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【摘要】 本文通过查阅国内外资料，简单介绍了TGF-β1并详细综述了其肝纤维化中的作用，旨在阐明TGF-β1在肝纤维发生发展过程中的重要意义�
【关键词】TGF-β1；肝纤维化
转化生长因子β1 (transforming growth factor β1，TGF-β1)是一组具有多种生物学功能的蛋白多肽，对细胞的生长、分化和多种生理、病理过程起重要调节作用。它不但参与细胞周期的调控、血管及胚胎的形成、诱导细胞的凋亡以及免疫调节等过程，同时还参与细胞外基质(extracenular matrix， ECM)的分泌和发育分化等过程。在以ECM降解失常为主要病机的肝纤维化的形成过程中，TGF-β1是最核心的细胞因子之一[1]。
1 TGF-β1及其受体�
TGF-β1是细胞因子TGF-β超家族成员之一，上世纪70年代末从血小板中首次分离，因其能促进成纤维细胞的转化生长而得名。TGF-β广泛存在于动物正常组织细胞及转化细胞中，以骨组织和血小板中含量最多。TGF-β在人及哺乳动物中存在三种亚型，分别是TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，它们有相似的生物学功能，而且结构上有70%~80%的同源性[2]。
2 肝脏中TGF-β1的细胞来源�
体内多种细胞如淋巴细胞、血小板、巨噬细胞等均可合成与分泌TGF-β1，在正常肝脏中TGF-β1 mRNA绝大部分分布于Kupffer细胞，其次为肝星状细胞(hepatic stellate cell， HSC)，而肝窦内皮细胞和肝细胞则无表达。在纤维化肝脏中TGF-β1 mRNA在HSC的表达较正常增加12倍，大大超过Kupffer细胞，而肝窦内皮细胞内亦有明显表达[3]。亦有人在胆管上皮细胞检测到TGF-β1 mRNA[4]。
3 TGF-β1在肝纤维化形成中的作用�
TGF-β1具有广泛生物学效应，特别是对于ECM的合成和代谢具有重要调节作用，对以肝纤维化为典型例证的纤维化病变发生过程中相关细胞的初始激活作用及其促进ECM的异常过度沉积的特性，使TGF-β1在纤维化性病变中发挥着非常重要的病理作用[5-6]。正常肝脏细胞中HSC占肝脏细胞的5%左右，多种病因导致的肝损伤，都将导致HSC的转化、激活，而其中TGF-β1就是强效致纤维化因子。
3．1 对纤维化形成细胞的初始激活 肝脏中TGF-β1是各种TGF-β异构体中最主要的存在形式，肝实质细胞受损后释放的TGF-β1是启动邻近静息态HSC激活和转化的初始信号之一[7]。肝脏Kupfer细胞、血小板是纤维化早期TGF-β1的主要来源。Kupfer细胞、单核细胞、血小板的旁分泌及HSC的自分泌是TGF-β1早期持续增高并使肝纤维化持续发展的重要原因[8-9]。有人曾在肝纤维化形成的3步激活模式中说明了TGF-β1的这种初始激活作用，并已被大量研究证实[10]。具体为：①炎症前期，肝细胞受损生成TGF-β1等细胞因子旁分泌作用于HSC，导致HSC增殖;②炎症期，与HSC相邻的Kuffer细胞被激活，TGF-β1等细胞因子进一步释放，激活HSC转化成MFb;③炎症后期，MFb分泌TGF-β1等细胞因子作用自身并使未转化的HSC向MFb转化，合成ECM。
3．2 促进ECM的产生 TGF-β1通过促进成纤维细胞等基质产生细胞中葡萄糖、氨基酸的转运和糖酵解等代谢过程，导致胶原蛋白、非胶原糖蛋白、蛋白多糖等ECM产生增加，这是形成器官、组织纤维化的物质基础。进一步研究TGF-β1促进ECM合成的分子机理，发现在多数ECM组分，特别是胶原基因的启动调控序列上均有TGF-β1反应元件。对l型胶原α2基因上游-3．5 kh的调控序列研究表明，TGF-β1可促进该序列作为启动子的转录调控活性。将小鼠及人I型胶原α�1、α2链基因上游调控序列与报告基因氯霉素乙酰基转移酶(CAT)组成的重组体转染成纤维细胞后，TGF-β1具有促进报告基因的活性，提示TGF-β1具有促进小鼠及人I型胶原α�1、α2链基因上游调控序列作为启动子的活性。进一步的研究还发现，转录因特异蛋白-1(Sp-1)、激活蛋白-1(Ap-1)参与介导了TGF-β1的这种激活效应。TGF-β1部分通过上调Sp-1、Ap-1，发挥其促进胶原等ECM基因转录激活的作用［11，12］。最新研究还在多种ECM基因上对TGF-β1作用元件和作用区进行了精细定位，在分子水平上充分说明了TGF-β1促进ECM基因表达的作用机制[13-14]。�
