《Journal of Endocrinological Investigation》:Navigating thyroid hormone signaling in liver fibrosis: mechanisms and clinical implications
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本文全面探讨了甲状腺激素(TH)通过调节TGF-β/Smad、PI3K/AKT/mTOR、Wnt/β-catenin、AMPK、NF-κB和MAPK/ERK等多条关键信号通路,在肝星状细胞(HSC)激活、细胞外基质(ECM)重塑及纤维化进展中的核心调控作用。文章系统阐述了THs通过基因组和非基因组机制发挥的抗纤维化效应,并评估了靶向甲状腺激素受体(THR)(特别是选择性THRβ激动剂如resmetirom)在代谢相关脂肪肝病(MASLD)等临床疾病中的治疗前景,指出了当前研究的局限性与未来的转化方向。
在肝脏这片代谢与解毒的核心战场上,肝纤维化是应对慢性损伤的一种异常修复反应,其本质是胶原等细胞外基质(ECM)的过度沉积,最终可导致肝硬化和肝功能衰竭。近年来,科学家们发现,体内一类重要的激素——甲状腺激素(Thyroid Hormones, THs),包括甲状腺素(T4)和三碘甲状腺原氨酸(T3),在调控肝纤维化的发生与发展中扮演着“交通指挥官”般的复杂角色。它们通过一张精密的信号网络,对肝脏的健康与病变施加着深远影响。
甲状腺激素信号传导的双重奏:基因组与非基因组机制
甲状腺激素对肝脏的作用并非“单线直通”,而是通过两种主要模式协同进行,宛如一场精准的双重奏。
首先,是经典的基因组信号传导。这主要由细胞核内的甲状腺激素受体(Thyroid Hormone Receptors, THRs)介导,其中在肝脏中唱主角的是THRβ。当T3与THRβ结合后,受体构象改变,并与视黄醇X受体(RXR)形成“二重唱组合”(异源二聚体)。这个组合结合到靶基因启动子区的甲状腺激素反应元件(TREs)上,如同启动了基因转录的开关,从而调控一系列与代谢和纤维化相关的基因表达。例如,它会上调促进脂肪酸氧化的基因(如CPT1α),同时抑制促纤维化因子(如TGF-β1、α-SMA)的表达,从根源上对抗纤维化进程。
其次,是快速响应的非基因组信号传导。这个过程不涉及基因转录,速度更快,主要通过细胞膜上的受体(如整合素αvβ3)启动。THs与这些膜受体结合后,能迅速激活细胞内的PI3K/AKT、MAPK/ERK等信号级联反应,在几分钟到几小时内调节细胞的代谢、增殖和炎症状态,快速影响肝星状细胞(HSC)的活化和肝细胞的命运。
甲状腺激素调控肝纤维化的六条核心信号通路
这篇综述文章详细梳理了甲状腺激素通过调节六条关键的细胞信号通路来影响肝纤维化的复杂网络。我们可以将它们想象成肝脏内六条重要的“信息高速公路”,而甲状腺激素则是能够调控这些公路流量的“中央调度系统”。
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TGF-β/Smad通路:这是促纤维化的“主干道”。TGF-β是最强效的促纤维化因子之一,能强力激活肝星状细胞(HSC)并促使其分泌大量胶原。研究表明,T3通过THRβ能够抑制这条通路,减少Smad蛋白的磷酸化,从而给这条“主干道”设置路障,延缓纤维化进程。临床上,甲状腺功能减退(甲减)患者常伴有较低的游离T3水平,这与更严重的肝纤维化相关,提示THs水平可能成为评估纤维化风险的生物标志物。
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PI3K/AKT/mTOR通路:这是一条调控细胞生长、代谢和自噬的“综合运维通道”。甲状腺激素可以通过基因组和非基因组(如通过整合素αvβ3)两种方式影响这条通路。通过调节PI3K/AKT/mTOR的活性,THs能影响肝细胞的脂质代谢、胰岛素敏感性和能量平衡,从而改善脂肪肝和相关的炎症环境,间接对抗纤维化。
