转化生长因子β与肝脏疾病

1、    转化生长因子与肝脏疾病        转化生长因子(transforming growth factor-,TGF-)是一种多功能的调节因子，目前发现至少有五种异构体。多种不同的细胞可产生TGF-1。在肝内，TGF-主要由非实质细胞表达，肝细胞则不表达。这种生长因子可在各种病理过程中诱导肝纤维化。其在肝脏疾病病理过程中的作用日益受到人们关注。现将其与肝脏疾病的关系研究现状加以总结。一、TGF-的生物学特性TGF-以无生物活性的形式(235000280000)合成及分泌

2、，须经活化后才能结合于受体并发挥生物活性作用2。无活性的TGF-可通过物理途径如短时酸化(pH3)或化学途径如蛋白酶，尤其是纤维蛋白溶酶的作用被活化。活化后的TGF-包括一组密切相关的25 000高二聚体，目前已鉴定出5种，其中3种(TGF-1，2，3)已从人体细胞中分离出来。TGF-最丰富的来源为血小板、胎盘及骨骼。TGF-1是这组生长因子中首先被鉴定出来的物质，它可以诱导正常鼠肾成纤维细胞生长。随之发现，TGF-在许多生物过程中有控制功能，这些生物过程包括胚胎发生、细胞增生、细胞表型表达及细胞粘附(细胞外基质蛋白表达，细胞周蛋白分解及细胞粘附受体的表达)等。这些生长因子在各种致病过程中，如

3、炎症组织修复、免疫抑制、肝纤维化及肿瘤发生中也有广泛的作用。有趣的是TGF-可诱导不同的甚至相反的生物学效应，这依赖于细胞类型及细胞外基质。因此，TGF-的作用因各种生物学环境及细胞分化的阶段不同而不同。这种概念尤其适用于恶性细胞，在这些细胞内，转化作用可持久性改变细胞分化状态及与周围环境的相互作用。除TGF-在细胞外基质产生方面的效应外，它还可抑制上皮细胞及肝细胞的再生。在部分肝切除术后的急性肝再生时，TGF- mRNA表达增加；在肝硬化模型鼠部分肝切除术后，肝细胞的再生程度要低。这可能与肝硬化动物TGF-的高表达有关3。因此，TGF-被认为是控制肝细胞生长的主要因子。在正常人肝脏内，TGF

4、- mRNA在非实质细胞内有微弱表达，但在肝细胞内不表达。TGF-的过量表达可见于肝硬化、肝细胞再生及肝癌形成等病理过程中。二、TGF-在某些肝脏病理过程中的作用(一) TGF-在肝硬化中的作用1. TGF-与肝星状细胞肝脏对慢性损伤的反应包括炎症、纤维化及细胞再生，这些反应最终将导致肝硬化的形成。已证明，TGF-在急性肝再生时对肝细胞的再生起抑制作用，它也在肝纤维化的发病机制中起主要作用，而且也是重要的活化星状细胞的细胞因子。慢性肝再生是肝硬化过程的一个重要组成部分。为了解调节慢性肝再生的因子，在造成肝硬化模型的鼠肝胆道结扎手术后2、7、14及21天，通过聚合酶链反应结合斑点杂交技术来定量检

5、测TGF- mRNA，同时以一组在手术过程中仅不结扎肝胆道而其它手术过程与前者完全相同的鼠为对照组。与对照组相比，肝硬化肝内TGF- mRNA表达增加了4倍(有显著统计学意义)。肝切片免疫组化研究表明，肝星状细胞数目也有显著性增加。星状细胞是肝脏内与细胞外基质蛋白及纤维化形成有关的最重要的细胞，而TGF-可能为与肝细胞外基质蛋白有关的最重要的细胞因子4。TGF-由活化的肝星状细胞及枯否细胞产生，在慢性肝病时以自主分泌的方式导致持续发展的纤维性变反应。在肝硬化患者，TGF- mRNA水平上调并与纤维化活性的增加密切相关。在晚期肝硬化患者TGF- mRNA的表达也有增加5，提示TGF-在肝硬化慢性

