趨化因子在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中作用的研究進展

喻雪琴,張詩婉,陳芳,梅怡晗,梅小平

1川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院,四川南充637000;2首都醫(yī)科大學朝陽醫(yī)院

肝纖維化是由各種致病因素長期誘導與刺激肝組織所致的慢性病理結果，肝組織在反復炎性損傷與修復過程中，誘導并促進了肝星狀細胞(HSC)激活與增殖、肝內(nèi)細胞外基質(zhì)(ECM)的增生與降解失衡、肝內(nèi)結締組織異常增生，導致肝臟實質(zhì)細胞數(shù)量減少和功能減退，肝纖維化若未得到有效控制與逆轉(zhuǎn)，可能發(fā)展為肝硬化、肝癌并出現(xiàn)各種嚴重并發(fā)癥。HSC是位于肝臟Disse間隙的一種間質(zhì)細胞，肝內(nèi)ECM主要由活化的HSC產(chǎn)生，各種炎癥、損傷因素可促進HSC的活化與增殖，從而導致肝纖維化的發(fā)生。趨化因子是一種高度保守的小分子蛋白，可由成纖維細胞、炎癥細胞、HSC等通過自分泌及旁分泌等模式產(chǎn)生，趨化因子和細胞表面相應受體結合并通過異源三聚體G蛋白參與信號傳遞，使Kupffer細胞、HSC、T細胞亞群、NK細胞等靶細胞發(fā)生遷移和脫顆粒等變化，從而調(diào)節(jié)肝組織炎癥及纖維化進程。現(xiàn)就趨化因子在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用綜述如下。

1 趨化因子構成及生物學功能

自1986年對趨化因子命名以來，目前已發(fā)現(xiàn)50種以上的人趨化因子[1]。趨化因子是一類分子結構相似的小分子分泌蛋白，其氨基酸同源性達20%～70%，屬細胞因子超家族成員。根據(jù)分子N端前兩個保守半胱氨酸序列的差異性，將趨化因子分成CXC、CC、CX3C、C四個亞族[2]。其中，包括16個CXC趨化因子族，其N端前兩個半胱氨酸殘基之間存在1個氨基酸殘基；包括28個CC趨化因子族，其N端前兩個半胱氨酸殘基間不存在氨基酸殘基；另外還有1個CX3C趨化因子和2個C趨化因子，前者分子N端前兩個半胱氨酸殘基之間插入3個其他氨基酸殘基，后者分子N端缺少半胱氨酸殘基，僅1個C末端延伸序列。

趨化因子通過與其受體(G蛋白偶聯(lián)受體蛋白)結合發(fā)揮生物學功能，目前已發(fā)現(xiàn)的趨化因子受體約20種，根據(jù)其結合趨化因子的受體不同分為6個CXC受體(CXCR1～6)、11個CC受體(CCR1～11)、1個CX3C受體、1個C受體[3]。趨化因子受體N端與配體結合，胞內(nèi)區(qū)域和G蛋白相偶聯(lián)，含有絲氨酸/蘇氨酸的C端磷酸化，從而調(diào)節(jié)細胞信號傳遞。趨化因子與其受體并非單一結合，某一趨化因子與數(shù)個G蛋白偶聯(lián)受體作用，而不同趨化因子亦可與單一的趨化因子配體結合，但趨化因子與配體親和力有一定差異[4]。

趨化因子可趨化白細胞、淋巴細胞、腫瘤細胞、HSC等多種細胞，將其趨化到特定靶器官發(fā)揮調(diào)控作用，當機體受到炎癥刺激時，趨化因子可誘導、促進炎癥細胞到達免疫應答部位并活化炎性細胞從而發(fā)揮免疫炎性反應，在機體自我免疫、抗感染等過程中發(fā)揮重要作用，在腫瘤生長、器官硬化、組織纖維化和血管生成中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[5]。C亞族趨化因子主要誘導促進NK細胞、CD8+T細胞發(fā)生轉(zhuǎn)移和脫顆粒變化，對中性粒細胞、B細胞有一定的趨化作用；CC趨化因子來源于活化的T淋巴細胞，對嗜堿性粒細胞、淋巴細胞、Kupffer細胞、嗜酸性粒細胞等發(fā)揮較強的趨化作用；CXC趨化因子根據(jù)分子功能部位的首個半胱氨酸前ELR基團(谷氨酸—亮氨酸—精氨酸)的存在與否，分為ELR-CXC趨化因子和非ELR-CXC趨化因子，對平滑肌細胞和血管內(nèi)皮細胞的遷移及血管生長發(fā)揮調(diào)節(jié)作用；CX3C亞族僅發(fā)現(xiàn)CX3CL1一類，即神經(jīng)趨化因子，對巨噬細胞、淋巴細胞和小膠質(zhì)細胞發(fā)生趨化作用[6]。

