您所在的位置:首頁 > 肝病科醫(yī)學進展 > 黏著斑激酶在酒精性肝病中作用的研究進展
酒精性肝病(alcoholicliverdisease,ALD)是由于長期飲酒所致的肝臟疾病,疾病初期通常表現(xiàn)為脂肪肝,進而可發(fā)展成酒精性肝炎、酒精性肝纖維化和肝硬化。在我國,酒精性肝病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢,乙醇對肝臟有明顯的毒性作用,重度飲酒者中80%以上有一定程度的脂肪肝,10%N35%可發(fā)展成酒精性肝炎,10%~20%將發(fā)展為肝硬化。但關于酒精性肝病的發(fā)病機制目前尚未完全闡明。大多數(shù)細胞,包括肝細胞在內,與細胞外基質(extracellularmatrix,ECM)的相互作用影響著細胞的生存、生長和功能等。適宜的肝細胞-ECM條件不僅能維持良好的細胞位置和形態(tài),還能通過各種細胞-ECM的信號通路影響細胞增殖、分化、凋亡、基因表達、細胞極性和基質合成等。肝細胞主要是通過細胞表面的受體與ECM黏附,其中最重要的是整合素家族,而黏著斑激酶(focaladhesionkinase,F(xiàn)AK)在整合素介導的信號轉導途徑中起著關鍵作用,其活化后對多種類型細胞的生物學行為發(fā)生作用,如黏附、遷移、增殖、分化、凋亡、基因表達及細胞周期調控等叫。本文主要闡述FAK在酒精性肝病發(fā)病機制中的作用。
一、FAK的結構與活性
FAK基因位于人染色體的8q24,全長4285bp,能夠編碼1052個氨基酸。蛋白結構是一種非受體胞質酪氨酸激酶,相對分子質量為125×l03。1992年,F(xiàn)AK由Hanks等從v-src轉染的雞胚成纖維細胞中發(fā)現(xiàn),果蠅、斑馬魚、鳥、鼠、非洲蟾蜍、人類等多種生物中均有表達,且有高達90%的同源性。
FAK蛋白質結構由可分為3個功能區(qū),即N-端區(qū)、激酶區(qū)和C-端區(qū)(圖1)。每個區(qū)域約包含400個氨基酸。氨基酸390~650位是中間的激酶區(qū),就是高度保守的催化區(qū)域,兩端分別為氨基端和羧基端腳。N-端區(qū)包括FERM同源區(qū),缺乏N-端區(qū)的FAK分子(FAK△384)在受到**時的磷酸化水平明顯高于野生型的FAK分子,可見FERM區(qū)可抑制FAK活性,外界**能解除這種抑制作用,而使FAK發(fā)生活化。C-端區(qū)包含黏著斑靶向序列(focaladhesiontargeting,F(xiàn)AT),可結合paxillin和talin兩個黏附相關蛋白協(xié)助FAK固定位于黏著斑。FAK相關非激酶(FAK-relatednon-kinase,F(xiàn)RNK)是C-末端基因單獨表達的蛋白質,因包含F(xiàn)AT,可與FAK競爭,是FAK的內源性抑制劑吲。C-端區(qū)還含有兩個脯氨酸富集區(qū),是銜接蛋白p130cas與鳥苷三磷酸酶調節(jié)蛋白GRAF/ASAP的結合區(qū),能發(fā)揮信號轉導功能。
FAK蛋白包含6個酪氨酸磷酸磷酸化位點:Tyr397,Tyr407,Tyr576,Tyr577,Tyr861與Tyr925。其中Tyr397是最重要的自主磷酸化位點,其磷酸化能增強FAK的催化活性,并能與多種信號蛋白發(fā)生作用,如Src酪氨酸激酶家族、磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinosit013-kinase,PI3K)、生長因子受體結合蛋白7(growthfactorreceptor-boundprotein7,Grb7)等。當Src被募集活化后,能依次激活Tyr576,Tyr577,Tyr861與Tyr925磷酸化位點,而Tyr925磷酸化后能募集Grb2等接頭蛋白。此外FAK能募集和激活多種信號蛋白,影響下游各種信號通路。
