FSTL1在肝臟疾病中的作用

張雪松 王明富 趙曉蓮 徐曉霞 欒海艷

(佳木斯大學(xué) 1附屬第一醫(yī)院，黑龍江 佳木斯 154007；2基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；3黑龍江省微生態(tài)-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)與相關(guān)疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；4佳木斯大學(xué)附屬第二醫(yī)院)

卵泡抑素樣蛋白(FSTL)1是富含半胱氨酸的酸性分泌性蛋白(SPARC)家族成員，是一種分泌型的細(xì)胞外糖蛋白，也被稱為轉(zhuǎn)化生長因子β誘導(dǎo)蛋白(TSC)-36和卵泡抑素相關(guān)蛋白(FRP)，其最初是在研究轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β的調(diào)控作用時(shí)，通過差異篩選從TGF-β1誘導(dǎo)的小鼠成骨細(xì)胞系MC3T3-E1構(gòu)建的cDNA文庫中克隆得到的〔1〕。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)STL1在肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，本文對(duì)其在肝臟疾病中的作用及機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 FSTL1概述

1.1FSTL1的結(jié)構(gòu) FSTL1的分布沒有種屬和器官特異性，存在于幾乎所有的哺乳動(dòng)物中，尤其在心臟、胎盤、前列腺、卵巢、小腸等組織器官表達(dá)更為顯著〔2～7〕。人類的FSTL1基因位于3號(hào)染色體長臂上(3q13.33)，包含11個(gè)外顯子，轉(zhuǎn)錄后可編碼FSTL1蛋白和microRNA-198〔8〕。FSTL1蛋白由308個(gè)氨基酸構(gòu)成，其氨基末端由12個(gè)氨基酸殘基組成，具有2個(gè)O-糖基化位點(diǎn)和4個(gè)N-糖基化位點(diǎn)，分子量為35 kDa〔9〕。FSTL1蛋白包含信號(hào)肽、卵泡抑素樣結(jié)構(gòu)域(FK domain)、細(xì)胞外鈣離子結(jié)合結(jié)構(gòu)域(EC domain)和與血管性血友病因子具有同源性的結(jié)構(gòu)域(VWC domain)，而與SPARC家族其他成員不同的是，F(xiàn)STL1的EC domain并不能結(jié)合鈣離子〔10〕。

1.2FSTL1的生物學(xué)功能 FSTL1能參與調(diào)控多種生物學(xué)活動(dòng)，包括細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、新陳代謝及內(nèi)分泌等，并且其在多種疾病，如免疫系統(tǒng)疾病、組織纖維化、腫瘤、心血管系統(tǒng)疾病、代謝性疾病中均起著十分重要的作用。

在自身免疫性疾病(SADs)中，如類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)〔11,12〕，干燥綜合征(SS)〔11〕和骨關(guān)節(jié)炎(OA)〔13〕，循環(huán)血中的FSTL1濃度明顯升高。但在炎癥疾病的不同發(fā)展進(jìn)程中，F(xiàn)STL1的作用是有差異性的，在急性炎癥期它主要起抗炎作用，在長期和慢性疾病中則具有促炎作用，這可能是由于FSTL1激活了不同的信號(hào)通路所致。最初，F(xiàn)STL1與斷開相互作用蛋白2同源蛋白(DIP2)A受體相結(jié)合，通過下調(diào)轉(zhuǎn)錄因子c-FOS和人紅血細(xì)胞增多癥病毒致癌基因同源體(ETS)-2來防止基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)降解組織；隨后，F(xiàn)STL1又通過激活Toll樣受體(TLR)-4/CD14信號(hào)途徑和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信號(hào)通路，抑制骨形態(tài)蛋白(BMP)信號(hào)通路來促進(jìn)炎癥反應(yīng)〔14〕。

在組織纖維化疾病中，如特發(fā)性肺纖維化，博來霉素誘導(dǎo)的肺損傷〔15,16〕，四氯化碳(CCl4)引起的肝損傷〔17，18〕及單側(cè)輸尿管梗阻(UUO)腎纖維化模型小鼠〔19〕，F(xiàn)STL1表達(dá)明顯增加。FSTL1的單倍缺乏或使用小分子干擾RNA(siRNA)減少FSTL1的表達(dá)可導(dǎo)致?lián)p傷肺組織中的膠原蛋白(Collagen)的積累減少〔20〕。FSTL1對(duì)纖維化的影響可能是由于FSTL1能抑制Smad1/5/8介導(dǎo)的BMP-4信號(hào)傳導(dǎo)通路，刺激Smad2/3介導(dǎo)的TGF-β1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，進(jìn)而破壞了TGF-β/BMP平衡〔2,20〕。在腎切除術(shù)誘導(dǎo)的腎纖維化模型中，循環(huán)血中高水平的FSTL1能夠通過降低TGF-β1、Collagen Ⅰ、Collagen Ⅲ和結(jié)締組織生長因子(CTGF)的表達(dá)，抑制腎纖維化的形成〔21〕。然而，與在炎癥中的作用一樣，隨著纖維化的進(jìn)展，F(xiàn)STL1對(duì)纖維化的作用也會(huì)呈現(xiàn)出相反結(jié)果〔20～22〕。

