【摘要】 转化生长因子β1(TGF-β1)是多肽生长因子家族中的一员，能够调节细胞的生长和分化，故成为近年来器官纤维化治疗研究的热点.此文就TGF-β1与肝纤维化关系的研究进展作一综述。
【关键词】 转化生长因子β1; 肝纤维化;细胞外基质; 肝星状细胞
肝纤维化是细胞外基质(ECM)合成和降解失衡，引起过多的ECM 在肝脏沉积所致。现已证实肝纤维化发生的关键是肝星状细胞(HSC)的激活及其激活后ECM 异常表达。转化生长因子TGF-β1是激活HSC并促进其表达ECM 的关键因子，是肝纤维化首要的调控因子。TGF-β1的信号转导在HSC ECM 表达调节中的作用是研究肝纤维化治疗的关键［1］。
1 TGF-β1的结构、细胞来源及信号转导
1．1 TGF-β1概述 1978年De Larco等在小鼠肉瘤病毒转化的细胞株培养基中鉴定出具有促进细胞生长和转化特性的物质，称之为转化生长因子。后来发现这种TGF包括两种成分：TGF-α、TGF-β［2］。TGF-β属于二聚多肽类的生长因子家族，是一类具有多种活性的细胞因子。它广泛存在于动物正常组织细胞及转化细胞中。在肝脏中，TGF-β的合成主要由一些非实质细胞产生，如Kupffer细胞、肌成纤维细胞及内皮细胞等。在TGF-β超家族的TGF-β亚家族中，目前研究报道有6种TGF-β分子，分别为TGF-β1～6。TGF-β1～6在哺乳动物中表达并已克隆的是TGF-β1～3。在TGF-β分子中，TGF-β1是目前研究最多的与器官纤维化发生、发展密切相关的细胞因子，除非特指，很多研究中采用的TGF-β即为TGF-β1分子［3］。TGF-β1的生物学作用是由细胞膜上的特异受体介导的。目前，发现有三种明显不同的膜结合受体与TGF-β1特异结合，亲和力很高，分别是Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型受体(即TBRI、TBRII、TBRI1I)。Ⅰ型、Ⅱ型受体是糖蛋白，它们均为跨膜的丝氨酸／苏氨酸激酶。二者结构相似，由一个细胞外配体结合链和细胞内可传递信号的酶结构组成，Ⅲ型受体是蛋白多聚糖。
1.2 TGF-β1的信号转导 TGF-β1活化后与细胞膜表面受体结合，激活Smads蛋白并形成复合物，由此转入核内，与各种转录因子相结合，从而调控基因转录.TGF-β1 在所有类型的细胞中均以无活性形式合成和分泌，活化后可与受体结合并表现出生物活性。TGF-β1活化后，先与II型受体结合，形成复合物，随后I型受体以二聚体形式加入，形成异四聚体并与TGF-β1结合，Ⅱ型受体自磷酸化，进而磷酸化I型受体的gs结构域，使之激活而具有激酶活性。TGF-β1结合并激活I型受体后，需要一系列受体后信号分子来进行，研究表明Smads蛋白是目前所知的唯一的I型受体胞内激酶的底物［4］。Smads蛋白介导了TGF-β1的胞内信号转导。目前已知至少有9种Smads蛋白，分为三类，受体调节型Smad蛋白(Smad1＼Smad2、Smad3＼Smad5＼Smad8) ;共同通路型Smads蛋白(Smad4);抑制型Smads蛋白(Smad6和Smad7)。活化的Ⅰ型受体分子使Smad2和Smad3分子磷酸化，磷酸化的Smad2和Smad3与Smad4分子结合，形成Smad复合物［5］，该复合物随即转移至核内，与各种转录因子相互作用以调控相关基因的转录。
2 TGF-β1与肝纤维化发生的关系
TGF-β1是一类能够调节细胞生长和分化的多肽，具备多种生物学作用，在肝纤维化发生、发展过程中具备活化HSC，促进胶原基因表达。促进ECM 合成与沉积等作用，是重要的促肝纤维化细胞因子。
2．1 促进ECM的合成和抑制基质降解 ECM在肝Disse间隙聚集，肝纤维化时，ECM合成超过降解。TGF-β1是HSC产生ECM 的主要刺激物，自分泌是主要分泌途径。TGF-β1不仅促成HSC 转化为肌成纤维母细胞，而且TGF-β1通过活化Smads信号途径能诱导ECM 基因的表达上调刺激ECM的合成，而刺激肝纤维化进程，如果阻断TGF-β1合成和(或)信号途径显著降低动物纤维化。TGF-β1通过调节整合素而促进细胞结合胶原、FN及其他胞外基质蛋白的能力。整合素属于于细胞表面黏附分子家族，ECM成分中蛋白质的氨基酸序列中，精氨酸—甘氨酸—天冬氨酸 (RGD)结构能被整合素识别与结合。Gooch JL等［6］研究认为抑制活性氧 (ROS)的产生也可阻断TGF-β1介导calcineurin的磷酸激酶的活化而下调ECM的聚集，因此，TGF-β1还可通过ROS的产生、钙离子的流人和calcineurin的活化来调节ECM。Flisiak等［7］研究表明肝纤维化与TGF-β1及 TIMP-1表达有关，认为TGF-β1能引起TIMP-1基因表达增加而减弱ECM降解而导致肝纤维化的进展。对HSC的活化作用和对细胞基质合成以及抑制基质降解作用，这些都显示了TGF-β1在肝纤维化的进程中起了比较关键的作用。
