李　欣　综述，朱　英　审校

肝纤维化发生相关信号传导通路研究进展*

李欣综述，朱英审校

【摘要】肝纤维化（Hepatic fibrosis，HF）是肝脏对于各种慢性刺激损伤进行自我修复的一种病理过程，具有修复和损伤双重性并最终可能发展为肝硬化、肝功能衰竭，甚至肝癌。如何延缓、停止、逆转肝纤维化的发展显得尤为重要。肝纤维化是一个复杂的病变过程，由多种细胞因子及多条细胞信号传导通路共同控制。深入研究各信号通路的发生机制，可望寻找到有效的干预途径，以达到防治肝纤维化的目的。

【关键词】肝纤维化；信号转导；肝星状细胞

肝纤维化是继发于各种慢性致病因素引起的肝脏损伤和炎症后组织修复过程中的代偿反应［1］。在慢性肝脏损伤过程中，由于细胞外基质（extracellular matrixc，ECM）分泌的增加以及降解的减少，引起ECM大量沉积，最终导致肝纤维化，活化的肝星状细胞（hepatic stellate cell，HSC）是产生ECM最主要的细胞，有许多细胞信号传导通路参与HSC的激活及肝纤维化的形成。

1　TGF-β1/Smad信号通路

转化生长因子-β家族（transforming growth factor-βs，TGF-βs）具有调节免疫、诱导细胞分化、促进ECM形成等多种作用，是促进HSC激活和ECM合成的主要细胞因子之一［2］。目前认为TGF-β1是致肝纤维化最重要的细胞因子。肝实质细胞、HSCs、Kupffer细胞、胆管上皮细胞等多种细胞均可合成分泌TGF-β1。在各种损伤因子作用下，肝脏内TGF-β1表达大量增加，而后TGF-β1与靶细胞表面的TGF-受体（TGF-betaReceptors，TβR）结合。TβR主要分为I型受体、II型受体，TGF-β1先与HSC表面自我磷酸化而活化的TβRII结合，后与TβRI形成活性异源复合体（TβRII-TGF-β-TβRI），进一步活化下游信号传导分子果蝇抗生物皮肤生长因子蛋白（mothers against decapentaplegic protein，Smad）。Smad蛋白分为3类：受体型Smad（R-Smad），包括Smad1、2、3、5、8，是I型受体激酶的底物；协同型Smad （Co-Smad），包括Smad4，R-Smad必须与Smad4结合成异源复合物才能进到细胞核中；抑制型Smad（I-Smad），包括Smad6、7，可抑制R-Smad的信号传导作用。活化的TβRI与R-Smad（Smad2/3）结合，使R-Smad MH2区SSXS结构域的特定ser磷酸化而活化，而后R-Smad与胞膜上的TβRI解离，进入HSC细胞浆内与Co-Smad（Smad4）结合成多聚体并转移入胞核，与靶基因结合形成转录复合体，激活目的基因的复制、转录，最终导致大量胶原产生，形成肝纤维化［3］。陈勇良等［4］采用免疫组织化学染色法检测100例经肝活检的慢性乙型肝炎患者肝组织中TGF-β1的变化，结果显示TGF-β1表达与病理分期均呈正相关，表明TGF-β1参与慢性乙型病毒性肝炎纤维化的形成。徐新保等［5］发现Smad4敲除大鼠与对照组相比，CCl4、乙醇诱导的肝纤维化明显减弱，肝癌发生率亦下降。

2　MAPK信号通路

丝裂原活化的蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK）作为一种转录激活因子可以易位核膜介导信号由胞质向核内传导，MAPK通路主要由3种蛋白激酶构成，包括 MAPK激酶的激酶（MAPK-kinase-kinase，MAPKKK）、MAPK激酶（MAPK-kinase，MAPKK）、MAPK，这些蛋白激酶被依次活化，MAPK信号转导通路也被认为是许多信号通路的共同通道。MAPK属于Ser/Thr蛋白激酶家族，主要包括4个亚族：ERK1/2（细胞外信号调节激酶1/2），JNK（c-Jun氨基末端激酶），P38和BMK1/ERK5［6］。其中对前3个亚族研究较多。2.1 Ras/ERK通路细胞外信号调节激酶（extracellular regulated kinase，ERK）是MAPK主要成员，分为ERK1和ERK2两个亚型，ERK/MAPK信号通路是多种细胞因子调控细胞增殖的重要途径，其中以血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor，PDGF）较为重要［7］。PDGF与HSC细胞膜上的受体结合后激活Ras，Ras是21 kDa的小分子量G蛋白，可将细胞外信号传递到胞内，Ras激活可引发ERK的磷酸化级联反应，其顺序依次为Raf-1（MAPKK激酶）→MEK（亦称MAPKK）→ERKl/2（亦称MAPKl/2）。活化的ERK转位到胞核中，调节转入细胞核内激活转录因子（Ets-like protein 1，ELK-1）、SAP等转录因子及c-fos基因转录，并介导细胞周期蛋白D，E表达，促使HSC从G1期进入S期并增殖［8］。瘦素、TGF-β、血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）、内毒素也可刺激ERK/ MAPK信号通路活化调节HSC的生物学行为［9，10］。田卫斌等［11］对CCl4诱导的大鼠肝纤维化模型进行检测发现，在肝纤维化形成过程中肝组织内p-ERK可激活HSC表达α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA），加强I、III型胶原mRNA转录。

