肝星狀細胞激活相關的轉錄因子

周倩，冷雪，吳訓偉1，

（1.山東大學蘇州研究院，江蘇 蘇州 215000 2. 山東大學口腔醫(yī)院，山東 濟南 250000））

肝星狀細胞激活相關的轉錄因子

周倩2，冷雪2，吳訓偉1，2

（1.山東大學蘇州研究院，江蘇 蘇州 215000 2. 山東大學口腔醫(yī)院，山東 濟南 250000））

肝纖維化發(fā)生過程涉及復雜的分子和細胞機制。肝星狀細胞(HSC)激活被認為是肝纖維化發(fā)生與發(fā)展的關鍵步驟，其發(fā)生機制中涉及多種轉錄因子，近年來研究較多的有固醇調節(jié)元件結合蛋白1c、過氧化物酶體增殖物激活受體gamma、CCAAT/增強子結合蛋白、SOX家族、elF3家族及GATA家族轉錄因子等。很多因素（包括炎癥因子、外界刺激等）可通過細胞內的信號轉導通路作用于相關轉錄因子， 調控相應的基因表達及HSC的激活。因此，深入探究與HSC激活相關的轉錄因子有助于研究肝纖維化的發(fā)生機制，為其預防與治療提供依據。

肝纖維化；肝星狀細胞；轉錄因子；脂肪細胞

0 引言

肝星狀細胞(hepatic stellate cell，HSC)是肝損傷愈合及肝纖維化發(fā)生的關鍵細胞[1]。肝纖維化發(fā)病機理的一個關鍵步驟為HSC的激活。肝臟受到損傷時，HSC被激活，轉變?yōu)榧〕衫w維樣細胞(myofibroblast-like cell，MFBLC)的激活態(tài)，大量分裂增殖。以膠原蛋白為主的ECM主要由激活的HSC產生。因而HSC為抗肝纖維化研究的重要靶標。鑒于早期肝纖維化的可逆性[2]和HSC在纖維化發(fā)病機制中的核心作用，抑制HSC的激活及促進激活態(tài)HSC的凋亡，可阻抑或逆轉肝纖維化[3]。調節(jié)脂肪細胞分化的各種重要轉錄因子在HSC激活態(tài)與靜止態(tài)的轉變中發(fā)揮著關鍵性的調節(jié)作用。以往研究較多的有NFKB，與TGF-β相關的轉錄因子AP1、STAT3及 Foxo3a等，近幾年有新的報到稱elF3家族、SREBP-1c、 Sox9家族、GATA家族等也是調控HSC激活狀態(tài)的重要轉錄因子。本文就HSC中與其激活有關的轉錄因子作以綜述，以期為肝纖維化的治療提供更多更有效的思路和方法。

1 抑制HSC激活的轉錄因子

1.1 固醇調節(jié)元件結合蛋白1c (sterol regulatory elemen t-binding protein 1c，SREBP-1c)

SREBP-1屬于固醇調節(jié)元件結合蛋白家族，它存在兩種亞型SREBP-1a和SREBP-1c。在肝臟中，SREBP-1c mRNA的比例占90%，是脂肪合成有關基因轉錄的決定子。在HSC激活態(tài)與靜止態(tài)的轉變中同樣發(fā)揮著關鍵性調節(jié)作用[4]。研究表明SREBP-1c在靜止態(tài)HSC中高表達，而在激活態(tài)H SC中表達大幅下調。MDI（即異丁基甲基黃嘌呤i sobutylmethylxanthine+地塞米松dexamethasone+胰島素insulin）能促使SREBP-1c在HSC中高表達，同時逆轉激活態(tài)HSC為靜止態(tài)HSC[4]（包括形態(tài)及生化指標的改變），在激活態(tài)HSC中，通過表達載體過表達SREBP-1c能使激活態(tài)HSC逆轉為靜止態(tài)HSC[4]。因而，SREBP-1c成為調控HSC激活的關鍵轉錄因子及抑制HSC激活的重要潛在分子靶點[4]。

1.2 過氧化物酶體增殖物激活受體γ (peroxisome-proliferator activated receptor-γ，PPARγ)