二、FAK在ALD中的作用
1.乙醇與FAK:French等通過動物實驗,提出不同血液乙醇水平可以顯著改變基因表達強度,蛋白水平和蛋白磷酸化水平。Bardag-Gorce等建立乙醇飲食大鼠模型,保持血液乙醇高濃度,約為100mmol/L,研究在慢性乙醇作用下各種信號通路基因表達的改變,其中發(fā)現(xiàn)黏著斑基因在長期乙醇喂養(yǎng)組的大鼠明顯比對照組大鼠高表達。Tuma等惻也通過實驗證明慢性乙醇飲食可導致細胞黏附過程的異常,這種損害在肝靜脈周圍肝細胞較門靜脈周圍的肝細胞明顯,實驗發(fā)現(xiàn)大鼠肝靜脈周圍的肝細胞中整合素p1含量明顯升高,但門靜脈周圍的肝細胞整合素pl與控制組沒有明顯不同,并且提出這種肝細胞-ECM相互作用的改變會影響肝細胞的結構和功能,這一機制在乙醇造成的肝臟損傷中起作用。Schaffert等提出大鼠經2~3周的乙醇**后能增加肝靜脈周圍肝細胞中整合素p1、a1和a5亞基含量,但黏著斑蛋白中FAK、樁蛋白、黏蛋白水平沒有明顯改變,并提出慢性乙醇**可能改變了FAK的磷酸化水平,以此來調節(jié)黏著斑更新率,這一研究目前正在進行中。
目前多數(shù)學者認為FAK的活化依賴于整合素聚集成簇,整合素與基質蛋白的聚集或胞質區(qū)構象的改變可增強FAK的N-末端結構域與整合素D尾的結合,而整合素p的細胞質區(qū)是FAK活化所必需的,這種結合使FAK活化位點Tyr397暴露出來,并且自身磷酸化,繼而導致Tyr576、Tyr577等相繼磷酸化,最終激活整個酶區(qū)的FAK。整合素-ECM相互作用改變也主要是由于黏著斑的裝配或者更新率發(fā)生變化。慢陛乙醇作用并不能改變肝細胞內FAK的分布,但可使肝細胞中黏著斑和肝靜脈周圍的整合素pl的含量增加,增加FAK磷酸化水平而使得其活性增強。
2.FAK與脂質代謝:FAK能夠通過多種途徑活化絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-achvatedproteinkinases,MAPK)通路。FAK含有p130CAS接頭蛋白的結合位點,p130CAS酪氨酸磷酸化能進一步聚集Crk、Nck接頭蛋白與鳥嘌呤核苷酸交換因子(sonofsevenless,SOS)結合,從而**MAPK信號途徑。FAK還含有Grb2結合位點,當Tyr925位點被磷酸化后能募集Grb2/SOS復合物形成。另外FAK的活化還可使Shc的酪氨酸磷酸化水平升高,促進Grb2/SOS復合物的形成,同樣可以增強MAPK活化。由此激活Ras-Raf-絲裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activatedproteinkinasekinase,MEK)-細胞外調節(jié)蛋白激酶(extracellularregulatedproteinkinases,ERK)通路,使下游的ERK表達增加。
近年研究發(fā)現(xiàn)ERK可使激素敏感脂肪酶(hormone-sensitivetriglayceridelipase,HSL)絲氨酸的第600位點磷酸化,HSL是脂解作用的關鍵酶之一,其活性增強可導致血清游離脂肪酸濃度升高,脂肪重新分布,引起脂肪肝等的發(fā)生。
3.FAK與枯否細胞:枯否細胞(Kupffercells,KC)是肝臟內的巨噬細胞,位于肝血竇內,與血漿直接接觸,在乙醇誘導的肝臟損傷中具有重要作用,研究發(fā)現(xiàn)去除KC能夠預防乙醇誘導的脂肪肝和肝臟炎癥反應,從而減少了酒精性肝病的發(fā)生。
