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血小板衍生生长因子与肝纤维化的研究进展
王萍 袁农

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  摘 要:肝纤维化是一种常见的慢性进行性肝病。血小板衍生生长因子(PDGF)为重要的促细胞活化、分裂、增殖剂,在肝纤维化的发生、发展中起着非常重要的作用。PDGF与其相应受体结合后经细胞信号传导才能发挥作用,晚近通过对PDGF与其受体结合后细胞内信号传导途径的研究,发现阻断其信号传导有可能阻断PDGF的作用,发挥抗肝纤维化作用。

  关键词:血小板衍生生长因子;肝纤维化;抗纤维化

  肝纤维化是一种常见的慢性进行性肝病。肝脏星形细胞(Hepatic stellate cell ,HSC)的激活、增殖以及细胞外基质的沉积是肝纤维化的两个重要环节[1]。血小板衍生生长因子(Platelet-derived growth factor,PDGF)能够强烈刺激肝星形细胞的增殖、迁移,促使其胶原的产生和沉积,在肝纤维化发生发展中起着非常重要的作用[2]。因此抑制PDGF的产生或对其作用进行拮抗是抗肝纤维化的重要途径。

1 PDGF及其受体的分类及结构

1.1 PDGF分类、结构及来源
  PDGF可分为分子量为31KD含有7%糖的PDGF I及28KD含4%糖的PDGF Ⅱ。两者均由两条高度同源的A链及B链组成,这使PDGF具有三种形式的二聚体结构,即PDGF-AA,PDGF-BB及PDGF-AB[2,3]
  体内单核/巨噬细胞是主要合成PDGF的细胞。在生理状态下,PDGF以α颗粒的形式储存于血小板中,肝脏受损时,巨噬细胞、血小板、浸润的炎细胞、受损的内皮细胞及激活的肝星形细胞均可以分泌PDGF。以自分泌、旁分泌的方式发挥作用[4,5]
1.2 PDGF受体分类、结构及激活方式
  PDGF必须与细胞膜上的相应受体结合后才能发挥其生物学效应。PDGF受体由两种亚单位α及β构成,其分子量为170~180KD。二者与PDGF结合力相差很大,α单位与PDGF A链及B链有较高的亲和力,而β亚单位仅与B链有高亲和力。所以α亚单位可与PDGF-AA、PDGF-AB及PDGF-BB结合,β亚单位仅与PDGF-BB及PDGF-AB结合[2,3]。Wang等[5]人的研究证明,在肝纤维化时,HSC表面的PDGF受体以β受体为主,与PDGF-BB具有较强的亲和力,认为PDGF-BB以及PDGF-β在肝纤维化过程中的作用尤为突出。
  PDGF受体是一种跨膜糖蛋白,具有酪氨酸蛋白激酶活性,由细胞外N端与PDGF特异识别的结构域、单链顺序跨膜的中间疏水结构域和细胞内C端具有酪氨酸蛋白激酶活性的肽段结构域组成。当受体与其配体结合后促使两个受体分子形成二聚体,激活细胞内结构域酪氨酸残基自身磷酸化,或促使激活特殊靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化,从而将信号传入细胞内,经级联式放大瀑布效应调控细胞的生命活动,包括靶细胞的分裂增殖[6]

2 PDGF生物学效应和在肝纤维化中的作用

  实验证明PDGF是一种重要的促有丝分裂因子,具有刺激特定细胞群分裂增殖的能力。肝受损时,大量分泌的PDGF刺激间质星形细胞增殖,转化为肌纤维样母细胞,并促使星形细胞迁移,聚集于炎症受损区[7]。而肌纤维样母细胞合成大量细胞外基质沉积于肝细胞胞间质,促进肝纤维化发生。
  PDGF能够促进肌纤维母细胞产生胶原,尤其是I型及Ⅲ型胶原。Isbrucker[1]在体外培养的实验中证明,PDGF可促使未融合猪肝肌纤维样母细胞增殖,使已融合的细胞产生胶原,但对其细胞数量无影响。
  PDGF还可通过上调组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP-1)抑制胶原酶的作用,以减少细胞外基质的降解[4,8]

3 PDGF与抗肝纤维化

3.1 PDGF的细胞内信号传导
  抑制PDGF的产生和阻断其促纤维化的作用可望成为抗肝纤维化的途径,晚近通过对PDGF与其受体结合后细胞内信号传导途径的研究,发现阻断其信号传导能阻断PDGF的作用[9]
  PDGF与其受体结合后,可激活细胞内酪氨酸蛋白激酶(TPK),PDGF受体发生自动磷酸化,受体位点上的磷酸化酪因同源区2(Src-SH2)或酪氨酸磷酸区域进行结合[10]。结合于已激活的PDGF受体的分子包括有磷酯酰肌醇三激酶(PI 3-K),细胞外信号调节激酶(ERK)、磷酯酶C、酪氨酸激酶及Crb2、shc、shb等。经过一系列磷酸化反应,可活化核膜上丝氨酸(Ser)或苏氨酸(Thr)残基激酶,后作用于核内蛋白转录因子,如癌基因fos、jun、myc等编码的蛋白质,经直线传递信号使DNA的一些活性转录区参与基因表达的调控,或增加拓扑异构酶活力,改变细胞RNA含量,使细胞发生一系列表型改变,促细胞生长和分裂[7]。(如图1)。

