栗 昀，賀勁松

(廣州中醫(yī)藥大學第四臨床醫(yī)學院 深圳市中醫(yī)院肝病科，廣東 深圳 518033)

Hedgehog信號通路是一條在脊椎科動物胚胎發(fā)育、組織更新及損傷修復過程中均發(fā)揮重要作用的高度保守的信號通路。異常的Hedgehog信號通路參與了多種疾病(腫瘤、視網(wǎng)膜病變、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等)的發(fā)展過程。在胃癌、胰腺癌及卵巢癌中均發(fā)現(xiàn)了異常突變的Hedgehog信號通路，并參與了腫瘤的轉(zhuǎn)移和化學抵抗過程[1-3]。肝臟是能天然更新失去組織的消化器官，而Hedgehog信號通路在肝臟的生理及發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。研究證明，Hedgehog信號通路的異常激活與非酒精性脂肪肝、肝纖維化、肝癌有密切聯(lián)系[4]。激活Hedgehog信號通路不僅可以調(diào)節(jié)肝祖細胞數(shù)量，促進肝臟再生，還可以增加肝臟內(nèi)的炎癥反應，促進肝纖維化及血管重構(gòu)，加快肝硬化進程。此外，Hedgehog信號通路還可以促進腫瘤細胞增殖，抑制凋亡，促進肝癌發(fā)生。現(xiàn)就Hedgehog信號通路在非酒精性脂肪肝、肝纖維化及肝癌中發(fā)生的作用予以綜述，以為肝臟疾病的基礎(chǔ)研究、臨床治療及特異性藥物研發(fā)提供依據(jù)。

1 Hedgehog信號通路

Hedgehog信號通路是一條參與了多種細胞生物調(diào)節(jié)，促進細胞增殖、凋亡、遷移等生理過程的信號通路。Hedgehog信號通路首次在果蠅中被發(fā)現(xiàn)，在果蠅到哺乳動物的生命進化過程中，該信號通路一直具有高度的保守性[5]。

與其他信號通路一樣，Hedgehog信號通路激活需要其自身配體和受體的特異性結(jié)合。Hedgehog信號通路主要由分泌性糖蛋白配體[SHH(Sonic Hedgehog)、IHH(Indian Hedgehog)及DHH(Desert Hedgehog)]和跨膜蛋白受體Patched組成，Patched有兩個亞型(PTCH-1和PTCH-2)；在哺乳動物中，經(jīng)典的Hedgehog信號通路主要由PTCH-1、跨膜蛋白受體Smoothened及下游的轉(zhuǎn)錄因子Gli(Glioma)家族組成[6]。其中，SHH是最常見的突變配體。當Hedgehog信號效應細胞接收到Hedgehog信號時，細胞表面表達的配體PTCH-1會和SHH特異性結(jié)合，解除PTCH-1對SMO(Smoothened)的抑制，釋放SMO到纖毛，激活Gli，促進Gli由細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞核，激活Hedgehog信號通路。而Gli由細胞質(zhì)進入細胞核后，激活下游靶基因是Hedgehog信號通路發(fā)揮作用的關(guān)鍵[7]。Gli家族由3個亞單位組成，分別為Gli-1、Gli-2及Gli-3。Gli-1和Gli-2是Hedgehog信號通路激活的標志，而Gli-3是Hedgehog信號通路的抑制因子[8]?；蚪M學分析發(fā)現(xiàn)，除Hedgehog信號通路自身的Gli-1和Gli-2基因外，大量的常見靶基因也被確定，主要涉及以下幾種基因：①調(diào)節(jié)細胞增殖的基因，包括細胞周期素D、MYCN、胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白6及叉頭框蛋白M1；②生存基因(B細胞淋巴瘤/白血病-2基因)；③參與血管生成的基因，如血管內(nèi)皮生長因子、類血管生長因子基因[ANGPTL(angiopoietin-like)1/2]；④參與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化的基因，如骨形成蛋白1、人黏蛋白5AC、Snail及Jagged2基因[9-11]。

