查看更多
密码过期或已经不安全,请修改密码
修改密码壹生身份认证协议书
同意
拒绝
同意
拒绝
同意
不同意并跳过
肝纤维化是由于各种致病因子破坏肝细胞,导致的肝脏组织结构异常增生,是多种慢性肝病向肝硬化甚至肝癌转化的必经病理过程。活性氧/活性氮(ROS/RNS)作为氧化应激的产物,是近年来肝纤维化研究的热点之一,其通过细胞内外作用产生,是参与细胞生长、分化、衰老和凋亡的信号介质[1]。当氧化和抗氧化失调,就会造成ROS/RNS产生过多或清除不足并诱导细胞毒作用,造成肝脏脂质、蛋白质和DNA过氧化损伤,进而促进或加重肝纤维化[2]。NF-κB信号通路是调控炎症的重要通路之一,在多种慢性肝病发生发展中发挥关键的调控作用[3]。本文围绕ROS/RNS与NF-κB级联交互关系及其在肝纤维化中的重要作用进行综述,以期为基于ROS/RNS与NF-κB信号通路的肝纤维化靶向治疗提供策略和参考。
机体内正常代谢可以产生ROS/RNS,在生理状态下它们的产生与清除动态平衡。其中ROS是体内含氧化合物的总称,主要包括超氧阴离子、羟自由基、过氧化氢等[4]。而RNS是高氧化活性自由基和硝基类化合物的总称,包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和过氧化亚硝酸盐(ONOO-)等[5]。ROS的来源大致可分为两大类:第一类是内源性生物过程,主要由线粒体的八个部位氧化代谢,释放ROS,作为各种必要反应的副产品或废物;第二类是外源性物质的反应过程,细胞因子及细菌入侵,在分子合成或分解过程中产生ROS,作为信号传输的一部分[1]。ROS还可产生细胞分隔,作为决定氧化还原信号传导或氧化损伤的关键,保证信号传导与物质代谢相互调节[6]。正常情况下,RNS是由线粒体在低氧状态下产生的,而在炎症过程中引发的氧化爆发期间,免疫系统的细胞会产生超氧阴离子和NO,二者反应产生大量更具氧化活性的分子,在该条件下RNS会过量产生导致亚硝化反应,从而改变蛋白质结构,抑制其正常功能[7]。大多数实验证据表明,低水平的ROS/RNS不会影响线粒体的形态或诱导丝状化,而过高的ROS/RNS水平不能被细胞的抗氧化防御系统平衡[8],会导致氧自由基数量增多,这些自由基作用于细胞膜脂,氧化应激反应被放大,进一步刺激炎症细胞激活,造成氧化应激与炎症反应之间正相关式的恶性循环[9]。
肝脏的免疫细胞、肝星状细胞(HSC)、肝细胞、肝窦内皮细胞均可产生ROS/RNS,其主要来源于线粒体呼吸链、黄嘌呤氧化酶、NADPH氧化酶(NOX)、脂质过氧化物酶、细胞色素p450酶、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)等多种酶系统的催化。ROS/RNS既可以直接参与肝纤维化发生,也可通过其他病理过程介导肝纤维化发生发展[10]。现已证实,肝炎病毒、酒精、脂多糖、胆汁淤积等均可刺激肝细胞表达NOX1、NOX2和NOX4,催化ROS产生并诱导肝细胞凋亡及Kupffer细胞激活,凋亡的肝细胞分泌TGF-β、TNF-α、PDGF、EGF等促纤维化分子,肝Kupffer细胞通过自分泌或旁分泌产生TGF-β、TNF-α、IL-6、IGF等促炎因子或促纤维化分子,通过TGF-β/smad、NF-κB等信号通路级联反应,造成肝脏氧化应激水平升高,刺激HSC活化增殖,促进胶原合成增加,介导纤维化发生[11]。此外,活化的HSC表达NOX1、NOX2、iNOS增加,ROS/RNS产生进一步增加,TGF-β/smad、MEK/ERK、PI3K/AKT等信号通路激活,诱导肝细胞凋亡并加重肝损伤[12-13]。在肝纤维化发生过程中,ROS/RNS相互协同或拮抗发挥作用[14]。研究[15]表明ROS可激活核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)炎症体,诱导慢性炎症和纤维增生,导致HSC活化,最终促进纤维化。