維生素D抑制肝星狀細(xì)胞活化在肝纖維化中的研究進(jìn)展

張春洋?陳付群?陳兆云

【摘要】肝纖維化是各種慢性肝臟病向肝硬化發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵，是肝中多類(lèi)細(xì)胞、細(xì)胞因子及介質(zhì)共同作用的結(jié)果，肝星狀細(xì)胞（HSC）在肝纖維化階段充當(dāng)重要角色。維生素D是以1，25-二羥維生素D3為活性形式，與慢性肝病嚴(yán)重程度密切相關(guān)的甾體激素，在HSC的調(diào)控中占據(jù)關(guān)鍵地位。維生素D可通過(guò)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β/SMAD、Wnt/β-catenin、ERK1/2、多蛋白細(xì)胞質(zhì)復(fù)合體NOD樣受體家族3、核因子-κB等多種細(xì)胞信號(hào)通路調(diào)節(jié)相關(guān)靶基因表達(dá)，抑制HSC活化，進(jìn)而控制肝纖維化進(jìn)展。該文就維生素D與HSC的關(guān)系、維生素D在肝纖維化中調(diào)控HSC的機(jī)制及在抗纖維化治療中相關(guān)研究進(jìn)展做一綜述。

【關(guān)鍵詞】維生素D；肝星狀細(xì)胞；肝纖維化；通路

Research progress in effect of vitamin D on inhibiting hepatic stellate cell activation in liver fibrosis Zhang Chunyang， Chen Fuqun，Chen Zhaoyun. Medical Laboratory Center， the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University， Urumqi 830054， China

Corresponding author， Chen Zhaoyun，E-mail： czy52010710@163.com

【Abstract】Liver fibrosis is a key factor in the progression from various chronic liver diseases to cirrhosis， which is the result of the combined action of multiple types of cells， cytokines， and mediators in the liver. Hepatic stellate cells （HSCs） play an important role in the stage of liver fibrosis. Vitamin D with 1，25-dihydroxy vitamin D3 as the active form， has been found to be a steroid hormone closely associated with the severity of chronic liver disease， which plays a key role in the regulation of HSCs. Vitamin D can regulate the expression of related target genes and inhibit HSC activation through the TGF-β/SMAD， Wnt/β-catenin， ERK/MAPK， NLRP3 and NF-κB cell signaling pathways， thereby controling the progression of liver fibrosis. In this article， research progress in the relationship between vitamin D and HSCs， the mechanism of vitamin D regulating HSCs in liver fibrosis and anti-fibrosis therapy were reviewed.

【Key words】Vitamin D； Hepatic stellate cell； Liver fibrosis； Signaling pathway

肝纖維化是指肝臟在受到各種慢性致病因子損傷后，臨床表現(xiàn)以非特異性的消化系統(tǒng)癥狀為主的病理性修復(fù)反應(yīng)，在此階段肝中多種類(lèi)細(xì)胞、細(xì)胞因子及介質(zhì)共同作用，使得肝纖維化成為各種慢性肝臟病向肝硬化發(fā)展過(guò)程中的樞紐。肝星狀細(xì)胞（HSC）作為肝纖維化形成中的中心環(huán)節(jié)，其活化會(huì)產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）蛋白合成增加及細(xì)胞因子等分泌，ECM的長(zhǎng)期積累最終使得肝纖維化向肝硬化階段發(fā)展，出現(xiàn)終末期的肝損傷。但肝纖維是一種可逆且高度動(dòng)態(tài)的病理狀態(tài)，通過(guò)誘導(dǎo)HSC的凋亡和失活，協(xié)調(diào)炎癥細(xì)胞募集系統(tǒng)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)之間的串?dāng)_等方式，促進(jìn)纖維化消退和肝臟再生。破譯調(diào)控HSC活化的機(jī)制對(duì)于抗纖維化治療具有重要意義。甾體激素維生素D具有調(diào)節(jié)鈣磷代謝、細(xì)胞增殖、分化及免疫調(diào)節(jié)和抑制嚴(yán)重因子風(fēng)暴等多種生物學(xué)作用。目前已有眾多學(xué)者對(duì)維生素D在肝臟的病理生理過(guò)程中的作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)維生素D通過(guò)多條信號(hào)通路對(duì)HSC的活化產(chǎn)生直接抑制作用，但維生素D在臨床實(shí)踐中作為抗纖維化的治療手段仍需進(jìn)一步探究其療效［1-2］。本文綜述了維生素D抑制HSC活化涉及的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，結(jié)合目前臨床肝病治療中維生素D的應(yīng)用存在的問(wèn)題，對(duì)后期維生素D在抗纖維化治療中的應(yīng)用進(jìn)行了探討和期望。

