100023 北京市2345信箱 世界华人消化杂志  2001年9月15日;9(9):1056-1060
Email: wcjd@public.bta.net.cn 世界华人消化杂志  ISSN 1009-3079  CN  14-1260/R
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⊙文献综述⊙

肝星状细胞激活的细胞内信号转导

黄光存 张锦生

复旦大学基础医学院病理学教研室 上海市 200032
项目负责人  黄光存
收稿日期  2001-05-31  接受日期  2001-07-08


摘要
肝星状细胞（HSC）在肝纤维化形成过程中具有重要意义，当肝受到各种损伤时，HSC 可被激活并向肌纤维母细胞样细胞转化，主要表现为细胞增殖、游动、收缩能力增强及生长 因子、细胞因子和细胞外基质（ECM）的大量合成. 参与HSC激活过程的因素主要有ECM成分 和结构的变化、生长因子、细胞因子、趋化因子、氧化性应激产物及其他可溶性化学物质， 它们需通过细胞内与细胞增殖及ECM合成与降解、细胞内ECM与血管活性物质等的信号转导才能发挥作用.

主题词  肝/细胞学；星形细胞；信号传递

黄光存, 张锦生. 肝星状细胞激活的细胞内信号转导. 世界华人消化杂志，2001；9(9)：1056-1060


0  引言
肝星状细胞（hepatic stellate cell, HSC）在肝纤维化形成过程中具有特别重要的意义, 为肝内细胞外基质（extracellular matrix, ECM）的主要细胞来源，并参与ECM的降解，可合成Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白（fibronectin, FN）、层粘蛋白（laminin, LM） 及透明质酸等ECM成分；还可合成基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases, MMPs）、 基质金属蛋白酶组织抑制物（tissue inhibitors of MMPs, TIMPs）、尿激酶和组织型纤 溶酶原激活物（urokinase and tissue type plasminogen activator, uPA and tPA）及纤 溶酶原激活物抑制剂-1（plasminogen activator inhibitor-1, PAI-1）等［1-24] . 当肝受到各种损伤时，HSC可被激活并向肌纤维母细胞样细胞（myofibroblast-like cell）转化，主要表现为细胞增殖、游动、收缩能力增强及生长因子、细胞因子和ECM的大 量合成［4-6,15,16,18,22,25]. 参与HSC激活过程的因素主要有ECM成分和结构的 变化、生长因子、细胞因子、趋化因子、氧化性应激（oxidative stress）产物及其他可溶性化学物质，它们需通过HSC细胞内的信号转导才能发挥作用［4,5,14,25,26］. 现拟就HSC细胞内主要信号转导研究的最新进展作一简要综述.

1  HSC激活时细胞信号转导的变化
HSC激活早期可伴有转化生长因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）受 体、zf-9等基因表达，Zf-9蛋白为具Kruppel样锌指（zinc finger）结构的转录因子 ，可与TGF-β1及其Ⅰ, Ⅱ型受体基因启动子内部的CG基元（motif）结合并反式激活TGF-β及其受体基因，而TGF-β1在HSC的激活反应中具有重要作用，Zf-9还可反式激活 Ⅰ型胶原基因［27,28］. 体内研究表明HSC激活时可伴有κ基因结合核因子（nuclear factor-κ-gene-binding, NFκB）等转录因子的激活及c-myb基因表达的增强，而C-myb蛋白可结合于α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin, α-SMA）基因调控区，故NFκB及C-myb在HSC激活过程中具有重要作用［29-31, 18,32-34]. 此外，HSC激活时还可伴有c-fos基因表达增强［8,35]及激活蛋白-1（activator protein-1, AP-1）［12,25,36］和应激激活蛋白激酶 （stress activated protein kinases, SAPKs）家族的c-Jun氨基末端蛋白激酶1，2（c-Jun NH2-terminal protein kinase 1 and 2, JNK1，2）及P38-MAPK活性增高［25,37］.HSC激活时细胞内视黄醇类如视黄酸（retinoic acid, RA）的含量下降，同时细胞液视黄醇结合蛋白（cellular retinol binding protein, CRBP）、视黄醇类核内受体RAR（retinoic acid receptor）及RXR（retinoid X receptor）mRNA水平也降低［5,23, 25,38,39]. 静止期HSC不发生细胞凋亡，但18%的激活期HSC将凋亡，其机制可能与CD95/CD95配体系统有关［40-44］. 体内研究也表明，急性肝损伤早期可见HSC细 胞数量增加，并于8h时达到高峰，此时肝细胞坏死和炎细胞浸润也最明显；但进入恢 复期后，HSC细胞数量迅速下降，其中已激活的HSC数量减少系由于细胞凋亡缘故［40, 41,45,46］.

