摘要: 研究背景肝硬化是消化系统的常见疾病,由各种慢性肝损伤引起,是慢性肝病病理过程的终末期阶段。如果损伤因素持续存在,肝硬化持续发展,可进一步导致门脉高压,出现食管静脉曲张(esophageal varices,EV)、腹水等严重并发症。肝硬化门脉高压及其并发症是慢性肝病患者死亡的主要原因之一,但目前尚无根治方法。因此探讨肝硬化门脉高压的发病机制,开发新的治疗靶点;寻找无创性预测指标,提高早期诊断率,具有重要的临床意义。肝硬化的发病机制主要包括肝星状细胞(hepatic stellate cell,HSC)活化引起的肝内纤维结缔组织的过度沉积和肝窦内皮细胞(hepatic sinusoidal endothelialcells,HSEC)活化引起的肝内血管异常再生。血管异常再生可引起肝内病理性血管结构的重建,肝内血流紊乱,导致肝内血管阻力(intrahepatic vascular resistance,IVR)增加,并可进一步加重纤维结缔组织的沉积。研究表明,血管异常再生在促进肝硬化进展中发挥着重要作用,因此血管异常再生是治疗肝硬化一个重要的靶点。然而,肝内血管再生在肝硬化门脉高压发生过程中的具体作用机制尚未阐明,尤其肝内血管再生在肝硬化门脉高压IVR增加中的作用需进一步探讨。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor receptor,VEGF)是目前已知的增强血管再生最强的物质之一,其主要通过与血管内皮生长因子受体(VEGF receptors,VEGFRs)和神经纤毛蛋白(neuropilins,NRPs)等受体结合发挥作用,其中VEGFR2是VEGFR家族的重要成员,也是VEGF的主要效应受体。神经纤毛蛋白-1(neuropilin-1,NRP-1)是NRPs家族的第一个成员,最初被认为是神经轴突指导分子SemaphorinⅢ(SEMA3)家族受体,在神经系统细胞导向轴突生长方面发挥调节作用。后来研究发现NRP-1可作为VEGF的受体,与VEGFR2共同作用,促进胚胎血管生成及肿瘤血管再生。前期研究发现,NRP-1通过调节血小板源生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF)/转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)介导的信号通路,促进HSC的活化、迁移和增殖,从而促进肝硬化进展。然而,NRP-1在调控HSEC介导的肝内血管异常再生的作用尚不清楚,有待于进一步研究。NRP-1作为一种跨膜糖蛋白,可与VEGF及VEGFR2形成复合物。目前,普遍认为NRP-1通过其胞外区与 VRGF结合,增强VEGF与其受体VEGFR2的结合及亲和力,并进一步增强VEGFR2的活化和下游信号传导,从而促进内皮细胞血管再生。然而,也有研究发现,利用NRP-1基因突变特异性阻断NRP-1/VEGF结合,并不影响胚胎及成年小鼠血管发育,提示NRP-1并非主要通过与VEGF结合发挥作用。此外,研究发现,NRP-1协助激活的VEGFR2下游信号通路主要包括:p38,细胞外调节蛋白激酶1/2(extracellular regulated protein kinases l/2,ERK1/2),磷脂酰肌醇 3'-激酶(phosphatidylinositol3'-kinase,PI3K)/蛋白激酶 B(protein kinase B,Akt)和Src/粘着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)等通路。总之,NRP-1促进HSEC血管再生的具体机制,尤其是其与VEGFR2协同作用及细胞内信号传导通路尚不明确。肝内血管再生和肝脏纤维组织沉积均可能引起肝硬化患者门静脉高压。肝硬化门脉高压的早期诊断对于早期开展治疗非常必要。目前,肝静脉压力梯度(hepatic venous pressure gradient,HVPG)测定是临床诊断肝硬化门脉高压的金标准。