整合素與肝臟疾病

張迎超 陳晶

整合素是最早于1986年研究發現的異二聚體黏附分子，存在于多種細胞表面，主要介導細胞與細胞、細胞與細胞外基質(ECM)，并且雙向傳導傳遞信號，例如生長、發育、止血、白細胞運輸、免疫反應以及傷口修復。迄今已發現有24種不同的整合素，并有大量實驗研究證明這些整合素參與調節多種基因和人類疾病，不僅存在于正常肝組織中，在疾病發展及治療過程中也起到至關重要作用。本文分別從肝炎、肝硬化、肝癌方面重點闡述整合素與肝臟疾病關系。

整合素是一種細胞表面受體，由α及β組成，Hynes發現有18個α和8個β亞基，通過非共價鍵形成24個異二聚體，目前已發現至少18個α亞基，包括α1-α11、αD、αE、αI、αM、αV、αX和αIIb。9個不同的α亞基(α1，α2，α10，α11，αD，αL，αE，αM，αX)含有I-結構域結構，這是配體結合位點的關鍵,其他幾個α亞基(α3、α4、α5、α6、α7、α8、α9、αν、αIIb)不含I-結構域，但由β-Propeller構成配體結合位點。整合素β的家族可分為β1-β8，它們與α結構相結合分布在各種細胞及組織中，如β1的廣泛分布，β2分布在白細胞中，β3分布在血小板及巨噬細胞，β4及β6分布在上皮細胞，β5分布在神經細胞及腫瘤細胞，β7分布在NK細胞及B細胞及β8分布在轉化細胞等。整合素相關黏連蛋白如輔助肌動蛋白、樁蛋白等的作用經研究包括增強基質黏附位點的信號轉導來刺激整合素介導的細胞與基質的黏附等[1]。整合素家族的所有成員都有相似結構，因為它們在各種生理細胞功能中起著核心作用，包括許多疾病的病理生物學[2]，已逐漸成為細胞生物學、生理學、遺傳學和病理學的研究熱點。大量的研究人員將整合素獨特的結構和生物學功能應用于人或動物疾病的預防和治療，如胃癌、肝癌，受損的組織等。研究表明，正常肝臟組織中及病理肝組織中存在多種整合素，并具有各種生物學功能，參與生物學過程。

一、整合素與肝炎

我國是肝炎大國，以具有傳染性的病毒性肝炎為常見，最新一項對于慢性丙型肝炎病毒(HCV)研究表明，細胞中分泌的骨橋蛋白(OPN)與整合素ανβ3和CD44的相互作用是HCV復制和組裝的關鍵。OPN是一種含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)的趨化因子樣的細胞內磷酸糖蛋白，在炎癥、肝損傷、腫瘤發生和血管生成過程中都有重要作用，能促進細胞趨化、黏附和遷移。以往研究表明，OPN通過與整合素ανβ3結合，促進IL-12的產生，并通過與CD44相互作用抑制IL-10的產生，從而促進Th1型免疫應答[1]，丙型肝炎病毒基因組是一個長度約為9.6kb的單鏈RNA，編碼由病毒蛋白酶和宿主細胞信號肽酶切割為成熟結構的前體多蛋白：核心蛋白、E1、E2和非結構蛋白(P7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A和NS5B)，為探討CD44和整合素ανβ3在OPN介導的丙型肝炎病毒蛋白表達中的作用，采用Westernblotting方法進行了抗HCVNS3、抗HCVNS5A、抗HCVNS5B細胞裂解物的分析。結果表明，NS3、NS5A、NS5B和用siCD 44和siβ3轉染的HCV感染細胞核心低于對照組，提示CD 44和ανβ3在HCV復制中起重要作用[3]。這種HCV-宿主依賴性的發現是抗病毒的新策略，并有助于進一步深入了解病毒的發病機制和潛在的治療靶點。

二、整合素與肝纖維化

肝纖維化是對慢性肝損傷的過度愈合反應，隨后發展為肝硬化，導致門靜脈高壓、肝細胞癌或肝功能衰竭[4]。ECM過度沉積是慢性肝病發展到肝纖維化的必經階段，纖維黏連蛋白(FN)是ECM的主要成分，而FN是整合素的相關配體。肝星狀細胞(HSC)活化是肝纖維化發展的關鍵環節，肝纖維化形成涉及多種細胞因子。整合素在肝纖維化發生發展中起著重要的作用，HSC及肝竇內皮細胞(HSEC)表面均存在整合素α5β1、ανβ3、ανβ5[5]，研究表明，整合素ανβ3、ανβ5在肝臟纖維化中，與促進膠原沉積、促進細胞增殖有關。曾報道過整合素ανβ3和α5β1分別是大鼠HSC或大鼠胰腺星狀細胞上的CCN2(結締組織生長因子)受體。而這些受體的主要結合位點位于CCN2的c端103殘基中[6]，結締組織生長因子(CCN 2，又稱CTGF)是一種在HSC介導的纖維化過程中發揮重要作用的細胞蛋白。ccn2分子由四個結構模塊(ccn2 1-4)組成，研究中發現大鼠活化的HSC通過模塊4與整合素ανβ3結合，誘導肝纖維化[7]。先天性肝纖維化是一種遺傳性膽管病變，是由PKHD1基因突變引起的，Locatelli等[8]實驗表明了PKHD1膽管細胞通過上調整合素ανβ6對巨噬細胞釋放的促炎細胞因子作出反應，從而誘導纖維化發生。Sugiyama A等對整合素配體骨膜蛋白(periostin)的研究表明，periostin發揮由整合素αν介導的強效促纖維化活性，表明periostin-整合素αν軸可作為肝纖維化的新型治療靶點[9]。在晚期纖維化中，HSC和肌成纖維細胞(MF)被ECM激活，并通過整合素β1來收縮和增加ECM合成。整合素的激活可促進基質金屬蛋白酶(MMPs)的激活，從而發生MMPs的下調發生纖維化，除此之外，不受調控的MMPs的產生和活動也會促進組織損傷，并驅動繼發性成纖維反應，目前，人們也對整合素方面做很多研究，總結整合素拮抗劑αν的前臨床和臨床性研究[10-12]，在靶點和纖維化特異性方面，著重強調整合素ανβ1和ανβ6。尤其是整合素ανβ6，它僅在活化的膽管細胞上表達，具有成纖維祖細胞的特征。ανβ6將增殖的膽管細胞的牽引力傳遞到潛伏期相關蛋白(LAP)，從而使活化的轉化生長因子(TGF β1)釋放，這種最有效的纖維原性細胞因子，來自其不活躍的前體LAP，引發相鄰HSC/MF的纖維激活[13]。以上機制同樣適用于在免疫細胞上更廣泛表達的整合素ανβ8。因此口服活性小分子抑制劑和抗整合素ανβ6的阻斷抗體可有效抑制膽道和非膽道纖維化的發生。

