Современные аспекты механизмов фиброгенеза в печени

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

УДК 616-003.828

© А.Г. Мусин, Э.Г. Муталова, А.Э. Нигматуллина, Е.Е. Константинова, Ф.С. Мусина, И.М. Насибуллин, 2014

А.Г. Мусин, Э.Г. Муталова, А.Э. Нигматуллина, Е.Е. Константинова, Ф.С. Мусина, И.М. Насибуллин СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ МЕХАНИЗМОВ ФИБРОГЕНЕЗА В ПЕЧЕНИ

ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа

В обзоре отражены результаты исследований механизмов фиброобразования в печени, в частности, полиморфизма генов-кандидатов, опосредующих развитие фиброза. Показана роль генетических маркеров, определяющих возникновение и прогрессирование процессов фиброгенеза при хронических вирусных гепатитах, алкогольиндуцированных заболеваниях печени, неалкогольном стеатогепатите.

Ключевые слова: фиброз, генетический полиморфизм, хронические гепатиты.

A.G Musin, E.G. Mutalova, A.E. Nigmatullina, E.E. Konstantinova, F.S. Musina, I.M. Nasibullin MODERN ASPECTS OF LIVER FIBROGENESIS MECHANISMS

The review presents the results of liver fibrogenesis mechanisms investigation, in particular, polymorphism of the candidate genes mediating development of fibrosis. The role of the genetic markers defining emergence and progressing of fibrogenesis at chronic virus hepatitises, the alcohol-inducted liver diseases, non-alcoholic steatohepatitis is shown. Key words: fibrosis, genetic polymorphism, chronic hepatitises.

Фиброз представляет собой коллагени-зацию ткани печени и является типичной реакцией на хроническое поражение, вызванное множеством причин как экзогенной (вирусные инфекции, алкогольная интоксикация), так и эндогенной (наследственные нарушения обмена веществ и другие генетические факторы, определяющие ответ организма человека на воздействие различных агентов) природы. Фиброз печени (ФП) - это процесс, который характеризуется значительным увеличением количества экстрацеллюлярного матрикса (ЭЦМ), который включает несколько типов коллагена, структурные гликопротеины, сульфатированные протеогликаны и гиалуро-нан, гистологической перестройкой с отложением матрикса преимущественно в перивену-лярной зоне 3-х ацинусов в субэндотелиаль-ном пространстве Диссе, изменениями строения ЭЦМ, изменениями ультраструктуры коллагенов, гликопротеинов, протеогликанов в сочетании с вариантами соединения молекул ЭЦМ. Развитие ФП - активный биосинтетический процесс, отличительной чертой которого является стимуляция продукции мат-рикса портальными или перибилиарными фибробластами и особенно миофибробласта-ми, изначально располагающимися в субэндо-телиальном пространстве Диссе [2,16].

Стремительный прогресс в изучении механизмов развития ФП в течение последних лет позволил детализировать знания о структуре и закономерностях отложения экстра-

целлюлярного матрикса в нормальной и фиброзной тканях печени, о клеточных источниках различных матричных компонентов, о стимуляции синтеза ЭЦМ цитокинами (фиб-рогенез) и факторами роста и регуляции матричной деградации (фибролиз), о способах своевременной диагностики и терапевтических возможностях, о генетических факторах, предрасполагающих к развитию фиброза, основанных на многочисленных успешных экспериментальных данных [21].

Последние годы знания о клеточных и молекулярных механизмах фиброза печени значительно расширились. В экспериментальных модельных системах наглядно показаны фазы воспаления и репарации в печени, продемонстрировано взаимодействие между эн-дотелиальными клетками, воспалительными медиаторами, миофибробластами, компонентами ЭЦМ в процессе регенерации печеночной ткани у млекопитающих [19]. Активированные звездчатые клетки, портальные фиб-робласты и миофибробласты из красного костного мозга - клетки, наиболее сильно продуцирующие коллаген в поврежденной печени. Они активируются фиброгенными цитокинами, такими как TGF-P1, ангиотен-зин-2 и лептин [2,16].

