综述:纳米医学驱动的肝纤维化信号通路调控

《International Journal of Nanomedicine》:Nanomedicine-Driven Modulation of Signaling Pathways in Hepatic Fibrosis

【字体: 时间:2026年03月20日 来源:International Journal of Nanomedicine 6.5

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  本文系统评述了肝纤维化核心信号通路(TGF-β1/Smad、PDGF/PDGFR、NF-κB、Wnt/β-catenin、JAK/STAT等)的病理机制及其作为治疗靶点的潜力,并着重介绍了靶向药物、RNA干扰(RNAi)、基因编辑(如CRISPR/Cas9)及纳米递送系统等前沿治疗策略。综述指出,肝星状细胞(HSC)活化是关键事件,而传统“单靶点”疗法因病因异质性和肝纤维化复杂的病理网络而疗效有限。纳米医学与信号通路调控的融合,为克服传统药物生物利用度低、脱靶效应等问题,并实现从抑制纤维化到主动逆转的范式转变提供了新思路。此外,中药(TCM)在多重通路调控方面展现出独特潜力,但其与现代纳米技术和精准医学的结合,是推动临床转化的关键。

  
肝纤维化是全球范围内导致肝硬化和肝细胞癌的关键前期病变,其进展涉及多种细胞因子和细胞类型间复杂的相互作用,核心是肝星状细胞的激活和细胞外基质的过度沉积。理解其分子机制,是开发有效疗法的基石。
肝纤维化的分子机制
肝纤维化的发生发展是一个多因素、多步骤的病理过程。静息状态下的肝星状细胞是肝脏的维生素A储存库,维持肝脏稳态。当肝脏遭受慢性损伤(如病毒性肝炎、酒精性或非酒精性脂肪性肝病)时,HSC被激活并分化为肌成纤维细胞,大量合成和分泌胶原蛋白等ECM成分,驱动纤维化进程。这一激活过程受到TGF-β1、PDGF、细胞外囊泡等多种信号通路的精细调控。
其中,由肝细胞损伤引发的炎症反应是纤维化启动和进展的关键驱动力。损伤相关分子模式可招募大量炎症细胞聚集,过度的修复反应驱动肝脏内结缔组织异常增生。核因子κB通路在此过程中扮演核心角色,其激活促进TNF-α、IL-1β等炎症介质和TGF-β1等促纤维化因子的释放,并直接调控HSC的活化状态和ECM沉积。丝裂原活化蛋白激酶通路也参与调控细胞增殖、炎症和凋亡。异常的ECM重塑是肝纤维化的核心病理特征,基质金属蛋白酶及其组织抑制剂之间的平衡失调,导致ECM降解受阻,加速纤维化病变。近期研究还发现,簇集素介导的间皮细胞内吞是独立于蛋白酶降解的替代性ECM清除机制。
肝纤维化的关键信号通路与治疗靶点
肝纤维化的发生与一系列复杂的信号通路和分子靶点密切相关,靶向这些通路已成为重要的研究方向。
  • TGF-β1/Smad通路:这是肝纤维化中最核心的致病性通路。TGF-β1通过与HSC表面的受体结合,激活下游Smad信号(主要是Smad2/3与Smad4形成复合物入核),诱导α-平滑肌肌动蛋白、I型胶原等基因转录,促进HSC活化和ECM积累。靶向此通路的抑制剂(如Galunisertib)已进入临床试验。此外,多种天然化合物也被证实具有调节该通路的作用。
  • PDGF/PDGFR通路:PDGF是另一个关键的促纤维化生长因子,通过与PDGFRα/β结合,激活RAS-MAPK、PI3K-AKT等下游通路,驱动HSC增殖、迁移和ECM合成。激活的HSC还会分泌PDGFRα+的细胞外囊泡,旁分泌激活邻近的静息HSC。酪氨酸激酶抑制剂尼洛替尼、伊马替尼等靶向此通路的药物已在临床前和临床研究中显示出潜力。
  • NF-κB通路:该通路是炎症-纤维化级联反应的中枢。在肝损伤时,IKK被激活,导致IκB磷酸化降解,释放NF-κB二聚体入核,诱导炎症和纤维化相关基因表达。在HSC中,NF-κB通路的激活是其向肌成纤维表型转化的关键步骤。IKK抑制剂、NF-κB诱骗寡核苷酸等是潜在的治疗策略。