Hedgehog信號通路幾乎參與了哺乳動物的整個生命過程。在胚胎發(fā)育及嬰幼兒時期，Hedgehog信號通路表現(xiàn)活躍[12]。其可以調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育。SHH作為促有絲分裂的形態(tài)發(fā)生素，可以調(diào)節(jié)多種細胞的增殖和分化[13]。在神經(jīng)管中，由脊索產(chǎn)生的SHH可以形成不同的濃度梯度，并通過影響神經(jīng)前體細胞的命運來決定腹側(cè)的分化。當SHH信號缺失時，由于腹側(cè)分化缺陷和前腦雙葉分離失敗引起前腦無裂畸形[14]。在胚胎發(fā)育時期，Hedgehog信號通路還可以調(diào)節(jié)神經(jīng)前體及干細胞發(fā)育。此外，Hedgehog信號通路在胚胎發(fā)育過程也可以調(diào)節(jié)骨、肺及消化系統(tǒng)的發(fā)育。胃和小腸等中空器官在出生后仍可以表達Hedgehog配體，但肝臟和胰腺等實質(zhì)器官僅在修復損傷時才表達Hedgehog配體[15]。在成人中，Hedgehog信號通路除在毛發(fā)、皮膚等表達活躍外，在其他組織低表達甚至不表達。因此，正常的Hedgehog信號可以調(diào)控生命過程，而異常的Hedgehog信號會引起多種病理性改變，包括組織纖維化及腫瘤[16]。

2 Hedgehog信號通路與肝臟疾病

劉智文等[17]通過8標同位素標記相對和絕對定量及結(jié)合二維液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，檢測肝部分切除大鼠模型中肝臟蛋白質(zhì)的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Hedgehog信號通路異常激活，且在肝臟再生過程中作用顯著，其中SHH、Gli-2可以通過影響細胞凋亡及能量供給等方式參與肝再生調(diào)控過程。另有研究證實，Hedgehog信號通路可以調(diào)節(jié)肝臟免疫微環(huán)境，參與炎癥反應，影響肝臟疾病的發(fā)生和發(fā)展[18]。因此，Hedgehog信號通路在肝臟疾病中具有重要研究價值，且可能成為肝臟疾病治療的潛在靶點。

2.1Hedgehog信號通路與脂肪肝 脂肪肝是指由各種原因引起的肝細胞內(nèi)脂肪堆積過多的病變，是一種常見的肝臟炎癥。雖然肥胖和飲酒是引起脂肪肝的兩大主要因素，但其發(fā)病機制尚不完全清楚。脂質(zhì)代謝失常是脂肪肝的主要發(fā)病機制之一。正常情況下，SHH信號通路轉(zhuǎn)錄因子Gli-1、Gli-2及Gli-3可以抑制固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1及過氧化物酶體增殖物激活受體表達，調(diào)節(jié)正常的脂質(zhì)代謝過程，一旦肝臟中正常的SHH信號通路被打亂，固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1及過氧化物酶體增殖物激活受體被激活，上調(diào)脂肪生成的相關(guān)蛋白及酶，促進脂肪變性，則會導致脂肪肝的發(fā)生[19]。

在非酒精性脂肪肝患者中，SHH的表達量增加并與非酒精性脂肪肝的嚴重程度相關(guān)[20]。且通過激活Gli-1介導的Hedgehog信號通路，可以促進骨橋蛋白表達，進一步招募骨髓衍生的單核細胞進入肝內(nèi)，刺激巨噬細胞產(chǎn)生促炎癥因子，從而加快非酒精性脂肪肝的進程。同時，抑制Hedgehog信號通路表達，還可以減輕非酒精性脂肪肝小鼠的肝臟炎癥反應[21]。 在大鼠非酒精性脂肪肝模型中，SHH信號通路被異常激活，肝組織發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化導致肝纖維化。Patched+/-小鼠中，Hedgehog信號通路的靶基因及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化分子的表達量和肌成纖維細胞的數(shù)量遠遠高于野生型小鼠[22]。在肝纖維化伴非酒精性脂肪肝的患者中，Hedgehog信號通路的產(chǎn)生細胞和效應細胞的比例明顯增加[23]。

2.2Hedgehog信號通路與肝纖維化 肝纖維化是由各種致病因子所致的肝內(nèi)結(jié)締組織異常增生。大量研究表明，免疫細胞介導的肝纖維化微環(huán)境與Hedgehog信號通路的激活密切相關(guān)[24-26]。自然殺傷T細胞(natural killer T cell, NKT細胞)是機體重要的免疫細胞，具有抗腫瘤、抗病毒感染及參與免疫調(diào)節(jié)等多種生物作用。有研究證實，Hedgehog信號通路能夠調(diào)節(jié)NKT細胞的生理功能[27]。在大鼠和人中，NKT細胞既能表達Hedgehog信號通路配體SHH，也能表達受體PTCH-1及轉(zhuǎn)錄因子Gli-1和Gli-2[28]。細胞表面CXC趨化因子受體6-CXC趨化因子配體16軸能夠調(diào)節(jié)外周血中的NKT細胞到達受損的肝組織，而CXC趨化因子受體6的產(chǎn)生依靠Hedgehog信號通路。此外，NKT細胞還能產(chǎn)生SHH，促進膠原蛋白分泌，使靜止的肝纖維化細胞轉(zhuǎn)化成肌成纖維細胞，發(fā)生肝纖維化[29]。