2 趨化因子在肝纖維化中的作用

肝纖維化是肝組織在各種損傷因素刺激下作出的修復性反應，是肝組織中纖維結締組織異常增生和降解減少的一種失衡性沉積的病理性結果[7]。肝纖維化是慢性肝組織炎性疾病進一步發(fā)展的一種病理性特征，肝內(nèi)存在持續(xù)的炎癥反應及免疫損傷，是肝組織ECM合成增加而降解減少的結果，這是系列細胞炎性反應及調(diào)節(jié)機制失調(diào)的動態(tài)變化過程，是肝組織炎癥損傷、纖維組織形成與降解的平衡調(diào)節(jié)過程，涉及肝臟Kupffer細胞、肝星狀細胞、淋巴細胞、趨化因子的細胞—介質(zhì)—基質(zhì)間信號傳導系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程[8]。存在于肝竇間隙的HSC是肝臟ECM的主要來源，只有活化后才會誘導和促進HSC的增殖而促進ECM產(chǎn)生與合成，靜息狀態(tài)或凋亡的HSC不能促進HSC的活化與增殖[9]。在PDGF、VEGF等細胞因子及信號通路的誘導與刺激下促進HSC活化增殖，MCP-1、CXCR3等趨化因子誘導HSC向炎性部位漂移，并轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞(MFLC)，合成大量的膠原蛋白(Ⅰ、Ⅱ)及ECM，同時大量金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)的產(chǎn)生使金屬蛋白酶失去活性，最后導致ECM的降解減少[10]。MFLC也是肝纖維化形成中的重要細胞，主要由HSC分化而來，還可由損傷的膽管細胞、成纖維細胞、骨髓源細胞等細胞分化，產(chǎn)生膠原蛋白并分泌TIMP導致ECM的沉積，形成瘢痕組織，導致肝纖維化的發(fā)生與發(fā)展[11]。

趨化因子能通過誘導白細胞、淋巴細胞、Kupffer細胞等多種炎性細胞的活化與漂移來調(diào)節(jié)肝組織的炎癥，白細胞、淋巴細胞、Kupffer細胞等可釋放各種降解酶、氧自由基和多樣化的趨化因子來參與炎癥反應的調(diào)節(jié)，當肝組織發(fā)生反復性的炎性損傷時就易誘發(fā)肝組織纖維化的發(fā)生。趨化因子可通過自分泌或旁分泌等模式作用于HSC，調(diào)控肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。目前研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子能驅(qū)使骨髓源性肝干細胞(BMDLSC)向肝組織漂移并誘導其分化為肝實質(zhì)細胞及膽管細胞，從而促進損壞的肝組織結構的修復進而導致肝纖維化的發(fā)生[12]。

2.1 CXC族趨化因子對肝纖維化發(fā)生的影響 CXCL9、CXCL10及CXCL11等趨化因子對炎性細胞及炎性因子的趨化與水平發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，進而對肝纖維化的發(fā)生發(fā)揮調(diào)控作用。Zeremski等[13]研究顯示，在肝小葉、匯管區(qū)炎癥重及肝纖維化程度重的患者中，肝內(nèi)CXCL9、CXCL10及CXCL11 mRNA水平均顯著上調(diào)并與ECM水平呈正相關。Wasmuth等[14]研究提示，肝實質(zhì)細胞、內(nèi)皮細胞、激活的HSC等細胞可分泌合成CXCL9，在CXCL9與HSC表面的CXCR3結合后，對肝組織內(nèi)膠原纖維的產(chǎn)生發(fā)揮抑制功能并發(fā)揮抗纖維化作用，因此CXCL9治療肝纖維化患者存在潛在的可能。CXCL10主要對T淋巴細胞、單核細胞等發(fā)生趨化作用，從而通過活化HSC、促進HSC活化與增殖、激活信號通路、傳遞信號物質(zhì)等模式來促進肝纖維化的發(fā)生。Rotondi等[15]研究顯示，HSC可促進CXCR3與配體CXCL10結合來活化RAS/MEK/ERK信號通路從而促進原代HSC活化、增殖、遷移來促進肝纖維化的發(fā)生。Bieche等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在慢性乙型肝炎、丙型肝炎及肝硬化等慢性肝病患者的肝組織中，CXCR3、CXCL10 mRNA表達均明顯上調(diào)，在一定程度上反映了CXCR3、CXCL10 mRNA與肝纖維化發(fā)生的相關性。段鐘平等[17]研究顯示，CXCL10參與肝組織內(nèi)淋巴細胞的募集過程，促進肝組織的損傷與肝纖維化的發(fā)生甚至肝硬化的形成。Hirano等[18]研究顯示，肝硬化患者體內(nèi)淋巴細胞的表達與CXCL10 mRNA高表達呈正相關。