2.2 p38MAPKp38MAPK可被细胞外的多种应激刺激激活，因此p38MAPK信号转导通路又被称为应激激活的MAPK通路。细胞外刺激通过某些环节使MAPKKK激活，转而激活MAPKK，最后通过磷酸化苏氨酸和酪氨酸双位点，激活p38MAPK［12］。激活的p38可磷酸化转录因子如激活转录因子2（activating transcription factor 2，ATF-2）、ELK-1，导致他们的转录活性的升高，从而进一步调节最终的生物应答反应。吴文娟等［13］采用CCl4诱导大鼠肝纤维化模型实验表明，p38MAPK在肝纤维化的形成中持续上调，p38MAPK信号传导通路活化可能促进CCl4诱导的肝纤维化的形成。郑人源等［14］体外培养大鼠肝星状细胞株，在乙醛干预的基础上加入不同浓度的p38特异性抑制剂SB203580进行培养，结果证实，抑制p38MAPK活性可能影响HSC的增殖。

2.3JNKc-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）为MAPK家族重要成员，参与细胞生长、增殖、分化和细胞凋亡等生理过程。主要包括JNK1、JNK2和JNK3蛋白，位于细胞质中。JNK的活化是通过其氨基酸残基磷酸化，JNKs的上游激酶 MAPKKs目前公认是 MKK4/SEK1和JNKK2/MKK7，活化的JNK进入细胞核，可以和转录因子ATP-2、c-Jun、c-fos等结合，使转录因子的活性区域发生磷酸化，从而促进相应基因的表达［15］。JNK信号通路可被多种刺激因素及刺激物所激活，如TGF-β1、PDGF、瘦素、AngⅡ、紫外照射、氧化损伤、高渗环境损伤等［16］。钟显飞等［17］用JNK特异性阻断剂（SP600125）对乙醛刺激的HSC进行处理，结果显示乙醛刺激后HSC增殖明显，同时JNK活性增强；使用sP600125后，明显抑制HSC增殖，提示JNK可能是调节HSC增殖的重要信号通路之一。

3　PI-3K/Akt通路

PI-3K是由调节亚基p85和催化亚基p110所组成的异二聚体，依结构及其底物的不同分为I型、II型、III型，具有磷脂酰肌醇激酶和Ser/Thr蛋白激酶的双重活性。其上游刺激因子主要有PDGF、胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor，IGF），表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）以及胰岛素等。各种细胞因子和相应的受体结合后，PI-3K首先被激活，催化膜表面的磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2），生成磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸（PIP3）。第二信使PIP3与下游信号分子蛋白激酶B（Protein Kinase B，PKB，即Akt）结合，使Akt激活［18］。活化的Akt脱离质膜进入胞质和胞核，引起信号转导通路的级联反应，从而调节细胞的生存、增殖、分化、凋亡等重要的生物学事件。PDGF-AA、AB及BB均可激活PI-3K，以PDGF-BB作用最强。实验表明PI3K信号通路是调节PDGF促HSC增殖与分泌胶原的重要通道，应用PI3K抑制剂LY294002后，HSC增殖和胶原表达被抑制，具有抗肝纤维化的作用［19，20］。

4　JAK/STAT通路

JAK激酶/信号转导和转录激活子（janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）通路广泛参与细胞的增殖、分化、凋亡及炎症等过程。PDGF、瘦素、干扰素、白细胞介素（IL）4等均可激活该通路。细胞外刺激因子与相应受体结合后聚集胞质内JAK，使其磷酸化而活化。活化的JAK使受体酪氨酸残基磷酸化，进一步使STAT以SH-2结构域与受体结合，并激活STAT，活化的STAT与受体解离转位至胞核，与DNA靶序列特异性结合，从而调节相应基因的表达［21］。王晓红等［22］检测IL-4诱导的HSC发现，与空白对照组相比I型胶原mRNA和蛋白质表达明显增高，还能诱导JAK1和STAT6磷酸化，应用JAK1抑制剂AG490和LX-2转染STAT6-ASON则可以分别阻断JAK1磷酸化和STAT6磷酸化以及相应的I型胶原mRNA的表达。牛文丽等［23］检测瘦素诱导的HSC发现，瘦素增加I型胶原mRNA表达和蛋白合成，并促进JAK1、STAT3磷酸化，应用AG490和LX-2转染STAT3-ASON则可以分别阻断JAK1磷酸化和STAT3磷酸化以及相应的I型胶原mRNA的表达，说明JAK/STAT信号传导通路参与调节瘦素诱导HSC中I型胶原基因表达，促进肝纤维化形成.