一、HSC與維生素D

1. HSC

HSC由橫膈中的間充質(zhì)細(xì)胞發(fā)育而來(lái)，屬于肝臟非實(shí)質(zhì)細(xì)胞類(lèi)，位于ECM中的Disse空間，由許多刺狀的頸突或棘突從內(nèi)皮下延伸并與肝細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞緊密接觸［3］。HSC以?xún)?chǔ)存維生素A時(shí)的靜止?fàn)顟B(tài)作為正常狀態(tài)，另外可以充當(dāng)肝臟駐留的抗原呈遞細(xì)胞。作為肝纖維化發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵，肝臟受到各種理化因素刺激后，HSC會(huì)在各種細(xì)胞及介質(zhì)的介導(dǎo)下激活，發(fā)生形態(tài)及功能的明顯變化，主要有以下幾點(diǎn)特征變化：①靜止的HSC轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，增生、趨化、遷移、收縮能力增強(qiáng)；②細(xì)胞質(zhì)中喪失視黃醇；③產(chǎn)生大量的ECM，成分從富含Ⅳ型膠原和層粘連蛋白的基質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闈饪s的ECM；④上調(diào)促炎、促纖維化和促有絲分裂細(xì)胞因子的分泌；⑤HSC之間的縫隙連接通信增強(qiáng)，并由細(xì)胞因子、激素和維生素進(jìn)行復(fù)雜調(diào)節(jié)，并且可以進(jìn)一步激活HSC，引起纖維結(jié)締組織擴(kuò)散增殖及ECM沉積的加重，使得肝內(nèi)結(jié)構(gòu)重建，形成肝纖維化、肝硬化等［4］。

2. 維生素D

維生素D是結(jié)構(gòu)類(lèi)似的固醇類(lèi)衍生物總稱(chēng)，歸于脂溶性類(lèi)維生素，以維生素D2和維生素D3為主要形式，兩者的化學(xué)結(jié)構(gòu)式在側(cè)鏈有所不同。維生素D2主要在真菌中合成。維生素D3在人體中，主要經(jīng)皮膚途徑獲得，惰性的前維生素D3分別在肝臟及腎臟近端小管中進(jìn)行羥基化，最終轉(zhuǎn)化成具有生物活性形式的1，25-二羥維生素D3［5］。維生素D是維持人體健康的必需營(yíng)養(yǎng)素，在調(diào)節(jié)鈣磷代謝、促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)方面具有重要作用，另外近年來(lái)發(fā)現(xiàn)其在細(xì)胞增殖、分化、免疫調(diào)節(jié)等方面也起到一定作用［6］。缺乏維生素D不僅存在于骨代謝疾病中，慢性肝臟疾病中也多見(jiàn)，如非酒精性脂肪肝、纖維化、肝癌等，嚴(yán)重的維生素D缺乏與肝功能障礙的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。

二、維生素D對(duì)HSC活化的調(diào)節(jié)

活性的維生素D3發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)主要通過(guò)兩種途徑：影響特定的基因表達(dá)和非基因組途徑快速刺激生物學(xué)行為。維生素D調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)，主要是通過(guò)與維生素D受體（VDR）特異性結(jié)合發(fā)揮作用。

1.VDR

VDR可分為膜受體（mVDR）和核受體（nVDR）兩類(lèi)，但是影響靶細(xì)胞中特定基因表達(dá)主要是通過(guò)本質(zhì)上是一種依賴(lài)于配體（活性維生素D3）的核轉(zhuǎn)錄因子nVDR實(shí)現(xiàn)。最初人們發(fā)現(xiàn)VDR在肝臟中的表達(dá)水平很低，但在HSC及膽管上皮細(xì)胞等肝臟非實(shí)質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá)，因此許多研究者認(rèn)為VDR的表達(dá)可能參與HSC的激活及增殖，調(diào)控VDR可以作為治療肝纖維化的靶點(diǎn)。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在肝纖維化中，活性維生素D結(jié)合并上調(diào)作為配體誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子VDR，其在發(fā)生構(gòu)象重排后與視黃醇X受體相互作用，生成增強(qiáng)特定基因轉(zhuǎn)錄活性的異二聚體復(fù)合物，后復(fù)合體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中與啟動(dòng)子區(qū)內(nèi)的維生素D應(yīng)答元件結(jié)合，調(diào)控HSC的激活，并且下調(diào)HSC中Ⅰ型膠原α1和α2的表達(dá)。