2.2 活化肝星状细胞 肝星状细胞是细胞外基质产生的主要细胞，其活化是肝纤维化产生的最关键步骤，研究表明肝星状细胞活化需要细胞因子的作用。TGF-β1是肝星状细胞和纤维母细胞的生长因子［8］。在TGF-β1作用下，静息状态下的肝星状细胞能被激活或转化为纤维母细胞。并能刺激这些细胞向损伤部位迁移、增殖和产生胶原，同时肝星状细胞能自分泌TGF-β1，是肝纤维化后期TGF-β1的主要来源，导致细胞外基质循环不断产生［9］。肝脏损伤和炎症可导致肝脏HSC、Kupffer细胞产生大量TGF-β1 。Kupffer细胞分泌的TGF-β1为非活性型，贮存在ECM 中，ECM 释放的是TGF-β1生物活性型。TGF-β1 一方面使HSC通过自分泌和旁分泌转化为肌纤维母细胞并分泌胶原，另一方面TGF-β1 又和肝细胞膜上受体结合促使肝细胞凋亡，而肝细胞凋亡及坏死又可促进肝纤维化。
2.3 抑制肝细胞再生，诱导肝细胞凋亡 TGF-β1的重要生物学活性之一是抑制肝细胞再生，它通过抑制肝细胞DNA的合成和诱导肝细胞凋亡，并能抑制间质细胞分泌肝细胞生长因子对肝细胞有丝分裂的促进作用，从而抑制肝细胞的分裂和增殖，使肝细胞受损后而不能再生，有利于炎症细胞进一步浸润及间质细胞增殖。
3 以TGF-β1为靶分子，研究抗肝纤维化的几个方向
TGF-β1是重要的促纤维化介质，已成为纤维化疾病的重要治疗靶标。许多研究者试图通过抑制TGF-β1的产生，阻断其与受体结合以及调控其信号转导过程，用以达到抗纤维化的目的。
3.1 抑制TGF-β1的产生 HSC被TGF-β1激活后，自身也能表达TGF-β1，在自分泌和旁分泌双重作用下，TGF-β1表达的上调导致HSC与TGF-β1之间的恶性循环。Nakamura T［10］等构建的二甲基硝胺诱导的鼠肝纤维化模型中，抗TGF β的分子介入治疗刺激肝细胞增殖，并减少肝细胞的凋亡，及上调转录的各种生长因子，从而抑制肝纤维化。
3.2 阻断TGF-β1 Ⅱ型受体 TGF-β1II型受体在TGF-β1 的体内信号转导中起着重要的作用.应用免疫组化和斑点杂交技术观察实验性大鼠肝纤维化过程中TGF-β1 及II型受体和I、III型前胶原mRNA，及其蛋白表达的动态变化，结果显示随肝纤维化程度的加重，肝内TGF-β1 ／II型受体／I、III型前胶原mRNA及其蛋白表达均显著增加，且呈明显正相关。由此可见，TGF-β1II型受体表达增加是肝纤维化发病机制中的重要环节。Georg［11］ 等研究了TGF-β1 II型受体细胞外片断融合蛋白的拮抗作用。他们利用基因重组技术，构建了可溶性受体，并用于胆管结扎肝纤维化模型。结果表明，可溶性TGF-β1 II受体在体内实验中能有效阻断活性TGF-β1 的作用，抑制HSC的活化和胶原合成，抑制肝纤维化。这为重组基因体内直接表达可溶性II型受体的试验提供了重要依据。Jiang W等［12］应用RT-巢式PCR技术和基因重组技术来构建大鼠反义TGF-β1 Ⅱ型受体重组质粒并表达于真核细胞中，亦提示TGF-β1Ⅱ型受体的阻断，可以十分有效地阻断肝纤维化的进程。
3．3 调节胞内信号转导分子Smads的表达 TGF-β1与其受体结合后致肝纤维化作用，还有赖于胞内信号转导分子Smads的介导才可以发挥其生物学功能［13］。近年来，通过调控Smads的表达，用以治疗实验性肝纤维化。Inagaki Y等［14］尝试用既表达绿色荧光蛋白，又表达TGF-β1/Smad信号受体的重组腺病毒载体Y-盒-结合蛋白-1(YB-1)注射人实验小鼠体内，在alpha2(I)胶原基因(COL1A2)控制下，YB-1显著降低了COL1A2引物的活性进而抑制了肝纤维化的进程。Gong ZJ［15］等在四氯化碳致肝纤维化大鼠模型试验中，调查培哚普利和缬沙坦对肝损伤的治疗作用，结果显示培哚普利和缬沙坦能抑抑制四氯化碳诱导的鼠肝纤维化，其机制在于它们能下调Smad3的表达，上调Smad7的表达，提示抑制Smad3表达可以减轻组织损伤，提高smad7可以抑制实验性大鼠肝纤维化的形成，并能减弱肝纤维化大鼠Hsc的表达，降低肝内胶原、羟脯氨酸等的表达，在肝纤维化形成和治疗中的作用有重要参考意义。Gnainsky Y［16］等在硫代乙酰胺(TTA)致肝纤维化模型鼠中，用溴氯哌喹酮(halofuginone)一种肝纤维化抑制剂，证明其通过抑制转化生长因子-β-依赖的Smad3蛋白磷酸化可以明显抑制肝纤维化。
4 问题和展望
目前研究表明，TGF-β1是最重要的致纤维化因子，在肝纤维化中TGF-β1和肝星状细胞扮演着最重要的作用，同时也是治疗的靶点。但TGF-β1家族功能具有双向性，一方面对间质细胞有促进增殖作用，另一方面又对肝细胞生长有抑制作用。因此，从理论上讲，在体内抑制和中和TGF-β1的作用对肝脏疾病可能会有潜在的不良反应。尽管如此，我们还应该看到TGF-β1的研究，为肝纤维化的诊断与治疗指出了一个新的方向［17］。
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