肝纖維化是多種慢性肝病的共同結(jié)局，最終發(fā)展為肝硬化、肝癌等終末期肝病，其病變的特征主要是細(xì)胞外基質(zhì)，尤其是膠原蛋白的過(guò)度沉積。缺氧是肝纖維化發(fā)展過(guò)程中的常見(jiàn)特征，可通過(guò)介導(dǎo)慢性炎癥、細(xì)胞外基質(zhì)沉積促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展。缺氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α）是介導(dǎo)細(xì)胞參與缺氧反應(yīng)的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，可上調(diào)一系列與肝纖維化相關(guān)基因的表達(dá)促進(jìn)肝纖維化。眾所周知，肝星狀細(xì)胞（HSC）的激活在肝纖維化的發(fā)展過(guò)程中起核心作用，研究表明HIF-1α可激活HSC，促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。此外，Copple等敲除HIF-1α后發(fā)現(xiàn)肝纖維化程度明顯減輕。上述研究均證實(shí)了HIF-1α在肝纖維化發(fā)生發(fā)展過(guò)程中具有重要作用。然而，目前有關(guān)靶向HIF-1α治療肝纖維化的進(jìn)展十分有限，本文就HIF-1α與肝纖維化相關(guān)信號(hào)通路、基因之間的關(guān)系及可能治療手段進(jìn)行綜述。

1  HIF-1的基本結(jié)構(gòu)

HIF-1是Semenza等在低氧誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞株時(shí)發(fā)現(xiàn)的與調(diào)節(jié)細(xì)胞適應(yīng)低氧環(huán)境有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子。HIF-1是一種由氧依賴(lài)的α亞基和穩(wěn)定表達(dá)的β亞基構(gòu)成的異二聚體轉(zhuǎn)錄因子，主要包含螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)域、參與二聚體形成及DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域、被泛素化蛋白酶通路降解的氧依賴(lài)降解區(qū)域和位于蛋白C-末端殘基的兩個(gè)轉(zhuǎn)錄域。HIF-1通過(guò)調(diào)節(jié)靶基因啟動(dòng)子區(qū)域中的缺氧反應(yīng)元件（HRE）的二聚體化調(diào)控氧代謝。

HIF-1α是HIF-1調(diào)控氧代謝的活性亞基，常氧條件下，α亞基在HIF羥化酶1、2、3的作用下迅速發(fā)生羥基化，并通過(guò)泛素化降解，使細(xì)胞內(nèi)的HIF-1α維持在低濃度；但在缺氧誘導(dǎo)下，HIF羥化酶1、2、3功能受限，α亞基不能經(jīng)上述途徑降解，細(xì)胞內(nèi)的HIF-1α蛋白水平升高。胞漿中積累的HIF-1α易位到細(xì)胞核中與β亞基結(jié)合形成異二聚體，并結(jié)合HRE調(diào)節(jié)機(jī)體以適應(yīng)缺氧環(huán)境（圖1）。此外，細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子和氧化應(yīng)激等均經(jīng)上述途徑調(diào)節(jié)HIF-1α的表達(dá)。

圖1  HIF-1α的調(diào)控機(jī)制  PHDs：HIF羥化酶1、2、3

2  HIF-1α促進(jìn)肝纖維化

肝纖維化是多因素介導(dǎo)的復(fù)雜病理生理過(guò)程，其中缺氧可通過(guò)介導(dǎo)肝臟慢性炎癥、細(xì)胞外基質(zhì)的沉積以及血管新生等加速肝纖維化進(jìn)程。HIF-1α作為調(diào)節(jié)氧代謝的重要轉(zhuǎn)錄因子，在肝纖維化發(fā)展和HSC活化中發(fā)揮重要作用。首先在多種肝纖維化模型中檢測(cè)到HIF-1α表達(dá)顯著升高，且升高的幅度與肝纖維化嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。Mesarwi等進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)HIF-1α缺失的小鼠其α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）和Ⅰ型膠原蛋白（collagen Ⅰ）的表達(dá)明顯下調(diào)，纖維化程度顯著減輕。其次發(fā)現(xiàn)缺氧與HSC的活化密切相關(guān)。Copple等將小鼠HSC在0.5%氧濃度下培養(yǎng)后，發(fā)現(xiàn)HSC中α-SMA的表達(dá)升高，并伴HIF-1α和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）表達(dá)的上調(diào)和膠原纖維的沉積；Wang等將大鼠HSC在1%的氧濃度下培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)大鼠HSC中的HIF-1α、α-SMA和Vimentin表達(dá)明顯上調(diào)；敲除 HIF-1α后，缺氧誘導(dǎo)的HIF-1α、α-SMA和Vimentin等基因的上調(diào)受到了不同程度的抑制，同時(shí)還伴有TGFβ1、IL-6、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子和collagen Ⅰ的表達(dá)下調(diào)、纖維化程度減輕。此外，研究發(fā)現(xiàn)缺氧除了可誘導(dǎo)HSC外，也可誘導(dǎo)正常肝細(xì)胞表達(dá)HIF-1α，并上調(diào)促纖維化介質(zhì)如VEGF、纖溶酶原激活物抑制劑、血漿腎上腺髓質(zhì)素-1/-2等的表達(dá)。上述研究結(jié)果提示HIF -1α對(duì)肝纖維化的發(fā)展和HSC的活化具有重要的調(diào)控作用。