2.維生素D調(diào)控HSC的信號(hào)通路

維生素D抑制HSC的活化涉及多種細(xì)胞因子及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。活性維生素D與VDR結(jié)合，激活下游通路和轉(zhuǎn)錄因子，如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）/SMAD通路、Wnt/β-catenin通路、ERK1/2通路、多蛋白細(xì)胞質(zhì)復(fù)合體NOD樣受體家族3（NLRP3）通路、核因子（NF）-κB通路等。

2.1 TGF-β/SMAD通路

TGF-β可以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化，同激活素、抑制素、骨形成蛋白等組成TGF-β超家族。在肝纖維化中，負(fù)責(zé)肝損傷期間HSC的激活，與其他促纖維化途徑相互作用，TGF-β通路被認(rèn)為是造成纖維化的有效途徑［7］。TGF-β與受體結(jié)合形成三聚體后，其下游信號(hào)調(diào)節(jié)分子SMAD激活，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與相應(yīng)啟動(dòng)子結(jié)合，啟動(dòng)纖維化相關(guān)靶基因的轉(zhuǎn)錄。維生素D/VDR信號(hào)激活可拮抗HSC中大量TGF-β/SMAD依賴(lài)性轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，起到抗肝纖維化、抗增殖作用，具體作用機(jī)制是維生素D激活VDR后，通過(guò)TGF-β1依賴(lài)性染色質(zhì)重塑，促進(jìn)VDR與SMAD3的結(jié)合，阻斷SMAD3開(kāi)啟促纖維化靶基因的能力，抑制HSC中TGF-β介導(dǎo)的纖維生成［8］。另外有研究表明維生素D在體內(nèi)和體外均可明顯抑制肝纖維化模型中富含組氨酸的鈣結(jié)合蛋白的表達(dá)，減少TGF-β1/SMAD3的表達(dá)和細(xì)胞周期中S峰的百分比，表明維生素D可以通過(guò)負(fù)調(diào)節(jié)富含組氨酸的鈣結(jié)合蛋白來(lái)減少HSC的活化和TGF-β/SMAD信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而延緩肝纖維化［9］。

2.2 Wnt/β-catenin通路

Wnt/β-catenin通路是一種在生物體進(jìn)化中高度保守的控制細(xì)胞命運(yùn)的信號(hào)通路，也是維生素D調(diào)節(jié)星狀細(xì)胞抑制肝纖維化的另一條途徑。β-catenin是細(xì)胞增殖和分化的重要調(diào)節(jié)因子，另外作為多種信號(hào)通路交叉的關(guān)鍵，還參與TGF-β、E-鈣黏蛋白的生成。Wnt/β-catenin信號(hào)通路在活化的HSC中被激活，活化HSC細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中，β-catenin積累到一定水平時(shí)便會(huì)解離，發(fā)生核易位，與轉(zhuǎn)錄因子T淋巴細(xì)胞因子/淋巴增強(qiáng)因子結(jié)合，形成轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合物，最終上調(diào)或下調(diào)cyclin D1、C-myc、金屬基質(zhì)蛋白酶7等促進(jìn)細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)基因的表達(dá)。Huang等［10］發(fā)現(xiàn)維生素D可以降低四氯化碳（CCl4）所致的肝纖維化大鼠模型中的Wnt1和β-catenin的mRNA和蛋白質(zhì)水平，推測(cè)維生素D對(duì)肝纖維化的保護(hù)機(jī)制可以通過(guò)阻斷Wnt/β-catenin信號(hào)通路，抑制HSC的活化，減少α平滑肌激動(dòng)蛋白及膠原纖維分泌。

2.3 ERK1/2通路

ERK是一種通過(guò)磷酸化絲氨酸/蘇氨酸殘基來(lái)調(diào)控多種底物蛋白的有絲分裂原激活的蛋白激酶，參與細(xì)胞增殖、分化和黏附等進(jìn)程。有研究發(fā)現(xiàn)抑制 TGF-β1/ERK信號(hào)通路能減少HSC的激活，緩解硫代乙酰胺誘導(dǎo)的大鼠模型的肝纖維化［11］。通過(guò)檢測(cè)ERK信號(hào)通路分子的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)激活的VDR下調(diào)了ERK和pERK蛋白及TGF-β1的表達(dá)，也表明維生素D抑制星狀細(xì)胞的活化與ERK1/2通路密切相關(guān)［12］。另外，在ERK通路上，維生素D與HSC活化的關(guān)系可以由一種基質(zhì)細(xì)胞蛋白POSTN起鏈接作用，作為調(diào)控細(xì)胞分化和遷移的黏附分子，POSTEN可在炎癥和多種癌癥中表達(dá)，通過(guò)整合素1誘導(dǎo)ERK1/2的明顯激活。