PPARs屬于核受體超家族。已證實在脊椎動物中存在PPARα、PPARβ及 PPARγ三種亞型，它們在結構、功能和組織分布上均有差異性。PPARα在肝細胞、心肌細胞、腸細胞及腎近曲小管細胞高水平表達。PPARβ在組織中的表達較為廣泛，沒有 特異性。PPARγ的表達具有組織特異性，在脂肪組織中呈高表 達，PPARγ有三種亞型，PPARγ1存在于多種組織，PPARγ2主要表達在脂肪細胞，而PPARγ3高表達在巨噬細胞、脂肪細胞和結腸上皮細胞[5]。

體內外實驗表明[6]，在靜態(tài)的HSC中，PPARγ高表達，而在HSC激活的過程中，PPARγ表達急劇下降，與PPRE的結合及轉錄活性明顯降低。Zhou[7]等發(fā)現：體外培養(yǎng)的HSC中，GATA-2通過與 PPARγ1啟動子 -2323左右區(qū)域結合，抑制PPARγ1的啟動子活性，進而促進HSC的激活。She[8]等研究PPARs在原代HSC中的表達水平時發(fā)現：PPARγ的表達隨培養(yǎng)時間的加長而降低，PPARβ表達顯著升高。當過表達PPARγ及其他相關轉錄因子時，PPARβ表達減少，HSC向靜止態(tài)轉變。此外，轉染PPARγ表達質粒后，可以誘導其他與脂肪形成有關的轉錄因子表達，如：SREBP-1c、C/ EBPβ、LXRα和C/EBPα等。表明PPARγ在逆轉HSC激活的同時，也促進了與其他相關轉錄因子之間的交流。此外，PPARγ的表達增加亦可以抑制HSC的增殖、遷移，抑制HSC分泌膠原、促炎因子和多種細胞因子等。可見，提高PPARγ的表達可抑制HSC的激活，逆轉肝纖維化的發(fā)展，為治療肝纖維化提供新的靶點。

1.3 CCAAT/增強子結合蛋白(CCAAT/ enhancer-binding protein，C/EBP)

C/EBP家族是堿性亮氨酸拉鏈蛋白家族的一個亞家族。Cao[9]等將C/EBP家族分別命名為：C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPγ、C/EBPδ、C/ EBPε和C/EBPζ等蛋白。C/EBP家族有多種生物學功能，涉及到能量代謝、肝臟再生、細胞周期、炎癥反應及多種疾病的病理。

She[8]等人利用培養(yǎng)的HSC分析了C/EBP的表達，發(fā)現在靜止態(tài)肝星狀細胞中，C/EBPα、C/EBPβ和 C/EBPδ均高表達，隨著培養(yǎng)時間的延長，C/EBPβ的表達明顯降低；而在激活態(tài)的H SC中，C/EBPα呈陰性表達。上調C/ EBPα的表達量，在一定程度上可抑制HSC增殖及膠原蛋白的合成[10]。在肝臟中，存在一種C/EBPβ的剪接體，這種剪接體屬于轉錄抑制蛋白，作為負調控因子發(fā)揮生物作用，而在肝纖維化形成過程中的研究未有報道。Jan[11]等人在研究C/EBPδ與腎小管間質纖維化和腎小管損傷的關系中表明，C/EBPδ缺乏導致嚴重的纖維化發(fā)生，包括腎小管損傷、膠原堆積，T GF-β表達增加等。基于目前對C/EBPs家族跟肝纖維化相關性研究的深入，可以 為肝纖維化的治療提供一種新途徑。

1.4 SOX(SRY-related high-mobility-group box)家族

在發(fā)現哺乳動物睪丸決定因子Sry(sexdetermining region of Y chromosome)之后，一系列與之同源編碼轉錄因子的一組基因相繼被發(fā)現，這些基因被稱為Sox基因。近年來的研究發(fā)現，Sox基因的異常表達與許多人類腫瘤的發(fā)生密切相關。EST和ONCOMINE檢索發(fā)現，在肝臟中表達的Sox基因有Sox2、Sox4-7、Sox9、Sox13和Sox17。應用寡核普酸芯片技術篩選肝硬化和肝細胞癌患者中表達有差異的基因時發(fā)現[12]，Sox9基因在肝硬化和肝細胞癌患者中表達均上調，并隨Sox2和Sox9的表達水平發(fā)生變化，通過激活Wnt/β-catenin信號通路促進肝硬化的發(fā)生。