此外，F(xiàn)STL1在不同類型腫瘤中的表達(dá)水平及作用也存在著非常大的差異性。與健康組織相比，F(xiàn)STL1在前列腺癌〔23〕、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌〔24〕、腎癌〔22,25,26〕和鼻咽癌〔27〕中表達(dá)水平均下降，且在子宮內(nèi)膜和卵巢腫瘤中，F(xiàn)STL1的降低和預(yù)后較差之間有相關(guān)性〔24〕；但在Ⅳ級(jí)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤〔28〕、結(jié)腸癌〔29〕、去勢(shì)復(fù)發(fā)性前列腺癌(CRPC)〔30〕、肝細(xì)胞癌(HCC)〔31〕、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(HNSCC)〔24〕和食管鱗狀細(xì)胞癌(ESCC)〔25〕中，F(xiàn)STL1的表達(dá)卻明顯增加。用FSTL1轉(zhuǎn)染非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)細(xì)胞系(PC-14、H446)〔32～34〕、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌〔24〕、鼻咽癌〔27〕、腎透明細(xì)胞癌(ccRCC)〔35〕和乳腺癌〔36〕細(xì)胞系，均可抑制這些組織癌細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移能力；而在人黑色素瘤細(xì)胞中，下調(diào)FSTL1的表達(dá)則會(huì)抑制癌細(xì)胞的遷移〔37〕。

在心血管系統(tǒng)疾病中，循環(huán)血中的FSTL1濃度也會(huì)增加，如心臟衰竭(HF)〔2,38〕，射血分?jǐn)?shù)保留型心衰(HFpEF)〔39〕，急性冠狀動(dòng)脈綜合征(ACS)〔40〕，且血清FSTL1水平的升高與ACS患者的死亡率有相關(guān)性〔40〕，同時(shí)與慢性HF的嚴(yán)重程度也相關(guān)〔2,40〕。過表達(dá)的FSTL1可防止心臟的廣泛損傷和血管的異常重塑，具有保護(hù)和再生能力，而FSTL1的缺乏則會(huì)加劇心臟損傷。

在超重和肥胖受試者的血清中，F(xiàn)STL1的水平也明顯升高，且與體重指數(shù)相關(guān)〔41〕。研究發(fā)現(xiàn)，在前脂肪細(xì)胞(3T3-L1)分化為脂肪細(xì)胞的過程中，F(xiàn)STL1的表達(dá)會(huì)出現(xiàn)短暫性的升高，隨后又被下調(diào)至背景水平〔42,43〕，若阻止FSTL1表達(dá)的最初峰值或使培養(yǎng)基中的FSTL1維持在高水平，可阻斷3T3-L1細(xì)胞的分化〔43〕。

2 FSTL1與肝臟疾病

2.1FSTL1與肝纖維化 肝纖維化(HF)是由多種致病因素引起的慢性的、持續(xù)性的肝臟炎癥或肝損傷后組織修復(fù)過程中的代償反應(yīng)，是多數(shù)慢性肝病(CLD)發(fā)展的共同病理過程，若不及時(shí)阻止和逆轉(zhuǎn)則會(huì)進(jìn)展為肝硬化和肝癌，常見的致病因素主要包括乙型肝炎病毒(HBV)感染、丙型肝炎病毒(HCV)感染、乙醇、寄生蟲感染、藥物或化學(xué)毒物、自身免疫性肝病等。肝纖維化的主要特征是細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)過度沉積，肝星狀細(xì)胞(HSCs)的持續(xù)活化是其發(fā)生發(fā)展過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，HSCs被活化后向成肌纖維母細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化顯著放大了肝損傷反應(yīng)〔44～46〕。研究發(fā)現(xiàn)，通過腺病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)使DBA/1小鼠體內(nèi)的FSTL1過表達(dá)，促進(jìn)肝臟中促炎細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細(xì)胞介素(IL)-1β和IL-6的表達(dá)〔47〕，進(jìn)而促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。4-甲基傘形酮(4MU)能夠通過下調(diào)CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化模型小鼠中FSTL1的表達(dá)，抑制透明質(zhì)酸(HA)的沉積，減少纖維形成和膠原沉積〔48〕。