三、整合素與肝癌

肝癌是各種肝病最終發展階段，肝癌組織中整合素通過各種通路與配體發生作用，有研究采用PCR和原位雜交技術檢測肝癌、癌旁組織和正常肝組織中整合素α5β1mRNA的表達水平。肝癌組織中整合素α5β1的表達水平高于癌旁組織和正常肝組織，整合素α5β1表達水平與肝癌分化程度及惡性轉化密切相關[14]。腫瘤細胞和宿主細胞表達的整合素可直接參與癌癥轉移的控制和進展。在腫瘤發生過程中，整合素表達的變化、細胞內整合素功能的調控和整合素配體結合所感受到的信號變化，影響著腫瘤細胞與周圍環境[15]。有研究表明敲低整合素β1的表達顯著降低了肝癌細胞(HCC)的增殖，整合素β1可以激活多種細胞內通路，包括FAK通路，調節細胞增殖、遷移、侵襲和存活。小鼠肝臟中過度表達的膠原I增加了整合素β1和下游磷酸-FAK表達，膠原蛋白I通過調節途徑整合素β1/FAK途徑促進HCC細胞增殖，膠原蛋白可作為治療的新靶點[16]。HCC分泌大量層黏連蛋白(Ln-332)，刺激肝癌細胞的遷移和侵襲。Ln-332是整合素α3β1和α6β4主要的配體蛋白，通過整合素連接激酶、焦黏連激酶和磷酸肌醇3-激酶等信號介質，觸發不同的胞內信號通路。整合素α3β1和α6β4在肝癌細胞表面有不同表達，調節細胞的黏附、遷移和侵襲等不同功能。有研究探討索拉菲尼(Sorafenib)與Ln-332的作用，在Ln-332和HSC條件培養液(CM)存在下，索拉菲尼能抑制肝癌細胞增殖，誘導細胞凋亡[17]。既往研究表明，OPN通過與整合素ανβ3受體的相互作用參與肝癌的進展和轉移[18]。相關實驗表明，當ανβ3被刺激因子激活時，它可以與增強子或啟動子序列結合，來控制靶基因刺激炎癥和細胞增殖的激活和轉錄，用免疫組化方法對OPN及整合素ανβ3受體的關系進行臨床分析，從305例肝癌患者的存檔石蠟包埋組織切片中獲取臨床資料，305例正常肝組織標本從癌灶周圍獲取作為對照，使用增殖標記ki-67對肝癌腫瘤細胞進行OPN和ανβ3的檢測。Ki-67指數在肝癌中較高，而在正常肝組織中較低，OPN主要表達于細胞質，ανβ3主要表達于細胞膜或細胞質，肝癌組織中ανβ3的表達與正常組比較有顯著性差異(P<0.01)[19]。血管生成樣蛋白質(ANGPTL1)與腫瘤細胞血管侵襲、腫瘤細胞轉移及肝癌預后不良有關，在肝癌細胞中異位表達的ANGPTL1有效降低了它們在體外和體內的致瘤性、細胞運動性和血管生成，ANGPTL1通過減弱細胞外信號調節激酶(ERK)和蛋白激酶(AKT)信號傳導抑制血管生成，并與整合素α1β1受體相互作用以抑制下游的FAK/SCR-JAK-STAT3信號傳導途徑，因此發現了ANGPTL1是HCC的新型治療劑[20]。

既往做過大量實驗表明整合素與肝臟疾病無論是肝炎、肝纖維化還是肝癌都存在著密切聯系，并通過對整合素在肝病中的作用，研究出相關治療肝病的藥物，目前一些已開發的拮抗劑正等待臨床前和臨床評估。除此之外，仍有許多問題有待闡明，如確切的調控機制是什么，以及如何確定整合素介導的細胞在不同細胞或組織中的增殖、遷移。因此，更好地了解整合素的特性及其對人或動物功能蛋白的影響，是未來研究的一個重要領域。