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Wnt/β-catenin通路:这条通路与肝脏发育、再生和肿瘤发生密切相关,其异常激活也会促进纤维化。在肝癌细胞模型研究中发现,T3可以通过上调抑制因子DKK4来抑制β-catenin信号,从而可能抑制由Wnt信号驱动的异常增殖和纤维化进展。
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AMPK通路:作为细胞的“能量感受器”,AMPK在能量不足时被激活,促进分解代谢,抑制合成代谢。甲状腺激素(特别是T3)能够激活肝脏中的AMPK。激活的AMPK可以抑制HSC的活化并减少胶原合成,如同为细胞开启了“节能抗纤维化”模式,帮助肝脏在代谢压力下维持稳态。
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NF-κB通路:这是经典的“炎症反应核心通路”,在肝纤维化的炎症启动中至关重要。有趣的是,甲状腺激素对NF-κB的调节具有双重性。在特定实验模型中,T3可通过激活库普弗细胞等途径,诱导NF-κB活化,进而上调锰超氧化物歧化酶(MnSOD)等抗氧化蛋白和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达。这看似矛盾,实则可能是一种代偿性的保护机制,通过增强肝细胞的抗氧化和抗凋亡能力来抵御损伤。
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MAPK/ERK通路:这条通路主要调控细胞增殖和分化。甲状腺激素的代谢物之一,3,5-二碘-L-甲状腺原氨酸(T2),在高脂饮食诱导的肝损伤模型中被发现可以维持ERK的磷酸化活性,从而保护肝细胞、减轻纤维化。这表明THs的不同形式可能通过稳定MAPK/ERK信号来发挥保护作用。
信号通路的交互与整合:编织成网
上述六条通路并非孤立运作,它们之间存在广泛的“交叉对话”(Crosstalk),形成一个精密的调控网络。例如:
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TGF-β/Smad通路与PI3K/AKT/mTOR通路之间存在交互,MAPK家族成员(如JNK、ERK、p38 MAPK)在其中充当“联络员”,共同精细调节HSC的增殖。
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甲状腺激素激活AMPK后,可能进而影响Wnt/β-catenin通路的活性,将能量代谢信号与发育/纤维化信号联系起来。
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NF-κB和MAPK/ERK通路常常协同作用,共同放大炎症和纤维化信号。甲状腺激素可以通过调节NF-κB来间接影响ERK的活性。
这种复杂的交互意味着,甲状腺激素如同一个位于网络中心的调控枢纽,其状态的改变会涟漪般地影响整个纤维化信号网络,这也解释了为何甲状腺功能异常(甲亢或甲减)常常与代谢相关脂肪肝病(MASLD,原名非酒精性脂肪性肝病NAFLD)及肝纤维化的风险增加密切相关。
从机制到临床:挑战与希望
尽管临床前研究证据充分,显示了甲状腺激素及其受体激动剂的抗纤维化潜力,但将其转化为临床有效疗法仍面临挑战。首先,甲状腺激素信号本身具有多效性和复杂性,其在人体肝脏纤维化中的精确作用机制仍需在更贴近人类的模型中进行深入解析。其次,动物模型与人类疾病存在物种差异,这限制了部分临床前发现的直接转化。最后,需要更多设计严谨的长期临床研究来验证THR靶向药物(如已获批用于MASH的resmetirom)在广泛肝纤维化患者中的疗效和安全性。
结论
总而言之,甲状腺激素信号通路是调控肝纤维化进程的一个关键内在系统。它通过一个涉及多条信号“高速公路”及其复杂“交互路口”的网络,从代谢调节、炎症控制、细胞凋亡和基质重塑等多个层面,深刻影响着肝脏从损伤到纤维化的命运走向。靶向甲状腺激素受体,特别是开发高选择性的THRβ激动剂,已成为肝纤维化及MASLD/MASH治疗领域一个充满希望的新方向。未来的研究需要像破解精密电路图一样,进一步厘清这些信号通路的交互细节,并跨越从基础研究到临床应用的鸿沟,最终为肝纤维化患者带来新的治疗曙光。