CXCR4是目前已發(fā)現(xiàn)的CXCL12的惟一受體，CXCL12/CXCR4表達與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展密切相關。王慶國等[19]研究表明，通過對四氯化碳誘導的小鼠肝纖維化模型肝組織中的CXCL12表達檢測發(fā)現(xiàn)，肝組織中CXCL12/CXCR4水平較正常對照組明顯升高，CXCL12/CXCR4還可調(diào)控移植后的干細胞歸巢及促進肝纖維化組織局部多種炎性細胞的漂移。Hong等[20]采用免疫組化法研究證實，趨化因子CXCL12的受體CXCR4在活化的肝星狀細胞中高表達。Sordi等[21]研究提示，CXCL5、CXCL8、CXCL13及CXCL16在正常肝組織中低表達，當肝臟發(fā)生纖維組織增生時，CXCL5、CXCL8、CXCL13及CXCL16在肝組織內(nèi)高表達。CXCL8、CXCL16在有肝纖維化患者的肝組織中水平達高峰，CXCL5、CXCL13在有肝硬化形成的患者肝組織中達高峰，CXCL5、CXCL13可能對可分化為肝細胞的特定干細胞群BMDLSC具有趨化作用，但具體機制目前尚不明確，其CXCL5、CXCL8、CXCL13及CXCL16表達時段性差異亦為處于不同狀態(tài)的肝纖維化患者潛在治療手段與預后評估提供了依據(jù)。CXCL8(IL-8)是ELR+組主要因子，能趨化中性粒細胞向炎癥部位漂移，而中性粒細胞的高水平與肝纖維化發(fā)生及程度存在密切相關性，Asselah等[22]研究顯示，肝纖維化患者肝組織中CXCL8表達明顯增高，顯示其在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中起到重要的趨化與促進作用。

2.2 CC族趨化因子在肝纖維化發(fā)生中的調(diào)節(jié)作用 CC族趨化因子可通過趨化、激活Kupffer細胞、淋巴細胞等炎癥細胞參與肝組織炎癥的發(fā)生，并對肝纖維化的發(fā)生與抑制發(fā)揮調(diào)控作用。賴勇強等[23]研究表明，CCL25型趨化因子可參與肝組織炎性細胞浸潤與BMDLSC的遷移，還可誘導產(chǎn)生不同的趨化因子。當肝組織發(fā)生炎性損傷時，肝組織內(nèi)CCL7、CCL21、CCL25、CCL2、CCL5高表達，隨著肝纖維化的發(fā)生，肝臟趨化因子水平顯著增高，在肝硬化階段，趨化因子CCL21、CCL2、CCL25、CCL5達高峰，這可能與趨化因子對肝臟炎癥細胞及BMDLSC的趨化作用有關。黃勇平等[24]研究顯示，肝纖維化患者肝組織內(nèi)CCL21和CCL25水平明顯高于正常對照組，隨著纖維化程度加重并在發(fā)展為肝硬化時的肝組織內(nèi)CCL21和CCL25水平進一步增高，認為肝組織炎癥時CCL21和CCL25水平上調(diào)從而促進BMDLSC向肝臟轉(zhuǎn)移，參與肝組織修復與肝纖維化的形成過程。黃建芳等[12]研究顯示，在建立的大鼠肝纖維化模型中，CCL25在正常大鼠肝組織中低表達，在有肝組織纖維化形成時其肝組織內(nèi)CCL25表達明顯上調(diào)，在發(fā)展為肝硬化階段時，肝組織內(nèi)CCL25表達進一步升高，較肝組織纖維化形成時明顯升高。提示CCL25具有趨化BMDLSC作用，并在BMDLSC表面高水平表達CCL25受體并趨化BMDLSC向肝臟轉(zhuǎn)移而促進肝組織纖維化的發(fā)生。