5　NF-κB信号转导通路

核转录因子（nuclear transcription fator-kappa B，NF-κB）一种具有转录激活功能的蛋白质，广泛存在于各种类型细胞浆中。NF-κB可调节细胞因子、趋化因子、生长因子、转录因子等多种物质的表达，与免疫应激、细胞增殖、生长分化、细胞周期及凋亡有密切联系，可以阻止HSC凋亡和促进HSC存活与增殖。多种细胞因子、脂多糖（LPS）、氧自由基及紫外线等均可激活NF-κB通路。胞浆中的NF-κB与IκB （NF-κB的抑制蛋白）结合呈非活化状态。当HSC受到细胞因子、氧自由基及紫外线等刺激时，IκB被蛋白激酶磷酸化，使其与NF-κB解离，从而导致NF-κB活化并移位入HSC细胞核，与相应的靶基因相结合，启动细胞因子、细胞黏附分子等基因转录，从而发挥其生物学效应［24］。李伟伟等［25］应用免疫组化技术对60例慢性乙型肝炎患者肝穿活组织检测发现，NF-κBp65的表达与肝纤维化分期及I、III型胶原、α-SMA的表达呈正相关性。

6　Rho-ROCK信号通路

Rho相关卷曲螺旋形成蛋白激酶（Rho associated oiled coil forming protein kinase，Rho-ROCK）信号通路通过影响HSC迁移、基质代谢及细胞因子的调节等参与肝纤维化。Rho属于小G蛋白家族，主要有3种异构体，分别为RhoA、RhoB 和RhoC，其在GTP结合（活化）状态与GDP结合（失活）状态之间转换，触发下游激酶的级联反应。已知RhoGTP酶能被多种炎症介质和细胞因子所活化，继而激活Rho/ROCK信号通路［26］。ROCK属于Ser/Thr蛋白激酶，主要有ROCK1和ROCK2两种异构体。HSC细胞内活化的Rho激活ROCK，使下游的肌球蛋白磷酸酶磷酸化而失活，进而导致肌球蛋白轻链（myosin light chain，MLC）不能脱磷酸化，使得细胞质内MLC水平提升，从而使肌动-肌球蛋白相互作用增加，进而促进肌动蛋白微丝骨架的聚合，影响HSC的收缩、迁移等生物学行为和功能［27］。研究发现，特异性ROCK阻断剂Y-27632能够明显抑制HSC活化，具有抗大鼠肝纤维化作用。英嵩崧等［28］应用AngⅡ和血管紧张素1-7（Ang1-7）分组处理HSC-T6细胞株，通过逆转录聚合酶链反应方法检测发现Ang1-7可抑制AngⅡ诱导的Rho-Rock信号通路的表达。

