张静，邓存良

(西南医科大学附属医院感染科，四川 泸州 646000)

胰岛素样生长因子结合蛋白与肝纤维化的研究进展

张静，邓存良

(西南医科大学附属医院感染科，四川 泸州 646000)

肝纤维化是对在不同病因作用下的慢性肝损伤后的修复反应，随着肝纤维化的不断发展，最终可发展为肝硬化，甚至是肝癌。胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBPs)是一组具有同源结构的蛋白质，具有调节细胞生长、粘附、凋亡、血管生成、肿瘤发生等多种功能。目前越来越多的研究发现IGFBPs与肝纤维化的发生发展关系密切。本文就近年来IGFBPs与肝纤维化相关性的研究进行综述。

胰岛素样生长因子结合蛋白；功能；肝纤维化

肝纤维化是对在不同病因作用下的慢性肝损伤后的修复反应，随着肝纤维化的不断发展，最终可发展为肝硬化、肝衰竭，甚至是肝癌[1]。肝星状细胞(hepatic stellate cells，HSC)与肝纤维化关系密切。肝纤维化的核心过程是静息状态的HSC转化为活化状态的肌成纤维样细胞(MFB)，MFB合成和分泌大量细胞外基质(extracellular matrix，ECM)，并且合成大于降解。目前多种细胞因子及信号通路参与肝纤维化的发生发展，如转化生长因子β1(transforming Growth Factor-β1，TGF-β1)、胰岛素样生长因子结合蛋白(insulin-like growth factor binding protein，IGFBP)。TGF-β1是最重要的促纤维化细胞因子，与肝纤维化程度正相关[2]。TGF-β1与相应的特异性受体结合后，可激活HSC并促进HSC增殖。活化的HSC产生大量的细胞外基质且合成大于降解，过多的细胞外基质最终在周围肝窦细胞层的Diss间隙沉积[3]。胰岛素样生长因子结合蛋白(insulin-like growth factor binding protein，IGFBP)是一组具有同源结构的蛋白质。近年来，多项研究发现，IGFBPs与HSC活化、TGF-β1、MMP之间关系密切，形成复杂的信号通路，参与肝纤维化发生和发展[4-6]。现就近年来在胰岛素样生长因子结合蛋白与肝纤维化的研究进展进行综述。

1 IGFBPs系统简介

1.1 IGFBPs定义及分类 胰岛素样生长因子结合蛋白是一组与胰岛素同源的多肽分子，其通过非共价键方式选择性的与胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor，IGF)相结合，参与IGF生物学活性的调控。IGFBPs包括传统的IGFBP-1至IGFBP-6和胰岛素样生长因子结合蛋白相关蛋白(insulin-like growth factor binding protein related protein，IGFBP-rP)。目前发现九种IGFBP-rP，分别命名为IGFBPrP1至IGFBPrP9，即IGFBP-7至IGFBP-15，属IGFBPs超家族的成员。IGFBP-1至IGFBP-6与IGF具有较高的结合能力，而IGFBP-7至IGFBP-15与IGF结合能力较低。

1.2 IGFBPs的结构与功能 IGFBPs都具有高度保守的蛋白结构，其可分为三个大小近似相等的不同的结构域，包括保守的氨基(N)和羧基(C)端结构域以及有明显特异性的L域。IGFBPs广泛存在于血液和组织液，肝脏和全身各组织均能合成IGFBPs，能调节细胞生长、粘附、迁移、凋亡、血管生成、肿瘤发生，在生长发育、代谢性疾病、肿瘤等方面有重要作用，还可刺激成纤维细胞增殖，增加前胶原I的mRNA水平，从而参与多种纤维化疾病的发生发展，如特发性肺纤维化、肝纤维化、肾纤维化、系统性硬化、皮肤纤维化和瘢痕等。IGFBPs与循环中99%的IGFs具有高度亲和力，影响循环中IGFs的半衰期以及其组织通透性。IGFBPs能调节IGFs的功能，在体外，IGFBPs通常抑制IGFs激活受体，而在体内，IGFBPs也可能增强IGFs介导的活动[7]。