庫普弗細胞是存在于肝血竇的巨噬細胞，其能吞噬來自血液循環(huán)中的抗原抗體復合物，以消除這些物質(zhì)對機體產(chǎn)生的有害作用。肝損傷引起庫普弗細胞激活，能夠釋放SHH和IHH[30]。而外周血中的單核細胞也能表達Hedgehog信號通路中的主要基因，包括IHH、DHH、PTCH-1、SMO及Gli-3，表明單核細胞對Hedgehog信號通路具有易感性。在肝纖維化中，激活的Hedgehog信號通路不僅能招募外周血中的單核細胞進入肝損傷部位，同時也能增加肝內(nèi)巨噬細胞的表達和調(diào)節(jié)巨噬細胞的表型[31]。有研究表明，促凋亡作用可以促進成熟的肝細胞產(chǎn)生Hedgehog信號通路配體SHH和IHH，這些配體通過旁分泌的形式作用于周圍細胞，包括肌成纖維細胞、肝祖細胞、肝星狀細胞等，參與肝重構(gòu)過程[32]。

骨橋蛋白是由包括免疫細胞在內(nèi)的多種細胞分泌的細胞外基質(zhì)蛋白，其分布在機體多種組織中并參與組織修復。有研究證實，骨橋蛋白是Hedgehog信號通路激活的靶基因，且可作為調(diào)節(jié)因子參與Hedgehog信號通路調(diào)節(jié)的肝纖維過程[33]。Rac1可以激活Ⅳ型基質(zhì)金屬蛋白酶2，上調(diào)Ⅰ型膠原酶表達，促進細胞外基質(zhì)降解，減輕肝纖維化程度。此外，Rac1還可以促進Hedgehog信號通路介導的肌成纖維細胞和肝星狀細胞的表型改變[34]。Yes相關(guān)蛋白1是Hippo激酶信號通路的轉(zhuǎn)錄因子，可以調(diào)節(jié)肝星狀細胞的生理功能。在大鼠肝再生過程中，Hedgehog信號通路可以調(diào)節(jié)Yes相關(guān)蛋白1，參與肝再生過程[35]。

人Hedgehog相互作用蛋白是Hedgehog信號通路的內(nèi)源性抑制因子，在靜止的肝星狀細胞中人Hedgehog相互作用蛋白高表達，且?guī)缀鯔z測不到Hedgehog信號通路中的關(guān)鍵基因(Gli-1、Gli-2)。但在體外培養(yǎng)肝星狀細胞24 h后，人Hedgehog相互作用蛋白的表達量下降90%，同時Hedgehog信號通路的配體SHH及Gli-1大量增加，Hedgehog信號通路被激活[36]。黃大偉等[37]將抗纖軟肝顆粒作用于活化的肝星狀細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)抗纖軟肝顆粒可以下調(diào)Hedgehog信號通路中關(guān)鍵分子(SHH、PTCH-1、SMO、Gli-1)的表達，抑制肝星狀細胞的活化，減少轉(zhuǎn)化生長因子-β、血小板源性生長因子B的合成。激活的Hedgehog信號通路低表達上皮細胞表面標志物，而高表達肌成纖維細胞的表面標志物，包括α平滑肌肌動蛋白、coll1α1、纖連蛋白、S100A4蛋白及snail，其中snail是Hedgehog信號通路激活的下游靶基因，能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長因子-β，參與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程[38]。

2.3Hedgehog信號通路與肝癌 細胞凋亡是機體為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞程序性死亡。細胞凋亡不是病理條件下的損傷，是細胞為更好適應環(huán)境而主動采取的死亡形式。其是多基因嚴格控制的過程。截至目前，參與調(diào)控細胞凋亡的基因家族主要有B細胞淋巴瘤/白血病-2家族、胱天蛋白酶家族及癌基因C-myc和抑癌基因p53等。細胞凋亡的紊亂是腫瘤發(fā)生的機制之一。膽管細胞是Hedgehog信號通路的效應細胞。已有研究表明，在膽管癌中，正常的細胞凋亡過程被抑制，主要涉及腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導配體及其死亡受體(death receptor，DR)(DR4、DR5和B細胞淋巴瘤/白血病-2家族)。研究表明，Hedgehog信號通路中的轉(zhuǎn)錄因子Gli-3可以結(jié)合DR4的啟動部位，抑制DR4的轉(zhuǎn)錄功能，減少膽管細胞的凋亡[39]。而髓細胞白血病基因-1(myeloid cell leukemia-1，Mcl-1)是抗凋亡的關(guān)鍵因子。Hedgehog信號通路可以調(diào)節(jié)Mcl-1的表達，但其具體作用機制尚不清楚。在膽管癌細胞中，信使RNA-29b通過結(jié)合到Mcl-1的3′非翻譯區(qū)而抑制Mcl-1 的翻譯過程。研究證實，Gli的功能位點在信使RNA-29b的啟動部位，且Gli可以抑制信使RNA-29b的轉(zhuǎn)錄活性，增加細胞內(nèi)Mcl-1蛋白的表達。所以，Hedgehog信號通路可能通過抑制DR4和增加抗凋亡因子Mcl-1影響膽管癌的發(fā)生[40]。