  • Wnt/β-catenin通路:该通路在肝纤维化中具有双向调节作用。病理状态下异常活化,Wnt蛋白与细胞膜受体结合,抑制糖原合酶激酶-3β活性,导致β-连环蛋白在胞浆积累并入核,与TCF/LEF转录因子结合,调控结缔组织生长因子等基因,促进HSC活化和ECM沉积。ICG-001等抑制剂在动物模型中显示出疗效。
  • PI3K/Akt/mTOR通路:该通路通过调节HSC增殖、存活和ECM合成在肝纤维化中起关键作用。其激活促进HSC增殖和ECM合成,而多沙唑嗪、替诺福韦等可通过调节此通路减轻纤维化。
  • JAK/STAT通路:该通路是多种细胞因子和免疫介质激活的核心轴,在肝脏炎症和纤维化发生中起关键作用。研究显示,Graveoline可通过下调JAK1/STAT3信号通路减轻肝损伤。
  • 其他通路:Hedgehog、Notch、Hippo/YAP、Toll样受体以及内质网应激等信号通路也通过不同机制参与肝纤维化的调控,成为潜在的治疗靶点。
肝纤维化的治疗策略
基于上述通路,目前已发展出多种治疗策略。
  • 常规疗法:包括糖皮质激素等抗炎药物和吡非尼酮等抗纤维化药物,主要用于控制炎症、延缓纤维化进程,但存在副作用或疗效有限等问题。
  • 靶向信号通路药物:针对TGF-β、PDGF等关键通路的小分子抑制剂(如Galunisertib, Nilotinib)是研发热点,部分已进入临床研究阶段。
  • 联合疗法:联合不同信号通路抑制剂、传统药物与新兴递送技术、或中西医结合治疗,是克服肝纤维化复杂病理网络、提高疗效、减少耐药性的关键策略。例如,抗纤维化药物与纳米递送系统结合可增强肝内蓄积、降低全身毒性;中药复方则能通过多靶点调控发挥协同作用。
  • 新兴治疗策略
    • 基因编辑:CRISPR/Cas9等技术可精准编辑TGF-β1等致病基因,在临床前模型中有效抑制纤维化,但仍面临脱靶效应、递送效率等挑战。
    • 纳米递送系统:脂质体、聚合物纳米粒等载体可封装药物,提高稳定性、靶向性和生物利用度,将药物精准递送至纤维化区域。工程化的细胞外囊泡等新型纳米载体显示出兼具靶向递送和直接治疗作用的双重功能范式。
    • RNA疗法:小干扰RNA、微小RNA等可通过调控纤维化相关基因表达进行治疗。化学修饰和靶向纳米载体可提高RNA的稳定性和递送效率。
    • 挑战:新兴疗法在安全性(脱靶、长期毒性)、技术(递送效率、稳定性)和临床转化(缺乏大规模长期数据、临床前模型与人体疾病差异)方面仍面临共同挑战。跨越“死亡之谷”需要开发更贴近临床的疾病模型、优化临床试验终点设计。
临床试验、应用与未来展望
多种新药和疗法已进入临床试验。TGF-β1抑制剂Galunisertib在II期临床试验中显示出改善纤维化评分的潜力。PDGFR抑制剂尼洛替尼、伊马替尼也进行了相关探索。NF-κB抑制剂PS-1145等处于早期临床阶段。中和抗体、诱骗寡核苷酸等也是研究方向。
中药在肝纤维化治疗中展现出“多成分、多靶点、整体调节”的独特价值,如小柴胡汤中的黄芩苷、黄芪提取物等可通过调控TGF-β1、NF-κB等多条通路发挥作用。然而,其临床转化面临标准化和机制阐释深度不足等挑战。与纳米递送系统、多组学分析等现代技术结合,有望推动中药迈向精准医疗。中西医结合治疗(如抗病毒药联用扶正化瘀胶囊、安络化纤丸等)在慢性乙型肝炎等相关肝纤维化的临床研究中取得了显著疗效,形成了“病因控制+纤维化逆转+整体调节”的协同治疗体系。
纳米药物作为创新的递送系统,在肝纤维化治疗中展现出增强稳定性、提高靶向性和生物利用度的优势。未来,合理设计能够进行多通路干扰和精准递送的组合纳米药物,代表从抑制纤维化转向主动逆转纤维化的范式转变,最终将为肝纤维化的个性化治疗铺平道路。整合纳米医学、信号通路靶向、基因编辑、RNA治疗及中西医结合策略,是开发更安全、更有效抗纤维化疗法的方向。
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