療大有裨益。以上可見(jiàn)調(diào)節(jié)線粒體自噬對(duì)肝臟組織的保護(hù)作用以得到證實(shí)，由此通過(guò)有效調(diào)控miR-135a/FOXO1/PINK1線粒體自噬調(diào)節(jié)軸可能有助于減輕受損肝組織炎癥反應(yīng)，促進(jìn)肝細(xì)胞的損傷修復(fù)，起到保護(hù)肝臟組織的作用，對(duì)防治肝纖維化具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

6 調(diào)控線粒體自噬miR-135a/FOXO1/PINK1 調(diào)節(jié)軸防治肝纖維化的展望

目前臨床應(yīng)用于肝纖維化防治的藥物較少，針對(duì)肝纖維化防治的特異性靶向藥物尤顯匱乏。對(duì)于肝纖維化防治方面的研究目前主要是阻斷和逆轉(zhuǎn)肝纖維化。近年隨著科技的發(fā)展，天然產(chǎn)物以及新科技產(chǎn)物納米顆粒對(duì)防治肝纖維化逐漸興起，然而這些治療手段大多數(shù)處于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段、臨床前研究階段，尚不能揭示其確切的作用機(jī)制，其相關(guān)文獻(xiàn)及實(shí)驗(yàn)不夠充足。因此，探索有效的治療手段以及藥物的多途徑、多層次、多環(huán)節(jié)的作用靶點(diǎn)和作用機(jī)制刻不容緩。

綜上所述，深入探討miR-135a/FOXO1/PINK1通路調(diào)控線粒體自噬與肝纖維化的關(guān)系，研究探索抗氧化應(yīng)激與肝臟組織損傷炎癥反應(yīng)機(jī)制，有望通過(guò)調(diào)控線粒體自噬途徑發(fā)現(xiàn)減輕/防治肝纖維化的潛在策略，未來(lái)為臨床治療肝纖維化提供有力科學(xué)依據(jù)，并且最終為研究探索低價(jià)、高效的抗肝纖維化藥物提供依據(jù)和新思路。