肝細胞生長因子抗腎纖維化的機制

陳雨思 綜述 李均 審校

（遵義醫學院珠海校區，廣東 珠海 519000）

·綜 述·

肝細胞生長因子抗腎纖維化的機制

陳雨思 綜述 李均 審校

（遵義醫學院珠海校區，廣東 珠海 519000）

腎纖維化包括腎小球硬化和腎小管間質纖維化，是所有慢性腎臟疾病進展到終末期腎病的共同通路。肝細胞生長因子可以通過減少細胞外基質的沉積、抑制腎小管上皮細胞轉分化、促進細胞再生、減少凋亡等多種機制來改善腎纖維化的進程。本文就肝細胞生長因子抗腎纖維化的分子機制進行綜述。

肝細胞生長因子；腎纖維化；轉化生長因子-β；細胞外基質

腎纖維化(renal fibrosis)包括腎小球硬化(glomerulosclerosis)和腎小管間質纖維化(tubulointerstitial fibrosis，TIF)，由于腎臟受到損傷、感染、炎癥反應、免疫復合物的沉積及血液循環障礙等各種致病因素的刺激，腎單位功能遭到破壞，逐步發展為腎纖維化，是目前各種慢性腎臟疾病(chronic kidney disease，CKD)進展到終末期腎病的病理表現，主要表現為細胞外基質(extracelluar matrix，ECM)的堆積和腎單位的固有細胞向肌成纖維細胞轉分化[1]。近年來，肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)抗腎纖維化的作用成為研究熱點，大量研究表示，HGF有很好的抗纖維化作用，可能成為一種新的延緩腎纖維化的方法。

1 肝細胞生長因子與其受體的特點

1.1 肝細胞生長因子的結構與特點 日本學者Nakamura等在實驗過程中，在部分肝切除大鼠血清中分離出了肝源性因子，能促進原代肝細胞生長，將其命名為肝細胞生長因子，HGF是一個分子量為84道爾頓的二聚體分子，本身以一種無活性的單鏈存在，在細胞外通過蛋白酶水解成一條重鏈-α和一條輕鏈-β，兩者之間通過二硫鍵連接[2]。HGF主要由間質細胞分泌,如肺的成纖維細胞、肝臟的儲脂細胞、腎臟的系膜細胞、血管內皮細胞等[3]。

1.2 肝細胞生長因子受體的結構與特點 c-Met是原癌基因編碼的一種夸膜蛋白，由α鏈和β鏈組成的異二聚體，屬Ⅱ型酪氨酸激酶受體，細胞外域是其配體主要存在的部位，可識別并結合HGF，主要存在于全身的上皮細胞，如腎臟、肝臟、肺等[4]。

1.3 HGF/c-met系統的生物學特點 HGF與c-Met受體特異性結合后，首先c-Met受體胞內區的酪氨酸殘基Y1230、Y1234、Y1235磷酸化，再進一步磷酸化Y1349、Y1356，形成多功能蛋白來結合胞內的配體蛋白[5]；HGF與C-met形成多功能蛋白能與生長因子受體結合蛋白-1(Grb2-associated binder 1，GRB1)直接結合，或者通過GRB1跟生長因子受體結合蛋白-2 (growth factor-bound protein 2，GRB2)間接結合；形成的c-Met復合物再與轉錄活化因子3(STAT3)及磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)結合，激活其下游的生物學功效，啟動調控作用，如增加細胞的增殖能力、提高遷移跟侵襲能力、調控細胞的凋亡、抑制和改善慢性炎癥及纖維化[6-7]。Jun等[8]發現在人前列腺癌細胞中加入姜黃素干預可以通過減少c-Met的表達來逆轉HGF導致的上皮向間質的轉分化(epithelial-mesen-chymal transition，EMT)。

2 腎纖維化的病理機制

腎纖維化的病理機制可分為四個階段，首先是細胞活化和受損階段，血管周圍細胞、腎小管上皮細胞、單核細胞被激活并在腎間質釋放促炎因子和有害分子；第二階段主要釋放促纖維化因子，如轉化生長因子β(transforming growth factor beta，TGF-β)、血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)、血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)及結締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)等；第三個階段為ECM大量合成，在間質不斷累積，并且降解減少；第四階段腎單位數目逐漸下降，腎功能持續降低，最終只能以替代治療為主，因此在前期對腎纖維化進展過程進行干預與治療，可以提高患者后期的生活質量[9-10]。