Начало ФП, как правило, незаметно, большинство его симптомов проявляется только после развития цирроза печени. У большинства пациентов прогрессия в цирроз печени наблюдается после 15-20 лет заболе-

вания. Прогрессирование фиброза печени зависит как от факторов внешней среды, так и от генетических факторов. Сопоставление генетических исследований с клиническим материалом продемонстрировало роль генного полиморфизма в прогрессии фиброза печени у пациентов с хроническими заболеваниями печени.

Многочисленные белки, в том числе протеолитические ферменты (коллагеназа, эластаза), факторы, контролирующие их метаболизм - интерлейкины, интерфероны у и в, трансформирующий фактор роста, ФНОа, фибронектин, отражающий процессы регенерации в ткани печени, являются звеньями цепи превращений, приводящих к образованию фиброзной ткани. В основе этих процессов лежат генетические особенности человека. Особенности генной регуляции синтеза и распада коллагена у носителей определенных генотипов могут лежать в основе генетической предрасположенности к активному фиб-рогенезу и быстрому прогрессированию заболевания в условиях воздействия повреждающих агентов. Выявлены мутации и полиморфные варианты генов, ассоциированные с темпами фиброообразования при хронических заболеваниях печени. В частности, быстрое прогрессирование связано с мутациями в генах гемохроматоза (НРБ) и/ или рецептора трансферрина (ТРЯ1), которые приводят к избыточному накоплению железа в тканях печени. Генетически обусловленная а1-антитрипсиновая недостаточность (мутация гена ингибитора протеиназ Р1) также способствует быстрому развитию фиброза. Увеличение частоты гетерозиготного генотипа М2Р1 отмечено в группах с тяжелыми патологиями печени.

В настоящее время большое внимание уделяется изучению полиморфных вариантов генов, вовлеченных в формирование иммунного ответа. Известно, что интерлейкины (1Ь) не только вовлечены в формирование иммунного ответа, но и модулируют метаболизм и активность ферментов, участвующих в процессе образования коллагена в печени. Например, синтез протеолитического фермента коллагеназы контролируется 1Ь 1,6,10, у- и в-интерферонами, трансформирующим фактором роста а, фактором некроза опухолей-а (ТОТ-а), а его подавление - 1Ь 4, 11,13 [16,17,18].

Исследования, проведенные на моделях печеночного фиброза у мышей, выявили ключевые гены, опосредующие развитие фиброза печени [12]. К генам, регулирующим гепато-

целлюлярный апоптоз и некроз, относят такие как Bcl-xL, Fas. Они влияют на повреждение печени и развитие ответа в виде фиброгенеза. IL-1ß, IL-10 и IL-13, IFN-y, SOCS-1 и остео-понтин отнесены к генам, которые не только регулируют воспалительный ответ на повреждение, но и определяют фиброгенетические реакции. Кроме того, показано, что NADPH-оксидаза регулирует как воспалительную активность, так и депозицию молекул ЭЦМ. Факторы фиброгенетического роста такие, как TGF-1, фактор роста фибробластов, вазоак-тивные субстанции (ангиотензин II, норадре-налин) и адипокины (лептин, адипонектин), каждый сам по себе необходим для развития фиброза. Наконец, устранение или обратное развитие коллагена после прекращения повреждающего действия на печень регулируются тканевыми ингибиторами металлопроте-аз (TIMP-1) и TGF-в!

Бесспорно, что патогенез фиброза печени зависит от его этиологии. Наиболее полно он изучен при алкогольиндуцированных и вирусных заболеваниях печени.

При алкогольной болезни печени к этим генам относятся те, которые кодируют активность ферментов, метаболизирующих алкоголь, и современных экспепротеинов, вовлеченных в образование токсичных для печени субстанций. В частности, полиморфизм генов, кодирующих алкогольдегидрогеназу, альде-гиддегидрогеназу и цитохром Р450, обеспечивает индивидуальную чувствительность к развитию алкоголизма, и их роль в прогрессии заболевания печени является еще противоречивой. Вариация генов, кодирующих воспалительные медиаторы, такие как TNFa, IL1ß, IL10, цитотоксический Т-лимфо-цитарный антиген 4 (CTLA4), липополисаха-ридный рецептор CD14 и антиоксиданты (такие, как супероксиддисмутаза- SOD), могут влиять на прогрессию алкогольного заболевания печени [14].