2 IGFBPs系统与肝纤维化

IGFBPs系统与肝纤维化关系密切，血液循环中IGFBPs主要是由肝脏合成。Ellen等[8]发现IGFBPs表达有显著的细胞特异性，IGFBP-1只在肝细胞中合成，IGFBP-3主要由肝脏非实质细胞合成，Kupffer细胞和血管内皮细胞能高分泌IGFBP-2蛋白。多项研究结果表明，IGFBPs通过多种信号通路和细胞因子网络参与肝细胞损伤和HSC的活化，而且发现一些IGFBP成员可被TGF-β1诱导表达，对肝纤维化的发生机制研究有重要意义[4，6，9-12]。

2.1 IGFBP-1与肝纤维化 IGFBP-1能调节血糖稳态、组织再生，在炎症期间血清中IGFBP-1表达水平升高。血清IGFBP-1可以依赖或非依赖IGF-I方式参与调控细胞增殖、分化、凋亡、新陈代谢等生理病理过程，是调节IGF-I活性的关键因子。有研究表明IGF-1水平与肝纤维程度呈负相关，IGF-1可通过肠黏膜屏障抑制内毒素入血，减少Kuppfer细胞和HSC激活等发挥抗纤维化作用，但具体作用网络不太明确，IGFBP-1磷酸化能降低IGF-I生物利用度[13]。IGFBP-l可不依赖于IGFs而引起细胞粘附与转移。戴斌等[14]研究Notch信号时发现IGFBP-1是Notch信号的下游信号，ERK1/2信号通路介导细胞外基质降解和促进新生血管生成，促进细胞侵袭转移，是MMP-2、MMP-9的上游通路，IGFBP-1可以通过ERK1/2信号通路调控MMP-2、MMP-9的活性影响细胞转移。推测IGFBP-1可能通过对IGF-1调节和ERK1/2信号通路参与肝纤维化过程[13-14]。胰岛素能直接抑制肝产生IGFBP-1[15]。胰岛素是IGF-I的第二重要的调节者，通过多种机制刺激IGF-I功能，在体外IGFBP-1能下调具有生物活性的IGF-I[16]。

2.2 IGFBP-2与肝纤维化 IGFBP-2是循环中第二丰富的IGFBP。IGFBP-2与糖尿病胰岛素抵抗、肥胖症、代谢综合征、消化道肿瘤、肝纤维化等有关。刘立新等[17]使用免疫组化半定量分析肝组织的IGFBPs表达和分布，发现IGFBP-2与肝组织纤维化程度、肝组织胶原纤维、TGF-β1、TGFR1、CD14的表达呈正相关，推测IGFBP-2可能通过TGF-β1等参与肝纤维化的发展。正常生理情况下ECM的合成和降解保持动态平衡状态，ECM降解受MMPs和纤溶酶的调节。石新民等[5]发现随肝纤维化程度的加重，IGF-2及IGFBP-2水平逐渐升高，且IGFBP-2与TIMP-2、MMP-2/ TIMP-2呈显著相关，而MMP-2可引起细胞外基质平衡紊乱而导致肝纤维化，提示IGFBP-2与细胞外基质重构相关，可能反映肝纤维化进展。IGFBP-2还可通过调节IGF-I参与肝纤维化[18]。IGFBP-2可能对减轻肝损伤有重要作用，间充质干细胞(mesenchymal stem cell，MSC）能抑制HSC激活，释放MSC分泌的抗凋亡细胞因子IL-6、IGFBP-2和抗炎细胞因子IL-1Ra，能有效抗肝纤维化[19]。

2.3 IGFBP-3与肝纤维化 IGFBP-3是血循环中含量最高的IGFBP，血中IGFs可与IGFBP-3及一种对酸不稳定的亚单位(ALS）结合，形成一种分子量为150 000的三聚体复合物，该复合物占循环中总IGF的75%～90%，能有效延长IGFs的半衰期，大大加强了ICFBP-3对ICFs生物活性的抑制作用[20]。目前研究发现IGFBP3与肝纤维化、肝癌、非小细胞肺癌、乳腺癌、前列腺癌的发展有关。IGFBP-3可能促进肝纤维化的进展。Mannaerts等[21]在研究HSC早期活化过程的关键因子时发现，HSC活化过程中IGFBP-3表达上调，IGFBP-3还在HSC的迁移中起重要作用，siRNA介导的IGFBP-3基因沉默的HSC表现出基质金属蛋白酶(MMP)-9高表达、ECM分解、细胞迁移显著降低，IGFBP-3可作为HSC早期活化的标志物，丙戊酸(VPA)可抑制IGFBP-3基因转录，下调IGFBP-3水平，但具体的下调的机制不清楚。有研究发现在慢性丙肝患者中，肝硬化患者的IGFBP-3水平降低，与AFP水平明显负相关，但在肝癌患者中IGFBP-3水平与AFP水平无明显相关性，推测其可能成为预测慢性丙肝肝硬化患者肝癌发展的血清学标记物[22]。