3 肝細胞生長因子抗腎纖維化的機制

目前發現多種信號轉導通路促進腎纖維化，有TGF-β依賴的Smad信號轉導途徑、PDGF/PDGFR信號轉導途徑、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號途徑、JAK/STAT信號途徑、Wnt/β-catenin信號途徑、P13K/ PKB信號途徑等[11]。HGF作為一種有效的抗纖維化因子，目前研究較多的是其通過拮抗TGF-β/Smad信號通路來改善腎纖維化。Chen等[12]在大鼠腎纖維化實驗過程中應用重組質粒pUDK-HGF來觀察肝細胞生長因子對大鼠腎纖維化的防治作用，其結果示HGF治療組腎小管間質受損積分減少、腎間質內管周血管數量增加及間質內膠原纖維沉積減少，因此補充外源性的HGF可能逆轉腎損傷模型中的纖維化。

3.1 抑制上皮細胞向間充質細胞轉分化 上皮細胞向間充質細胞轉分化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)涉及到細胞骨架的重新塑造、細胞跟基質之間粘附、細胞之間的接合、轉錄跟調控，最終導致腎小管上皮細胞轉分化為成纖維細胞，這種轉分化增加了細胞的遷移率和侵襲能力。在EMT形成的過程中，上皮細胞中的膜整合蛋白E-鈣粘著蛋白(E-cadherin)表達量下降，α平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)的大量增加[13]。HGF可通過對Smad-2/3信號途徑的阻斷來抑制TGF-β誘導腎小管上皮細胞表型發生轉化的過程。Li等[14]在體外高糖環境下培養人腎小管細胞，發現SnoN蛋白的調節主要是通過TGF-β/Smad信號通路增加Smad泛素化調節因子2(Smurf2)的表達。HGF可能通過下調Smurf2的表達來抑制SnoN蛋白發生泛素-蛋白酶體依賴性降解，進而拮抗TGF-β誘導EMT形成[15]。

3.2 抑制TGF-β 轉化生長因子(TGF-β)作為重要的促纖維化因子，可以通過多條細胞內信號轉導途徑促進腎纖維化。首先TGF-β跟跨膜絲氨酸/蘇氨酸激酶受體Ⅱ型受體(TGF-βRⅡ)形成復合物，再激活絲氨酸/蘇氨酸激酶受體Ⅰ型受體(TGF-βRⅠ)，活化的TGF-βRⅠ受體跟胞內的Smad2及Smad3結合后進一步跟Smad4形成結合物進入細胞核內發揮通路轉導作用[10]。在大鼠單側輸尿管梗阻的動物模型中，HGF可抑制TGF-β的表達通過阻斷Smad-2/3信號途徑中細胞核中的定位來實現[16]。HFG提高Smad轉錄生長抑制 因 子(transcriptional growth inhibitory factor，TGIF)的表達量來抗纖維化，其發揮抗組織纖維化的作用可能跟減少成纖維細胞的內源性TGF-β的表達量有關[17]。

3.3 調控細胞凋亡 足細胞是腎小球濾過屏障的主要組成部分之一，其完整性破壞會促進腎小球硬化的發展。HGF在腎小管上皮細胞的抗凋亡作用，主要是通過上調Bcl-2/Bcl-xl的表達跟Bad的磷酸化，促進凋亡蛋白失去活性，Bag-1作為Bcl-2/Bcl-xl的搭檔，能和HGF的受體c-Met特異結合，HGF可以通過加強Bag-1與Bcl-1/Bcl-xl的聯合作用，一方面上調Bag-1在細胞中的表達，促進細胞存活；另一方面增強Bcl-1/Bcl-xl的抗凋亡作用[18-19]。Dai等[20]發現在給阿霉素造模的小鼠補充外源性HGF后，可以通過PI3K/ Akt信號通路阻止Akt磷酸化來減輕足細胞的凋亡和減少蛋白尿。因此HGF可以調控細胞凋亡來進一步減輕腎纖維化。

