肝星狀細(xì)胞與肝纖維化的關(guān)系

王莉莉，趙永忠

（桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，廣西 桂林 ）

0 引言

當(dāng)肝細(xì)胞壞死或受損后，容易出現(xiàn)LF反應(yīng)，也是各種慢性肝病病情加重后，向肝硬化發(fā)展必定發(fā)生的病理改變及必經(jīng)途徑，其病理特征較多，以ECM的異常增生、肝內(nèi)過量沉積為主。許多病因都可以導(dǎo)致LF的發(fā)生和發(fā)展，比如慢性肝病毒感染（尤其是乙肝和丙肝）、酗酒以及非酒精性脂肪性肝炎[1-3]。有關(guān)肝受損的發(fā)生機(jī)制雖存在著一定的差異，但肝纖維化形成的病理過程大體上相似，大多數(shù)是由慢性損傷后，進(jìn)而引起一系列持續(xù)性的炎癥反應(yīng)，修復(fù)組織出現(xiàn)異常,進(jìn)一步促進(jìn)膠原纖維沉積，纖維化逐步形成。肝纖維化中的形成、發(fā)生和發(fā)展的整個(gè)過程必經(jīng)過炎癥反應(yīng)[4-6]。HSCs的活化在肝纖維化這一過程中起著關(guān)鍵作用。本文就HSCs與肝纖維化的關(guān)系進(jìn)行綜述如下。

1 HSCs概述

HSCs主要分布于肝竇周圍，約占肝細(xì)胞總數(shù)的8%-14%[7]。HSCs是一種代謝性細(xì)胞，形態(tài)不規(guī)則，似星狀的偽足在肝的實(shí)質(zhì)細(xì)胞以及肝竇內(nèi)皮細(xì)胞間，具備如下的代謝功能：（1）為肝細(xì)胞儲(chǔ)存提供能源的脂肪，以及儲(chǔ)存大量的維生素A。（2）在肝臟內(nèi)合成固定數(shù)量的ECM，主要是I、III、VI型。（3）包繞在肝竇內(nèi)皮細(xì)胞（sinusoid endothelial cells，SEC）表面的HSCs突起支撐了內(nèi)皮細(xì)胞，并對(duì)肝竇膜大小起到調(diào)節(jié)作用。（4）蛋白多糖和非膠原糖蛋白等的合成。

正常狀態(tài)下的肝星狀細(xì)胞是靜止的，此時(shí)的肝星狀細(xì)胞內(nèi)含有大量的維生素A胞漿脂滴，為肝臟儲(chǔ)脂，又稱Ito細(xì)胞。在成纖維因子的刺激下，靜止的HSCs被激活并轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞(myofibroblast like cells，MFLC)，含視黃醇的脂滴消失[8]。經(jīng)過體外培養(yǎng)，可以發(fā)現(xiàn)激活后的肝星狀細(xì)胞具有如下的特征：（1）在形態(tài)上肝星狀細(xì)胞的脂滴消失，胞體增大，胞竇伸展，呈現(xiàn)星狀的形態(tài)。（2）能夠表達(dá)α-smooth平滑肌肌動(dòng)蛋白(α - smooth muscle actin，α-SMA)，結(jié)蛋白（Desmin）和膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）。（3）代謝出I型和III型膠原等細(xì)胞外基質(zhì)。（4）可收縮。（5）可以分泌細(xì)胞因子，如轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）?；罨腍SCs的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為1型膠原蛋白(Collagen-1)和α-SMA的表達(dá)增加[9]。

2 HSCs的活化與纖維生成機(jī)制

ECM的異常增生及肝內(nèi)沉積過多是肝纖維化的主要特征。肝星狀細(xì)胞是ECM的主要來源。肝纖維化的形成過程離不開肝星狀細(xì)胞的活化。活化的肝星狀細(xì)胞本身可以分泌出相應(yīng)的受體，用來合成大量ECM，從而促進(jìn)了肝纖維化的形成。在病理癥狀出現(xiàn)時(shí)，膠原活躍的肌成纖維細(xì)胞（MFB）會(huì)經(jīng)由肝星狀細(xì)胞大量轉(zhuǎn)化而成，形成肝纖維化的表現(xiàn)就是成纖維細(xì)胞或者肌成纖維母細(xì)胞與肝星狀細(xì)胞的過渡細(xì)胞大量出現(xiàn)，相關(guān)研究表明，經(jīng)過活化的肝星狀細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為特殊化的MFB，此過程合成了大量的ECM。其次，活化后的HSC促進(jìn)自身的增殖，還可以抑制ECM的溶解。

