Hedgehog通路與TGF-β通路對肝纖維化的影響

1、在胚胎組織和胚胎發(fā)育過程中Hedgehog（HH）通路具有非常顯著的作用，如增殖、分化、和組織構(gòu)建等，在成年人的組織和器官中，HH信號傳導(dǎo)涉及組織修復(fù)和再生。作為對靶基因進(jìn)行調(diào)控的核心因子，Gli能夠?qū)GF-通路進(jìn)行調(diào)控。對于多種細(xì)胞過程，轉(zhuǎn)化生長因子-（ TGF-）家族因子都能夠進(jìn)行調(diào)控，其中包括細(xì)胞外基質(zhì)合成、細(xì)胞遷移、分化和增殖等，對于組織內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的維持和胚胎發(fā)育都能夠?qū)崿F(xiàn)積極的調(diào)控作用。 通過對下游Smad蛋白進(jìn)行介導(dǎo)，依賴Gli2實(shí)現(xiàn)對Gli1的快速誘導(dǎo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對HH通路的調(diào)控。 盡管它們的典型信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)已被很好地表征，但越來越多的證據(jù)表明這些途徑能夠發(fā)揮重疊的活性，成為纖維

2、化和癌癥的治療靶向。1. HH信號通路的調(diào)控作用下游靶基因、轉(zhuǎn)錄因子、跨膜蛋白和膜蛋白復(fù)合物以及分泌性糖蛋白配體是組成HH通路的主要基本內(nèi)容。 Desert HH（ Dhh）、 Indian HH（ Ihh）和 Sonic HH（ Shh）這三種分泌型 Hh配體是哺乳動物最基本的三種配體，并且這三種配體所在區(qū)域各不相同。 在毛發(fā)、皮膚、肢體、消化道和神經(jīng)系統(tǒng)當(dāng)中主要是SHH進(jìn)行參與； 在胰腺、消化道的發(fā)育過程中主要是Ihh進(jìn)行參與； 外神經(jīng)周圍、胰腺和性腺當(dāng)中才會有Dhh分布。 其中陽性表達(dá)最高、分布最廣的蛋白就是Shh。HH信號通路中存在兩個跨膜蛋白受體： Smoothened （Smo）和

3、Ptched（Ptch）是，Ptch1與Ptch2分別是Ptch的兩個同源基因。 Hh配體與 Ptch的結(jié)合活性受到生長阻滯特異基因1（ growth arrestspecific gene1， Gas1）、 Hh相互作用蛋白（ Hip）、細(xì)胞黏附分子相關(guān)/被癌基因下調(diào)基因（ cell adhesion molecule- related/ down- regulated by oncogenes， Cdon/ Cdo）及其家族成員 Boc等的調(diào)節(jié)。 Hip抑制Hh與Patch結(jié)合，負(fù)性調(diào)控HH信號通路。 Gas1是一種 GPI錨定細(xì)胞表面蛋白，既往認(rèn)為 Gas1對 Hh與 Ptch結(jié)合產(chǎn)生抑

4、制作用，目前則認(rèn)為其通過結(jié)合 Hh信號結(jié)合肽以增強(qiáng)傳導(dǎo)作用， Cdon/ Cdo及 Boc有利于 Hh與 Ptch結(jié)合促進(jìn)信號傳導(dǎo)。作為G蛋白耦聯(lián)受體超家族的成員之一，Smo主要通過靶基因活性和細(xì)胞信號傳導(dǎo)。胞質(zhì)蛋白復(fù)合體的主要由 Fu抑制物（ suppressor of fused， Su（ Fu）、蘇氨酸基和絲氨酸以及類運(yùn)動蛋白（ Costal-2， Cos2）和鋅指轉(zhuǎn)錄因子 Gli構(gòu)成。 Gli1，Gli2，Gli3分別是Gli的三個亞型：分別編碼相應(yīng)蛋白，這些蛋白定位于胞核及細(xì)胞基質(zhì)，其中具有抑制和激活雙重功能的是 Gli2，能夠發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制功能的是 Gli3，而 Gli1的功能就是轉(zhuǎn)

