Fas抗原-配体系统与肝脏疾病研究进展

　　国外医学临床生物化学与检验学分册1999年第20卷第1期

　　山东莱钢医院（271126） 李国平综述^①

　　山东医科大学微生物与免疫学教研室（250012） 孙汶生审校

　　摘要 Fas抗原和Fas配体（FasL）是细胞表面的两种跨膜蛋白。当一个细胞的Fas与另一个细胞的FasL相结合时，可以导致表达Fas的细胞凋亡；T淋巴细胞表达FasL可以使表达Fas的肝细胞凋亡。Fas诱导的肝细胞凋亡在某些肝脏疾病的发展中起重要作用。

　　关键词^：Fas抗原；Fas配体；细胞凋亡；病毒性肝炎；肝癌

　　组织器官内环境的稳定受细胞增殖、分化和死亡的共同调节。生理性细胞死亡主要通过凋亡进行。细胞凋亡（Apoptosis）是细胞生命的基本特征之一，生理状态下参与调节体内正常细胞的更新和异常细胞的清除，而在病理状态下异常的凋亡又与肿瘤等多系统疾病的发生发展密切相关。Fas抗原及Fas配体（FasL）为介导细胞凋亡的一对膜蛋白，FasL与Fas结合，可导致表达Fas的细胞凋亡。Fas-FasL能介导肝细胞凋亡，其功能异常与肝脏疾病的发生相关。

　　1 Fas、FasL的结构和分布

　　Fas又称Apo-1，即CD95分子。人Fas基因定位于10号染色体q23，基因长度约25Kb，人FascDNA长度为2534bp^[1]。Fas基因编码一种与神经生长因子受体（NGFR）和肿瘤坏死因子受体（TNFR）同源的48KD的跨膜蛋白。人的Fas蛋白由325个氨基酸组成，其分子结构由三部分组成：膜外的N末端区、跨膜区和膜内C末端区。膜外区的氨基酸序列相对保守，具有膜受体的特性，跨膜区位于分子中部，膜内区有一段80个氨基酸组成的肽链，具有细胞凋亡的信号传导作用，称为死亡域^[2]。人FasL基因位于1号染色体q23，基因长度约8Kb。FasL基因编码的蛋白属于Ⅱ型跨膜蛋白，由281个氨基酸残基组成，分子量约40KD^[3]。

　　fas主要分布于人活化的T、B淋巴细胞以及人恶性淋巴样细胞，在肝胆管细胞、内皮细胞及神经结的卫星细胞上也可检测到Fas，某些组织细胞经活化后可诱导表达Fas。FasL主要表达于活化的成熟T淋巴细胞，T淋巴细胞受到抗原刺激或在IL-2存在时其表面可迅速地被诱导出FasL^[4]。Fas和FasL均可分泌或脱落至细胞外，成为可溶性功能活性分子。基质金属蛋白酶能使膜结合的人FasL脱落^[5]。受FasL的刺激后，将刺激信号传递到膜内。膜内结构域导致细胞自身程序性死亡，故又称“死亡”（death domain）^[6]。Fas与FasL/Fas单抗作用后，导致Fas死亡区自聚和/或交联，可能激活多种蛋白酶或内源性核酸内切酶引起细胞凋亡。从人B淋巴细胞cDNA文库中筛选出的含Fas死亡区的Fas关联蛋白FADD（Fas associated death domain protein），以及用酵母基因选择系统从人T淋巴细胞cDNA文库中筛选出的另一种分子量为74KD的蛋白RIP，均可作为Fas的底物，连接于Fas分子膜内部分，与细胞凋亡密切相关^[6，7]。FAP-1（一种酪氨酸磷酸化酶）、ICE（白介素-1β转换酶）家族的一些蛋白酶也与Fas分子发生作用。此外，Fas凋亡信号的传导还涉及FasL、蛋白激酶（PK）、蛋白酶、神经酰胺、钙离子、癌基因Bcl-2、AbL、P53蛋白等多种分子。