肝星狀細(xì)胞在肝臟有炎癥時(shí)被激活，根據(jù)肝星狀細(xì)胞激活模式下的三步級(jí)聯(lián)反應(yīng)，在炎癥形成的前期階段受損的肝細(xì)胞會(huì)釋放絲裂源，肝星狀細(xì)胞受到旁分泌作用而引發(fā)增殖。發(fā)生炎癥時(shí)，活化的kupffer細(xì)胞，血小板和巨噬細(xì)胞等在細(xì)胞壞死區(qū)域釋放細(xì)胞因子，如TGF-β、TGF-ɑ、血小板源生長因子（platelet derived growth factor，PDGF）等，其中具有最強(qiáng)作用的是PDGF。在炎癥發(fā)生的后期，MFB通過TGF-β、TGF-ɑ來對(duì)自身起到作用，促使肝星狀細(xì)胞的未分化成員向MFB轉(zhuǎn)化，同時(shí)合成ECM[10]。

肝星狀細(xì)胞產(chǎn)生的ECM的組成成分如下：（1）膠原蛋白：I、III、IV、V、VI、X、IV型膠原。其中，肝星狀細(xì)胞在正常情況下，會(huì)產(chǎn)生III型膠原，如果該細(xì)胞被激活，就會(huì)產(chǎn)生I型膠原。肝星狀細(xì)胞在靜止時(shí)其激活情況不同的原因是，在產(chǎn)生不同類型的膠原時(shí)會(huì)受到熱休克蛋白47的不同作用。（2）糖蛋白類。肝星狀細(xì)胞是產(chǎn)生糖蛋白的重要來源。糖蛋白結(jié)構(gòu)中的纖維連接蛋白、層連接蛋白、副層連接蛋白和骨連接蛋白，在肝纖維化時(shí)的比重會(huì)增加。（3）蛋白血糖。在肝纖維化的過程中，蛋白聚糖，尤其是透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、硫酸乙酰肝素等指標(biāo)會(huì)異常。

肝纖維化的形成主要是肝臟纖維合成與降解的一種不平衡，而ECM降解酶一旦合成異常，也會(huì)使得肝纖維化開始發(fā)生。參與ECM降解的酶主要是基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPS），它的類別有3個(gè)：（1）間質(zhì)膠原酶；（2）明膠酶；（3）基質(zhì)分解素[11]。MMPS其活性受到組織抑制物[基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑（ tissue inhibitors of metalloprotei nase，TIMPS）]和尿激酶UPA，以及纖溶酶原活化劑尿激酶的影響。研究發(fā)現(xiàn)[12]，當(dāng)MMPS抑制因子的高水平基因表達(dá)時(shí)，可能會(huì)影響到肝纖維化的進(jìn)程。肝星狀細(xì)胞活化，細(xì)胞外基質(zhì)降解酶的含量異常時(shí)，肝星狀細(xì)胞的TIMPS表達(dá)上調(diào)，MMPS表達(dá)下調(diào)時(shí)，就無法正常降解細(xì)胞外基質(zhì)，使得基質(zhì)的含量增加。另一方面，基質(zhì)異常代謝又使得細(xì)胞活化率大大提高，從而提升細(xì)胞外基質(zhì)的大量合成，因而促成了肝纖維化。

此外，對(duì)于肝纖維化相關(guān)細(xì)胞因子的研究發(fā)現(xiàn)使我們了解到，TGF-β可以通過刺激MFB合成膠原，來促成纖維細(xì)胞中I、III型膠原mRNA的表達(dá)。從而輔助了纖維連接蛋白合成ECM。而細(xì)胞因子TGF-β，不僅能夠促進(jìn)HSC的活化和ECM的沉積，還可以促進(jìn)HSCs表達(dá)出MMPS，并將MMPS裂解為活性形式。還能觸發(fā)TIMPs及纖溶酶原激活物抑制劑(plasminogen activator inhibitor，PAI)等合成，最終控制ECM進(jìn)行降解。

3 HSCs與肝纖維化的研究進(jìn)展

活化的HSCs是肝纖維化發(fā)生及進(jìn)展的關(guān)鍵細(xì)胞。因此，充分認(rèn)識(shí)HSCs活化所涉及分子特征和信號(hào)通路有助于更深層次地了解肝纖維化的發(fā)病機(jī)制。

研究表明IL-30水平增高可促進(jìn)肝臟NKT細(xì)胞表面NKG2D表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)其對(duì)活化HSCs的細(xì)胞毒活性，從而抑制肝纖維化[13]。最近的一項(xiàng)研究表明，Hic-5表達(dá)在下調(diào)人類和小鼠活化HSC中的Smad7以增強(qiáng)TGF-β誘導(dǎo)的Smad2磷酸化從而減少纖維化起著關(guān)鍵作用[14]。此外，研究發(fā)現(xiàn)?；o酶A：膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶（acyl-CoA: cholesterol acyltransferases，ACAT）由兩種同工酶-ACAT1和ACAT2-組成，起催化劑的作用，可將游離膽固醇（free cholesterol，F(xiàn)C）轉(zhuǎn)化為膽固醇酯，通過促進(jìn)Toll樣受體4信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，F(xiàn)C積累可調(diào)節(jié)HSC活化和肝纖維化的發(fā)展。近期研究發(fā)現(xiàn)，在EBL誘導(dǎo)的肝損傷過程中，Akt激酶同工型Akt1和Akt2可抑制HSC細(xì)胞的增殖，提示Akt亞型在肝纖維化中起獨(dú)特作用。