2.4 NLRP3通路

炎癥介質(zhì)的刺激也是HSC激活的重要原因，據(jù)報(bào)道，維生素D可以調(diào)控炎癥因子通路等對(duì)抑制HSC的活化，阻斷其在對(duì)肝纖維化的促進(jìn)作用［13］。NLRP3是一種由凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白和效應(yīng)分子前蛋白酶形成的炎癥小體，會(huì)在原代小鼠的HSC中表達(dá)，NLRP3通路的激活同樣可以誘導(dǎo)HSC基質(zhì)沉積相關(guān)基因上調(diào)，如TGF-β和膠原基因等，在膽汁淤積癥中的纖維生成中發(fā)揮作用，而缺乏NLRP3的CCl4造模小鼠在8周后肝臟膠原明顯減少［14］。Wang等［15］研究發(fā)現(xiàn)NLRP3炎癥小體激活會(huì)受到VDR激動(dòng)劑的抑制作用，抑制HSC的激活，是通過(guò)激活yes相關(guān)蛋白1實(shí)現(xiàn)的，具體的通路途徑需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探究。

2.5 NF-κB通路

在心血管疾病中，VDR起到的抗炎作用與抑制NF-κB信號(hào)通路有關(guān)。已有相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)肝臟疾病中NF-κB信號(hào)通路也可由VDR介導(dǎo)。庫(kù)普弗細(xì)胞在肝臟受損情況下分泌大量的TNF，通過(guò)NF-κB途徑啟動(dòng)和維持HSC活化。Gong等［13］構(gòu)建CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化細(xì)胞模型證實(shí)鈣泊三醇可以通過(guò)抑制維生素D受體介導(dǎo)的NF-κB信號(hào)通路減輕肝纖維化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果示鈣泊三醇治療組中VDR的表達(dá)明顯增加，檢測(cè)到肝細(xì)胞內(nèi)NF-κB信號(hào)通路成員p-IκBα、p-IKKβ和p-p65表達(dá)水平下調(diào)，與NF-κB通路的趨勢(shì)一致，并且VDR通過(guò)NF-κB途徑抑制促纖維化相關(guān)因子表達(dá)，增加抗纖維化因子基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)。

三、維生素D與肝纖維化的治療

有研究認(rèn)為補(bǔ)充活性維生素D可以調(diào)節(jié)促纖維化和抗纖維化介質(zhì)，減輕CCl4誘導(dǎo)的大鼠模型中的先前建立的肝纖維化，起到抗增殖、抗纖維化效果［10］。另有研究表明短期補(bǔ)充維生素D可能不會(huì)改善血清纖維化標(biāo)志物，也可能不會(huì)加快殘余肝纖維化的愈合過(guò)程，需要更長(zhǎng)期的研究［16］。

考慮到維生素D攝入半衰期較長(zhǎng)，會(huì)引起高鈣血癥和高鈣尿、神經(jīng)精神等臨床癥狀，在臨床實(shí)際中，闡明補(bǔ)充維生素D在肝纖維化中的安全性和有效性，制定維生素D替代和劑量策略需要更深入的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明，以實(shí)現(xiàn)和維持肝纖維化患者最佳體內(nèi)維生素D濃度而不產(chǎn)生有害影響，然而目前僅有相對(duì)較少的臨床試驗(yàn)研究評(píng)估了維生素D治療在肝纖維化患者給藥方案中的安全及有效性［17］。另外，VDR多態(tài)性可能影響維生素D治療肝纖維化患者早期的抗纖維化選擇［18］。但確定的是，維生素D與肝纖維化的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，此外與肝硬化進(jìn)一步的發(fā)展也有聯(lián)系。如維生素D可能成為新一代降門(mén)脈高壓的藥物，降壓效果可比擬普萘諾爾［19］。王勇等［20］發(fā)現(xiàn)1，25-二羥維生素D3水平是靜脈曲張破裂出血的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，維生素D在肝病的應(yīng)用具有廣闊前景。

四、小結(jié)與展望

維生素D調(diào)控HSC機(jī)制可通過(guò)多種細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路實(shí)現(xiàn)，具體的調(diào)控機(jī)制網(wǎng)絡(luò)還有待進(jìn)一步探究，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)維生素D可以阻斷HSC激活中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，對(duì)于控制肝纖維化的進(jìn)展產(chǎn)生積極作用，但目前維生素D在臨床肝病治療中的應(yīng)用未完全普及，改善肝纖維化及延緩疾病進(jìn)展的有效程度還需要大樣本多中心的臨床試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，其不良反應(yīng)及具體的劑量策略也需更多的研究，以期為抗纖維化治療方案提供新的線索。

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（收稿日期：2023-08-02）

（本文編輯：楊江瑜）