转化生长因子-b在肝纤维化中的作用

时间:2022-09-18 02:05:05

转化生长因子-b(TGF-b)是一种具有同源双链的多肽细胞因子,具有调节细胞生长和分化的作用,是组织修复过程的重要因素。近来研究认为TGF-b是最重要的肝纤维化递质,在肝纤维化病理过程中起着极其重要的作用。

1 TGF-β的生物学特性

1984年,人们从血小板中提取出一种物质,由于其能够刺激正常细胞在琼脂中生长,就象病毒转化一样,故被命名为转化生长因子-β。TGF-β是一组具有多种功能的蛋白多肽,它几乎参与了哺乳动物所有细胞的病理生理过程,依据靶细胞的不同而表现出促进或抑制细胞增殖分化作用,如它能刺激许多间质细胞增殖而抑制正常及恶性上皮细胞增殖,参与细胞分化的调节等从而对胚胎发生的调节具有重要的意义。它还能调节免疫系统许多细胞的生成、分化及其功能,能抑制T、B淋巴细胞的增生和活性,抑制巨噬细胞的吞噬能力。另外,它在细胞外基质的产生、修饰以及成分的改变、细胞黏附、细胞之间的反应中均发挥重要作用。在肝纤维化时它能刺激细胞胶原基因mRNA水平的提高或蛋白产物的增加。并能调节肝再生的能力。目前已经鉴定出5种不同分子类型的TGF-β,即TGFβ1-5,在哺乳动物中存在三种形式的TGF-β即TGF-β[1,2,3],它们位于不同的染色体上,其中TGFβ1在体细胞中所占比例最高,活性最强,成为研究的热点。TGF-β1是由391个氨基酸组成的一个TGF-β1前体分子,受到病毒感染、炎性反应以及酸碱、蛋白酶等刺激后释放出112个氨基酸组成的成熟多肽,从而转化为有活性的TGF-β。TGF-β1前体分子包括无活性相关肽(latency-associated peptide,LAP)及活性TGF-β1:LAP是一个二聚肽,位于TGF-β1前体分子的N-末端;活性TGF-β1,是一个25 Kd的二聚体蛋白质,由二个亚单位以二硫键相链接,位于TGF-β1的C-末端;LAP非共价性包绕TGF-β1.在体内,TGF-β1通常以无活性TGF-β1形式存在的,无活性TGF-β1是一个分子量>225 Kd的复合物:主要成份为一个分子量为125-210 Kd的具有多个结构域的糖蛋白,称之为TGF-β1结合蛋白(latent transforming growth factor β binding protein,LTBP)。TGF-β[4,5]则在非哺乳动物中出现。

2 TGF-β受体结构及功能

目前已发现9种相关的TGF-β结合蛋白.其中3种与TGF-β1有高度的亲和力,它们都为多聚体结构。TGF-βⅠ型受体(TβRⅠ),属丝氨酸/苏氨酸激酶受体家族,Mr55000,位于应答细胞膜上的一种跨膜蛋白。它是由含22个氨基酸的信号肽、101个氨基酸的亲水性细胞外区、23个氨基酸的跨膜区及355个氨基酸组成的细胞内区组成.细胞内区由激酶区和激酶区前近膜处含丝氨酸、苏氨酸特征性结构GS区组成。它能与转化生长因子β连结蛋白共存而起作用(除Ⅲ型受体)。TβRⅠ可以作为配体的调节剂,作为一个必须的亚单位活化的激酶,或者修饰放大激酶信号的作用者,它也可能是一个独立的信号传导分子,是一个激酶作用的底物。TGF-βⅡ型受体(TβRⅡ),Mr80000,属丝氨酸/苏氨酸激酶受体家族位于应答细胞膜上的跨膜蛋白,由4部分组成, 23个氨基酸的信号肽、136个氨基酸的亲水性细胞外区、30个氨基酸的跨膜区及378个氨基酸的细胞内区。TβRⅡ细胞外区富含半胱氨酸,胞质区高度保守,提示在信号转导中起重要作用,TβRⅡ胞内区还有一个由22个氨基酸组成的富含丝氨酸/苏氨酸的短尾而无GS区.细菌表达的TβRⅡ胞质区域能够使丝氨酸/苏氨酸的自身磷酸化。 在动物细胞中TβRⅡ代表了一种新的丝氨酸/苏氨酸激信号传导途径。由于TβRⅡ有胞膜外的功能连续位点和胞质酶结构装置,它的起动不需要其他亚单位结构。转化生长因子βⅢ型受体(TβRⅢ),Mr280000~330000,为广泛分布于细胞膜上的跨膜蛋白。TβRⅢ由853个氨基酸组成分四部分:信号肽、752个氨基酸的细胞外区、跨膜区、41个氨基酸组成短的胞质区。胞质区高度保守,42%为丝氨酸和苏氨酸,可能是作为胞内激酶底物,在TGFβ信号传导方面具有重要的作用。 TβRⅢ可能参与调节转化生长因子进入细胞内的贮存,还可能通过增加某些细胞的TGFβ自分泌作用活性,尤其是转化的TβRⅡ表达减少的细胞的TGFβ自分泌作用活性,以增加TGFβ与TβRⅡ的结合。TGFβ1可能先与TβRⅡ结合,然后再作用于TβRⅠ,或者是两种受体共同作用而起动一个生物信号的产生。