　　fas-FasL系统参与活化T淋巴细胞的凋亡。抗原刺激T淋巴细胞活化增殖，为防止活化T淋巴细胞无限增殖，需使活化T淋巴细胞凋亡，以防止在体内大量堆积。T淋巴细胞被激活后既可表达Fas也可表达FasL，并且活化的T淋巴细胞对Fas传导的凋亡信号的敏感性增加。活化T淋巴细胞的Fas与活化T淋巴细胞的FasL结合，可以一方凋亡，也可以双方凋亡，这样可清除部分活化T淋巴细胞，减轻免疫反应，达到下调免疫反应的目的，防止自身免疫的出现。Fas介导的T淋巴细胞凋亡存在三种方式：（1）Fas-FasL介导的细胞间凋亡；（2）Fas-FasL引起的自身细胞凋亡；（3）可溶性FasL引起自身及细胞间凋亡^[8]。

　　fas-FasL介导的凋亡是T淋巴细胞杀伤途径之一。细胞毒性T淋巴细胞（CTL）对靶细胞特别是受感染靶细胞的直接杀伤，是使靶细胞凋亡，目前认为有穿孔素/粒酶系统和Fas-FasL系统两种途径。CTL经Fas-FasL途径对靶细胞的直接杀伤可分为两个阶段。首先，CTL识别靶细胞，活化表达FasL。然后，CTL表面的FasL与靶细胞表面的Fas结合，传导死亡信号激活靶细胞内在的死亡程序，使受感染的靶细胞发生凋亡^[9]。

　　fas-FasL系统还参与靶细胞与靶细胞之间的凋亡。靶细胞双方既可表达Fas也可表达FasL，在靶细胞之间可引起一方死亡，也可以双方死亡，使机体组织在不产生炎症的情况下消失^[10]。

　　3 Fas-FasL系统与肝脏疾病

　　研究发现，在肝脏疾病的病理切片上可见到凋亡的肝细胞，提示在肝脏疾病时肝细胞坏死与肝细胞凋亡同时存在。正常肝细胞有Fas表达，体外实验证实原代肝细胞对Fas介导的凋亡敏感。Fas-FasL系统功能过强可导致肝组织损害，而Fas-FasL功能缺失可导致肝细胞过度增殖，加速肿瘤的发生^[11]。

　　3.1 慢性病毒性肝炎 在病毒性肝炎常出现凋亡的组织病理改变，如凋亡小体和碎屑样坏死。细胞凋亡是急性或慢性病毒性肝炎肝细胞死亡的方式之一。CTL在HBV和HCV所致肝损害中起关键性作用。对乙型及丙型肝炎患者肝组织进行免疫组化研究显示，肝细胞表面Fas抗原明显增多，Fas主要表达于肝细胞浆内，另有小部分表达于肝细胞膜上。病毒阳性肝组织Fas抗原表达水平明显高于病毒阴性肝组织^[12]。Okazaki等^[13]用免疫组化法研究了慢性丙肝患者干扰素治疗前后肝穿刺标本中Fas抗原表达水平，发现在HCV-RNA阴性组，干扰素治疗后Fas抗原水平比治疗前明显降低。但在HCV-RNA阳性组，干扰素治疗前后Fas水平无明显差异，说明肝细胞Fas表达与HCV持续感染有关。另外，肝细胞表达Fas抗原表达水平还与肝炎活动性有关。Fas阳性细胞多位于碎屑样坏死区浸润性淋巴细胞中间，Fas阳性肝组织中细胞凋亡率明显高于Fas阴性肝组织，并且Fas阳性肝组织汇管区炎症较Fas阴性肝组织更明显^[14，15]。研究还发现，FasL在肝浸润性淋巴细胞上表达增强^[16]。Tanaka等^[5]用酵母菌系统重组了人可溶性FasL（rFasL），体外用饱和浓度的rFasL能在1h内使80%的Fas阳性小鼠致死；感染丙酸杆菌的小鼠，仅需静脉注射30mg rFasL就能诱导肝细胞衰竭，使小鼠在24h内死亡。以上研究证实，Fas-FasL系统介导的肝细胞凋亡是病毒性肝炎重要的发病机制之一。肝炎病毒一方面刺激肝细胞表面表达Fas抗原明显增多，另一方面诱导CTL表达FasL，Fas与FasL相互作用导致病毒性肝炎肝细胞凋亡。这一凋亡过程正常发生时，病毒感染肝细胞中DNA被降解，有效中止了病毒基因的复制扩散，这在抗病毒感染中具有重要作用；该过程若被过度放大可导致暴发性肝炎。