6、肝再生的发病机制中起重要作用6。2.TGF-与维生素A维生素A及其类似物在细胞的形态发生、正常细胞及转化细胞的生长及分化方面有重要作用。在牛的内皮细胞，维生素A可提高表面纤维蛋白溶酶原活化因子/纤维蛋白溶酶及转氨酶水平，引起TGF-活化，随之介导维生素A的某些效应7。肝纤维化的发生过程主要包括细胞外基质的集聚、肝星状细胞活化增生转化为肌成纤维细胞，并可观察到星状细胞含维生素A脂滴的减少8。这些发现可在细胞培养中重复。培养的星状细胞生长后没有可塑形的外壳，丢失了维生素A，并转化为增生性肌成纤维细胞。它们分泌胶原(主要为型胶原)的能力增加了10倍。为了了解视黄酸(维生素A的一种活性代谢产物)在促进

7、鼠肝纤维化中的作用，对9-顺-视黄酸在鼠肝星状细胞体外培养中以下方面的效应进行了检测9。这些方面包括细胞纤维蛋白溶酶原活化剂活性、TGF- mRNA水平及型胶原酶的活性，同时测定口服另一种稳定的视黄酸类似物对进展期肝硬化的效应以及肝TGF-的含量。所用鼠肝硬化模型由猪血清所诱导。结果表明，在体外肝星状细胞培养中，9-顺-视黄酸增强细胞纤维蛋白溶酶原活化因子活性及纤维蛋白溶酶水平，因此可诱导纤维蛋白溶酶介导的细胞表面无活性的TGF-(主要为TGF-1)的活化作用。活化的TGF-对它的自身合成(主要为TGF-2及3)及胶原的合成产生刺激作用，结果导致TGF-产量的增加；并可对胶原酶的产物以一种自主

8、分泌的方式产生抑制作用。在活体鼠模型中，口服的视黄酸类似物通过增加TGF-含量(因此增加肝脏中胶原水平)来加速猪血清诱导肝纤维化的形成。尽管在动物活体模型中有以上发现，维生素A类似物似单独不能引起肝纤维化，而是加速由猪血清诱导的肝纤维化的形成。提示某种纤维化刺激剂是维生素A作用的前提，维生素A可能仅为肝纤维化的加速剂，而不是诱发剂。然而，外源性维生素A在肝纤维化方面的作用也有相反的结果。研究发现，给予棕榈酸视黄酯制剂，在鼠可抑制由四氯化碳(CCl4)及猪血清诱导的肝纤维化的形成；缺乏维生素A可促进由CCl4诱导的肝纤维化的形成10。由棕榈酸视黄酯及维生素A类似物在猪血清诱导的动物模型中的作用有

9、互相矛盾的结果，由相同的维生素A类似物在不同的动物模型中的作用也有相矛盾的结果。此种现象的原因有以下可能：(1) 摄入棕榈酸视黄酯制剂后，星状细胞内脂滴过载可干扰细胞内正常的蛋白合成及代谢，而视黄酸被摄入后可通过与视黄酸受体结合而直接调节某些基因的表达；(2) CCl4及猪血清诱导的肝硬化动物模型之间的差异可能由于肝内存在或缺乏炎症的原因所致。在CCl4模型，维生素A类似物通过下调肿瘤坏死因子的作用而减轻炎症、抑制纤维化的形成。有研究表明，视黄酸及视黄醇在基础状态下及与肝脏炎症有关的生长因子的共同刺激作用下，均可降低星状细胞的增生。视黄酸的这种对星状细胞增殖的效应有助于解释两种肝纤维化模型的不