При хронических холестатических заболеваниях печени, таких как первичный би-лиарный цирроз (ПБЦ), полиморфизм в составе IL1ß, рецепторов-антагонистов IL1, гена, кодирующего TNFa, ассоциируется с более быстрой прогрессией заболевания. Некоторые аллели гена аполипротеина Е влияют на ответ на терапию ПБЦ с использованием урсодеоксихолевой кислоты. Это подтверждает, что генетический полиморфизм может быть предиктором терапевтического ответа [17].

При хроническом вирусном гепатите С (ХГС) также имеются генетические вариации,

которые ответственны за персистенцию НСУ-инфекции, ответ на антивирусную терапию и прогрессию заболевания печени. Известно, что у 20-30% больных ХГС существует риск развития цирроза печени (ЦП) в течение 20-30 лет от момента инфицирования, и в то же время у значительной части пациентов с ИСУ-инфекцией формирования ЦП не происходит на протяжении всей жизни. В проведенных исследованиях было установлено, что помимо целого ряда хорошо известных вирусных и внешних факторов несомненная роль в определении течения и исходов ХГС принадлежит факторам хозяина. Особое значение в работах последних лет имеет изучение генетического полиморфизма, играющего ключевую роль в определении индивидуальных особенностей ответа на один и тот же этиологический фактор, в частности при вирусных гепатитах [1,3,4,5,10,11].

В настоящее время изучена ассоциация полиморфизма примерно 20 генов-кандидатов с вирусными гепатитами, особенностями течения этих заболеваний и их осложнениями. Среди них гены цитокинов (ТОТА, 1Ь1Б, 1Ьб, 1Ь10, ТОБВ, 1ЕЧА, 1ЕЧО, ССЯ5), противоин-фекционного иммунитета (КЯАМР1, МБЬ) и другие. Наибольшее количество воспроизводимых ассоциаций в этих исследованиях получено для генов 1Ь10 и ТОТА, которые также связаны с туберкулезом и другими инфекционными болезнями [б].

Полиморфизм генов, вовлеченных в иммунный ответ на НСУ-инфекцию, таких как ассоциированные с транспортом и процессией антигена 2, маннозосвязывающий лектин, специфические HLAИ аллели, агони-сты фиброгенеза (ангиотензин и TGFpl), определяет прогрессию фиброза. Значение в фиброгенезе гетерозиготности по C282Y мутации гена гематохроматоза у пациентов с хроническим вирусным гепатитом С является противоречивым. [17,22].

Принимая во внимание решающее значение иммунных механизмов и интенсивности оксидативного стресса в прогрессирова-нии фиброза печени, наиболее широко обсуждаемыми генами-кандидатами являются гены цитокинов и гемохроматоза. При этом показано, что доминирование провоспали-тельных цитокинов ассоциировано с быстрым прогрессированием фиброза, тогда как преобладание противовоспалительных - с медленным накоплением фиброза [17,18].

В литературе представлено большое число исследований, посвященных поиску взаимосвязи между аллельными вариантами

генов-кандидатов и темпами прогрессирова-ния фиброза печени [15,18]. Вместе с тем до настоящего времени убедительные данные об ассоциации однонуклеотидных замен с особенностями течения ХГС получены только для малого числа полиморфизмов и только в единичных работах приводится анализ комбинации генетических факторов. Особо следует отметить немногочисленность отечественных работ по изучению генетического полиморфизма при заболеваниях печени, которые представлены единичными исследованиями по установлению генетических маркеров быстрого развития цирроза печени у пациентов с НСУ-инфекцией [4] или у лиц, злоупотребляющих алкоголем [9].

В исследовании, проведенном Абдулла-евым С.М., определены «профибротические» (1Ь-1Ь -511 СТ и -511 ТТ; Ш-б -174 GC и -174 СС; TGF-bl +915 GC и +915 СС; ОТЕ 63Ш и 63DD) и «протективные» (1Ь-1Ь -511 СС и Ш-б -174 GG) генотипы, ассоциированные с быстрым и медленным темпами прогрессирования фиброза печени соответственно. Показано, что комбинация «профибротических» и «про-тективных» генотипов является независимым фактором прогноза ХГС [1].