5、錄激活。同時參與HH通路轉(zhuǎn)導(dǎo)的核內(nèi)因子還有蛋白激酶A（PKA）類等。通常情況下， Smo蛋白和 Ptch結(jié)合之后，能夠有效的抑制下游通路，從而將 Hh信號控制在靜息狀態(tài)，從而將 HH下游的 Gli效應(yīng)分子進(jìn)行磷酸化，最終實(shí)現(xiàn)對基因表達(dá)的抑制作用。當(dāng)和 Hh蛋白與 Ptch結(jié)合以后， Ptch不再對對 Smo有抑制作用， Smo會將信號傳遞給由驅(qū)動蛋白 Cos2和 Fu組成的蛋白復(fù)合體，從 Gli成員中的轉(zhuǎn)錄因子（ cubitusinterruptus， ci）向核內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，促使下游基因進(jìn)行表達(dá)。 綜上Hh、Smo、Fu能夠激動HH信號通路，而Ptch、Cosd2、Su（Fu）起抑制作用。HH

6、信號通路的重要成員Gli蛋白是重要的轉(zhuǎn)錄基因，是激活HH通路的重要因子。Gli2作為Gli1的功能上游，同時是HH通路的核心遞質(zhì)，它能和Glil啟動因子相結(jié)合從而促進(jìn)Glil表達(dá)。 調(diào)節(jié)HH通路的下游信號通路如TGF-，Notch，Wnt，EGF等通路，并與之發(fā)生交互作用，形成信號網(wǎng)絡(luò)。2. TGF-通路的調(diào)控作用在哺乳動物中的TGF-配體的產(chǎn)物存在3種形式： TGF-1、TGF-2、TGF-3。 TGF-信號通路有 TGF-型受體（ T R）、 TGF-型受體（ T R）與 TGF-型受體（ T R）三種的高親和力受體， T R- I和 T R-都是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶受體，是細(xì)胞內(nèi)激活

7、TGF-信號的基本受體，。 雖然TR-缺乏固有的酶活性，但是它是最豐富的受體，它作為一個輔助因子調(diào)節(jié)TGF-的細(xì)胞反應(yīng)。 作為Sma蛋白和Mad蛋白以及類似物的統(tǒng)稱，Smad蛋白可以從其功能和結(jié)構(gòu)上分成三種： 第一種是抑制型（Inhibitory Smad，I-Smad)： 主要為Smad6與Smad7，它們在 TGF-信號中主要進(jìn)行負(fù)調(diào)節(jié)作用； 第二種是受體特異型（Receptor-specific Smad，R-Smad)： 它由TR所激活的，包括 Smad1、Smad 2、Smad 3、Smad 5與Smad 8 等 ，在 TGF-家族信號中的發(fā)揮傳遞作用。 第三種就共同型（Common

8、 mediator Smad，Co-Smad)：在人體內(nèi)為 Smad4， R- Smad磷酸化后就會與受體分離，和 Smad4構(gòu)成雜聚體，入核后實(shí)現(xiàn)對靶基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)。TGF-蛋白和細(xì)胞膜上的 T R、 T R特異性結(jié)合形成異源四聚體，具有持續(xù)激活活性的 T R磷酸化復(fù)合體中的 T R，之后對細(xì)胞漿中的 Smad2和 Smad3進(jìn)行磷酸化，然后和 Smad4結(jié)合，之后與其他轉(zhuǎn)錄因子共同結(jié)合，形成多聚體復(fù)合物轉(zhuǎn)位至核內(nèi)并在進(jìn)行累積，調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄。同時，核內(nèi)具有活性的 Smad2、 Smad3可在磷酸酶 PPM1 A的作用下發(fā)生去磷酸化反應(yīng)，隨后被運(yùn)出細(xì)胞核，進(jìn)行下一個循環(huán)的激活反應(yīng)。 這種途徑

