干擾素調(diào)節(jié)因子-1在肝臟疾病中作用的研究進展

趙飆，王經(jīng)琳,2，任昊楨,2，施曉雷,2

(1.南京大學 醫(yī)學院，江蘇 南京 210093； 2. 南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院 普外科，江蘇 南京 210008)

肝臟疾病的發(fā)病率和致死率躍居疾病世界排名的前列，全球每年有200多萬人死于肝臟疾病，約占全世界死亡人數(shù)的4%[1-2]。在中國有五分之一的人群患有不同形式的肝臟疾病，尤其以乙型肝炎病毒感染、肝纖維化、肝癌為多。

干擾素調(diào)節(jié)因子-1(interferon regulatory factor 1,IRF-1)是干擾素調(diào)節(jié)因子家族的成員之一。與IRF家族的所有成員一樣，IRF-1的N端包括了一個含有5個色氨酸殘基的DNA結(jié)合域[3]。該區(qū)域形成一個螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋基序，并能夠識別IRF-1靶基因啟動子中的干擾素刺激響應(yīng)元件[4-5]。IRF-1的C端包含IRF關(guān)聯(lián)域，負責與其他同源及異質(zhì)蛋白的相互作用[6-7]。IRF-1在先天免疫和適應(yīng)性免疫，尤其是在對干擾素誘導基因的調(diào)控中發(fā)揮重要作用[8]。隨著研究的深入，IRF-1在細胞凋亡和細胞自噬等方面的作用和信號通路逐漸被人們所知[9-12]。

近年來人們對IRF-1在肝臟疾病中的作用進行了相應(yīng)的研究[11，13-16]，但是其中具體機制尚未完全闡明?，F(xiàn)就IRF-1在乙型肝炎(乙肝)、肝纖維化、肝臟缺血再灌注損傷(ischemia-reperfusion injury, IRI)以及肝癌中作用的研究進展作一綜述。

1 IRF- 1和乙肝

60%的肝硬化和80%的肝細胞癌是由乙型肝炎病毒(HBV)感染引起的[17]，目前還沒有能夠完全治愈乙肝的方法[18]。有研究指出，乙肝患者的病情進展與宿主體內(nèi)的免疫狀態(tài)及病毒之間的相互作用有關(guān)[19]。IRF-1作為一種免疫相關(guān)分子，在HBV感染過程中起到重要作用。Chen等[20]利用乙肝表面抗原(HBsAg)轉(zhuǎn)基因小鼠模擬人類慢性HBsAg攜帶者，使用胸腺肽、聚肌胞[Poly(I:C)]作為一種模擬病毒感染的開放興奮劑以探討HBV感染過程中肝細胞損傷的內(nèi)在免疫機制。實驗發(fā)現(xiàn)，HBsAg轉(zhuǎn)基因小鼠肝細胞上IFN-γ受體表達增加，IRF-1作為其下游信號表達量也隨之增強。他們認為這可能是IFN-γ誘導的肝細胞損傷對HBsAg轉(zhuǎn)基因小鼠高度敏感的原因。Shi等[21]研究了干擾素-γ和干擾素-α在HBV表達細胞HepG2.2.15的細胞死亡中起的作用。HBV的表達導致了干擾素-γ和干擾素-α介導的細胞凋亡。IRF-1及其下游基因caspase 7的表達增加可能與干擾素-γ及干擾素-α協(xié)同誘導凋亡有關(guān)。此外，Guidotti等[22]發(fā)現(xiàn)，IRF-1也可以抑制HBV在小鼠肝細胞中的復制。他們把在肝臟中高水平復制HBV的轉(zhuǎn)基因小鼠和IRF-1敲除的小鼠進行雜交、回交，直至產(chǎn)生HBeAg陽性的IRF-1敲除的小鼠。對其使用Poly(I∶C)誘導其產(chǎn)生干擾素-α/β發(fā)現(xiàn)，與對照組小鼠相比，這些小鼠的HBV復制水平更高。因此，HBV感染的情況下，肝臟細胞內(nèi)產(chǎn)生的IRF-1不僅可以介導干擾素誘導的肝細胞的凋亡，還可以抑制HBV病毒的復制。