2  HSC内信号转导
2.1 与细胞增殖相关的HSC内信号转导 肝慢性损伤及炎症反 应时，常伴有多种可影响不同靶细胞的可溶性物质被激活，如血小板源性生长因子（platel et-derived growth factor, PDGF）及其受体（PDGF receptor, PDGF-R）的表达常可增 强，而PDGF为大鼠、小鼠及人HSC最强的促分裂剂，尤其是PDGF-BB［1,4,25,47-49] . 当与其配体结合时，PDGF-R可形成二聚体［48］，并由其内源性酪氨酸激酶活 性使酪氨酸残基磷酸化，从而为具有SH-2结构域（Src-homology-2 domain）和(或)磷酸酪氨酸结合域（phosphotyrosine-binding domain）的信号转导物提供结合部位[25］. 如效应蛋白Grb2（growth factor receptor bound）与活性PDGF-R结合后可激活Ras，而后者可激活Raf-1，继而依此激活促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）的激酶MEK（MAPK kinase）, MAPK，然后使MAPK向核内 转位，最后促进Elk-1，SAP等转录因子磷酸化及c-fos基因的表达而引起细胞分裂[48,50,51］. 若预先以磷酸二酯酶抑制物己酮可可碱（pentoxifylline, PTX）等升高细胞内cAMP水平的药物处理HSC，则可抑制PDGF诱导的促进MAPK磷酸化、MAPK活性、c-fos基因表达及细胞增殖的作用［35,48,51,52］. 参与细胞内PDGF信号转导 的另一条通路与磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase, PI 3-K）有关， 后者由Mr85000的调节亚基和Mr110000的催化亚基组成. 活化的PDGF-R可使PI 3-K内的酪氨酸残基磷酸化，从而促进HSC增殖及趋化，其具体机制尚不十分清楚， 但已知PI 3-K下游效应分子有蛋白激酶C-ξ（PKC-ξ）、核糖体S6激酶及蛋白激酶B等［25,48,52］. PI 3-K可催化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PI-4,5-P2）之D3位 磷酸化，其产物磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（PI-3,4,5-P3）可激活PKC-ξ基因，而后 者可激活Ras，而Ras/MAPK通路与PDGF诱导HSC增殖及移动有关，但还有其他机制参与PI 3-K对PDGF刺激的HSC的调节作用［7]. 此外，Ras也可激活PI 3-K［25](图1).

图1 肝星状细胞对外界刺激的反应.