9、被為是經(jīng)典的 TGF- 信號通路。 除了激活Smad依賴的下游信號，TGF-還通過可以通過激活各種依賴于Smad2、Smad3的途徑發(fā)揮作用。撕裂原激活的蛋白激酶( MAPK)家族具有絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶活性，受到促有絲分裂反應(yīng)物刺激，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、增殖、活力和凋亡。 TGF-能夠激活已知的三條 MAPK 信號通路： 細(xì)胞外信號調(diào)控激酶(ERK)，p38-MAPK和JNK信號通路。它們即能調(diào)節(jié) Smad蛋白的作用，也能啟動 TGF-不依賴Smad的信號反應(yīng)。ERK的活化對Smad通路起到促進(jìn)或抑制兩種相反作用。與之相比，p38-MAPK和JNK信號通路通常增強(qiáng)TGF-/Smad 效

10、應(yīng)。此外，p38-MAPK通路介導(dǎo)的TGF-引起細(xì)胞周期暫停功能被認(rèn)為與Smad蛋白無關(guān)。 除了Smad和MAPK，TGF-通路還能激活A(yù)kt和 Rho信號通路，并和Wnt、Notch通路發(fā)生協(xié)同作用。 此種途徑為不經(jīng)典的TGF-信號通路。兩種TGF-信號通路之間的不平衡與人類許多疾病發(fā)展相關(guān)聯(lián)。3 HH信號通路與TGF-信號通路的交互作用黃大偉等發(fā)現(xiàn)通過抗纖軟肝顆粒能夠抑制Shh、Ptc、Smo、Glil表達(dá)從而使TGF-1表達(dá)下調(diào)。梁勇等使用特異性阻斷劑環(huán)靶明( cyclopamine， Cyp)，發(fā)現(xiàn) Smo的下調(diào)可降低 TGF-1的表達(dá)，表明 Smo能夠調(diào)控下游 TGF-信號通路。 通

11、過膜結(jié)合的受體復(fù)合物， TGF-配體對細(xì)胞進(jìn)行應(yīng)答誘導(dǎo)，磷酸化并活化 Smad，隨后其在細(xì)胞核中積累，促進(jìn)靶基因反式激活。 近年來，在腫瘤細(xì)胞、胰腺癌細(xì)胞和角質(zhì)細(xì)胞當(dāng)中發(fā)現(xiàn)TGF-信號通路當(dāng)種的早期目的基因就是Gli2。 TGF-啟動區(qū)通過招募 Smad3、 Smad4蛋白形成復(fù)合物，和- catenin蛋白共同作用誘導(dǎo) Gli2表達(dá)，顯示 Gli2表達(dá)也可以通過 WNT/- catenin通路進(jìn)行調(diào)節(jié)。TGF-信號通路可通過多種機(jī)制促成Gli蛋白特異性應(yīng)答： TGF-誘導(dǎo)的Gli2蛋白可參與由HH配體激活的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)并增強(qiáng)HH誘導(dǎo)型轉(zhuǎn)錄應(yīng)答。 TGF-b可能抑制PKA活性，從而限制蛋白酶體對G

12、li蛋白的加工; TGF-誘導(dǎo)的Gli2也可以獨(dú)立地作用于HH途徑并直接激活其轉(zhuǎn)錄靶標(biāo)。 這種機(jī)制當(dāng)種并不會涉及到PtchSmo蛋白。4 HH與TGF-信號通路對肝纖維的影響肝纖維化是一中由各種致病因子所致的病理生理過程，表現(xiàn)為組織結(jié)締組織異常增生。 在肝臟修復(fù)愈合的過程中，任何肝臟損傷都有肝纖維化的過程，肝纖維長期持續(xù)就會破壞組織的正常組織結(jié)構(gòu)， 發(fā)展成為肝硬化甚至肝癌。慢性病毒感染、慢性酒精中毒、化學(xué)毒物或藥物中毒、自身免疫性損傷等多種致病因子可誘發(fā)肝纖維化。當(dāng)組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，肝臟內(nèi)血管受到壓迫后發(fā)生扭曲或者閉鎖現(xiàn)象，動脈與靜脈之間也可能發(fā)生“短路”吻合，使門靜脈系統(tǒng)的血管阻力顯著升高，