FSTL1在健康人和小鼠肝組織中的表達(dá)含量均非常低，但在肝纖維化組織和活化的HSCs細(xì)胞中均出現(xiàn)明顯上調(diào)〔17,18,48,49〕。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)STL1 mRNA的表達(dá)隨著患者的肝纖維化分級(jí)的增高而增高〔17〕。在人肝硬化肝組織中，F(xiàn)STL1的表達(dá)也高于正常肝組織，且與α-肌動(dòng)蛋白(SMA)的表達(dá)共定位，這表明FSTL1在肝星狀細(xì)胞(HSC)激活中起重要作用〔50〕。同樣，在不同類型與慢性肝損傷相關(guān)的進(jìn)行性肝纖維化小鼠模型中，F(xiàn)STL1的表達(dá)也出現(xiàn)明顯異常改變，在CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化模型小鼠中，F(xiàn)STL1在肝組織中的表達(dá)造模時(shí)間的延長而逐漸增高，并且免疫熒光染色結(jié)果顯示，F(xiàn)STL1與α-SMA的表達(dá)也呈現(xiàn)共定位〔17〕；在肝毒素硫代乙酰胺(TAA)模型和膽堿缺乏乙硫氨酸補(bǔ)充(CDE)飲食誘導(dǎo)模型中，與對(duì)照組相比，模型組小鼠肝臟中的FSTL1 mRNA水平也均升高〔51〕。

在對(duì)FSTL1調(diào)控肝纖維化機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)STL1可通過影響Smad2/c-Jun氨基末端激酶(JNK)信號(hào)傳導(dǎo)通路來調(diào)節(jié)肝纖維化。半倍缺失FSTL1的小鼠或采用FSTL1中和性抗體封閉CCl4誘導(dǎo)肝纖維化模型小鼠體內(nèi)FSTL1的功能，Smad2/JNK信號(hào)通路均可被抑制，同時(shí)HSCs的活化也受到抑制，ECM沉積減少，肝纖維化程度減輕；同樣，采用中和性抗體封閉人肝星形細(xì)胞(LX-2)細(xì)胞外FSTL1的功能或敲低內(nèi)LX-2的FSTL1表達(dá)也可通過降低 Smad2/JNK的磷酸化水平來抑制LX-2的活化，降低癌細(xì)胞的遷移能力〔17，18,50〕；反之，如果用FSTL1重組腺病毒感染CCl4誘導(dǎo)的小鼠或LX-2細(xì)胞，則能激活Smad2/JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，加劇肝纖維化程度，促進(jìn)HSCs的活化，促進(jìn)α-SMA及COL1 mRNA的表達(dá)〔17〕。Vollmann等〔22〕也發(fā)現(xiàn)，采用siRNA遞送納米載體技術(shù)(siRNA-LNPs)沉默CCl4誘導(dǎo)小鼠肝纖維化模型中的FSTL1，可降低 Ⅰ 型膠原蛋白α1鏈(Col1a1)mRNA的表達(dá)水平，減少巨噬細(xì)胞的積累和膠原蛋白的沉積，但它卻同時(shí)增加了肌成纖維細(xì)胞的密度以及組織基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(Timp)1 mRNA的水平。

FSTL1還可通過影響TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)通路來調(diào)控肝纖維化。TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活已被證明在調(diào)控肝纖維化的進(jìn)程中起著核心作用〔50〕。FSTL1在用TGF-β1刺激激活的HSC中明顯上調(diào)，而敲除FSTL1能抑制TGF-β1/Smad3信號(hào)通路中Smad3的磷酸化水平，進(jìn)而減弱HSCs的活化及α-SMA和Collagen Ⅰ的蛋白表達(dá)水平，減輕肝纖維化〔48,49〕。MiR29a靶基因3′UTR質(zhì)粒驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明FSTL1為miR29a的直接作用靶點(diǎn)，TGF-β1可通過下調(diào)HSC中miR29a的表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)FSTL1表達(dá)，miR29a模擬物也能夠顯著降低Collagen Ⅰ，α-SMA和FSTL1的表達(dá)，而miR29a的抑制劑則顯示出相反作用，并且可能存在 TGF-β1-miR29a-FSTL1調(diào)控環(huán)通過TGF-β1/Smad2/JNK信號(hào)通路調(diào)控肝纖維化；同時(shí)，F(xiàn)STL1與miR29a之間還存在相互調(diào)節(jié)的情況，F(xiàn)STL1能通過抑制miR29a的表達(dá)，調(diào)控肝星狀細(xì)胞和CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化模型小鼠肝組織的纖維化程度，而采用中和性抗體阻斷FSTL1信號(hào)傳導(dǎo)，則可上調(diào)CCl4處理的小鼠中miR29a的表達(dá)〔17,18〕。