2 IRF- 1和肝纖維化

肝纖維化是包括膠原蛋白在內(nèi)的細胞外基質(zhì)蛋白的過度積累，常見于大多數(shù)類型的慢性肝病[23]。與肝纖維化相關(guān)的主要膠原生成細胞包括活化的肝星狀細胞、門靜脈成纖維細胞和骨髓源性肌成纖維細胞[24-25]。其中肝星狀細胞的激活是纖維化的一個關(guān)鍵事件，因為這些細胞成為肝損傷時細胞外基質(zhì)的主要來源[26-27]。IRF-1在肝纖維化過程中具有保護作用。Oh等[9]的研究結(jié)果顯示，1-甲基-L-色氨酸(1-MT)可以通過IFN-γRβ、IRF-1和FAS通路促進肝星狀細胞凋亡，以緩解肝纖維化的進程。1-MT可以誘導犬尿氨酸的產(chǎn)生，從而導致色氨酸的消耗，促使細胞從G0/G1細胞周期阻滯釋放，激活肝星狀細胞中IFN-γ、IRF-1和FAS通路誘導其凋亡。另外，肝臟祖細胞的增殖與肝星狀細胞的活化及肝纖維化有關(guān)[28-29]。Weng等[30]發(fā)現(xiàn)，用二氫三甲砒啶處理2～4周的小鼠中，IRF-1敲除的小鼠與野生型小鼠相比纖維化程度更高，炎癥更明顯，肝臟祖細胞增殖更顯著。說明IRF-1在抑制肝臟祖細胞增殖的過程中也發(fā)揮一定作用。此外，IRF-1在維持靜止樣肝臟星型細胞表型種起到至關(guān)重要的作用[31]。

3 IRF- 1和肝臟IRI

肝臟IRI是肝切除、外傷、低血容量性休克、肝移植等手術(shù)過程中肝損傷的重要原因，是導致急性肝損傷或衰竭的主要原因[32-34]。但是目前還沒有有效的治療方法來應(yīng)對疾病過程中的肝臟IRI，因為現(xiàn)在仍然缺乏對IRI潛在免疫機制的了解[35]。IRF-1在肝移植、IRI起重要作用[36-37]。

Ueki等[38]認為，IRF-1導致的肝移植IRI主要存在于供體為野生型小鼠這一情況。他們發(fā)現(xiàn)IRF-1 mRNA的上調(diào)通常見于供體為野生型小鼠的移植物肝細胞。當供體為IRF-1敲除的小鼠時，肝移植后12 h血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)水平顯著降低，肝臟壞死面積顯著減小。同時，其肝細胞死亡配體和死亡受體mRNA水平顯著降低，caspase-8活性降低。表明IRF-1介導死亡配體誘導的肝細胞死亡。此外，他們還發(fā)現(xiàn)在野生型小鼠肝臟非實質(zhì)細胞(NPC)中，IRF-1 mRNA的上調(diào)顯著，且與IFN-γ mRNA的上調(diào)相關(guān)。而IFN-γ mRNA在IRF-1敲除的移植物中顯著降低。因此，IRF-1在移植物肝細胞和非實質(zhì)細胞中具有明顯的促進肝臟IRI作用。而Castellaneta等[39]研究表明，IRF-1在干擾素α(IFN-α)介導的肝臟IRI中也起到重要作用。與對照小鼠相比，抗IFN-α單克隆抗體處理后的小鼠肝臟中IRF-1基因轉(zhuǎn)錄水平顯著降低。并且受IRF-1調(diào)控并決定凋亡程度的DR5、Fas和FasL基因的轉(zhuǎn)錄在抗IFN-α單克隆抗體處理的小鼠肝臟中也顯著降低。

Klune等[15]發(fā)現(xiàn)，IL-23可能是IFN-γ/IRF-1信號通路的上游信號分子。研究結(jié)果顯示，IL-23能激活肝臟內(nèi)的自然殺傷T細胞產(chǎn)生IFN-γ，進而激活I(lǐng)RF-1，導致細胞凋亡增加，促進肝臟IRI。Yokota等[40]證明,IRF-1可以調(diào)控IL-15的組成性和誘導性表達，以及IL-15Rα mRNA的表達來促進肝臟IRI。肝細胞是肝臟中可溶性IL-15/IL-15Rα復合物的主要生產(chǎn)者。IL-15/IL-15Rα可以增加NK細胞、NKT細胞和CD8+T細胞的數(shù)量，增強其細胞毒性效應(yīng)，促進全身炎癥反應(yīng)，導致肝臟IRI。同時，Cordoba等[41]發(fā)現(xiàn),IRF-1、STAT-1和補體成分C3在肝移植耐受模型中的增加，提示STAT-1/IRF-1凋亡通路和C3也可能參與了肝移植肝臟IRI的進程。

IRF-1在肝臟IRI中的上調(diào)與自噬信號的激活有關(guān)[42-43]。Cui等[12]的研究結(jié)果顯示，IRF-1可通過增加高遷移率組蛋白1(HMGB1)的釋放來激活自噬，加重IRI。在野生型小鼠IRI模型中，IRF-1的表達量和血清HMGB1水平明顯升高并呈正相關(guān)。而IRF-1敲除組HMGB1 mRNA的生成和釋放均明顯降低，LC3Ⅱ和Beclin1的水平上調(diào)，Bcl-2表達升高。表明IRF-1可通過調(diào)控HMGB1調(diào)節(jié)細胞自噬進而促進肝臟IRI。Dhupar等[42]進一步證明，肝臟IRI誘導的乙酰化HMGB1的釋放是一個依賴于TLR-4介導的IRF-1上調(diào)的過程。