Zhang等[16]用野生型和ERKO小鼠肝纤维化模型,证明柴胡皂苷d可通过激活ERβ通路负性调节ROS/NLRP3炎症小体,从而减轻肝纤维化。Yi等[17]证实了小檗碱通过抑制自噬,提高ROS水平,增强铁蛋白降解,诱导HSC铁死亡,驱动HSC铁下垂以减轻肝纤维化。Gan等[18]应用NOX抑制剂干预CCl4诱导的肝纤维化模型后,发现其对肝细胞TGF-β1信号表达有明显抑制作用,可通过此降低ROS/RNS表达减少炎症反应,减轻肝纤维化。Chung等[19]用NecroX-7通过抑制全细胞ROS/RNS和炎症反应,来改善小鼠NASH模型的肝脏脂肪变性和纤维化。上述研究表明ROS/RNS参与肝纤维化进程,是肝纤维化发生发展中的重要一环。
NF-κB属Rel蛋白家族,主要由c-Rel、RelB、p65、p50和p52构成,是经典的细胞核转录因子,被称为NF-κB/Rel蛋白家族。其中,p65与p50广泛存在于人体中,发挥着主要生理作用,p65的C末端具有活化NF-κB所需的反式激活域,对表达起正调节作用,而p50不存在转录激活区域,可以抑制转录[20]。NF-κB在未激活状态时,与IκB蛋白共同静息存在,参与体内大部分炎症反应的调控。当受到外源信号如紫外线、药物、压力等刺激时,IκB蛋白的丝氨酸被磷酸化,促使IκB蛋白降解,从而刺激NF-κB释放进入细胞核,调控多种mRNA转录,此为NF-κB激活的经典信号途径;而其并不是唯一途径,某些不依赖IKK复合物激活的胞外信号刺激,通过MyD88蛋白与下游TRAF6连接并相互作用,使TRAF6二聚化,对于免疫应答同样重要,属于非经典信号途径[20-22]。
NF-κB活性受到严格调控,其失控与否对于机体平衡状态有重要影响,可导致多种疾病发生,肝脏疾病也是其中的一种,而肝纤维化属慢性肝病进程中的病理变化[22]。肝损伤时,NF-κB诱导型激酶表达增多,NF-κB信号通路活化,激活巨噬细胞促使其释放多种炎症细胞因子、趋化因子、促凋亡分子,触发肝脏炎症反应并诱导肝细胞凋亡[23]。肝Kupffer细胞作为特殊的巨噬细胞,在肝脏炎症时释放大量自由基产物促进细胞浆中的IκBα降解和NF-κB的亚基p65和p50核转录,使得NF-κB持续活化,活化的NF-κB刺激巨噬细胞分泌促炎因子[24](如IL-1β、IL-6等)和促纤维化分子,活化并募集HSC至损伤部位,导致肝纤维化形成[25]。马良等[26]对130例乙型肝炎肝硬化患者的TLR4、MyD88、NF-κB的水平进行分析,得出这三项的变化情况与肝脏疾病的病理进程相关,相较于正常人来说,呈明显的过度表达,也就是说肝纤维化发生与NF-κB表达呈正相关。肝纤维化时NF-κB活性增强,以致炎症反应持续发生,促炎因子诱导炎细胞浸润,使得正常肝细胞持续损伤,加重肝纤维化程度。崔东来[27]通过应用小分子干扰RNA技术抑制NF-κB p65基因,证明抑制NF-κB活性的药物可促进HSC凋亡,逆转实验性肝纤维化,减少细胞外基质合成,起到抗肝纤维化的作用。由此来说,寻求抑制NF-κB活性的方法,对于防治肝纤维化发生及发展有切实可行的作用。陈建勇等[28]对60只肝纤维化SD大鼠模型,应用卡维地洛干预后的变化情况做了比较记录,发现该药物可以使NF-κB蛋白表达水平逐渐降低,达到抑制肝脏炎症反应和肝纤维化进展的作用。朱净等[29]将32只SD大鼠随机分成对照和模型两组,用CCl4诱导肝纤维化模型,发现NF-κB在正常大鼠的肝组织中仅有少量表达,在CCl4注射后表达水平随注射周期和纤维化程度不断增加,进一步提示NF-κB在肝纤维化过程中的重要作用。