當肝臟發(fā)生急慢性損傷時，以膠原為主的胞外基質(ECM)分泌失衡而大量沉積，骨橋蛋白(OPN)是ECM的主要成分之一，研究顯示[13]，Sox9在激活態(tài)HSC中高表達，并且調控OPN表達。在嚙齒動物和人類肝纖維化模型的纖維化區(qū)域或體外培養(yǎng)的HSC中發(fā)現，Sox9和OPN二者蛋白表達量很高。隨后，Pritchett J等人利用激活的rHSC和LX2肝星狀細胞系，將Sox9基因敲除，發(fā)現OPN表達減少，說明Sox9調控ECM的分泌。還證明Hh信號通路激活后，上調Sox9表達。關于Sox9與肝纖維化的關系，目前有多種說法，大致分為兩種觀點，Dominik[14,15]等人認為Sox9在纖維化組織中高表達，促進肝纖維化形成。普遍的研究證實，TGF-β促進肝纖維化形成，而TGF-β促進Sox9磷酸化水平并增加其mRNA水平，促進I型Collagen表達，沉默TGF-β基因后，Sox9蛋白水平降低。而沉默Sox9基因表達后，I型膠原表達不再增加，Qiao[16]在研究瘦素促進肝纖維化發(fā)生的研究中，瘦素促進sox9的表達，并且，Sox9與PPARγ1的啟動子結合抑制PPARγ1活性，進而促進肝纖維化的形成。另外一種觀點是Sox9在纖維化組織中低表達，抑制纖維化的形成。在關于HNF-6和Notch的研究中[17]，敲除HNF-6或Notch基因伴隨膽汁阻塞、肝臟壞死和纖維化的發(fā)生。同時敲除HNF-6和Notch基因，Sox9基因表達減少。綜上，Sox9在HSC激活及纖維化形成過程中起關鍵作用，但其機制有待進一步研究。

2 促進HSC激活的轉錄因子

2.1 GATA家族轉錄因子

GATA家族是一類含有能與T/A(GATA)A/G序列特異性結合的鋅指類轉錄因子[18]，在真核生物中廣泛分布。在脊椎動物中包括6個家族成員，其中GATA1、GATA2及GATA3主要參與造血功能并在其系統(tǒng) 中廣泛表達[19]；GATA4、GATA5和GATA6主要是內胚層因子并參與心臟、肺等的發(fā)育[20-22]。目前已有學者報道[21]，GATA家族轉錄因子中GATA2與GATA3在白色脂肪細胞前體中表達，抑制脂肪細胞的終端分化過程，使細胞停滯在前脂肪細胞狀態(tài)；其中，GATA2是調控脂肪細胞分化的關鍵轉錄因子，通過抑制PPARg2表達而抑制脂肪細胞分化[22]；GATA3基因缺陷的胚胎干細胞向脂肪細胞分化的能力增強，GATA2與GATA3在激活態(tài)的HSC中高表達。田紅[23]等人在研究支氣管哮喘早期氣道重塑中發(fā)現，哮喘大鼠肺中GATA3 高表達后，轉化生長因子 TGF-β明顯增多，誘導肌成纖維細胞表達，此外，GATA3高表達可促進肺內支氣管α-SMA和I型collagen的形成和聚集，GATA3在肺纖維化形成過程中起到關鍵作用，但在肝纖維化形成中沒有明確報道。GATA2的過表達能夠促進HSC激活及α-SMA和I型collagen的表達，并通過抑制PPARγ1的啟動子活性而促進HSC激活[7]，這也驗證了GATA2與其他相關轉錄因子之間的關系，因此，GATA蛋白在肝纖維化發(fā)生過程中所起的作用值得深入研究。

2.2 TGF-β相關的轉錄因子

在肝臟纖維化的發(fā)生與發(fā)展過程中，一些與TGF-β信號通路相關的轉錄因子如 AP1[24]、STAT3[25]及 Foxo3a[26]等在靜止態(tài)的HSC中表達水平及活性較低，HSC 活化之后其表達水平與活性顯著增高，并且在TGF-β激活的信號通路中發(fā)揮作用，活化的HSC促進ECM合成，誘導炎癥反應和肝纖維化的形成。