3 TGF-β在肝纤维化中的作用

3.1 TGF-β使ECM合成增加 TGF-β1促进ECM的合成与沉积作用主要通过促进肝脏间质细胞的激活、增殖作用和增加间质细胞对ECM成分的合成来完成。慢性病毒性肝炎坏死的肝细胞碎片可激活Kupffer细胞,使其分泌TGF-β1,作用于贮脂细胞使其表型变化转化为肌纤维母细胞.该细胞不仅合成、分泌TGF-β1,也是产生ECM的主要细胞。贮脂细胞在自分泌和旁分泌的TGF-β1作用下被大量活化使TGF-β1呈正反馈性增加和ECM的大量合成。已经证实,肝组织中TGF-β1 mRNA表达水平的增加先于ECM的增加。在慢性肝损害的肝组织中发现, TGF-β1在门脉周围增多,并且在同一部位的ECM中纤维连接素、Ⅴ型胶原蛋白的沉积增加。 证实了TGF-β1对脂肪细胞的转化和促进ECM合成的作用.Knittel和Weiner在体外Ito细胞培养中发现,TGF-β1能促进Ito细胞合成Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原蛋白和纤维连接蛋白.许多资料均证实活化的脂肪细胞在TGF-β1的作用下对纤维连接素的合成明显增加。有资料报道TGF-β1可增加Kupffer细胞、内皮细胞合成Ⅰ型胶原蛋白和Ⅰ型胶原蛋白在肝细胞中的染色增加。

3.2 TGF-β抑制ECM的降解 ECM在很大程度上由纤溶酶分解,同时绝大部分TGF-β1前体要靠纤溶酶激活。窦状内皮细胞合成分泌纤溶酶原激活因子抑制剂,并且这一作用由TGF-β1调节。在肝纤维化时,由于间质细胞对TGF-β1的合成分泌增加,促使窦状内皮细胞对纤溶酶原激活因子抑制剂的合成增加,致使血浆纤溶酶含量下降,从而降低对ECM的降解作用。TGF-β1还抑制脂肪细胞合成胶原蛋白酶,促进脂肪细胞对基质金属蛋白酶(MMP)抑制剂的表达,抑制MMP的活性。

4 TGF-β拮抗剂治疗纤维化

TGF-β拮抗剂治疗纤维化疾病已经取得了一些效果。向肺纤维化模型的小鼠腹腔内注射TGF-β1抗体,可使肺组织羟脯氨酸明显减少,肺纤维化程度显著降低。外源性干扰素可抑制TGF-β活性,从而起到良好的抗肝维化作用,已在临床上应用。用抗TGF-β抗体治疗肝纤维化的研究还处在实验阶段。George JD等应用可溶性新型缺陷型II型TGF-β受体(由TGF-βRII胞外区与IgFc段相融合形成的嵌合分子,Stgf-βRII/Fc)进行防治大鼠胆管结扎导致肝纤维化的研究:发现400ng/ml sTGF-βRII/Fc可完全阻断250 pg/ml TGF-β的生长抑制作用,同时sTGF-βRII/Fc可使TGF-β作用下的正常肝星状细胞中I型胶原mRNA降低35%~40%。若在结扎大鼠胆管的同时体内输入sTGF-βRII/Fc,4 d后分离的HSC中I型胶原mRNA的表达实验组是 对照组的26%。如果在胆管结扎4 d后再输入sTGF-βRII/Fc,即已发生活动性肝纤维化时再给予sTGF-βRII/Fc,则8 d后分离的HSC中I型胶原mRNA较未给药组减少了64%,同时用组织化学方法研究发现sTGF-βRII/Fc明显减少肝脏组织中的胶原纤维。用α-SMA(平滑肌肌动蛋白)作为HSC的活化指标,发现sTGF-βRII/Fc可明显减少HSC中α-SMA的表达量。总之该研究结果证明sTGF-βRII/Fc句用非常有效的防治肝纤维化的作用,提示sTGF-βRII/Fc是一种很有研究价值的防治肝纤维化的试剂。

5 TGFβ与基因治疗

由于TGF-β1在肝纤维化中的广泛作用,尤其是肝损伤后,肝HSC对TGF-β1的自分泌及旁分泌作用,使得阻断TGF-β1的信号通路成为肝纤维化治疗的理想选择。国内有学者将TGF-β1基因序列反向插人逆转录病毒载体,构建反义TGF-β1的逆转录病毒载体PLATSN,并将其导入人的贮脂细胞株LI90内,结果LI90细胞合成分泌TGF-β1及细胞外基质明显减少。也有学者利用腺病毒载体构建了表达无活性人类TGF-β1Ⅱ型受体的质粒AdCA Tβ-TR,并将该重组病毒一次性经门静脉注入DMN诱导的肝硬化模型SD大鼠肝脏内。由于是在TGF-β1受体水平上操作,减少了对其他细胞因子信号通路的影响。结果显示,经 AdCA Tβ-TR处理的肝纤维化鼠与生理盐水及腺病毒空载体质粒处理对照组相比,肝组织纤维化程度明显减轻,Ⅰ型胶原、FN、α-SMA、TGF-β1及单核巨噬细胞浸润均明显减少;血清纤维化指标如透明质酸(HA)也明显低于对照组;体重减轻改善,生存率增高。然而,抑制TGF-β1表达的基因治疗,对机体有何不良影响,长期用药的安全性如何,仍有待于更多的实验研究。

上一篇:原发性肝癌超声引导介入治疗的现状与进展 下一篇:CT对甲状腺结节性病变的诊断价值