作者：冯凯歌，荣 成，张 晓，李可洲
【摘要】 肝再生是一个受多因素精确而有序调节的过程，其中细胞因子起着至关重要的作用。转化生长因子-β(TGF-β)是一种多功能的细胞因子，在肝再生过程中主要抑制肝细胞增殖，促进肝细胞凋亡。本文旨在探讨TGF-β与肝再生的关系。
【关键词】 TGF-β; 肝再生
肝脏在正常的生理状态下仅有约0. 0012%～0.01%的细胞进行有丝分裂 [1]，大部分肝细胞处于相对静止的G0 期。当肝脏被部分切除或受到化学物质(四氯化碳、硫代乙酰胺、乙醇等)损伤后，残存的肝组织代偿性增大，直至恢复原有肝脏的重量。当肝脏再生达到其重量是个体体重的一定比例时，肝再生自动停止 [2]。早期研究表明，将大犬的肝移植给小犬，肝脏将不断变小，直到适合小犬的身体比例为止[3]。相反地，将狒狒的肝脏移植到人的体内，肝脏会在一周左右增加重量直到适合人的体型。一般来说，人类的肝脏与个体体重的比例约为2. 5%。在正常情况下，人体肝脏在3天内开始再生，6个月达到原肝大小[4]。肝再生如此精确的进行，是多阶段、多因子精确调节的结果。
肝再生进程大体分为三个阶段：启动阶段、增殖阶段和终止阶段。在肝再生的终止阶段，TGF-β起着极其重要的作用。TGF-β是一种多功能的细胞因子，主要通过调节细胞周期因子、转录因子、黏附因子等环节而对许多细胞都发挥调节作用。生长抑制是TGF-β最具特征的性质。它不仅在胚胎发育、细胞生长分化、肿瘤增殖、伤口愈合、组织修复、炎症反应及免疫调节中起重要作用，而且能促进细胞外基质的合成，诱导血管形成，促进细胞的凋亡[5～7]。
1 TGF-β的来源及经典信号通路
人和哺乳动物的TGF-β主要有β1、β2、β3三型亚单位[8]，其氨基酸序列高度保守，同源性极高，且生物学作用相似。在肝脏，含量最高且具有生物活性的是TGF-β1。体内库普弗细胞(KC)、血小板、窦内皮细胞及淋巴细胞均能分泌TGF-β，活化的肝星状细胞是其主要来源[9]。尽管TGF-β可由肝细胞或肝胚胎细胞来源的肿瘤产生，但肝细胞是否产生TGF-β尚有争论[10]。TGF-β受体(TβR)是TGF-β在细胞膜表面高亲和力结合蛋白，存在3种亚型：TβR I、TβRⅡ及TβRⅢ 。活化后的TGF-β先识别并结合TβRⅡ形成复合物，使TβRⅡ自身磷酸化。随后TβR I以二聚体形式加入，TβRⅡ与TβRI结合形成Ⅱ型受体-TGF-β-I型受体异四聚体复合物。TβRⅡ通过转磷酸化作用将TRβI的Gs区的5个丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化进而使其被激活。活化的TβR I通过Smad-锚定蛋白(SARA)与胞质中游离的R-Smads(Smad2和Smad3)特异性结合。TβR I的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶磷酸化R-Smads，使其构象发生变化后从受体上解离下来。磷酸化的R-Smads相互间形成同源或异源寡聚体，进而与Co-Smad (Smad4)形成三聚体。活化的三聚体转位进入细胞核，与TGF-β的靶基因启动子区结合，调节靶基因的转录，从而调控细胞的增殖、分化、发育与凋亡等[11，12]。
2 TGF-β在肝再生中的作用
2. 1 抑制肝细胞增殖 TGF-β是肝再生中重要的负性调控因子，主要由星状细胞产生。在正常的肝组织中，无法检测到TGF-β的表达。对很多上皮细胞来说，TGF具有有丝分裂抑制效应，并在大多数组织由间充质细胞产生。动物实验研究表明，在肝部分切除术(PHx)后，TGF-β基因的激活几乎与肝再生同步启动，其mRNA在PH后4h即表达增加，18～20h内均保持很低水平，以后很快升高，72h达到高峰，肝细胞内DNA的合成也在此时停止[1]。因此，可认为TGF-β抑制肝细胞的增殖。TGF-β抗体预处理，可明显增加部分肝切除后肝细胞DNA复制[13] 。 如果给予高剂量TGF-β能够抑制PHx后24h肝细胞DNA合成高峰。
TGF-β可能通过调节细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)、细胞周期蛋白E(Cyclin E)的表达来阻断生长因子信号传导，进而抑制细胞DNA合成[14] 。基础研究表明，TGF-β通过多种机制使细胞停滞在G1期：(1)通过下调细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK4)的合成并因此产生相当丰富的P27而抑制细胞生长;(2)通过降低CyclinA、CyclinE有关激酶的浓度而抑制G1期到S期的转变;(3)改变原癌基因c-myc的表达。c-myc可调节CyclinA、E、D1的表达，而TGF-β能通过抑制c-myc而间接改变Cyclins及Cyclin依赖的激酶的组成，后者是细胞周期进展所必需;(4)TGF-β也可直接使视网膜神经胶质瘤基因产物(pRb)保留在去磷酸化状态而防止E2F的释放和细胞周期进展。因此，TGF-β可以促使CyclinE/cdk2复合体失活，下调cdk2活性和cdk4转录活性，导致低磷酸化抑癌基因Rb聚集，阻止转录因子E2F激活，而Rb的磷酸化和由此引起E2F激活是S期进程的一个关键点。重组TGF-β增加肝细胞增强子结合蛋白(C/EBP)αDNA结合活性，由于C/EBPα是一个抑制肝细胞增殖的转录因子，从而抑制肝细胞增殖(P156)。所以，TGF-β通过阻断细胞周期而达到抑制肝细胞增殖的目的。