2.4 IGFBP-5与肝纤维化 IGFBP-5是最保守的胰岛素生长因子结合蛋白，IGFBP-5组织中广泛表达，在肝、脑、海马、肺、骨、睾丸、卵巢、子宫和胎盘中都可检测到。IGFBP-5有细胞和组织类型的特异性，在不同的器官和组织，IGFBP-5的表达和功能有所不同，能以IGF依赖性和IGF非依赖性两种形式调控细胞增殖、分化和凋亡，并与纤维化的发生密切相关。IGFBP-5在上游区可能激活TGF-β1，参与调控上皮细胞凋亡、上皮细胞-间充质细胞转换、成纤维细胞活化和转分化为纤维母细胞[23]。IGFBP-5诱导胶原和纤连蛋白生成并与之结合，抑制其水解，致ECM沉积，引起肺纤维化、系统性硬化等。IGFBP-5能结合TNFR1抑制TNF-α诱导的NF-κB活性。IGFBP-5可能在肝纤维化上有双重作用，能诱导ECM产生和促进纤维化，也对肝细胞有保护作用使HSC活化，在构建的ABCB4-/-小鼠的慢性胆道疾病模型中发现，在肝细胞中持续过表达的IGFBP-5能降低肝细胞增殖，减少炎症和氧化应激，减少活化的HSC数量，抑制肝纤维化的发展，过表达的IGFBP-5可能对肝脏病理学有保护作用[24]。

3 IGFBP-rP对肝纤维化发展的研究

3.1 IGFBP-rPl与肝纤维化 胰岛素样生长因子结合蛋白相关蛋白-1(IGFBP-rPl)即IGFBP7，是IGFBP超家族的一种分泌型蛋白。IGFBP-rPl可在活化的肝星状细胞、成纤维细胞及纤维间隔周围的肝细胞中表达。IGFBP-rPl的研究主要涉及肿瘤、糖尿病和肝纤维化等方面。有学者通过肝纤维化基因筛选发现，IGFBP-rP1基因在HSC转化中期呈高表达，提示其有可能作为肝纤维化一新的标志物。有体外研究发现IGFBP-rPl与I型胶原生成正相关，抗IGFBP-rPl抗体可以拮抗活化的HSC产生过多的I型胶原[9]。IGFBP-rP1过表达诱导产生胶原蛋白、纤连蛋白促进肝纤维化，且该过程有TGF-β1参与，IGFBP-rP1基因沉默的siRNA可抑制HSC产生过多的I型胶原，有助于抑制肝纤维化[10]。TGF-β1能引起HSC过表达IGFBP-rP1，可能与TGFβ1/Smad3信号转导通路有关[6]。IGFBP-rP1还可以使肝星状细胞中NF-κB P65的DNA结合活性增强[11]。有研究发现IGFBPrP1是肝纤维化的启动环节，可通过ERK1/2通路诱导炎症、HSC激活、细胞外基质沉积而引发肝纤维化[12]。

3.2 IGFBP8与肝纤维化 IGFBP8即结缔组织成长因子(connective tissue growth factor，CTGF），有多个别称，如CCN2、NOV2、HCS24，CTGF的功能作用是当前的研究热点，CTGF参与多种病理生理过程，如免疫系统失衡、氧化应激、炎症、胰岛素抵抗、上皮间质化、肝肺纤维化、成纤维细胞活化、瘢痕形成、乳腺癌、白血病等。CTGF基因表达受表观遗传修饰中的DNA甲基化调节。CTGF的促肝纤维化作用已得到广泛认可，在肝纤维化、肌成纤维细胞、肝星状细胞、内皮细胞和胆管上皮细胞产生CTGF。CTGF是TGF-β1促纤维化的主要的下游介质[25-26]，与HSC活化有关，在TGFβ介导的信号转导中，TGF-βS配体与TGF-β1型和II型受体结合，形成异四聚体复合物，启动下游Smad信号通路，促进肝纤维化，清除TGF-βII型受体有助于预防和治疗肝纤维化，具体作用机制不明。阻断TGF-β信号通路和清除CTGF可能作为一个潜在的抗肝纤维化治疗靶点。有研究发现肝纤维化的严重程度与HSC中CTGF基因启动子甲基化水平呈反比，CTGF基因启动子甲基化可能负调节肝纤维化而抑制肝纤维化的进展，在HSC中CTGF基因启动子甲基化低水平可能作为评估肝纤维化疾病进展的诱发因素之一[27]。有研究发现阻断CTGF能抑制HSC的增殖活化，减少TIMPs、MMP2、MMP9、胶原I、增加S期细胞，CTGFsiRNA抑制肝纤维化作用已在动物模型上证实，慢病毒介导CTGFsiRNA能抑制内源性CTGF的表达，可能成为治疗肝纤维化的有效方式[28]。