10、同。因为炎症导致的肝星状细胞的增生与CCl4肝硬化模型很相似，而猪血清肝硬化模型肝脏无明显炎症反应。在猪血清模型中，相同的维生素A类似物似乎直接作用于星状细胞以活化TGF-，因此加速肝纤维化的形成。在星状细胞暴露于全反-视黄酸或TGF-时，间质胶原和/或TGF-的产生均有增加、无变化或降低。提示在不同的试验状态下，尤其是在星状细胞转化的不同时期，在肝纤维化作用中导致相反的效应。3.TGF-与肝铁过载遗传性血色素沉着症与铁过量沉着于肝细胞内有关，沉着后引起肝损伤，进而可导致肝硬化、肝细胞癌，其机制不明。但肝铁含量与肝纤维化之间的关系已有证明，因脂质过氧化的催化与铁有关。脂质过氧化的增强已被认为是

11、过量铁导致细胞损伤的第一步。通过对15例遗传性血色素沉着症患者血清及肝活检研究表明，TGF-1通过增加血小板衍生的生长因子(一种活化的细胞因子)的表达，在体外培养时可增强人肝星状细胞的增殖。肝星状细胞或枯否细胞一旦活化，TGF-1的产生将增加。主要在枯否细胞内的肝铁过载，如地中海贫血，较肝细胞铁过载的遗传性血色素沉着症为轻。肝实质细胞及非实质细胞以自主分泌或旁分泌的方式增加TGF-1，通过自我调节进一步增加TGF-1。在一个酒精诱导的肝损伤模型中，除酒精外，在食物中加入铁剂，可在星状细胞中检测出TGF- mRNA。这些结果表明，肝细胞铁的作用可能为氧化压力的诱导，根本原因在于铁调节TGF-1基

12、因的表达。铁调节TGF-的精确的分子机制尚不清。这种过程是否也发生于其它肝铁过载性疾病(如卟啉症)及是否与脂质过氧化(如酒精性肝病)共存，仍需进一步研究11。(二) TGF-与肝肿瘤的关系细胞培养及组织切片3，14研究表明，肝癌细胞也产生TGF-。免疫组化研究发现在肝细胞癌的肿瘤细胞中，TGF-阳性率21%；而在纤维层状变异肝细胞癌TGF-阳性率为82%，弥散且浓染，明显高于肝细胞癌；正常肝切片未测出TGF-。提示由肿瘤细胞产生的TGF-可能与层状纤维化有关。已证明，在肝癌形成过程中，产生的TGF-可抑制正常肝细胞的再生，而对肝癌细胞本身无作用。因此，为转化细胞的生长提供了一种选择性的优势。T

13、GF-诱导细胞凋亡也基于相同的作用12。Bedossa等13发现，肝癌细胞胞膜TGF-受体降低(发生变异或缺失)，使得肿瘤细胞逃脱TGF-诱导的抑制作用。负反馈调节作用中断，肿瘤细胞无限制增生。(三) TGF-对肝细胞再生的作用在肝部分切除后，经过一段明显的肝生长期及重构期后，肝再生终止。肝细胞DNA合成大多数于72小时完成，组织学改变随之发生。研究表明，在肝部分切除术后34小时内TGF-1 mRNA即有增加，于4872小时达到峰值。由于肝细胞内DNA合成也在此时停止，有理由认为，这可能是由于TGF-1的旁分泌丝裂抑制效应抑制了肝细胞的再生而诱导的。TGF-1是一种丝裂抑制剂，因此，理论上可引

14、起肝细胞再生作用终止14。另外，TGF-还可通过它对星状细胞产生的肝细胞生长因子的下调作用而部分抑制肝细胞的生长及其功能15。综上所述，TGF-的过量表达可见于肝硬化、肝细胞再生及肝癌形成等病理过程中。在肝硬化的形成过程中，TGF-可能的作用为诱导肝星状细胞转化为肌纤维细胞，这些细胞分泌胶原(主要为型胶原)的能力增加，以致形成肝纤维化。TGF-在细胞内表达的增加是各种肝硬化诱导因素的主要过程之一。可以设想，通过阻断TGF-的产生或抑制TGF-的活性可防止肝硬化的形成。而是否可通过增加肝细胞膜TGF-受体来预防高危人群肝细胞癌的发生及抑制肝癌细胞生长，值得研究。作者单位：200040上海医科大学

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