TGF-β还可刺激多种组织，包括肝脏，产生许多细胞外基质。用培养的肝实质细胞进行的研究表明，细胞外基质总是抑制肝实质细胞的增殖[15]。TGF-β结合到新合成的核心蛋白聚糖，继而发挥有丝分裂抑制效应，这可能是通过整联蛋白的直接信号或者由TGF-β介导的信号。新合成的细胞外基质也能够结合HGF(一种与粘多糖和肝磷脂有高亲和力的蛋白质)，从而阻止尿激酶激活HGF。因此，TGF-β不是肝再生的直接终止信号，它精细协调多种事件，成为巨大的反馈循环的一部分[16]。有丝分裂原(HGF 和EGF)上调，刺激星状细胞表达TGF-β。TGF-β阻止HGF的产生，抑制尿激酶的表达和HGF的活化，刺激间充质细胞合成多种细胞外基质和肝窦。整合素连接激酶(ILK)在细胞外基质信号中起作用[17]。新合成的细胞外基质也能增强HGF和TGF-β在肝细胞周围基质的联合，使肝细胞归于G0期。可见，TGF-β的表达是防止肝细胞无限生长的重要机制。
2. 2 诱导肝细胞凋亡 细胞凋亡对于PHx后的肝再生过程具有重要意义。 正在发生凋亡的肝细胞的TGF-β表达水平明显增加，说明TGF-β在肝细胞凋亡过程中可能具有重要的作用[18]。外源性的TGF-β可诱导培养的肝细胞发生凋亡，慢性病毒性肝炎及酒精性肝病患者的肝脏TGF-β持续增加。研究发现，肝再生的终末一小部分肝细胞发生凋亡[19]。这一功能可能是由pRb所介导。pRb使细胞维持在亚凋亡域，而TGF-β可进一步抑制pRb的水平，从而使细胞突破这一界限发生凋亡。在急性肝衰竭大鼠模型，肝细胞缺乏再生活性，与TGF-β升高有关[20] 。TGF-β可促进线粒体释放细胞色素C，还能影响凋亡基因Bc1-xL、p53及Bax等表达[21，22]，从而促进肝细胞的凋亡。肝细胞受到损伤时，TGF-β受体的表达发生上调，表明TGF-β及其受体途径在肝细胞凋亡中发挥重要作用。
2. 3 其他作用 在肝脏，TGF-β刺激成纤维细胞的生长，增强血管生成和转移。TGF-β在肝再生时上调，通过促进细胞外基质糖蛋白和粘附蛋白的积累，增强血管生成和转移[23]。新的细胞外基质和肝窦毛细血管网的合成发生在PHx后3天，也就是TGF-β表达处于峰值期间[16] 。类似的，TGF-β上升也出现在创伤愈合的终末[24]。可见TGF-β具有调节细胞增长发育与损伤后组织重建等功能，是组织修复过程中参与肝再生的重要因子。作为肝再生主要负调节因子，TGF-β还可促进再生实质细胞与细胞外基质的连接，从而有利于再生肝维持正常的组织结构，发挥生理功能。
3 再生肝细胞对TGF-β的抵抗
肝细胞在TGF-β高浓度存在时仍能进行增殖，因此再生肝对TGF-β的抵抗是一个重要现象。早期研究显示，去甲肾上腺素可以保护肝细胞拮抗TGF-β介导的负性调控。HGF和胰岛素可削弱TGF-β所诱导的肝细胞凋亡。(P162)释放到血浆TGF-β的可能因与α2-巨球蛋白结合而失活。分离PH后12～24h的肝细胞能够抵制TGF-β1的有丝分裂抑制作用，同时肝细胞TGF-β受体Ⅰ、Ⅱ表达下降。因此，对TGF-β的抵抗可能由于受体表达下降，或去甲肾上腺素、HGF、胰岛素的高水平表达，或增生肝细胞产生TGF-α。近期研究发现，Snon和ski表达也可能是肝细胞拮抗TGF-β效应的重要机制之一[25]。
目前，肝再生终止的精确机制还不清楚，尤其是肝重和体重之间比例对肝再生控制的机制。TGF-β在肝再生的终止阶段发挥抑制细胞增殖，促进细胞凋亡作用，但是它只是肝再生终止的中间因子，并不是肝再生终止的触发因素。 近来人们发现，取消TGF受体的敲除株小鼠，通过 foll- istatin中和activin-A，能阻断Activin-A与其受体的结合[26]，肝再生则不能正常终止。Activin-A对肝细胞也具有丝分裂抑制效应。推测，很可能肝再生的终止需要activin和TGF的综合效应。研究发现，细胞周期素抑制因子，细胞周期依赖性激酶抑制素(CKI)，下调IL-6/STAT3信号通路活性的抑制剂(SOCS)等在肝再生进程中也是负性调节信号[27]。因此进一步探究肝再生终止的机制，将为肝脏肿瘤提供一种新的治疗选择。
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