Также, по данным исследователей, им-муногенетическими факторами риска быстрого прогрессирования фиброза и неблагоприятного исхода хронического вирусного гепатита оказались аллель О и генотип ОО полиморфного региона Т-3300 гена 1Ь2, генотип ТТ промо-торного участка С-590Т гена 1Ь4, аллель А и генотип АА полиморфного С-592А гена 1Ь10. Для течения хронического вирусного гепатита был определен протективный аллель А полиморфного маркера 0(-308)А гена ТОТа, установлена его связь с более низкой продукцией провоспалительных цитокинов ФНОа и 1Ь-12, с высоким содержанием 1Ь4 и с более низким уровнем оксипролина, связанного с белком, со слабой степенью коллагеноообразования в печени [4,10]. Выявлены ассоциации с активными процессами коллагенообразования и тяжелым фиброзом в печени генотипа СТ гена 1Ь4 С(-590)Т. В данных исследованиях доказана значимая связь полиморфных вариантов генов Т№а и 1Ь4 с продукцией ключевых интерлей-кинов, опредляющих тип иммунного ответа, и продуктами метаболизма коллагена, что свидетельствует о генетической детерминированности реакций системного иммунитета и фибро-образования в печени при хронических вирусных гепатитах [4,5].

В результате исследования установлена связь полиморфизма 11е50Уа1 гена ТЬ4ЯА с

развитием фиброза печени: отмечено статистически значимое накопление гетерозигот 50Ile/Val по мере увеличения тяжести фиброза [4,5]. Причем эта ассоциация не зависела от этиологии ВГ (B или C), генотипических особенностей вирусов и длительности заболевания [6].

Результаты исследований также показали, что выраженный фиброз в печени у больных хроническим вирусным гепатитом С сопряжен с носительством аллеля Val генотипа Val/Val гена SOD2, аллеля D и генотипа D/D полиморфизма Н63D гена HFE. Также доказано, что полиморфизм С282Y гена HFE не сопряжен с фиброзом и активностью воспаления в печени [11].

Важную роль в регуляции противовирусного иммунного ответа играет система интерферона, в которую входят сами интерфе-роны (а, ß и у) и продукты индуцируемых ими генов (протеинкиназа R (PKR), 2',5-олигоаденилатсинтетаза (2',5'-OAS)). В результате исследований установлена связь между предрасположенностью к HCV-инфекции и носительством генотипов А/А гена ОASI, С/С гена OAS3, G/G гена PKR, G/G гена IFNA17 и Т/Т гена IFNG, выявлены ассоциации между активностью воспалительного процесса печени и полиморфизмами OAS1, PKR и IFNA17, установлена взаимосвязь между прогрессированием фиброза печени и носительством больными НСУ-инфекцией полиморфизма +1З14С/Т гена OAS3 и +244A/G гена PKR [З].

Остаются невыясненными некоторые особенности патогенеза фиброза при неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП). Определенную роль в прогрессировании НАЖБП играют гепатоциты. При стеатозе гепатоциты, с одной стороны, более подвержены апоптозу, с другой - подавлена их репликация. После апоптоза высвобождаются сигнальные молекулы, стимулирующие пролиферацию и дифференцировку овальных клеток в незрелые дуктулоподобные предшественники, а затем в гепатоциты. Тем самым осуществляется регенерация печени. Одновременно с пролиферацией запускается фиброз [7,8].