但由于HVPG测定是有创性检测,技术要求较高,只在少数中心开展,临床并不常规应用。寻找无创性方法来预测门静脉高压至关重要,在无创性方法中血清学指标在临床简单易得。我们课题组已经应用反映肝内血管再生的血液学指标血管假性血友病因子(von Willebrand factor,vWF)无创预测肝硬化患者门脉压力。在本研究中,我们拟利用反映肝脏纤维化程度的血清学指标无创预测肝硬化门脉高压。本研究分三部分,第一部分我们首先收集了肝硬化患者的临床标本及数据,证实了肝内血管再生与患者Child-Pugh分级及肝纤维化水平呈明显正相关,肝内血管再生可引起肝硬化患者门脉压力升高。第二部分我们进一步在临床标本及动物实验中证实了 NRP-1与肝硬化肝内HSEC血管再生密切相关。通过体外细胞实验发现NRP-1通过VEGFR2依赖性PI3K//Akt通路促进HSCE血管再生。同时,利用体外肝脏组织培养,验证了阻断NRP-1功能对于肝硬化抗肝内血管再生的治疗作用。第三部分研究,针对肝硬化门脉高压的无创预测,分析了血清学肝纤维化指标对于门脉高压的预测效能。总之,我们的结果提示肝内血管再生促进了肝硬化及门脉高压发生发展。在肝硬化进程中,NRP-1主要通过VEGFR2依赖性PI3K/Akt通路促进HSCE血管再生,NRP-1是治疗肝硬化血管再生的有效靶点。本研究为肝硬化及门脉高压的抗血管再生治疗提供了理论依据,同时为门脉高压提供了无创的一线预测模型,具有广泛的临床应用价值。第一部分肝内血管再生可引起肝硬化患者门脉高压目的肝内血管再生在促进肝硬化进展中发挥着重要作用,但其在肝硬化门脉高压中作用尚不明确,本研究旨在探究肝内血管再生与乙肝肝肝硬化门脉压力的关系。方法1.纳入60例乙肝肝硬化门脉高压患者,40例对照组患者。收集患者临床标本及数据,根据患者的实验室检查结果及临床、影像学资料计算每位患者Child-pugh分级。2.患者肝脏组织进行VEGFR2及vWF免疫组织化学(immunochemistry,IHC)染色以反应肝内血管再生水平,分析患者肝内血管再生水平与患者肝功能Child-Pugh分级的相关性。3.患者肝脏组织进行α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle αctin,α-SMA)IHC染色及天狼星红(Sirius Red,SR)染色以反应肝脏纤维化水平,分析患者肝内血管再生水平与肝脏纤维化程度的相关性。4.利用HVPG评分方程估算患者的HVPG,分析患者肝内血管再生水平与门静脉压力之间的关系。5.分析患者肝内血管再生水平与患者门脉高压并发症(食管静脉曲张、腹水、脾大)之间的关系。结果1.肝硬化患者肝内血管生成水平明显增高,且与患者Child-Pugh分级呈正相关。肝硬化组织中VEGFR2的表达增加,并与vWF染色所表示的微血管密度成明显正相关(r=0.85,p<0.01)。肝组织中VEGFR2表达量与Child-pugh分级成正相关(r= 0.590,p<0.01),肝组织中vWF表达量与Child-pugh分级呈正相关(r= 0.524,p<0.01)。2.肝硬化患者肝内血管再生水平与肝脏纤维化程度呈明显正相关。在肝硬化组织中VEGFR2表达量与α-SMA表达呈明显正相关(r=0.710,p<0.01),VEGFR2表达水平与Sirius-Red染色水平呈正相关(r=0.841,p<0.01),vWF表达水平与α-SMA表达水平呈正相关(r=0.768,p<0.01),vWF表达水平与Sirius-Red染色水平呈正相关(r=0.825,p<0.01)。3.肝内血管再生的增加可以引起肝硬化患者门脉压力的升高。HVPG≥12mmHg的患者肝内血管再生水平明显高于HVPG<12mmHg组患者,其中两组患者VEGFR2表达水平分别为2.60±1.28%vs.1.09±0.73%(p<0.01),vWF表达水平分别为5.85±2.45%vs.2.31±1.34%(p<0.01)4.