王志會 周石

肝纖維化是各種肝病發(fā)展過程中的病理生理過程,因病毒性肝炎、脂肪性肝炎、代謝性、自身免疫性及藥物毒物性肝炎等誘發(fā)的肝纖維化是肝病結局的關鍵因素。長期暴露于損傷因子下,可誘發(fā)肝硬化甚至肝細胞癌風險[1]。肝纖維化的主要病理特點是肝實質(zhì)內(nèi)的細胞外基質(zhì)合成與降解失衡,導致大量的細胞外基質(zhì)沉積在肝實質(zhì)[2]。細胞外基質(zhì)ECM產(chǎn)生最主要的來源是肌成纖維細胞,而肌成纖維細胞來源于活化的HSCs、門靜脈成纖維細胞、骨髓源性細胞以及肝實質(zhì)來源的細胞經(jīng)過上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換(epithelial-mesenchymaltransformation,EMT)等多種途徑,但活化的肝星狀細胞是其主要的來源[3]。肝硬化是全球第11大常見死亡原因,并且肝硬化由于缺乏有效的治療方法,因而是目前世界性的重大健康問題[4]。

一、肝星狀細胞

肝星狀細胞被稱作Ito細胞、脂細胞或脂肪儲存細胞,1876年由von Kupffer首先報道[5]。靜止狀態(tài)的肝星狀細胞負責肝臟再生、免疫調(diào)節(jié)、維持竇循環(huán)以及維生素A貯存和控釋,并為肝臟提供結構和功能支持[6]。在肝損傷時,靜止狀態(tài)的HSC被激活,導致其轉(zhuǎn)分化為具有增殖、收縮、炎癥、趨化性及纖維化特性的肌成纖維細胞(myofibroblasts,MFB)?；罨腍SC可表達α平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscleactin,α-SMA)、I及III型膠原纖維[7]。

二、TLR4調(diào)控肝星狀細胞活化致肝纖維化信號傳導通路

(一)Toll樣受體-4 Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)可通過進化發(fā)展來識別源自微生物或受損細胞的結構保守分子。其是天然免疫系統(tǒng)的重要成員之一,連接天然免疫和適應性免疫[8]。其中,Medzhitov等[9]首次發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染到人細胞系中的人Toll的組成型活性突變體,即為TLR4。其可誘導 NF-κB 的激活以及IL-1、IL-6、IL-8等炎性細胞因子的NF-κB控制基因的表達。TLR4主要由多個富含亮氨酸的重復序列組成,其中在胞外結構域中富含亮氨酸的重復序列最多,該區(qū)域的變異性較大,主要起到特異識別病原相關分子模式以及損傷相關分子模式的作用[10,11]。

(二)Toll樣受體-4信號通路 脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)與TLR4識別與結合需要幾個信號分子:脂多糖結合蛋白(lipopolysaccharide binding proteins,LBP)、脂多糖受體CD14及髓樣分化蛋白-2(myeloid differentiation protein-2,MD-2)。LBP從革蘭氏陰性菌的外膜中提取LPS,并將其以單體形式轉(zhuǎn)移到CD14[12],CD14將TLR4轉(zhuǎn)導至MD-2,MD-2與TLR4形成二聚化復合體,LPS結合到MD-2并誘導其構象改變,允許第二TLR4受體的結合[13]。TLR4的集成側(cè)包括一個TIR結構域(Toll-IL-1結構域),其與下游接頭分子TIR結構域的特異相互作用決定了細胞內(nèi)信號的特異轉(zhuǎn)導。

TLR4/NF-κB信號通路的傳導有2條途徑:一條為髓樣分化蛋白-88(myeloid differentiation factor 88,MYD 88)依賴性途徑,另一條為MyD88非依賴性途徑。TLR4下游接頭分子均能夠?qū)⑿盘杺鬟f到TLR4的TIR結構域,從而起到激活MyD88非依賴途徑或者MyD88依賴途徑的作用。MyD88依賴性途徑是TLR4的下游,通過MyD88依賴性途徑可使活化的TIR結構域與MyD88締合,促進促炎細胞因子的產(chǎn)生。白介素-1受體相關激酶-1、白介素-1受體相關激酶-4以及腫瘤壞死因子受體相關因子-6等募集到TIR-MyD88復合體,并導致白介素-1受體相關激酶-1以及腫瘤壞死因子受體相關因子-6的磷酸化。磷酸化銜接子分子將上游信號傳導到下游,激活NF-κB時,IκB激酶(inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase,IKK)被NF-κB誘導激酶磷酸化,并被泛素-蛋白酶途徑降解。NF-κB以及IKK復合物解聚后,核定位序列暴露并被轉(zhuǎn)運至細胞核內(nèi),與其相關DNA序列結合,啟動基因轉(zhuǎn)錄并釋放細胞因子[14]。MyD88非依賴途徑下,TLR4主要通過TRIF相關的接頭分子(TRIF-related adaptor molecule,TRAM)作為銜接子分子與TLRS相關的干擾素活化因子(Toll/IL-1R domain-containing adapter inducing IFN-beta,TRIF)相結合,激活TRIF。激活的TRIF與腫瘤壞死因子受體相關因子-3、腫瘤壞死因子受體相關因子-6以及受體相互作用蛋白1和3相結合,使其活化,激活信號通路[15]。