Предположительно процессы регенерации запускаются с участием пути Hedgehog (Hh). Во время эмбриогенеза Hh регулирует пролиферацию и дифференцировку клеток. У взрослого человека он поддерживает на определенном уровне количество стволовых клеток. Лиганд Hh связывается со своим рецептором, который в свободном состоянии по-

давляет активность трансмембранного белка Smo. Связывание с рецептором блокирует этот белок. Когда Hh связывается со своим рецептором, комплекс рецептор-Smo распадается, Smo активирует транскрипцию белков глиома-ассоциированного онкогена (Gli), фактора роста фибробластов 4, фосфатидили-нозитол-3-киназы (ФИ-3-К), сосудистого эн-дотелиального фактора роста. Было высказано предположение, что ген остеопонтина активируется Gli— 1. Hh может вызвать эпители-ально-мезенхимальную трансформацию дук-тулоподобных клеток и звездчатых клеток в миофибробласты при воздействии лептина, фактора роста тромбоцитов, трансформирующего фактора роста-в с вовлечением ФИ-3-К и остеопонтина, гликопротеина - медиатора воспаления и карциногенеза. Концентрация остеопонтина повышена при ожирении и коррелирует с инсулинорезистентностью и стеа-тозом. Изучение патогенеза фиброгенеза также представляет интерес для разработки подходов к лечению и предотвращению прогрес-сирования фиброза [8,20]. В частности, АМФ-активируемой протеинкиназе отводится центральная роль в регуляции энергообмена в гепатоците. На этот фермент воздействуют препараты, применяемые при НАЖБП, например метформин [13].

Данные литературы свидетельствуют о том, что когда провоцирующий фактор перестает действовать, фиброз способен разрешиться. Спонтанное разрешение фиброза печени может встречаться после успешного лечения соответствующих заболеваний печени. Например, J. Dixon, P. Bhathal описали подобные изменения у пациентов с неалкогольным стеатогепатитом. Также эти изменения характерны при лекарственно-индуцированных заболеваниях печени. Для значимой регрессии фиброза может потребоваться несколько лет. Длительность варьирует в зависимости от причины, вызвавшей заболевание печени, и тяжести фиброза. Чем дольше существует фиброз, тем меньше возможностей для его коррекции. Вот почему так актуальны раннее выявление и при возможности устранение пускового фактора фиброгенеза.

Таким образом, изучение генетических аспектов фиброобразования в печени позволит прогнозировать вероятность и темпы его развития при хронических заболеваниях печени и осуществлять профилактику его про-грессирования на ранних этапах развития, оценить риск формирования цирроза печени, что имеет значение для выбора тактики ведения больных. Дальнейшие достижения в по-

нимании сущности, диагностике и лечении фиброза печени будут зависеть от исследований фундаментальных механизмов фиброге-

неза, что, безусловно, повлияет на прогноз, продолжительность и качество жизни пациентов с хроническими заболеваниями печени.

Сведения об авторах статьи: Мусин Артур Гумарович - аспирант кафедры госпитальной терапии №1 ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3.

Муталова Эльвира Газизовна - д.м.н., профессор, зав. кафедрой госпитальной терапии №1 ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3.

Нигматуллина Альбина Эльдусовна - к.м.н., доцент кафедры госпитальной терапии №1 ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. E-mail: albanigma@rambler.ru.

Константинова Елена Евгеньевна - участковый врач поликлиники №1 ГКБ .№13. Адрес: 450039, г. Уфа, ул. Ферина, 2. Мусина Флариса Сабирьяновна - к.м.н., доцент кафедры госпитальной терапии №1 ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3.

Насибуллин Ильдар Марсович - к.м.н., доцент кафедры топографической анатомии и оперативной хирургии ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 8(347) 272-73-50.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абдуллаев, С.М. Клиническое значение полиморфизма генов цитокинов и гена гемохроматоза у больных хроническим гепатитом С: автореф. дисс... канд. мед. наук. - М., 2008. - 28 с.

2. Бабак, О.Я. Фиброз печени: современные представления о механизмах, способах диагностики и лечения/ О.Я. Бабак, Е.В. Колесникова, Н.А. Кравченко //Сучасна гастроэнтеролопя. - 2009. - №2. - С.4-10.

3. Бычков, В.А. Молекулярно-генетическая оценка роли системы интерферона в патогенезе хронического вирусного гепатита С: автореф. дисс. канд. мед. наук. - Томск, 2011. - 20 с.

4. Гончарова, И.А. Ассоциации полиморфных маркеров генов иммунной системы с количественными признаками, патогенетически значимыми для хронического вирусного гепатита/ И.А. Гончарова, Е.В. Белобородова, М.Б. Фрейдин //Молекулярная биология. - 2008. - Т. 42, №2. - С.242-246.