3.4 促進ECM降解 細胞外基質在間質的沉積是腎纖維化的病理表現之一。ECM的降解主要依靠一種依賴鋅離子及鈣離子的基質金屬蛋白酶(MMPs)，及內源性拮抗劑基質金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMPs)的調控，TIMP家族包括四個家族成員：TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3、TIMP-4，其中TIMP-1由多種細胞分泌，并在體內廣泛分布；TIMP-2主要分布在近端腎小管細胞、黑色素細胞、成纖維細胞及巨噬細胞。在腎臟主要是TIMP-1和TIMP-2表達較多；TIMP-1和TIMP-2能夠抑制基質金屬蛋白酶的活動，被認為在維持在不同背景的ECM的沉積和降解之間的平衡起著關鍵的作用；HGF誘導的MMPs的表達和抑制TIMP-1和TIMP-2的表達，HGF這種聯合作用引起基質降解的蛋白水解級聯放大，從而明顯的減輕腎小管上皮細胞ECM的沉積[21]。程紅新等[22]發現肝細胞生長因子可能通過下調基質金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9，MMP-9)和纖維連接蛋白(fibronectin，FN)的表達來減少ECM的合成及在腎間質的沉積，從而延緩腎纖維化。

3.5 促進細胞修復再生 肝細胞生長因子為肝源性因子，能促進原代肝細胞生長，Marta等[23]證明在缺血再灌注損傷(ischemiaand reperfusion injury，IRI)急性腎損傷小鼠模型中，HGF可以通過Arf-鳥苷酸交換因子的細胞附著蛋白(Arf-GEFs)來活化ADP核糖基化因子6(ADP-ribosylation factor 6，Arf6)和Rac1誘導腎小管上皮細胞存活和遷移到新裸露的腎小管區來恢復腎小管的結構。Flaguer等[24]發現在鼠糖尿病腎臟病模型中，HGF基因治療提高腎臟表達基質細胞衍生因子-1(stromal-cell-derived factor-1，SDF-1)的表達，增加骨髓來源的單核巨噬細胞遷移到損傷的腎臟，參與腎臟的修復與再生。

3.6 減少炎癥介質的表達 通過炎癥介質介導的炎癥反應在腎纖維化的進展起重要作用。NF-κB作為炎癥反應的中心因子，HGF可能通過使GSK-3β失活來抑制NF-κB的促炎癥反應[25]。Iekushi等[26]發現TGF-β可以通過Akt/磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)信號途徑促進血管緊張素Ⅰ型受體(AT 1 R)的表達，同時血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)又增加TGF-β的表達，因此相互促進形成循環；HGF可以通過PTEN/Akt通路改善這種循環，進而減輕腎纖維化。

4 結 語

腎纖維化的發病機制是復雜的，HGF作為一種保護因子，可以通過抑制腎小管細胞的轉分化、促進細胞外基質的降解、促進細胞再生和調控細胞凋亡來改善腎纖維化。但是在大量的動物實驗研究中，補充外源性的HGF是否會低估肝細胞因子對腎纖維化的治療作用，還值得進一步探討，目前HGF的很多功能和生物學機制還不明確，對其是否運用于臨床還需進一步探索。

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Mechanism of hepatocyte growth factor in anti-renal fibrosis.

CHEN Yu-si,LI Jun.Zhuhai Campus of Zunyi Medical Uniwersity,Zhuhai 519000,Guangdong,CHINA

Renal fibrosis,including glomerulosclerosis and tubulo interstitial fibrosis,is the common pathway of all chronic kidney disease progression to end-stage renal disease.Hepatocyte growth factor(HGF)can improve the process of renal fibrosis through various mechanisms such as reducing the deposition of extracellular matrix,inhibiting differentiation of renal tubular epithelial cell,promoting cell regeneration,and reducing apoptosis.This article summaries the molecular mechanism of hepatocyte growth factor in anti-renal fibrosis.

Hepatocyte growth factor;Renal fibrosis;TGF-β;Extracellular matrix

R692

A

1003—6350（2016）20—3364—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.20.032

2016-07-02)

國家自然科學基金(編號：81260603)

李均。E-mail：lijun69-1214@163.con