4 展 望

IGFBPs成员众多，功能广泛，与多个系统疾病相关，近年来在肝纤维化的研究发现IGFBPs可通过多个信号通路影响激活HSC和细胞外基质沉积，参与肝纤维化发生发展，与肝纤维化的关系及意义也越来越受到重视。IGFBPs参与的多种信号通路调节和形成的复杂的信号网络，在促进和抑制肝纤维化、肝硬化甚至肝癌上发挥重要作用。目前肝纤维化的治疗缺乏明确的靶点，针对作用于IGFBPs相关的信号通路而达到抑制肝纤维化的药物相对较少，相对缺乏该方面的药物的研究对肝纤维化、肝硬化的治疗效果、预后评估的影响，IGFBPs的信号通路和阻断机制可能成为未来肝纤维化研究的一个新的方向和热点。但IGFBPs有关的信号转导通路细节尚未完全明了，有待进一步研究。

[1]Mao YQ,Fan XM.Autophagy:A new therapeutic target for liver fibrosis[J].World J Hepatol,2015,7(16):1982-1986.

[2]黄国栋,谢艺琴,杨碧新,等.慢性乙型肝炎患者血清TGF-β1水平及其与肝纤维化的相关性研究[J].海南医学,2015,26(13): 1890-1891.

[3]Altamirano J,Bataller R.Alcoholic liver disease:pathogenesis and new targets for therapy[J].Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2011,8 (9):491-501.

[4]刘毅,刘立新.肝脏胰岛素样生长因子结合蛋白、核因子-κB、转化生长因子β1与肝纤维化关系的研究进展[J].山西医科大学学报, 2009,40(2):186-188.

[5]周凯华,石兴民.不同程度肝纤维化患者IGF-2及IGFBP-2与MMPs家族相关性分析[J].陕西医学杂志,2015,44(8):972-974.

[6]张海燕,刘立新,刘丽云,等.肝硬化患者肝组织中IGFBPrP1与TGF-β1/Smad3信号通路的相关研究[J].中国药物与临床,2010, 10(1):25-27.

[7]Hjortebjerg R,Frystyk J.Determination of IGFs and their binding proteins[J].Best Pract Res Clin Endocrinol Metab,2013,27(6): 771-781.

[8]Zimmermann EM,Li L,Hoyt EC,et al.Cell-specific localization of insulin-like growth factor binding protein mRNAs in rat liver[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol,2000,278(3):447-457.

[9]刘立新,张骞骞,郭晓红,等.胰岛素样生长因子结合蛋白相关蛋白1在活化肝星状细胞中的表达及意义[J].中华消化外科杂志, 2008,7(1):49-52.

[10]Guo XH,Liu LX,Zhang HY,et al.Insulin-like growth factor binding protein-related protein 1 contributes to hepatic fibrogenesis[J].J Dig Dis,2014,15(4):202-210.

[11]刘毅,刘立新,郭晓红,等.IGFBP-rP1对肝星状细胞活化及核因子-κB活性的影响[J].中国病理生理杂志,2008,24(9):1789-1793.

[12]Guo Y,Zhang Y,Zhang Q,et al.Insulin-like growth factor binding protein-related protein 1(IGFBPrP1)contributes to liver inflammation and fibrosis via activation of the ERK1/2 pathway[J].Hepatol Int,2015,9(1):130-141.

[13]Zhao TY,Su LP,Ma CY,et al.IGF-1 decreases portal vein endotoxin via regulating intestinal tight junctions and plays a role in attenuating portal hypertension of cirrhotic rats[J].BMC Gastroenterol,2015, 15:77-86.

