淺析肝纖維化的發(fā)生機(jī)制

王曉麗

(臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 臨汾 041000)

肝纖維化是所有慢性肝病的特征之一，也是導(dǎo)致肝硬化及其并發(fā)癥(如肝癌)發(fā)生的主要因素［1，2］。肝纖維化是對來自內(nèi)外環(huán)境持續(xù)損傷的傷口愈合反應(yīng)后，發(fā)生的結(jié)締組織沉積。纖維化進(jìn)展速率取決于肝臟疾病誘發(fā)原因、環(huán)境和宿主等因素［3］。隨著損傷的持續(xù)發(fā)生，瘢痕(纖維化)蛋白質(zhì)的逐步積累越來越多，從而改變肝組織結(jié)構(gòu)和功能，最終導(dǎo)致肝硬化和肝衰竭。目前的觀點認(rèn)為早期的肝纖維化病變是可逆的，肝硬化是肝纖維化的晚期階段，往往不可逆［2］。近年來隨著研究的不斷發(fā)展，對于肝纖維化發(fā)生機(jī)制已經(jīng)有了很充分的認(rèn)識，本文關(guān)于肝纖維化發(fā)生機(jī)制，重點從細(xì)胞分子水平進(jìn)行了闡述。

1 肝損傷炎癥和再生

在急性肝損傷的大多數(shù)情況下，肝細(xì)胞損傷死亡，經(jīng)歷壞死和凋亡。細(xì)胞的死亡主要是通過壞死，特別是慢性接觸毒物，在此過程中可能有一定比例的肝細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞凋亡的細(xì)胞死亡機(jī)制［4］。隨后，受損區(qū)域的枯否細(xì)胞(Kupffer cells)就會分泌釋放一系列細(xì)胞因子和趨化因子，它們可以激活肝臟組織駐留的白細(xì)胞，促進(jìn)循環(huán)的白細(xì)胞向損害區(qū)域聚集［5］。在這一過程中肝竇內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)揮輔助作用，通過改變表達(dá)黏附蛋白，促進(jìn)涌動通過的白細(xì)胞在損傷區(qū)域固定，使其跨過內(nèi)皮細(xì)胞遷移到損傷部位。促進(jìn)纖維化主要因子包括細(xì)胞因子，其中許多是由枯否細(xì)胞釋放，但有些是來自成纖維細(xì)胞本身。因此，這些響應(yīng)于組織損傷和感染的反應(yīng)，類似于先天免疫系統(tǒng)的激活及適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的潛在激活［6］。在某些情況下，后者(即適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的潛在激活)伴隨自身抗原耐受的崩潰，由此導(dǎo)致T 細(xì)胞和自身抗原的抗體的產(chǎn)生［7］。在藥物誘導(dǎo)的肝損傷病例中，很可能是因為與藥物和/或代謝物反應(yīng)的蛋白質(zhì)被免疫系統(tǒng)視為外源物。一旦藥物和新抗原被清除，對于這些未經(jīng)修飾的蛋白質(zhì)的免疫耐受喪失，從而導(dǎo)致對自身抗原的繼續(xù)攻擊，產(chǎn)生慢性自身免疫性肝炎［8］。

肝損傷相關(guān)的炎癥成為響應(yīng)于細(xì)胞損傷調(diào)節(jié)反應(yīng)的一部分，結(jié)果導(dǎo)致清除壞死材料。肝臟，作為保護(hù)身體免于遭受內(nèi)源性物質(zhì)和外源性化學(xué)物質(zhì)傷害的保護(hù)者，大概是因為其不穩(wěn)定的功能，已演變?yōu)榫哂性偕芰Γ?］。細(xì)胞因子不但參與集結(jié)組織損傷炎癥反應(yīng)，而且也在肝細(xì)胞再生替換中發(fā)揮了重要作用［6］。細(xì)胞因子，如TNF α(腫瘤壞死因子α)和IL-6(白介素-6)，促使肝實質(zhì)細(xì)胞響應(yīng)于生長因子，如HGF(肝細(xì)胞生長因子)和EGF(表皮生長因子)。刺激肝增長似乎是通過一種感知的自我功能輸出。手術(shù)切除部分肝臟(肝部分切除術(shù))，在手術(shù)過程中可能會有相對微量的細(xì)胞死亡，但卻導(dǎo)致剩余肝臟的再生，達(dá)到需要的大小，就像肝正常代謝時為響應(yīng)一個因子水平上升一樣。這一因子可能是五羥色胺，它主要由胃腸合成，將通過肝門靜脈直接輸入肝臟。