2.2FSTL1與肝脂肪變性 肝脂肪變性是由不同病因所致的臨床病理綜合征，常見于因缺氧、缺血、中毒、感染、酒精等因素導(dǎo)致的肝細(xì)胞脂肪代謝失平衡，脂質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)堆積。重度脂肪變性可引起肝功能衰竭，甚至是肝細(xì)胞壞死。

Ramnath等〔51〕對(duì)慢性肝病患者進(jìn)行肝組織活檢RNA測(cè)序發(fā)現(xiàn)，在感染HCV并伴有脂肪變性患者中，相對(duì)于肝纖維化的早期階段，晚期肝纖維化患者的FSTL1 mRNA表達(dá)水平顯著升高，而在僅感染HCV的患者中則無顯著差異；并且非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)晚期肝纖維化患者的酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)結(jié)果也顯示，不管出現(xiàn)或不出現(xiàn)脂肪變性，循環(huán)血中的FSTL1水平均顯著升高。

2.3FSTL1與肝癌 肝細(xì)胞癌是世界范圍內(nèi)第五大常見腫瘤，為第三大腫瘤相關(guān)死亡的常見原因，亦是我國常見的惡性腫瘤之一，全球近一半的新發(fā)和死亡病例均發(fā)生在中國，嚴(yán)重威脅著人民的身體健康和生活質(zhì)量。

近來發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)STL1與肝癌的發(fā)生發(fā)展具有十分密切的相關(guān)作用〔31,52～54〕。在大多數(shù)肝細(xì)胞癌病例中，F(xiàn)STL1的表達(dá)均高于正常對(duì)照組〔53〕。Yang等〔31〕研究發(fā)現(xiàn)，在210例肝細(xì)胞癌的癌組織中，有172例出現(xiàn)FSTL1蛋白的異常增加(占81.9%)，并且FSTL1的表達(dá)會(huì)隨著瘤體的體積增大，腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(TNM)分期升高，門靜脈侵犯，肝內(nèi)轉(zhuǎn)移而增高，此外，Kaplan-Meier生存曲線評(píng)估也表明，患者的總體生存率會(huì)隨著FSTL1表達(dá)升高而降低，因此，F(xiàn)STL1的高表達(dá)已被確定為肝細(xì)胞癌預(yù)后不良的指標(biāo)。在體外研究中，F(xiàn)STL1的過度表達(dá)可增強(qiáng)肝細(xì)胞癌Huh7細(xì)胞的活力、增殖、集落形成能力，并能抑制細(xì)胞凋亡〔31,53〕，而采用siRNA技術(shù)沉默F(xiàn)STL1表達(dá)后，可抑制MHCC97h細(xì)胞的活力和增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡〔31〕。FSTL1對(duì)腫瘤細(xì)胞凋亡的抑制作用是通過使蛋白激酶B(AKT)/糖原合成酶激酶(GSK-3β)信號(hào)途徑過度激活，進(jìn)而增加B淋巴細(xì)胞瘤(Bcl)-2的表達(dá)，下調(diào)Bcl-2相關(guān)X蛋白(BAX)和Bim的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的〔31〕。

另外，在HBV誘導(dǎo)的肝細(xì)胞癌中，F(xiàn)STL1的表達(dá)也會(huì)呈現(xiàn)出異常，與正常肝癌細(xì)胞系相比，HBV感染的肝癌細(xì)胞系FSTL1表達(dá)增加，說明HBV感染可能促進(jìn)了FSTL1的表達(dá)〔54〕，但在敲除環(huán)狀RNA circ_0004812的HBV感染細(xì)胞中，F(xiàn)STL1的表達(dá)則降低，而過表達(dá)的circ_0004812可通過抑制miR-1287-5p促進(jìn)FSTL1的表達(dá)，這表明circ_0004812/miR-1287-5p/FSTL1軸能調(diào)節(jié)HBV誘導(dǎo)的免疫抑制，可作為治療慢性乙型肝炎(CHB)的潛在治療靶標(biāo)〔54〕。在乙型肝炎病毒X(HBx)誘導(dǎo)的肝細(xì)胞癌小鼠中，F(xiàn)STL1還能夠激活TGF-β1/Smad通路中的R-Smad3〔53〕。

綜上，F(xiàn)STL1 在肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展中具有較好的預(yù)測(cè)性，并且也是干預(yù)肝臟疾病進(jìn)程的一個(gè)很好的作用靶點(diǎn)，但是有關(guān)FSTL1 在肝臟疾病中的具體作用及機(jī)制仍不完全明晰，還需再進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行探究。