除对ECM基因的直接作用外，TGF-β1还通过对其他细胞因子的影响，如覆盖抑制胶原产生的细胞因子肿瘤坏死因子(TNF-α)在胶原等基因上的反应元件、上调强效细胞有丝分裂原性细胞因子血小板衍生生长因子(PDGF)受体在成纤维细胞的表达，间接促进成纤维细胞的增殖，增加纤维产生细胞的数量，使ECM基因表达得到进一步强化[15-16]。
3．3 改变基质金属蛋白酶(MMP)及其抑制剂的活性 正常情况下，组织重建是基质蛋白的合成和降解保持动态平衡的结果。基质的降解受纤溶酶和MMP的调节。肝脏和肾脏产生纤溶酶原后经血液循环到达组织，激活后为纤溶酶，可降解胶原蛋白、纤维连接蛋白等ECM成分并激活胶原酶等MMP。纤维化、硬化的形成是ECM产生、降解失衡所致，TGF-β1一方面促进ECM基因激活转录并高表达，另一方面还通过抑制MMP和促进组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP)，减少异常合成的ECM降解，从而加重ECM在损伤组织、器官的沉积[17]。研究表明，在纤维化形成过程中，TGF-β、TIMP-1、I型胶原表达依次升高。进一步研究TGF-β1抑制MMP基因表达的机制，在兔MMP-1基因上游-249 bp、鼠MMP-3基因上游-709 bp处鉴定发现了一个TGF-β1抑制性反应元件(TIE)，分子水平的研究进一步证实，TGF-β1对MMP及TIMP调节作用机理及其在纤维化性病变中的作用[18]。
3．4 细胞周期调节作用 TGF-β1在体内外均能抑制多种细胞包括正常细胞和肿瘤细胞的生长，并使这些细胞停滞在细胞周期的G0期。由于G0期是决定细胞继续进入细胞周期还是停滞或退出细胞周期的一个重要时期，因此，TGF-β1与细胞的增殖、分化、衰老、凋亡、转化等密切相关。对于不同细胞，TGF-β1对期的阻断作用不完全相同，对于诸如肝细胞等的G0期阻断最终表现为细胞的凋亡。TGF-β1通过作用于细胞周期相关蛋白调节细胞周期。近年来的研究表明，细胞周期素(cyclin)、周期素依赖激酶cdk、cdk抑制剂(CDI)等都参与并介导了TGF-β1对细胞周期的阻断作用；另外，一些原癌基因和肿瘤抑制基因的产物如c-myc、Rb等在这一过程中也发挥重要作用。其中，TGF-β1对G0期的影响主要通过下调细胞周期素A、细胞周期素D1、细胞周期素D2、细胞周期素E及cdk2、cdk4 mRNA和蛋白质表达以及cyclinfcdk复合物活性实现。与TGF-β1生长抑制作用有关的CDI包括p27、p15、p21，其中p27、p15的发现均得益于TGF-β1相关研究。p27最早发现于用TGF-β1阻断在期的貂肺上皮细胞(MvlLu)抽提物中。在体外，p27不能单独结合细胞周期素或cdk，但能结合多种cyclinfcdk复合物，并抑制它们的活性。研究表明，TGF-β1通过蛋白质翻译后水平调节p27的生物学效应。p15发现于经TGF-β1处理的细胞中，p15较专一地结合cdk4、cdk6，并使细胞周期素D游离出来。TGF-β1可促进p15的表达，并与cdk4、cdk6结合增多，cdk4、cdk6活性下降。就目前的研究现状而言，虽然TGF-β1对细胞周期的调节机理研究已取得重要突破性进展，但就TGF-β1对不同来源细胞的调节差异及其对生长抑制全过程的调节机制，目前的认识还不完整[19]。
3．5 参与调节TGF-β1活性 TGF-β1通过与细胞表面Ⅱ型、I型受体的结合，形成Ⅱ型受体-TGF-β1-I型受体三聚体复合物，磷酸化后的I型受体将信号放大传递给细胞内重要的信号分子Smad，从而产生相应生物学效应[20]。有关Smad在介导TGF-β1信号传导中的作用已取得重大进展[21]。目前共发现9个同源基因，根据Smad蛋白质在TGF-β1家族成员信号传导中的作用，可将之分为3类：受体调节性Smads(receptor-regulated Smad，R-mads)：Smad 1、2、3 、5 、8、9；通用Smad(Common Smad，Co-Smad)：Smad 4；抑制性Smads(inhibitory Smads，I-Smad)：Smad 6、7[24-25]。其中Smad 7的反馈调节具有特别重要的意义。动物实验表明，导入Smad 7基因使之过表达后，细胞内TGF-β1的信号传导被阻断，肝纤维化模型鼠的肝胶原含量减少、HSC的激活标志α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达减少。进一步细胞学研究证实，转染有Smad 7的HSC活化与增殖受抑制，Smad 2、3磷酸化被抑制，细胞内α-SMA结构破坏，充分说明了Smad分子的平衡协调表达对于调节TGF-β1生理、病理功能具有重要意义[22]。