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图1 PDGF的细胞内信号传导途径

  在PDGF发挥的作用中,PI 3-K及ERK途径是膜内信号传导的两个最重要途径。同时,PDGF引起细胞[Ca2+]浓度增加也促进了细胞增殖[6]
3.2 细胞外信号调节激酶(ERK)及其抑制剂
  业经证明ERK激活对激发细胞增殖是必不可少的。同时ERK途径与细胞外基质成分胶原的产生有密切关系[11]。ERK有两种构型,即ERK1(P44MAPK)和ERK2(P42MAPK)。人类肝星形细胞在ERK激活后继有c-fos激活,进一步作用于DNA转录因子,促细胞分裂[12]。故对ERK的作用进行干预抑制PDGF诱导的HSC增殖。若预先将HSC与升高细胞内cAMP水平的药物孵育,能明显降低PDGF诱导的ERK磷酸化、ERK活性、c-fos表达及促有丝分裂作用。己酮可可碱(Pentoxiffilly, PTF)是一种磷酸二酯酶抑制剂,可促细胞内cAMP浓度升高,抑制ERK传导途径和细胞增殖[13]。Preaux[14]实验证明,PTF可以减少PDGF诱导的细胞增殖,抑制Ⅰ、Ⅲ型胶原的合成,并使Ⅰ、Ⅲ型胶原mRNA减少,说明抑制胶原合成发生在转录前水平。
3.3 磷酯酰醇三激酶(PI 3-K)及其抑制剂
  PI 3-K聚集激活PDGF受体,它由85KD的调节亚单位(2个SH-2区域)和110KD的催化亚单位构成。PDGF刺激PI 3-K与其受体结合,使85KD亚单位酪氨酸磷酸化后,激活蛋白激酶C和蛋白激酶B。这一信号传导引起细胞增殖及迁移,并聚集于炎症区[15]。PDGF-AA、AB及BB均可激活PI 3-K,以PDGF-BB作用最强,这与其促细胞分裂增殖能力有关。PDGF-BB对HSC的增殖和化学趋化性起作 用,而PDGF-A只促HSC增殖,无化学趋化作用,这可能与结合于不同受体,以及与受体后信号传导途径不同有关。渥曼青霉素(wortmannin)是一种真菌代谢产物,可结合PI 3-K,非竞争性抑制PI 3-K活性;但对受体的自动磷酸化和85KD蛋白与受体之间的联系无影响。渥曼青霉素还能部分抑制ERK活性,对它的深入研究,有可能成为一种新的抗纤维化药物[7]
3.4 钙离子及其抑制剂
  钙离子浓度的变化也与细胞增殖有关。实验证明PDGF明显升高细胞内[Ca2+[17]。其机理可能为PDGF与其受体结合后,酪氨酸激酶自动磷酸化,诱导磷酸肌醇(IP)循环,其循环产生IP3作用于细胞内皮网特异受体使其Ca2+释放,引起细胞内Ca2+水平迅速增加启动细胞内信号系统(I相)。IP3进一步磷酸化产生IP4又促使细胞外Ca2+内流 ,即细胞内Ca2+浓度的慢反应(Ⅱ相)[16]。证实PDGF诱导的Ca2+升高主要为细胞外Ca2+内流,与“T”型通道打开有关[17]。发现有机物氯化镍抑制“T”型通道,故有可能抑制PDGF所诱导的有丝分裂。因此,开发“T”通道特异抑制剂可阻断肝纤维化[9]。国内学者[18]选用细胞外钙离子拮抗剂维拉帕米(ver)和细胞内钙离子拮抗剂尼卡地平(nic),观察其对大鼠肝细胞胶原合成及升钙作用,结果显示ver可抑制PDGF促胶原合成和升钙效用,若ver与nic合用效果更佳。
3.5 细胞Na-H交换途径及其抑制
  Di Sario[19]等人的研究表明:HSC激活伴随着Na-H交换的激活,细胞内pH增加。这种激活依赖于钙离子-钙调蛋白及蛋白激酶C途径。证明PDGF可增加Na-H交换活性,促进细胞分裂。Na-H交换抑制剂阿米洛利(amiloride)可抑制PDGF诱导的细胞增殖,故可能有抗纤维化作用。
3.6 酪氨酸蛋白激酶(TPK)及其抑制剂
  PDGF与受体结合,激活受体细胞膜内部分的TPK,引起一系列信号传导及调节细胞增殖。因此阻断PDGF作用的关键之一是阻断TPK的活性。槲皮素(quercetin)是一种TPK抑制剂,属黄酮类,可以阻断细胞膜内酪氨酪残基的磷酸化使TPK失活,PDGF不能发挥作用[20]。故对TPK抑制剂的开发可望成为阻断纤维化的另一途径。

王萍(陕西省人民医院消化研究室,西安 710068)
袁农(陕西省人民医院消化研究室,西安 710068)

 

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