肝纖維化的病理生理機(jī)制涉及多種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路。Gas6主要由枯否細(xì)胞表達(dá)，而Axl在正常肝的巨噬細(xì)胞和qHSC中都發(fā)現(xiàn)[15]，研究表明，CCl4通過Gas6 / Axl途徑促進(jìn)HSC活化，從而誘導(dǎo)的肝纖維化。在Necdin-Wnt途徑中，HSC的激活和分化需要下調(diào)過氧化物酶體增殖物激活的受體γ（peroxisome proliferator activated receptor γ，PPARγ）。Necdin是一種優(yōu)先在活化HSC中表達(dá)的黑色素瘤抗原家族蛋白，可促進(jìn)成肌和神經(jīng)元分化，同時(shí)抑制脂肪生成。值得注意的是，Necdin沉默可恢復(fù)PPARγ介導(dǎo)的Wnt途徑抑制，從而有效逆轉(zhuǎn)HSC激活[16]。

4 抑制HSCs的增殖和活化是治療肝纖維化的方向

作為防止肝纖維化的有效方式，抑制HSCs的增殖和活化是一個(gè)治療的方向。在治療肝纖維化的過程中，可以針對(duì)于肝星狀細(xì)胞自身增殖活化的信號(hào)通路及細(xì)胞因子進(jìn)行研究。其中TGF-β的作用很大。它是一種致纖維化的因子，也是肝星狀細(xì)胞的活化劑。TGF-β及其受體拮抗劑，可溶性TGF-βII型受體以及相關(guān)的RNAi等的實(shí)驗(yàn)均可顯示出，該活化劑可以抑制肝星狀細(xì)胞的活化過程。同時(shí)，對(duì)于細(xì)胞外基質(zhì)含量和肝纖維化程度的降低有促進(jìn)作用。關(guān)于TGF-β1其信息通路[17]既包括有經(jīng)典的Smad信號(hào)通路，也包括了非經(jīng)典的非受體洛氨酸激酶和PKC通路。近年來針對(duì)于PKC調(diào)控前膠原和結(jié)締組織生長因子方面的研究已經(jīng)取得一定的進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)[18],C-ab1不僅在抗白血病方面有顯著療效，也可以抗擊慢性粒細(xì)胞白血病患者的骨髓纖維化，同時(shí)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也表明了，其在預(yù)防肝纖維化方面有明顯作用。但因其副作用過大，使得沒有投入到臨床的應(yīng)用之中。目前的研究傾向于依馬替尼類的藥物。

細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1 (extracellular signal regulated kinase 1，ERK1)是一種信號(hào)通路重要激酶。研究發(fā)現(xiàn)，ERK1的表達(dá)在肝纖維化組織中極高，在體外采用了siRNA來抑制細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶的表達(dá)可以減緩被活化的肝星狀細(xì)胞的增殖。在實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)入siRNA，對(duì)膽總管結(jié)扎后的肝纖維化大鼠，其膠原沉積明顯減少，肝細(xì)胞和膽管上皮的EMT也明顯被逆轉(zhuǎn)。另外，Schmitz也研究出了索拉菲尼可以明顯的抑制大鼠的肝纖維化情況。當(dāng)每日給予大鼠20mg/kg的索拉菲尼時(shí),在2周之后，其肝纖維化程度明顯緩解，但是效果是依賴于索拉菲尼的用量，機(jī)制是通過阻斷ERK和PDGF的通路,從而使得肝星狀細(xì)胞迅速凋亡,抑制增值減少膠原形成，并使其迅速降解。

此外，凋亡可以誘導(dǎo)清除活化的肝星狀細(xì)胞，這使得通過誘導(dǎo)活化的肝星狀細(xì)胞凋亡而治療肝纖維化也成為可能。焦酶毒素不僅在體內(nèi)，也可以在體外通過選擇性誘導(dǎo)肝星狀細(xì)胞進(jìn)行凋亡，來阻止肝纖維化的程度加重[19]。

5 總結(jié)

綜上所述，肝纖維化的實(shí)質(zhì)是細(xì)胞外基質(zhì)的合成大于降解導(dǎo)致其在肝內(nèi)過度沉積。肝星狀細(xì)胞是細(xì)胞外基質(zhì)的主要來源，肝星狀細(xì)胞的活化是肝纖維化發(fā)生和發(fā)展的核心環(huán)節(jié)。日前，抑制肝星狀細(xì)胞的增殖和活化已被看作是抗肝纖維化治療的主要靶點(diǎn)，探討肝星狀細(xì)胞和肝纖維化發(fā)病的關(guān)系有助于進(jìn)一步了解肝纖維化的發(fā)病機(jī)制，為臨床合理用藥、開發(fā)治療肝纖維化有效的治療藥物提供可靠的依據(jù)。