2.3 NF-KB

核因子-KB (nuclearfactorkappaB , NF -kB)是由Sen和Baltimore在1986年首次發(fā)現的轉錄因子，由Rel蛋白家族(p65，p50，p52，c-Rel，和RelB)的同型或異型二聚體組成，經典的NF-KB復合體(p65：p50異二聚體)是由細胞因子、絲裂原等刺激哺乳動物細胞產生，近年來研究NF-KB抗凋亡作用眾多，實驗表明，靜息狀態(tài)下的HSC細胞核中NF-KB表達極低，而激活的HSC出 現了NF-KB核轉位活性，伴隨一些黏附因子(interCellular adhesion molecule，ICAM-1)及炎癥因子（IL-6）的表達，而抑制NF -KB表達加速了HSC的凋亡，提示了HSC激活與NF-KB有關[27]。

2.4 Kruppel 樣轉錄因子

Kruppel 樣轉錄因子家族的結構特點是包括三個Kruppel樣鋅指結構，與DNA結合的識別位點是GC富集序列和相關的GT或CACCC盒。激活的HSC至少表達Kruppel樣轉錄因子家族的三個成員：KLF6、SP-1和BTEB1，三者都有調節(jié)I型膠原基因轉錄能力，刺激ECM沉積，進而促進肝纖維化形成[28]。

2.5 MEF2

MEF2（肌細胞增強子2）是一種存在于肌細胞中 的轉錄因子，有文獻報道MEF2也存在于肝臟中，其表達及活性增加可能依賴P38MAPK信號途徑而非細胞外信號調節(jié)激酶途徑激活HSC，此外，MEF2促進α-SMA的表達，提高I型膠原啟動子活性，刺激HSC增殖，表明MEF2在HSC激活過程中起關鍵作用[29]

2.6 eIF3家族轉錄因子

eIF3(真核起始因子-3)是一種高度保守的蛋白復合體，是轉錄起始過程的募集和組合機制中的關鍵因子。在酵母中，eIF3有Rpg1, Nip1, Prt1, Tif34和Tif35等11中亞基[30]。哺乳動物中有13中亞基[31]，由eIF3d-eIF3e模塊調控mRNA特異性轉錄的能量代謝途徑破壞導致癌癥的發(fā)生[32]。有報道稱[33]，在肝纖維化組織或者激活的HSC中eIF3a表達上調，敲低eIF3a的表達后，通過TGF-β誘導的HSC增殖及α-SMA、collagen I和p-Smad3表達受到抑制，預示著eIF3a在TGF-β-smad3信號通路誘導肝纖維化中起關鍵作用，可作為抑制HSC激活的潛在分子靶標。

綜上，肝纖維化形成的過程是復雜的，而HSC激活作為一個關鍵步驟，開展與其活化有關的轉錄因子及其信號通路的研究，以抑制HSC激活及促進活化的HSC凋亡為目標抑制纖維化的發(fā)展，在針對抗纖維化的基因治療方面具有重要意義。

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The Transcription Factors Associated with Hepatic Stellate Cell Activation

ZHOU Qian, LENG Xue, WU Xun-wei
(1.Su Zhou research institute of Shandong University Jiangsu, 215000, Suzhou, China; 2. Stomatological Hospital of Shandong University, Shandong, 250000, Jinan, China)

The process of liver fibrosis involves many complex molecular and cellular mechanisms. Hepa tic stellate cells (HSC) activation is considered to be the crucial step in the development of liver fibrosis, in which a variety of transcription factors are involved. In recent years, the transcription factors were researched including SREBP-1c, PPARγ, C/EBP, SOX, elF3 and GATA family, etc. A number of factors (inflammatory factors, stimulation, etc.) could act on the relevant transcription factors through intracellular signal pathways and regulate gene expression, promoting the activation of HSC. Therefore, the further exploration of transcription factors associated with HSC activation is helpful to the research of liver fibrosis mechanism, providing basis for prevention and treatment of liver fibrosis

Liver fibrosis; Hepatic stellate cells; Transcription factors; Adipocyte

10.19335/j.cnki.2096-1219.2017.04.03

蘇州市科技計劃項目（ZXY201441），江蘇省科技計劃項目（BK20161241）

周倩，碩士，山東大學口腔醫(yī)院，組織工程與再生研究室，助理工程師；冷雪，碩士在讀，山東大學口腔醫(yī)院，組織工程與再生研究室，助理工程師；吳訓偉，研究員，博導，山東大學口腔醫(yī)院組織工程與再生研究室。