在肝細胞癌中，Hedgehog信號通路高度活化，是肝細胞癌的發(fā)生機制之一[41]。而使用SMO拮抗劑環(huán)巴胺可以阻斷Hedgehog信號通路，減少其下游靶基因的表達，同時可以引起細胞凋亡[42]。Eichenmüller等[43]在肝母細胞瘤中發(fā)現(xiàn)，Hedgehog信號通路異常激活。Hedgehog信號通路內(nèi)源性抑制劑人Hedgehog相互作用蛋白的甲基化是激活Hedgehog信號通路的主要原因。肝母細胞瘤是兒童常見的惡性肝臟腫瘤。在肝母細胞瘤患者的肝組織樣本中，SMO和Gli-1高表達，且與腫瘤分級、腫瘤大小、病理類型呈正相關(guān)，與患者的預后密切相關(guān)；同時，Gli-1還是肝母細胞瘤的獨立預后因子[44]。

在正常肝組織中，Hedgehog信號通路中的相關(guān)基因低表達或者不表達，Hedgehog信號通路被抑制。當肝臟出現(xiàn)損傷和修復時，Hedgehog信號通路才會被激活。Hedgehog信號通路不僅參與了肝癌的發(fā)生和發(fā)展，還與肝癌患者的預后有關(guān)。多項研究證實，Hedgehog信號通路中的關(guān)鍵因子SHH及Gli-1在肝癌中高表達，并參與了肝癌的轉(zhuǎn)移和侵襲過程[44-45]。同時，在肝內(nèi)膽管細胞癌患者中，PTCH-1和Gli-1的表達水平也與腫瘤的TNM分期、轉(zhuǎn)移、浸潤、分化程度和存活時間相關(guān)[46]。這表明，高度活化的Hedgehog信號通路在肝內(nèi)膽管細胞癌中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。

在我國，乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)感染是肝癌發(fā)生的主要原因之一。HBV X基因編碼的HBV X蛋白在HBV相關(guān)性肝癌中發(fā)揮重要作用。HBV X蛋白作為反式激活因子，不僅可以抑制細胞凋亡，促進肝癌細胞增殖，還可以改變抑癌基因的表型，促進肝細胞癌的發(fā)生[47]。已有研究證實，HBV X蛋白可以和Gli-1結(jié)合，激活Hedgehog信號通路，促進肝細胞癌的發(fā)生和發(fā)展[48]。但有關(guān)Hedgehog信號通路在HBV相關(guān)性肝癌中的研究較少，仍需進一步研究。

目前，關(guān)于Hedgehog信號通路的研究多集中于在特異性激活后與疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)系上，而對于其調(diào)控因素研究較少。因此，探尋Hedgehog信號通路上游的調(diào)控因子對抑制其激活具有重要意義。沉默信息調(diào)節(jié)因子1 (silent information regulator 1,SIRT1)是去乙?；讣易?個成員中研究最廣泛的一個，其可以調(diào)節(jié)蛋白的活性，影響細胞增殖、分化和凋亡等生理功能。研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1激活劑白藜蘆醇可以激活Hedgehog信號通路，促進神經(jīng)突出的生長[49]。這表明，SIRT1可能是Hedgehog信號通路的調(diào)控因子，但在肝纖維化、脂肪肝及肝癌中，SIRT1是否同樣參與了Hedgehog信號通路的調(diào)控及是否是潛在的治療靶點，仍需進一步研究。

3 小 結(jié)

近年來，Hedgehog信號通路受到廣泛關(guān)注。其可以通過調(diào)節(jié)肝臟免疫微環(huán)境、調(diào)控細胞周期等生理過程來參與肝臟疾病的發(fā)展和預后，是治療肝臟疾病的靶點之一。因此，綜合分析臨床及實驗中的Hedgehog信號通路的靶向治療藥物，對肝臟疾病的治療具有重要意義。同時，Hedgehog信號通路也可以與Notch、Ras/Raf/促分裂原活化的蛋白激酶激酶/胞外信號調(diào)節(jié)激酶及磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白等信號通路相互作用，故針對多靶點的綜合用藥也許能提高藥物療效及降低抵抗作用。但對于Hedgehog信號通路在肝臟生理及病理中的作用還沒有完全闡明，需進一步研究。