肝內(nèi)發(fā)生持續(xù)性的炎性反應與肝臟Kupffer細胞水平密切相關，還與肝臟招募血液中的Kupffer細胞前體——單核細胞有關。Wasmuth等[25]研究顯示，趨化因子CCL2、CCL1與相應受體CCR2、CCR8結合能招募單核細胞亞型(Grl+)到炎性的肝組織中。羅雪雁等[26]研究表明，肝實質(zhì)細胞能產(chǎn)生CCL2型趨化因子，CCL2型趨化因子通過與HSC表面的CCR2受體結合后發(fā)揮趨化、激活HSC的作用,HSC還可通過自分泌方式被激活，促進其過度分泌高水平的ECM參與肝纖維化的形成。邢雪琨等[27]研究顯示，肝細胞分泌的CCL2具有趨化、激活肝星狀細胞的作用，在肝纖維化發(fā)生初期，血清CCL2水平增加，CCL2與中和抗體結合抑制肝臟HSC的聚集，同時研究結果還顯示，水飛薊素能抑制肝臟HSC的活化、增殖、轉(zhuǎn)移及ECM的合成，還能對IL-1產(chǎn)生抑制作用，使IL-1誘導產(chǎn)生的CCL2及IL-8水平下調(diào)，從而達到抗炎和抑制肝纖維化發(fā)生的作用。

2.3 CX3C趨化因子對肝纖維化發(fā)生的影響 目前CX3C家族的惟一成員是CX3CL1，CX3CL1主要由HSC產(chǎn)生并分泌，其相應受體CX3CR1主要表達于肝臟Kupffer細胞表面，CX3CL1通過與受體CX3CR1結合來調(diào)控肝纖維化的發(fā)生。Wasmuth等[25]研究顯示，慢性肝病患者肝組織內(nèi)的CX3CL1及其受體表達較正常肝組織顯著上調(diào)。Wasmuth等[25]研究顯示，除Kupffer細胞外，肝組織持續(xù)的炎癥反應還與血液中進入肝組織的單核細胞相關，CX3CL1與其受體CX3CR1結合可抑制巨噬細胞前體細胞即Ly6C+(Grl+)單核細胞的分化及轉(zhuǎn)移，從而減輕肝組織的炎癥程度進而抑制肝纖維化的發(fā)生。重組可溶性CX3CL1可促進Kupffer細胞表達的IL-10、精氨酸酶-1水平上調(diào)從而發(fā)揮抑制肝組織纖維化的發(fā)生發(fā)展。Tacke等[28]研究表明，在CX3CR1缺陷小鼠的肝臟中，Kupffer細胞不能表達IL-10、精氨酸酶-1等抗炎因子，可促進炎性趨化因子、轉(zhuǎn)化生長因子-β水平高表達，從而促進肝損傷及HSC激活、增殖而誘導肝纖維化的發(fā)生。Sordi等[21]研究表明，CX3CL1在正常肝組織中低水平表達，在肝纖維化階段水平到達高峰，在肝硬化階段仍處于高峰水平狀態(tài)，提示CX3CL1可能誘發(fā)BMDLSC向肝組織遷移。黃建芳等[12]研究顯示，在建立的大鼠肝纖維化模型中，CX3CL1在正常大鼠肝組織中低表達，在肝組織發(fā)生纖維化時其肝組織內(nèi)的CX3CL1水平顯著增高，當發(fā)展至肝硬化階段時，肝組織內(nèi)CX3CL1維持高水平狀態(tài)，顯示CX3CL1對CX3CR1受體的BMDLSC有明顯趨化作用，CX3CL1能趨化BMDLSC向肝組織內(nèi)轉(zhuǎn)移并對肝組織纖維化發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，提示CX3CL1在肝纖維化不同階段的水平變化有可能成為治療肝纖維化患者的潛在手段。

綜上所述，肝纖維化是漸進性慢性炎癥后的病理結果，在肝組織受到炎性刺激后，促進了HSC的激活及ECM過度沉積而誘導肝纖維化的形成，涉及到細胞—介質(zhì)—基質(zhì)間復雜的信號網(wǎng)絡系統(tǒng)。目前研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子能趨化、激活肝組織內(nèi)Kupffer細胞向靶器官聚集，誘導血液中的單核細胞亞型向肝組織漂移，參與肝組織的炎性損傷、修復及纖維化形成，趨化因子還能調(diào)控BMDLSC向肝組織漂移與聚集，誘導BMDLSC分化為肝細胞、膽管細胞對破壞的肝組織結構進行修復。目前，趨化因子已基本證實能對肝纖維化的發(fā)生發(fā)展過程發(fā)揮調(diào)控作用，但整體性的調(diào)節(jié)機制尚不明確，在其具體調(diào)控過程中涉及的信號通路及傳導環(huán)節(jié)有待進一步研究，此可能成為探索肝纖維化診斷治療的潛在生物學指標與手段。