[14]戴斌.IGFBP-1在肝癌组织中的表达、功能和作用机制研究[D].西安:第四军医大学,2015.

[15]Smith T,Sloboda DM,Saffery R,et al.Maternal nutritional history modulates the hepatic IGF-IGFBP axis in adult male rat offspring[J]. Endocrine,2014,46(1):70-82.

[16]Frystyk J.Quantification of the GH/IGF-axis components:lessons from human studies[J].Domest Anim Endocrinol,2012,43(2): 186-197.

[17]刘立新,黄帅,张海燕,等.肝纤维化肝硬化患者肝组织中IGFBP-2,6,7的表达及意义[J].山西医科大学学报,2009,40(1): 1-5.

[18]Sobrevals L,Rodriguez C,Romero-Trevejo JL,et al.Insulin-like growth factor I gene transfer to cirrhotic liver induces fibrolysis and reduces fibrogenesis leading to cirrhosis reversion in rats[J].Hepatology,2010,51(3):912-921.

[19]Meier RP,Mahou R,Morel P,et al.Microencapsulated human mesenchymal stem cells decrease liver fibrosis in mice[J].J Hepatol,2015, 62(3):634-641.

[20]Firth SM,Baxter RC.Cellular actions of the insulin-like growth factor binding proteins[J].Endocr Rev,2002,23(6):824-854.

[21]Mannaerts I,Schroyen B,Verhulst S,et al.Gene expression profiling of early hepatic stellate cell activation reveals a role for Igfbp3 in cell migration[J].PLoS One,2013,8(12):e84071.

[22]Aleem E,Elshayeb A,Elhabachi N,et al.Serum IGFBP-3 is a more effective predictor than IGF-1 and IGF-2 for the development of hepatocellular carcinoma in patients with chronic HCV infection[J]. Oncol Lett,2012,3(3):704-712.

[23]Allan GJ,Beattie J,Flint DJ.Epithelial injury induces an innate repair mechanism linked to cellular senescence and fibrosis involving IGF-binding protein-5[J].J Endocrinol,2008,199(2):155-164.

[24]Sokolovic A,Montenegro-Miranda PS,De Waart DR,et al.Overexpression of insulin like growth factor binding protein 5 reduces liver fibrosis in chronic cholangiopathy[J].Biochim Biophys Acta,2012, 1822(6):996-1003.

[25]Chang JZ,Yang WH,Deng YT,et al.EGCG blocks TGFbeta1-induced CCN2 by suppressing JNK and p38 in buccal fibroblasts[J]. Clin Oral Investig,2013,17(2):455-461.

[26]高湲,陈桂敏,梁振钰,等.细胞因子对肝纤维化影响的中医药研究进展[J].海南医学,2013,24(1):111-113.

[27]Shi C,Li G,Tong Y,et al.Role of CTGF gene promoter methylation in the development of hepatic fibrosis[J].Am J Transl Res,2016,8 (1):125-132.

[28]Hao C,Xie Y,Peng M,et al.Inhibition of connective tissue growth factor suppresses hepatic stellate cell activation in vitro and prevents liver fibrosis in vivo[J].Clin Exp Med,2014,14(2):141-150.

Research progress on insulin-like growth factor-binding protein and liver fibrosis.

ZHANG Jing,DENG Cun-liang. Department of Infectious Diseases,the Affiliated Hospital of Southwest Medical University,Luzhou 646000,Sichuan,CHINA

Hepatic fibrosis(HF)is a wound-healing response to a rang of chronic liver diseases of different etiology,and drives the progression of chronic hepatic diseases towards advanced liver cirrhosis and even hepatic carcinoma.Insulin-like growth factor-binding protein(IGFBPs)is a group of proteins with homologous structure,which has a wide range of functions,such as cell growth regulation,adhesion,apoptosis,angiogenesis,and tumor occurrence.With the research on the mechanism of hepatic fibrosis goes further,it is found that IGFBPs is closely related to the development of hepatic fibrosis.The review aims to study the relationship between IGFBPs and liver fibrosis.

Insulin-like growth factor-binding protein;Function;Hepatic fibrosis

R575

A

1003—6350（2017）03—0459—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.03.037

2016-05-13)

邓存良。E-mail：dengcunl64@vip.sina.com