肝細(xì)胞的再生在大多數(shù)疾病情況下，來自現(xiàn)存的具有生活力的肝細(xì)胞所進(jìn)行的有絲分裂。以往的研究工作曾提示肝細(xì)胞可以來自骨髓，但現(xiàn)在的研究已經(jīng)表明這最多是一個罕見的事件。出現(xiàn)在受體肝細(xì)胞中的供體遺傳物質(zhì)，現(xiàn)在被認(rèn)為是供體骨髓來源的巨噬細(xì)胞通過與受體肝細(xì)胞的融合而發(fā)生的結(jié)果。肝組織中的白細(xì)胞(如枯否細(xì)胞)除一部分其他的非實質(zhì)肝細(xì)胞外，主要來源于骨髓［9］。肝實質(zhì)細(xì)胞或膽管上皮細(xì)胞的祖細(xì)胞，在一些物種中被稱為卵圓細(xì)胞，存在于匯管區(qū)(赫令(氏)管)，但只有當(dāng)現(xiàn)存的肝細(xì)胞無法復(fù)制增殖時，它們才會生成肝細(xì)胞［10］。基于上述觀點，之前的“流動假說”認(rèn)為肝細(xì)胞的正常補(bǔ)充(可能從一個卵圓細(xì)胞祖)來自于匯管區(qū)周圍的復(fù)制，它們可以在中心小葉急性受損后流向中心小葉取代受損的肝細(xì)胞［11］，這個假說目前并不被廣泛接受認(rèn)可。驅(qū)動先天免疫系統(tǒng)清除損傷的許多因子也以一個明顯的協(xié)調(diào)方式來促進(jìn)肝細(xì)胞再生更新，這個過程可能涉及細(xì)胞外基質(zhì)重塑，它發(fā)生在受損的肝實質(zhì)內(nèi)［12］。

2 成纖維細(xì)胞

成纖維母細(xì)胞，它對于有效的肝再生可能是必不可少的。迄今為止，成纖維細(xì)胞被認(rèn)為是一個相對惰性的＇填充＇細(xì)胞類型，它可以分泌細(xì)胞外基質(zhì)蛋白質(zhì)。然而，在肝臟中有越來越多的證據(jù)表明，他們在組織再生方面發(fā)揮自己的作用。他們現(xiàn)在已被確知表達(dá)多種細(xì)胞因子和趨化因子［13］。纖溶酶原(Plg)缺陷的小鼠，它會先天性地發(fā)展為肝纖維化。神經(jīng)營養(yǎng)因子受體(p75NTR)在成纖維細(xì)胞中表達(dá)，在轉(zhuǎn)化肝星狀細(xì)胞發(fā)揮功能［14］。

一般而言，成纖維樣細(xì)胞集群通過從庫普弗細(xì)胞和其他白細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子和氧自由基(活性氧類)被激活(或激活是被顯著增強(qiáng))，開始增殖和分泌蛋白酶，細(xì)胞外基質(zhì)蛋白和其他因子［14］。在急性事例中或一些慢性條件下，纖維化可能是可逆的，成纖維細(xì)胞經(jīng)歷細(xì)胞凋亡，庫普弗細(xì)胞通過釋放一些因子，如分泌基質(zhì)金屬蛋白酶，來重建細(xì)胞外基質(zhì)［15］。最終的結(jié)果是，肝竇結(jié)構(gòu)恢復(fù)正常，目前的理論認(rèn)為類成纖維細(xì)胞的激活是上述進(jìn)程的一個重要的組成部分，盡管如此，這個觀點仍然需要留待實驗來驗證。如果肝損傷持續(xù)，無論是連續(xù)或時間范圍內(nèi)通過反復(fù)急性發(fā)作的，轉(zhuǎn)歸未有機(jī)會發(fā)生，成纖維細(xì)胞數(shù)量增加和纖維化發(fā)展。隨著肝臟疾病的進(jìn)展，瘢痕變得更加廣泛，就會導(dǎo)致肝細(xì)胞再生阻礙和器官功能損害。一段時間內(nèi)，如果肝損傷主因被去除或被抑制，纖維化仍然可逆［16］。