此外，肝纖維化的發(fā)生與細(xì)胞外基質(zhì)的生成和降解密切相關(guān)。在缺氧條件下，HIF-1α可通過(guò)調(diào)控基質(zhì)金屬蛋白酶/組織抑制劑基質(zhì)金屬蛋白酶-1的表達(dá)促進(jìn)肝纖維化。Mochizuki等表示基質(zhì)金屬蛋白酶/組織抑制劑基質(zhì)金屬蛋白酶-1是HIF-1α下游的靶基因，當(dāng)干擾HIF-1α后二者表達(dá)明顯下調(diào)。因此，促進(jìn)基質(zhì)的降解是抗纖維化的重要途徑。綜上，HIF-1α可通過(guò)上調(diào)促纖維化基因的表達(dá)促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生。因此，進(jìn)一步探討HIF-1α與肝纖維化相關(guān)通路之間的關(guān)系，或可為肝纖維化的治療提供新靶點(diǎn)。

3  HIF-1α參與肝纖維化相關(guān)信號(hào)通路的調(diào)節(jié)

TGFβ通路是促進(jìn)肝纖維化發(fā)展的經(jīng)典通路，此外MAPK信號(hào)通路、PI3K/AKT (PKB) /mTOR以及HIF-1α/VEGF均與肝纖維化的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

3.1  HIF-1α與TGFβ信號(hào)通路

TGFβ信號(hào)通路可參與肝損傷-肝纖維化-肝癌發(fā)展的全過(guò)程，主要通過(guò)激活HSC和介導(dǎo)肝細(xì)胞大量死亡促進(jìn)肝纖維化及終末期肝病的發(fā)生。Kim等發(fā)現(xiàn)HIF-1α可增加TGFβ信號(hào)通路的傳導(dǎo)，促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生。他們利用TGFβⅠ型受體激酶抑制劑EW-7197干預(yù)膽管結(jié)扎誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)EW-7197可抑制HIF-1α誘導(dǎo)的TGFβ信號(hào)通路的激活，進(jìn)一步減少HSC的活化及細(xì)胞外基質(zhì)的沉積以減輕肝纖維化。

3.2  HIF-1α與MAPK信號(hào)通路

MAPK信號(hào)通路是調(diào)控細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的重要系統(tǒng)，在HSC的活化和增殖，肝纖維化發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中扮演著重要角色。有研究通過(guò)血吸蟲(chóng)的小鼠肝纖維化模型和低氧處理的HSC證實(shí)了HIF-1α參與HSC的活化和肝纖維化形成，進(jìn)一步利用MAPK的磷酸化抑制劑PD98059預(yù)處理HSC，發(fā)現(xiàn)MAPK磷酸化受到抑制時(shí)可增強(qiáng)HIF-1α泛素化并抑制HIF-1α易位到細(xì)胞核中，減少HSC的激活，可見(jiàn)MAPK參與了HIF-1α活性的調(diào)節(jié)。這提示可通過(guò)抑制細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）/MAPK信號(hào)通路減少HIF-1α的表達(dá)，減輕肝纖維化。

3.3  HIF-1α與PI3K/AKT ( PKB)/mTOR信號(hào)通路

PI3K/AKT (PKB) /mTOR信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)重要信號(hào)傳導(dǎo)通路之一，在HSC活化和膠原沉積中具有重要作用，可與TGFβ、MAPK信號(hào)通路協(xié)同調(diào)節(jié)HSC的活性，參與肝纖維化的發(fā)展。Zhao等利用芍藥苷預(yù)處理肝纖維化小鼠，發(fā)現(xiàn)芍藥苷處理后細(xì)胞外基質(zhì)降解增加、α-SMA和collagen Ⅲ的表達(dá)顯著降低，而這一作用主要通過(guò)抑制mTOR依賴(lài)的途徑減少HIF-1α的表達(dá)實(shí)現(xiàn)。

3.4  HIF-1α與VEGF

大量研究表明肝內(nèi)新生血管的形成與肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，VEGF作為促進(jìn)血管生成的重要調(diào)控因子，在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)敲除HIF-1α的小鼠HSC中VEGF的表達(dá)減少，提示VEGF是HIF-1α的潛在靶基因，HIF-1α可通過(guò)調(diào)節(jié)VEGF的表達(dá)促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生發(fā)展。