有研究顯示慢性乙醇**可誘發(fā)ERKl/2的活化增強,激活轉錄因子Egr-l,使KC中的腫瘤壞死因子α(TNFα)mRNA水平增高,是對照組的2倍。而TNFα是脂肪肝重要的炎性因子之一,能激活一系列炎癥反應,在脂肪肝的發(fā)病過程中起重要作用。慢性乙醇作用可使FAK磷酸化水平增加,并通過上述各種方式激活ERKl/2而發(fā)揮作用。
4.FAK與肝纖維化:酒精性肝病可表現(xiàn)為肝纖維化,多發(fā)生在肝細胞和靜脈周圍細胞,這也與實驗中慢性乙醇飲食導致大鼠整合素p1含量升高在肝靜脈周圍尤其明顯相一致。這可能是由于FAK在肝星狀細胞(hepaticstelLateceU,HSC)的增殖及肝纖維化形成過程中發(fā)揮了重要作用。在大鼠膽總管結扎肝纖維化模型中,隨著肝纖維化程度逐漸加重,肝組織FAK磷酸化水平有所增強。
FAK-PI3K-Akt信號通路在HSC增殖中發(fā)揮重要作用。Reif等研究發(fā)現(xiàn)抑制FAK活性可以阻止血小板衍生生長因子(platelet-derivedgrowthfactor,PDGF)誘導的PI3K和Akt活化,抑制HSC增殖;PI3K抑制劑LY294002、FAK和Akt的突變體均可抑制PDGF誘導的HSC增殖。
FAK磷酸化能調控細胞周期相關蛋白,促進HSC增殖,使肝纖維化形成。Zhao等應用細胞周期蛋白1(cyclinDl)啟動子熒光酶分析,F(xiàn)AK能通過ERK通路在轉錄水平調節(jié)eyclinDl的表達,實驗證明ERK特異性抑制劑PD98059可以抑制FAK活化,減弱cyclinDl的表達。p160ROCK的特異性抑制劑Y27632干預大鼠HSC后,發(fā)現(xiàn)FAK與ERK磷酸化受阻,cyclinDl表達下調,細胞增殖停滯。
5.FAK與細胞凋亡:Fujii等發(fā)現(xiàn)在原發(fā)性肝癌細胞中FAK的表達增加。30%的嚴重酒精性肝硬化者并發(fā)肝癌,如合并HBV和(或)HCV感染,發(fā)生肝癌的可能性更大。FAK持續(xù)活化可能是酒精性肝病導致肝癌的因素之一。
失巢凋亡是指正常細胞在失去ECM、缺少黏附的情況下發(fā)生的細胞凋亡,這一機制能防止失去ECM聯(lián)系的細胞在不適宜的位置黏附生長。過度表達FAK可能使細胞在缺乏黏附的情況下,轉為非錨定生長,失去生長抑制而不斷增生。應用小干擾RNA阻斷FAK表達可明顯增加細胞凋亡的水平,直接證明FAK參與抑制細胞的凋亡。
FAK-PI3K是一個非常重要的錨定依賴的生存信號,F(xiàn)AK能激活PI3K介導的蛋白激酶B/Akt凋亡信號途徑,活化抗凋亡蛋白Bcl-2,使細胞免于凋亡。FAK通過轉錄因子Jun的磷酸化激活JNK/SAPK途徑。ERK信號通路影響cyclinDl的表達,從而調節(jié)細胞周期。因此FAK過度表達抑制細胞凋亡。
FAK在酒精性肝病發(fā)病機制中的作用尚不完全清楚,可能與以下幾個方面有關:慢性乙醇**可以上調黏著斑蛋白基因表達,增加整合素的聚集,而使FAK磷酸化水平上升,從而影響一系列下游的信號傳導通路(圖2)。FAK可通過各種通路激活ERK信號轉導途徑,增強HSL活性,激活轉錄因子Egr-l,促進KCTNFa表達,導致脂肪肝的發(fā)生。FAK誘導cyclinDl轉錄,促進HSC增殖,從而引起肝纖維化。另外FAK過度表達可抑制細胞凋亡,這可能與晚期肝癌的發(fā)生有關。
目前的研究只是證實在乙醇**的大鼠黏著斑蛋白基因表達上調,但FAK蛋白表達并沒有顯著改變,也沒有直接證據(jù)證明FAK的磷酸化水平是否有變化,起主要作用的磷酸化位點、該位點激活后引起的下游效應、FAK-ERK通路在酒精性肝病發(fā)病機制中發(fā)揮的作用均待進一步研究。
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