信号转导及转录活化蛋白（signal transducers and activators of transcription, STATs）也可能参与HSC细胞内的PDGF信号转导［25,36,53]. JAK（Janus tyrosine kinase）家族可介导STATs酪氨酸磷酸化，酪氨酸激酶型受体如PDGF受体和表皮生长因子（epithelial growth factor, EGF）受体还可直接使STATs酪氨酸磷酸化，磷酸化的STATs可形成二聚体并向细胞核转位，然后结合于c-fos等靶基因的调控元件而促 进其表达［48,53]. 预先以INF-γ处理可增强PDGF及EGF对HSC的促增殖作用，其机制与STAT-1α活性有关［36]. PDGF还可增高HSC细胞内的钙离子浓度及pH值. PLC-γ可通过SH-2结构域与活化的PDGF-R结合而被激活，从而使细胞内肌醇三磷酸（IP3）及二脂酰甘油（DG）水平升高，激活蛋白激酶C（PKC）并开放T型钙离子通道而使细胞外钙离子向细胞内转运，激活钙调蛋白激酶，增强细胞膜上的钠/氢离子交换而使细胞内pH值增高. 细胞内钙离子及pH值增高可影响细胞的增殖能力［54-59]. PKC还可磷酸化细胞核内磷酸酶，使c-Jun蛋白部分磷酸基团水解而增强其与佛波酯（phorb ol ester, TPA）反应元件（TPA response element, TRE）结合的活性，从而促进细胞增殖 [25,48]. TGF-β1可直接、或间接地通过促进HSC表达PDGF-R而影响细胞增殖[5,25,60-62］；胰岛素样生长因子（insulin-like growth factor, IGF）也可促进HSC增殖，其受体（IGF-R）还参与TGF-β1前体的活化［62]. TGF-β1， IGF还可通过调节HSC的IGF结合蛋白（IGF binding proteins, IGFBPs）基因表达而影响HSC增殖［63]. 内皮素-1（endothelin-1, ET-1）也可调节HSC增殖（祥见下文） . 视黄醇类可诱导HSC RAR基因的表达［5,64］，后者与RXR形成异二聚体，在配体如全反式视黄酸（all-trans-RA, atRA）存在时可促进某些细胞的细胞周期素依赖激酶抑制物（cyclin-dependent kinase inhibitors, CKIs）基因的表达［65,66] ，后者在细胞生长周期调控中具有重要意义［67］，我们的研究也发现atRA可上调 大鼠HSC P16，P21蛋白的水平［5].
2.2 与ECM合成及降解相关的HSC内信号转导 ECM合成为HSC激活的重要表现之一，但与其有关的细胞内信号转导仍未明了. 在各种促进HSC合成ECM的细胞因子与生长因子中，TGF-β1最重要，但关于其在HSC内信号转导的报道不多见［68,69]. TGF-β1可通过类似于PDGF，EGF的方式激活Raf-1及MEK[ 14］，但Raf与MAPK可以不同机制分别抑制或促进HSC Ⅰ型胶原基因的表达，前者通过Ⅰ型胶原基因启动子内的TGF-β反应元件发挥作用，而MAPK则通过刺激蛋白-1（stimulatory protein-1, Sp-1）和核因子-1（nuclear factor-1, NF-1）结合位点调节Ⅰ型胶原基因的表达［32,48]. 脂氧合酶（lipooxygenase）作用产物可通过AP-2反式 调控NF-1依赖基因转录而促进胶原基因的表达，肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis facto r, TNF-α）抑制Ⅰ型胶原基因表达的作用则由百日咳毒素敏感的G蛋白介导并利用鞘磷脂/神经鞘胺作为细胞内信号转导物［25]. 乙醇的代谢产物乙醛可抑制HSC RAR基 因的活性并诱导c-fos，c-jun基因表达及增强PKC活性［70,71］. 紫外线照射可通过激活JNKs而促进Ⅰ型胶原基因的表达［37]. 氧化性应激常见于 中毒性及病毒性肝损伤，上文已提到其产物在HSC激活过程中的作用，而且其非氧化产物如4-羟基壬烯酸（4-hydroxy-2-nonenal, HNE）等可促进人HSC产生Ⅰ型胶原，其机制可能 与增高JNK活性并向细胞核内转位而上调c-jun基因的表达有关，此机制也 可能参与乙醛对HSC的作用［72,73]. 此外，PDGF，TNF-α，TGF-β及氧化性应激 均可激活P38MAPK和JNK［25,74］. TGF-β1，TNF-α及脂多糖可诱导HSC释放IL-10，后者可抑制Ⅰ型胶原的合成［25］ . 视黄醇类可通过RAR/RXR与c-JUN/c-Fos竞争结合于TGF-β1等基因上游的AP-1位点抑制其表达，还可直接由RAR/RXR与Ⅰ型胶原基因调控区内的RA反应元件（RA respon se element, RARE）结合而抑制其表达，LM基因调控区内也有RARE[25,37,74］. 此外，TNF-α、TGF-β及乙醛等尚可以通过调节CCAAT/增强子结合蛋白（CCAAT/enhancer-binding proteins, C/EBPs）家族基因的表达而影响HSC胶原等的合成[18,75-78]. 目前对HSC调控MMPs，TIMPs，tPA，uPA，PAI-1等基因表达的情况了 解不多. TGF-β1可直接调控HSC产生MMPs，或通过调节TIMPs而间接影响MMPs活性；RA可通过促进HSC分泌uPA，tPA影响MMPs的活性［2,37,61,79].
2.3 HSC内ECM信号转导 ECM可影响HSC形态、增殖及合 成胶原等能力，其对细胞的调节作用至少部分由整合素（integrin）介导，后者使细胞识别ECM成分等粘附物质［80]. 激活的HSC可表达多种整合素，其中以α1β1和α2β1为主，前者可识别Ⅰ，Ⅳ型胶原及LM，α