　　3.2 暴发性肝炎 Ryo等^[17]将Fas单克隆抗体注入小鼠体内，发现肝细胞大量凋亡并引起暴发性肝炎，认为Fas-FasL系统介导肝凋亡参与暴发性肝炎的发病。人类暴发性肝炎多由乙肝病毒或丙肝病毒引起，推测机制可能是Fas-FasL系统功能过强，介导了大量肝细胞凋亡，产生急性肝功能衰竭。体外实验还表明，暴发性肝炎时肝细胞不表达bcl-2。bcl-2为癌基因，能激活磷脂酶A，抑制细胞凋亡的发生。bcl-2转基因小鼠实验证实，bcl-2能保护肝细胞免遭Fas介导的CTL对肝细胞的杀伤，在防止病毒性肝炎引起暴发性肝衰竭中起重要作用^[19]。因此，暴发性肝炎的发生还可能与肝细胞缺失bcl-2^[18]有关。

　　3.3 肝硬化 免疫组化实验显示，Fas抗原在酒精性肝硬化肝组织表达水平较低，而在乙肝病毒相关性肝硬化肝组织表达水平显著增高。原位杂交实验还显示，FasL mRNA在正常肝组织无表达，在乙肝病毒相关性肝硬化肝假小叶周围淋巴细胞浸润区大量表达，在酒精性肝硬化肝细胞有高水平表达。提示乙肝病毒引起的肝损害与Fas介导的CTL对肝细胞的杀伤有关，而酒精引起的肝损害可能与酒精刺激肝细胞表达FasL和/或Fas，肝细胞发生自身或细胞间凋亡有关^[20]。原发性胆汁性肝硬化肝内胆管及肝外胆管的损伤与淋巴细胞浸润和细胞凋亡有关，在伴有慢性非化脓损伤性胆管炎（CNSDC）时，Fas抗原在胆管上皮细胞浆膜及粗面内质网上有高水平表达，推测Fas介导的细胞凋亡与CNSDC的发生有关。

　　3.4 肝癌 研究表明，胆管细胞癌及肝细胞肝癌均与凋亡有关，前者的凋亡水平高于后者^[22]。在肝细胞肝癌，Fas抗原在癌细胞表面及浆内均有表达，且以浆内表达为主，但细胞表面的Fas对FasL或抗Fas的敏感性较浆内Fas高。Fas阳性组织中凋亡细胞数明显高于Fas阴性组织；对于Fas阳性组织，细胞表面Fas阳性组织中凋亡细胞数高于浆内Fas阳性组织。因此，肝癌细胞的凋亡水平不仅与Fas表达水平而且与Fas在肝细胞的定位有关。资料还显示，肝癌细胞能表达FasL。癌细胞可能通过以下两条途径来逃避免疫攻击：（1）Fas表达水平下调。（2）FasL表达水平增高致T淋巴细胞凋亡。对Fas-FasL与肝癌关系的深入了解，可为临床治疗提供新的思路。Oka等用联合免疫化疗法治疗肝细胞肝癌，并进行免疫组化研究显示，在肿瘤部位有明显的淋巴细胞浸润，这些细胞主要是CD8+和HLA-DR+，同时发现Fas阳性肿瘤细胞。并且，在淋巴细胞浸润明显的区域，肿瘤细胞表面Fas表达增高。提示该疗法的抗肿瘤作用可能与肿瘤浸润性淋巴细胞被激活，并以凋亡的形式杀伤肿瘤细胞有关。细胞凋亡学说的建立，使肿瘤的放疗、化疗可以通过诱发肿瘤细胞凋亡来治疗，减少了对正常细胞的凋亡和放疗化疗中的副作用，为肿瘤患者的治疗开辟了一个崭新的领域。

　　3.5 其他 Shiraki等研究了结肠癌肝转移患者FasL表达水平，发现所有患者的结肠癌细胞及肝转移癌细胞均有FasLmRNA及其蛋白的表达，提示转移癌细胞通过诱导其周围Fas阳性肝细胞凋亡，而有利于癌细胞在肝脏内定位。

　　作者简介：李国平，男，32岁，1999年毕业于青岛医学院医学检验系，主管检验师，检验科副主任。现主要从事细胞学、免疫学实验诊断及科研工作。

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　　(1998-04-30收稿 1998-10-12 修回)

　　录入、校对：马海茸