13、形成門靜脈高壓，使脾臟腫大、生成腹水、曲張胃底食管靜脈，可能存在上消化道靜脈曲張，從而破裂出血的危險。細(xì)胞外基質(zhì)的沉積也會阻礙細(xì)胞之間的血液微循環(huán)通道，因而造成循環(huán)障礙，影響肝細(xì)胞的血液供應(yīng)，受到炎癥而損傷的肝細(xì)胞不能較好的修復(fù)甚至?xí)?dǎo)致?lián)p傷加重，功能正常的肝細(xì)胞越來越少，進(jìn)一步加速肝纖維化的進(jìn)展。 通過內(nèi)部環(huán)境的改變與外部的治療，肝纖維化的早期可以被逆轉(zhuǎn)，但是如果肝纖維化持續(xù)進(jìn)展將會導(dǎo)致肝硬化、肝衰竭等，后果將極為嚴(yán)重。過量細(xì)胞外基質(zhì)的沉積是肝臟纖維化的一個重要特點(diǎn)，肝星狀細(xì)胞（ HSC）的活化能夠調(diào)控作用膠原纖維的沉積， 是纖維化過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 同時枯否氏細(xì)胞( Kupffer)通過 T

14、GF-與活性氧物質(zhì)的作用， 促進(jìn)基質(zhì)的合成、細(xì)胞的增殖以及 HSC中脂滴的流失； 竇狀小管內(nèi)皮細(xì)胞同樣也會活化TGF-，促進(jìn)纖連蛋白的產(chǎn)生，使HSC的活化；通過血小板衍生生長因子(PDGF)、 TGF-、表皮生長因子(EGF)，血小板也提供旁分泌刺激。TGF-可通過下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs)同時上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子（TIMPs），使ECM合成增加而分解減少。在細(xì)胞外基質(zhì)降解的級聯(lián)蛋白水解過程中，MMPs起著至關(guān)重要的作用。內(nèi)肽酶MMPs擁有高度同源性，能夠進(jìn)行有效分解各種細(xì)胞外基質(zhì)。 TIMPs作為天然的MMPs抑制劑，能夠特異性下調(diào)MMPs的表達(dá)。TGF-通過誘導(dǎo)HSC從而實(shí)現(xiàn)

15、 TIMPs合成的作用，最終對MMPs的表達(dá)進(jìn)行有效抑制，最終實(shí)現(xiàn)降解ECM的作用。在膠原分泌與HSC激活中，Hh通路具有重要的調(diào)節(jié)作用，并且深刻影響著肝纖維化進(jìn)展。 HH信號通路曾被認(rèn)為是調(diào)節(jié)胚胎形成與發(fā)育過程中的經(jīng)典通路，但最新的研究發(fā)現(xiàn)，在組織損傷中，它還能調(diào)控細(xì)胞分化、遷移、增殖及修復(fù)。持續(xù)或過度的 Hedgehog信號通路活化可誘導(dǎo) HSC異常激活，實(shí)現(xiàn)對-平滑肌蛋白表達(dá)的增加和型膠原蛋白表達(dá)的增加，肝組織受到損傷后過度增生，加速肝纖維化發(fā)展。 近年來學(xué)者發(fā)現(xiàn) HH通路能夠激活HSC。當(dāng) HH通路被激活時， Gli通過向細(xì)胞核轉(zhuǎn)移的方式實(shí)現(xiàn)對下游靶基因的轉(zhuǎn)錄，對 HSC、竇狀內(nèi)皮細(xì)胞以及膽管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)換為肌成纖維細(xì)胞過程中起著重要作用。在慢性肝損傷的修復(fù)過程中，HH信號通路直接調(diào)控HSC的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）