外源性与内源性因素刺激肝脏,导致肝脏内氧化与抗氧化状态失衡,发生氧化应激,造成ROS/RNS产生过多,启动NLRP3炎性小体,促使炎症因子IL-1、IL-6和TNF-α等的表达,这些因子的表达可刺激位于TLR4下游信号通路连接处的NF-κB活化,而活化的NF-κB又会导致IL-1、IL-6和TNF-α等的增加和ROS/RNS的积聚。所以当肝细胞坏死或凋亡时,炎症反应与氧化应激相互影响,NF-κB信号通路激活与多种炎症因子表达相互影响,促使ROS/RNS产生并大量蓄积,升高肝脏氧化应激水平,加重肝细胞损伤并诱导HSC激活[7],以胶原为主的细胞外基质大量沉积在肝组织内,促使纤维化形成[30]。上述联系形成了循环影响、相互连带的级联交互关系(图 1)。研究表明,具有抗氧化作用的超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)、过氧化氢酶(CAT)可通过清除过氧化氢、羟自由基、NO、二氧化氮等自由基而抑制肝纤维化。因此,ROS/RNS与NF-κB之间级联交互关系对于肝纤维化防治起重要的指导作用,抑制两者交互则可控制正常肝细胞向肝纤维化发展的进程。可以通过抑制NF-κB信号通路激活,来恢复氧化与抗氧化失衡的状态,降低炎症反应发生;也可通过抑制炎症反应,平衡氧化与抗氧化水平,来降低对NF-κB的过度激活,减轻肝纤维化程度。
冯晓异等[31]应用三七总皂苷治疗非酒精性脂肪肝大鼠,发现其可以有效降低肝组织NO、iNOS水平,以及NF-κB信号通路的表达,从而达到减轻炎症反应及缓解肝脏损伤的作用。Tang等[32]观察了山奈素对高脂饮食诱导肝纤维化的干预作用,发现山奈素可通过降低TLR4的表达水平,抑制NF-κB信号通路的激活,减少MCP-1、IL-6、TNF-α等炎症因子的产生,减轻肝细胞损伤和ROS/RNS的产生,具有抗纤维化作用。Liu等[33]研究发现知母皂苷可以下调p-NF-κB的蛋白水平并上调Nrf2/HO-1的蛋白水平,减轻肝组织的氧化损伤,有效阻断肥胖大鼠的炎症和血脂异常。Li等[34]应用NAFLD大鼠模型研究发现,橙皮素可以通过激活PI3K/AKT-Nrf2信号通路,降低ROS的产生,抑制NF-κB介导的炎症,减轻纤维化程度。Chen等[35]对硫代乙酰胺(TAA)诱导的肝纤维化小鼠给与脱落酸干预治疗,发现治疗组小鼠肝组织匀浆中α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和I型胶原显著减少,丙二醛(MDA)降低,GSH和CAT增高,其可能是通过抑制NF-κB信号通路发挥抗炎、抗氧化损伤和抗肝纤维化的功效。Rodríguez等[36]的研究发现Maresin-1具有治疗二乙基亚硝胺诱导的肝纤维化的作用,其机制可能与抑制NF-κB p65的核转移,降低TGF-β及其受体水平,减少ROS产生,减轻炎症反应有关。Zaghloul等[37]应用黄芩苷治疗TAA诱导的肝硬化大鼠,结果显示黄芩苷可减少促炎因子形成,降低NF-κB信号通路对炎症反应的驱动,通过抗氧化能力靶向调控炎症,发挥抗纤维化功效。除上述列举文献外,还有很多研究者[38-42]开展了相关实验,均发现ROS/RNS、NF-κB与肝纤维化发生发展密切相关。
ROS/RNS是细胞正常代谢的产物,被认为是控制生物体各种正常生理功能的第二信使。而病理的氧化应激状态,氧化与抗氧化系统失衡,会使ROS/RNS大量堆积,直接激活HSC,产生导致纤维化的细胞外基质或诱导肝细胞炎症。ROS/RNS在NF-κB信号通路的激活中发挥核心作用,可促使激活所需的IκB激酶与IκBα磷酸化,而后NF-κB移位到细胞核中被激活。NF-κB信号通路的激活导致炎症因子释放,氧化应激水平升高,氧化自由基增多,失去原有的动态平衡,肝纤维化形成。近年来多项研究表明具有直接或间接抗氧化活性的化合物,可清除自由基或改善氧化应激状态,预防或减轻实验性肝纤维化的发生发展。抑制NF-κB信号通路亦能改善氧化应激和炎症反应,从而调控肝纤维化的进程。据此,可以利用ROS/RNS与NF-κB信号通路的交互作用,通过采取措施调节氧化还原稳态、抑制NF-κB信号通路的激活,来缓解甚至阻止患者纤维化。因此,还需深入研究ROS/RNS与NF-κB信号通路级联交互的分子机制,探索逆转肝纤维化发生发展的特效靶向药物,为改善肝纤维化提供依据和帮助。
查看更多