此外，Yang等[11]發(fā)現(xiàn)，IRF-1還可以通過調(diào)控Rab27a的轉(zhuǎn)錄進而促進細胞外囊泡的分泌，細胞外囊泡表面更為豐富的氧化磷脂可通過TLR-4通路激活中性粒細胞，造成肝臟IRI。

4 IRF- 1和肝癌

肝癌發(fā)病率在世界范圍內(nèi)不斷上升[44]，到2025年將有100萬人/年受到肝癌的影響[45]。IRF-1已經(jīng)被證明可以通過直接抗腫瘤生長作用和增強免疫細胞對腫瘤的識別來抑制肝癌的生長[46]。

IRF-1在人類肝癌中的表達受諸多因素的影響。Yan等[14]發(fā)現(xiàn)，IRF-1 mRNA在分化良好或TNM早期的肝細胞癌(HCC)中表達明顯升高。因此，他們認為IRF-1在人類肝癌發(fā)生的晚期被滅活。Moriyama等[47]發(fā)現(xiàn)有門靜脈血栓的腫瘤中IRF-1 mRNA表達明顯低于無門靜脈血栓的腫瘤。Yi等[48]證明了IRF-1的表達水平與年齡及腫瘤分化程度有關(guān)。低分化的HCC容易出現(xiàn)IRF-1的低表達。IRFs的水平也影響了HCC患者的預后。Yi等[48]發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞核中IRF-1表達較低的患者有著較短的存活時間。相比之下，腫瘤細胞核中IRF-2表達較低則代表著較好的預后。而IRF-2/IRF-1之值可以通過STAT3調(diào)控肝癌細胞中MMP9的表達，從而參與腫瘤侵襲的過程。Zhang等[49]也發(fā)現(xiàn)，IRF-1陽性的患者肝癌無復發(fā)生存期明顯高于IRF-1陰性的患者。因此，他們認為IRF-1與肝癌復發(fā)有一定關(guān)系。

IRF-1的抗腫瘤作用主要包括它的抗增殖、促凋亡作用和誘導細胞自噬作用。Gong等[50]發(fā)現(xiàn)，IFN-γ的快速撤退使得IRF-1的表達下調(diào)和IRF-2的表達上調(diào)，這導致了細胞增殖能力和細胞凋亡抵抗能力的增強，促進腫瘤進展及其惡性潛能的恢復。該實驗證明了IFN-γ信號轉(zhuǎn)導通路是IRF-1和IRF-2的靶點，該通路的改變促進了肝癌細胞的生長。隨后Yan等[14]進行了進一步的研究認為，重組IFN-γ或效應(yīng)T細胞分泌的IFN-γ可通過IRF-1誘導肝癌細胞PD-L1 mRNA和蛋白的表達，增加其抗增殖、促凋亡作用。而IRF-2的表達卻可以競爭性抑制IRF-1，下調(diào)IFN-γ/IRF-1誘導的PD-L1蛋白的表達。另外，microRNAs(miRNAs)的異常表達也與HCC的發(fā)展有關(guān)[13，51-53]。在HCC組織中microRNA-31、microRNA-301a、microRNA-23a的表達水平明顯高于正常的肝臟細胞。給與它們對應(yīng)的抑制劑和模擬劑，其表達均與IRF-1表達水平呈負相關(guān)，并且影響了細胞的增殖和凋亡。

Li等[10]首次發(fā)現(xiàn)了IFN-γ通過IRF-1信號通路誘導HCC細胞自噬，從而抑制了肝癌細胞的生長。除此之外，IRF-1還可以加強免疫細胞對肝癌細胞的監(jiān)視作用。HLA I類抗原在腫瘤特異性細胞毒性T淋巴細胞(CTL)對腫瘤細胞的識別中起重要作用，腫瘤細胞可以通過下調(diào)HLA I類抗原逃避T細胞的監(jiān)視，從而影響臨床T細胞免疫治療的效果[54]。Shen等[55]發(fā)現(xiàn)，IRF-1在HCC細胞系和肝癌組織中的表達上調(diào)以及轉(zhuǎn)錄因子p65核易位的增加介導了HLA-A重鏈表達增加，表明IRF-1也可以通過介導HLA-A的表達維持和增強CTL對肝癌細胞的識別。

綜上所述，IRF-1在多種肝臟疾病中均起到重要作用，主要表現(xiàn)在參與了干擾素介導的細胞凋亡作用、促進細胞自噬、加強免疫監(jiān)視等方面。IRF-1可以一定程度上抑制乙型肝炎病毒的復制、緩解肝纖維化的進展。同時，IRF-1可加重肝臟IRI。IRF-1在肝癌中的表達與患者的臨床特征有著密不可分的聯(lián)系，因此有望成為預測肝癌預后及復發(fā)的指標。但是，IRF-1在介導肝臟疾病發(fā)展過程中的具體機制尚未清楚。因此，深入了解IRF-1在肝臟疾病中起到的作用及其介導的信號通路的功能特點，將有助于治療甚至預防嚴重的肝臟疾病。