3.5  其他細(xì)胞

外基質(zhì)代謝失衡、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、自噬和組蛋白甲基化修飾也參與肝纖維化的發(fā)展。在膽管結(jié)扎的肝纖維化模型中，HIF-1α水平的升高伴隨基質(zhì)金屬蛋白酶2/9表達(dá)上調(diào)，考慮在肝纖維化早期，蛋白酶水平的升高可降解膠原蛋白，但隨著纖維化加重，蛋白酶表達(dá)減少。Copple等在低氧條件下培養(yǎng)HSC，發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞特異蛋白-1的表達(dá)上調(diào)，敲除HIF-1α后發(fā)現(xiàn)，肝纖維化小鼠成纖維細(xì)胞特異蛋白-1表達(dá)減少，證實(shí)了HIF-1α參與肝細(xì)胞的EMT，介導(dǎo)肝纖維化的發(fā)生。Deng等證實(shí)了自噬是調(diào)控HSC活化和纖維化的重要信號(hào)通路。他們利用小分子RNA干擾HIF-1α，缺氧誘導(dǎo)HSC后，自噬相關(guān)指標(biāo)微管相關(guān)蛋白輕鏈3B、α-SMA、Vimentin的表達(dá)明顯受抑制，說(shuō)明HIF-1α可能通過(guò)調(diào)節(jié)自噬激活HSC。最近的研究表明組蛋白甲基化修飾在HIF-1α調(diào)控HSC活化的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，利用甲基化修飾的抑制劑可減少HIF-1α在低氧條件下的核易位，減輕肝纖維化。

綜上所述，TGFβ、MAPK、PI3K/AKT ( PKB) /mTOR信號(hào)通路以及HIF-1α/VEGF均與肝纖維化的發(fā)生密切相關(guān)，可通過(guò)調(diào)節(jié)HIF-1α的表達(dá)調(diào)控肝纖維化，此外細(xì)胞外基質(zhì)代謝失衡、EMT、自噬和組蛋白甲基化在肝纖維化發(fā)展中也具有同等地位（圖2）。

圖2  與HIF-1α相關(guān)的信號(hào)通路

4  HIF-1α在肝纖維化中的應(yīng)用前景

HIF-1α作為肝纖維化的重要調(diào)節(jié)因子，靶向HIF-1α及其下游因子有望成為緩解肝纖維化的有效途徑。VEGF作為最重要的下游調(diào)控因子，是目前研究的熱點(diǎn)。研究表明血府逐瘀湯中的當(dāng)歸和地黃可改善肝功能，并調(diào)節(jié)HIF-1α/VEGF信號(hào)通路抑制血管生成，減輕四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化。Gao等發(fā)現(xiàn)塞來(lái)昔布可逆轉(zhuǎn)硫代乙酰胺導(dǎo)致的α-SMA、collagen Ⅲ表達(dá)的上調(diào)，減輕肝纖維化，此過(guò)程主要是通過(guò)p-ERK/HIF-1α/VEGF信號(hào)通路抑制血管生成實(shí)現(xiàn)的。Yao等也證實(shí)了姜黃素干預(yù)可下調(diào)四氯化碳誘導(dǎo)的α-SMA、collagen Ⅰ、collagen Ⅲ、HIF-1α和VEGF水平的升高，減輕肝纖維化，這表明姜黃素可通過(guò)抑制血管生成達(dá)到抗纖維化的作用。HIF-1α/VEGF信號(hào)通路作為最重要的調(diào)節(jié)通路，在肝纖維化的治療中至關(guān)重要。此外，ERK/HIF-1α信號(hào)通路也可作為肝纖維化治療的靶點(diǎn)，Zhao等在體內(nèi)、體外的肝纖維化模型進(jìn)一步證實(shí)了上述Gao等的結(jié)論，但他們表示姜黃素主要通過(guò)抑制ERK/HIF-1α信號(hào)通路減輕肝纖維化。此外，二甲雙胍作為首選的降糖藥物，在肝纖維化治療領(lǐng)域中也有著廣泛的應(yīng)用，可通過(guò)激活A(yù)MP依賴(lài)的蛋白激酶下調(diào)mTOR/HIF-1α和ERK/HIF-1α通路抑制活化的HSC分泌VEGF，減輕HSC在肝纖維化中的促血管生成作用。

綜上，各種藥物可通過(guò)調(diào)控不同信號(hào)傳導(dǎo)通路和肝纖維化相關(guān)基因達(dá)到抗纖維化的目的，盡管作用機(jī)制不同，但最終都可通過(guò)下調(diào)HIF-1α及其下游因子的表達(dá)發(fā)揮抗纖維化的作用。

5  展望

HIF-1α可通過(guò)各種信號(hào)通路參與肝纖維化，目前有關(guān)HIF-1α在肝纖維化中的作用及機(jī)制為其治療提供了新的策略。令人欣慰的是一些藥物可通過(guò)調(diào)控上述信號(hào)通路達(dá)到抗纖維化的目的。但抗肝纖維化的研究是一場(chǎng)長(zhǎng)久戰(zhàn)，需要進(jìn)一步明確HIF-1α調(diào)控肝纖維化的確切機(jī)制，以使HIF-1α成為肝纖維化治療的新靶點(diǎn)，為肝纖維化及終末期肝病的患者帶來(lái)福音。