三、TLR4信號通路在肝星狀細胞活化中的作用機制

(一)腸源性內(nèi)毒素血癥 肝纖維化是多種因素參與誘導的復雜病理生理過程,其中腸源性內(nèi)毒素血癥(intestinal endotoxemia,IETM)是肝纖維化過程中的重要誘導因素。其中,LPS是內(nèi)毒素的主要成分,而TLR4是介導內(nèi)毒素LPS反應的細胞表面特異性受體。LPS/TLR4信號通路主要在免疫及炎癥機制中發(fā)揮作用,主要介導炎癥反應。目前研究表明,LPS/TLR4介導的MyD88/NF-κB信號通路在肝星狀細胞活化中發(fā)揮重要作用。約10%的肝硬化患者反復發(fā)生TLR激活調(diào)控的慢性肝炎和纖維化[16]。TLR4-MyD88-NF-κB信號通路存在于大多數(shù)細胞內(nèi),TLR4表達于肝星狀細胞靜止狀態(tài)與活化狀態(tài),但是其活化狀態(tài)時則會表達完整的TLR4/NF-κB信號通路[17,18]。肝星狀細胞激活是多方式、多途徑的,其中包括直接旁分泌通路、旁分泌活化通路及自分泌活化通路。但近幾年發(fā)現(xiàn)免疫系統(tǒng)在HSC激活有著重要作用,研究發(fā)現(xiàn)TLR4/MyD88信號通路可調(diào)控HSC活化、增殖及炎癥反應,導致NF-κB激活,激活的NF-κB通過核孔易位進入細胞核[19],可介導大量炎癥因子(TNF-α、IL-6、IL-1β等)的分泌。上述炎癥因子的大量分泌可作用于HSCs,誘導HSCs激活?；罨腍SCs可通過自分泌或者旁分泌途徑產(chǎn)生大量細胞因子,誘導瀑布級聯(lián)效應,從而使HSCs處于持續(xù)活化狀態(tài)[20]。此外,活化的HSC也分泌 TGF-β,TGF-β誘導靜止肝星狀細胞分化成為肌成纖維細胞,并產(chǎn)生大量的ECM累積在肝組織中,最終形成肝纖維化。

(二)肝內(nèi)其他細胞(肝巨噬細胞) 肝纖維化過程中,肝門脈系統(tǒng)以及體循環(huán)系統(tǒng)中LPS水平升高,同時伴隨肝損傷部位巨噬細胞及淋巴細胞等的聚集,活化巨噬細胞數(shù)量不斷增加,進而誘發(fā)IL-1β、TNF-α、氮氧化物合成酶-2、環(huán)氧化酶-2等的轉(zhuǎn)錄表達,導致肝細胞的受損[21]。TLR4作為LPS的信號傳導分子在單核細胞、巨噬細胞系統(tǒng)中廣泛存在。巨噬細胞通過TLR4信號轉(zhuǎn)導作用,導致NF-κB活化。NF-κB活化會增強活化肝星狀細胞的存活和增殖[22,23]?；罨母涡菭罴毎c巨噬細胞間可通過分泌趨化因子、炎癥因子以及凋亡因子誘導雙方細胞的活化、分化、增殖和凋亡,并且能夠調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)(ECM)的生成與降解,進而影響肝纖維化的發(fā)生發(fā)展與抑制逆轉(zhuǎn)。

(三)氧化應激 氧化應激是急性肝損傷最為重要的誘因之一,肝纖維化等各類肝病發(fā)生發(fā)展過程中均伴隨不同程度的氧化應激。肝臟受到刺激時,LPS/TLR4信號通路除直接在免疫及炎癥機制中發(fā)揮作用外,還可激活還原型輔酶II(nicotinamide adenosine dinucleotide phosphate-hependent,NADPH)氧化酶,致使大量的活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)產(chǎn)生,進而導致氧化應激,通過TLR4信號通路在肝損傷、肝纖維化進展中發(fā)揮作用[24,25]。

四、TLR4/MyD88/NF-κB信號通路防治策略

研究表明,TLR4信號通路在肝纖維化的發(fā)病機制中起重要作用,TLR4拮抗劑、LPS中和劑或長期服用抗生素是肝纖維化患者臨床試驗的主要考慮因素[26]。幾種TLR4小分子抑制劑,如脂質(zhì)A模擬物,可與TLR4-MD復合物結合,從而阻止脂質(zhì)A與LPS的部分結合以及隨后的TLR4激活。E5564TLR4拮抗劑E5564與細胞內(nèi)的一個大內(nèi)囊結合MD-2[27]。CRX-56CRX-526在體外和體內(nèi)抑制LPS誘導的細胞因子分泌,并在兩種不同的實驗模型中改善結腸炎[28-29]。其不針對MD-2,但在TLR4的細胞內(nèi)區(qū)域發(fā)揮其抑制作用,如抑制組成性活性受體嵌合體,其中TLR4的細胞外區(qū)域被CD4取代。

五、總結與展望

肝纖維化是一個動態(tài)的、雙向的過程,具有恢復和重建的內(nèi)在能力,目前研究表明,肝硬化是可逆的,其潛在機制包括炎癥環(huán)境的轉(zhuǎn)換、活化的HSCs消除或消退以及細胞外基質(zhì)的降解。TLR4/MyD88/NF-κB信號通路是誘導和促進HSC激活的重要通路,也是肝纖維化形成最核心、最關鍵的環(huán)節(jié)。TLR4/MyD88/NF-κB信號通路主要通過調(diào)控HSCs的活化、增殖、遷移以及基質(zhì)代謝等過程參與肝纖維化的形成。阻斷或沉默TLR4/MyD88/NF-κB信號通路,可抑制或阻斷HSC激活,繼而延緩肝纖維化過程進展,對肝纖維化防治產(chǎn)生一定作用,為肝纖維化的臨床治療提供理論基礎和新的靶點。

利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。