4 在肝纤维化诊断中的作用�
由于肝活检的限制性，对肝纤维化进行非侵入性诊断显得尤为重要，特别是在治疗监测和动态反映纤维化程度过程中，Zhang[23]等研究发现肝纤维化患者的血清血小板趋化生长因子(PDGF-BB)、TIMP-1和TIMP-1/MMP-1的血清水平比正常对照组分别升高2．52、0．5和1．67倍。同时研究发现，TIMP-1 mRNA和TIMP-1 mRNA与MMP-1 mRNA的比值也分别比正常对照组升高1．6和1．79倍；而TGF-β1、MMP-1和MMP-1 mRNA在患者和对照组间没有差异。Flisiak[24]等研究发现肝硬化导致血浆TGF-β1浓度显著上升，为正常时的2倍。在酒精性肝硬化患者中，通过TGF-β1与其他反映肝损伤的生物化学指标比较发现，TGF-β1与血清胆红素有显著相关性。研究同时发现，在所有肝硬化患者中TGF-β1上升水平取决于肝功能不全程度，它与Child-Push评分呈正相关，这在酒精性肝硬化患者中尤其明显。在肝炎肝硬化患者中，也同样证实了这种相关性。Lebensztejn[25]等发现在因肝炎所致肝纤维化儿童患者中，血清TGF-β1明显升高，但在中、重度纤维化间没有明显差异。
5 在肝纤维化治疗中的作用
5．1 抑制TGF-β1的生成 He[26]等用中药和硒治疗肝纤维化大鼠发现其肝组织中TGF-β1的表达明显减少。这说明中药和硒通过抑制TGF-β1对肝纤维化大鼠具有一定的保护作用。Jiang[27]等用反义TGF-β1和的Ⅰ型和Ⅱ型受体治疗猪血清诱导的大鼠肝纤维化模型，结果发现TGF-β1、羟脯氨酸和Ⅰ、Ⅲ型胶原都有下降。
5．2 抑制TGF-β1的活化 TGF-β1以非活性形式分泌，它必须被活化后才能与其受体结合发挥作用，所以抑制TGF-β1活化是肝纤维化治疗中至关重要的一步。Kondou[28]等报道用LSKL肽治疗二甲基苯铵(DMN)诱导的大鼠肝纤维化，可使活化的与总的TGF-β1的比值下降，并且磷酸化的Smad2也比对照组有所下降。其机制为LSKL肽能模拟LAP中与TGF-β1活性片段结合的结合位点，从而抑制TGF-β1的活化。组织检查发现LSKL肽能防止肝纤维化的进展。此外，还发现肝组织中透明质酸、羟脯氨酸和 胶原均有所下降。
5．3 抑制TGF-β1与其受体的结合 Ⅱ型受体在肝纤维化过程中发挥重要作用。Ueno[29]等在DMN诱导的肝纤维化大鼠模型中，用可溶性TGF-β1的Ⅱ型受体对其进行肌注，发现肝纤维化明显改善，并且羟脯氨酸也明显下降，这2个结果在肌注组与通过门静脉局部给药组之间没有差异。
5．4 利用Smad7抑制信号转导 Smad 7是TGF-β1/smad信号转导通路中一个重要的抑制性调控因子。Smad 7可与活化的TGF-β1受体连接，通过阻断Smad 2、Smad 3与受体的作用和磷酸化来干扰它们的被活化 ；另外，Smad 7可与一系列被称为Smurf的泛素连接酶相互作用，当Smad 7/Smurf复合物聚集至TGF-β1受体时，Smurf可通过蛋白酶体和溶酶体途径来诱导其降解[30]。
5．5 用细胞因子IL-10治疗 Zhang[31]等用IL-IO治疗四氯化碳诱导的肝纤维化大鼠，发现血清TGF-β1水平较对照组明显下降，肝组织学改变明显改善。Nelson[32]等报道用IL-10治疗24例慢性丙型肝炎患者，发现血清ALT水平下降，并且肝脏炎症和纤维化情况有所改善。
6 讨论�
TGF-β1/smad信号转导通路的分子机制正逐步被探明，其在肝纤维化形成中的作用和针对TGF-β1/smad信号转导通路设计的治疗策略也有不少探索，而且目前对肝纤维化机制的研究，很多专家和学者已经将目光转向了TGF-β2，为探索肝纤维化的机制及治疗方式开辟了一个新天地。�
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