肝硬化患者肝内血管再生水平,与多种门脉高压并发症密切相关。肝内血管再生水平增高,门静脉高压的并发症(食管静脉曲张、腹水、脾大)的发生率及严重程度也随之增高(p<0.01)。结论肝内血管再生可引起乙肝肝硬化患者门脉压力升高,寻找引起肝内血管再生的关键分子可为肝硬化门脉高压提供治疗靶点。第二部分NRP-1通过VEGFR2依赖性PI3K/Akt通路促进肝内血管再生目的NRP-1协同VEGFR2在胚胎及肿瘤血管再生中发挥重要作用,且NRP-1通过PDGF/TGF-β促进HSC的活化及肝硬化进展。本研究旨在探究肝硬化过程中NRP-1促进HSEC血管生成作用及其内在的作用机制,为肝硬化抗血管再生治疗提供靶点。方法1.收集患者临床标本,分为肝硬化组及对照组。以C57BL/6小鼠为研究对象,腹腔注射CCl4构建肝硬化模型,小鼠随机分成3组(对照组,肝硬化6周组,肝硬化8周组)。对人和小鼠肝脏组织进行苏木素-伊红(Hematoxylin-eosin,HE)和Masson染色评价肝纤维化程度。IHC、Western blot及实时定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)实验用于检测NRP-1、VEGFR2及相应的肝内血管再生、肝纤维化指标的表达水平。分析NRP-1表达与VEGFR2表达及肝内血管再生的相关性。2.体外培养人原代肝窦内皮(HSEC)和人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC)。慢病毒转染并验证转染效率:根据说明书提供的MOI值分别用慢病毒转染HSEC和HUVEC,下调和过表达NRP-1,并在荧光显微镜下观察绿色荧光比例及强度。通过qRT-PCR和Western blot实验从mRNA及蛋白两种水平验证慢病毒介导的NRP-1下调和过表达效果。3.细胞功能学实验:通过小管形成实验验证NRP-1对HSEC和HUVEC血管生成的作用。通过Transwell实验验证NRP-1对HSEC和HUVEC迁移能力的影响。通过CCK-8实验验证NRP-1对HUVEC增殖的影响。4.细胞内信号通路:Western blot测定NRP-1对HSEC和HUVEC细胞内信号通路的影响,并应用相应信号分子的抑制剂,验证NRP-1发挥作用的相应信号通路。5.体外组织培养:肝纤维化组织体外培养,分别给予不同浓度的NRP-1抑制剂处理,培养7天后应用CCK-8实验检测组织存活率,qRT-PCR检测组织血管再生及纤维化相关指标,以探究阻断NRP-1功能对于肝硬化的治疗的作用。结果1.NRP-1在肝硬化组织的HSEC中表达增高,且与VEGFR2及肝内血管再生水平呈正相关。HE和Masson染色判断人及小鼠的肝硬化程度。IHC、Western Blot、qRT-PCR实验结果显示人和小鼠的肝硬化组织中NRP-1、VEGFR2、肝内血管再生及纤维化指标表达均增高(p<0.05)。NRP-1的表达与VEGFR2的表达呈明显正相关(r= 0.829,p<0.05),且与肝内血管生成的水平呈显著相关(r= 0.783,p<0.05)。2.慢病毒转染成功,NRP-1下调(NRP-1-RNAi)组HSEC及HUVEC中NRP-lmRNA及蛋白表达较下调对照(Control)组明显降低,且内皮细胞的成管,迁移及增殖能力下降(p值均<0.05);慢病毒转染成功,NRP-1过表达(Lenti-NRP-1)组HSEC及HUVEC中NRP-lmRNA及蛋白表达较过表达对照(Lenti-control)组增加,且过Lenti-control组内皮细胞的成管,迁移及增殖能力增强(p值均<0.05)。3.NRP-1通过调节FAK及其激酶活性来调节VEGFR2的表达和活化。慢病毒下调NRP-1的表达,NRP-1-RNAi组内皮细胞VEGFR2的mRNA和总蛋白水平及VEGFR2的磷酸化水平均较Control组降低(p值均<0. 摘要译文