7　Wnt信号通路

Wnt信号通路可调控细胞的分化、癌变、凋亡及机体免疫、应激等生理病理过程，研究表明Wnt信号通路也参与HSC的活化及肝纤维化的发生。该通路的主要成分包括Wnt蛋白家族、Frizzled/低密度脂蛋白受体相关蛋白（Fz/LRP）、Dishevelled蛋白（Dsh）、β-catenin、β-catenin降解复合体以及T淋巴细胞因子/淋巴增强因子（T cell factor/lymphoid enhancer factor，Tcf/Lef）转录因子家族等。β-catenin降解复合体由糖原合成激酶3β （glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）、酪蛋白激酶Iα（casein kinase Iα，CKIα）、支架蛋白（Axin）、结肠腺瘤性息肉病（adenomatous polyposis coli，APC）基因蛋白组成［29］。Wnt信号通路包括依赖β-catenin参与的经典信号通路和无β-catenin参与的非经典信号通路。Wnt蛋白是一种富含半胱氨酸残基高度保守的分泌型糖蛋白，目前已知的主要有19种，参与Wnt经典信号通路的有Wnt1、Wnt3a、Wnt7a、Wnt8等，参与非经典信号通路的有Wnt4、Wnt5a、Wnt11等。经典Wnt通路被激活时，Wnt蛋白与Frizzled、LRP相关受体结合，并激活细胞内的Dsh，激活的Dsh可抑制GSK-3β的活性从而影响了酶体复合物中CKIα及GSK-3β对β-catenin的磷酸化及降解，导致β-catenin在胞质中累积。当β-catenin积累过多时即可发生核转移，并与核内转录因子Tcf/Lef结合，激活相关目的基因的表达，引起细胞生物活性的改变。Wnt非经典信号通路较多，主要包括Wnt/Ca2+通路和细胞急性通路（planar cell polarity pathway，PCP）。Wnt/Ca2+信号通路主要由Wnt5a和Wnt11激活，增加胞内 Ca2+含量，激活蛋白激酶C（PKC）、磷脂酶C（PLC）和转录因子。PCP通路通过激活Dvl、小G蛋白（Rho或者Rac）等从而调节JNK信号来发挥作用［30］。Zeng等［31］通过研究发现了在小鼠静止及活化的HSC中有15种Wnt蛋白基因和7种Wnt受体基因表达，表明Wnt信号通路可能参与肝纤维化的发生。李文庭等［32］将载有WIF-1（Wnt抑制因子-1）的真核表达质粒转染HSC-T6，并用逆转录PCR 和Western blot法检测发现，其活性较转染对照组和阴性对照组明显下降，同时α-SMA、Smad3及β-catenin的表达下降，这说明阻断Wnt信号通路可抑制HSC的活化。何益等［33］检测CCl4诱导的大鼠肝纤维化模型发现，肝组织Wnt4/Frizzled2的表达水平较正常对照组显著升高，表明非经典Wnt信号通路可能参与肝纤维化的发生。

8　整合素信号通路

整合素（integrin）是位于细胞膜表面的跨膜糖蛋白受体，由α和β两种亚单位构成，α和β亚单位的不同组合构成至少24种不同的亚型受体。整合素参与细胞和细胞之间、细胞和ECM之间的黏附，调节细胞的活化、增殖、运动、炎症反应、损伤修复等病理生理过程。细胞因子刺激细胞后，激活整合素而黏附于ECM，同时激活黏着斑激酶（focal adhesion kinase，FAK），FAK的Tyr925磷酸化后继而激活PI-3K 、MAPK、ERK、JNK、Wnt等多条信号转导通路［34］。耿建章等［35］对100例慢性乙肝患者肝穿组织标本进行检测发现，整合素α5β1、FAK的表达随肝纤维化程度的加重而逐渐增加，两者的表达呈明显正相关，表明整合素α5β1及FAK在慢性乙型肝炎肝纤维化形成中起着重要作用。

9　小结

由慢性肝损伤所导致的肝纤维化过程中，涉及到肝脏内多种细胞以及肝外来源的细胞，HSC在肝纤维化过程中的关键性作用已被广泛认识。多种细胞因子及信号转导途径参与肝纤维化的形成，一种细胞因子可以激活多条信号转导途径，一条信号转导通路又可被多种细胞因子激活，不同信号传导通路之间相互交流、相互促进，构成一个极为复杂的信号交织网。目前临床上尚无十分有效的抗纤维化药物或生物制剂，针对原发病的治疗仍是最有效的治疗方法。随着分子生物学技术的不断提高，参与肝纤维化形成的多种细胞因子及信号通路机制被逐渐阐明，这为开展分子靶向治疗提供了依据。许多靶向治疗方法虽已被证实，但仍局限于动物实验中，未应用于临床治疗，且仍有一些信号传导通路机制尚未完全明了，所以在阻断HSC激活，减缓及逆转肝纤维化的问题上，我们仍有很长的路要走。

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（收稿：2014-05-19）

（本文编辑：张骏飞）

第一作者：李欣，女，28岁，硕士研究生。主要从事肝纤维化研究。E-mail：lixin860304@163.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-5069.2015.01.029

*基金项目：国家自然科学基金资助项目（编号：No 8127392）

作者单位：116000辽宁省大连市 大连医科大学附属第一医院感染科

通讯作者：朱英，E-mail：zhuyingsh52@126.com

Signaling pathways in hepatic fibrosisLi Xin，Zhu Ying.Department of Infectious Diseases，First Affiliated Hospital，Dalian Medical University，Dalian 116000，Liaoning Province，China

【Abstract】Hepatic fibrosis（HF）is a pathological process in a variety of chronic liver diseases，which may eventually progressed to cirrhosis or even liver cancer.Therefore，how to delay，cease or reverse HF is particularly important.HF is a complicated process that is involved by various cytokines and cell signaling pathways.Elucidation of these signaling pathways might provide some approaches to intervene the development of HF.

【Key words】Liver fibrosis；Signaling pathway；Hepatic stellate cells