5. Гончарова, И.А. Генетические факторы подверженности к хронизации вирусного гепатита и фиброзу в печени/ И.А. Гончарова, Е.В. Белобородова, М.Б. Фрейдин //Молекулярная биология. - 2008. - Т. 42, №2. - С.238-241.

6. Гончарова, И.А. Геномные основы подверженности к инфекционным заболеваниям / И.А. Гончарова, М.Б. Фрейдин, А.А. Руд-ко //Вестник ВОГиС. - 2006. - №3. - С.540-552.

7. Драпкина, О.М. Неалкогольная жировая болезнь печени - современный взгляд на проблему/О.М. Драпкина, В.И. Смирин, В.Т. Ивашкин//Лечащий врач. - 2010. - Т.5, №5. - С.57-61.

8. Драпкина, О.М. Патогенез, лечение и эпидемиология НАЖБП - что нового? Эпидемиология НАЖБП в России/ О.М. Драпкина, В.И. Смирин, В.Т. Ивашкин//Русский медицинский журнал. - 2011. - №28. - С.1717-1722.

9. Огурцов, П.П. Роль хронической алкогольной интоксикации и генетического полиморфизма алкогольдегидрогеназы в формировании патологии внутренних органов: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - М., 2002 - 59 с.

10. Рязанцева, Н.В. Аллельный полиморфизм генов ИЛ-4 и ИЛ-10 как один из возможных механизмов способствующих хронизации вирусных гепатитов/Н.В. Рязанцева, И.О. Наследникова, В.И. Коненков//Иммунология. - 2007. - №2. - С.68-72.

11. Семенова, Н.А. Роль полиморфизма генов Аро, SOD и HFE в развитии хронического вирусного гепатита С /H.A. Семенова, Н.В. Рязанцева, В.В. Новицкий//Молекулярная медицина. - 2010. - №5. - С. 56-62.

12. De Minicis S. et al. Gene expression profiles during hepatic stellate cell activation in culture and in vivo // Gastroenterology. - 2007. -Vol. 132. - P. 1937-1946.

13. Foretz M., Violett B. Regulation of hepatic metabolism by AMPK. J. Hepatol. 2011;54(4):827-9.

14. Friedman S.L. Mechanisms of disease: mechanisms of hepatic fibrosis and therapeutic implications // Nat. Clin. Pract. Gastr. -2004. -Vol. 1. - P. 98-105.

15. Gaeta G.B., Stornaiuolo G., Precone D.F., et al. Epidemiological and clinical burden of chronic hepatitis В virus/hepatitis С virus infection. A multicenter Italian study // J Hepatol. - 2003. - Vol. 396. - P. 1036-41.

16. Gutierrez Ruiz M., Gomez_Quiroz L.E. Liver fibrosis: searching for cell model answers // Liver In. - 2007. - Vol. 27. - P. 434-439.

17. Henderson N.C., Iredale J.P. Liver fibrosis: cellular mechanisms of progression and resolution // Clinical Science. - 2007. - Vol. 112. -P. 265-280.

18. Huang H., Patel D.D. and Manton K.G. The immune system in aging: roles of cytokines, T cells andNK cells // Front Biosci. - 2005. -Vol. 10. - P. 192-215.

19. Ikegami T., Zhang Y., Matsuzaki Y. Liver fibrosis. Possible involvement of EMT // Cells Tissues Organs. - 2007. - Vol. 185. - P. 213221.

20. Machado M.V., Cortez-Pinto H. Osteopontin: a missing link between hedgehog signaling and fibrosis in nonalcoholic steatohepatitis. Hepatology. - 2011;53 (2): 382-4.

21. Malhi H., Gores G.J. Cellular and Molecular Mechanisms of Liver Injury // Gastroenterology. - 2008. - Vol. 134 (6). - P. 1641-1654.

22. Nieto N. Oxidative_stress and IL_6 mediate the fibrogenic effects of rodent Kupffer cells in stellate cells // Hepatology. - 2006. - Vol. 44. - P. 1487-14501.