3 肝星狀細(xì)胞與肝成纖維細(xì)胞

在適宜的體外培養(yǎng)條件下，靜息肝星狀細(xì)胞經(jīng)歷一個向成纖維母細(xì)胞轉(zhuǎn)分化的過程，就像在肝臟損傷時發(fā)生在體內(nèi)的反應(yīng)一樣［17］。靜息肝星狀細(xì)胞存在于肝臟小葉的竇周地區(qū)與小葉中心區(qū)。小葉中心區(qū)受損時(例如在酒精性肝病)導(dǎo)致其激活。有研究表明，當(dāng)損傷發(fā)生在匯管區(qū)時(如膽汁淤積)，是匯管區(qū)成纖維細(xì)胞而不是星狀細(xì)胞參與纖維化，如今這個觀點被廣泛接受［18］。然而，當(dāng)損傷繼續(xù)擴(kuò)大，來自其他區(qū)域的細(xì)胞可能加入纖維化。而且每個肝成纖維細(xì)胞在表達(dá)纖維化標(biāo)記基因時可能存在差異，這進(jìn)一步加劇了明確肝成纖維細(xì)胞類型的復(fù)雜性［19］。

確立肝星狀細(xì)胞的胚胎起源(即胚層細(xì)胞從中派生)是復(fù)雜的，因為其作為成纖維細(xì)胞，具有明顯的異質(zhì)性。到目前為止，還沒有被正式確定。假設(shè)肝星脂肪組織，平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞來源于中胚層，假設(shè)狀細(xì)胞是脂質(zhì)存儲細(xì)胞能分化成肌纖維母細(xì)胞，則在胚胎起源上極可能的是肝星狀細(xì)胞(和成纖維母細(xì)胞)和肝成纖維細(xì)胞至少有一部分是來自中胚層。盡管如此，肝星狀細(xì)胞與肝肌纖維母細(xì)胞表達(dá)一些基因，這些基因通常也在神經(jīng)組織表達(dá)，如突觸素、巢蛋白和膠質(zhì)纖維酸性蛋白［20］。這些都表明，肝星狀細(xì)胞(或一部分)可能為外胚層來源，也許來自神經(jīng)嵴，因為它能夠產(chǎn)生一系列的間充質(zhì)樣細(xì)胞。而這已在轉(zhuǎn)基因小鼠得到證明。構(gòu)建表達(dá)在一個WNT1 啟動子/增強(qiáng)子序列(神經(jīng)嵴細(xì)胞特異性的)控制下的Cre 重組酶基因轉(zhuǎn)基因小鼠與依賴于移除lox P-flanked 終止框(該框可以被Cre 重組酶移除)才能表達(dá)熒光蛋白的轉(zhuǎn)基因小鼠，兩者進(jìn)行雜交，雜交后的小鼠后代在所有已知來自神經(jīng)嵴的組織中表達(dá)熒光蛋白［21］。但是在肝臟的desmin(肌間線蛋白)陽性細(xì)胞中沒有任何表達(dá)，這說明肝星狀細(xì)胞不是來源于神經(jīng)嵴細(xì)胞。

在成年小鼠，最近的工作表明，一些肝星狀細(xì)胞來自骨髓［22］。當(dāng)骨髓細(xì)胞表達(dá)綠色熒光蛋白(綠色熒光蛋白)被移植到正常小鼠，在受體小鼠的肝星狀細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)表達(dá)GFP(綠色熒光蛋白)。在體外培養(yǎng)實驗中，GFP 陽性星狀細(xì)胞轉(zhuǎn)化成α-SMA(平滑肌肌動蛋白)陽性的成纖維細(xì)胞。在四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化動物模型中，綠色熒光蛋白還與α-平滑肌肌動蛋白共定位［22］。這種看法已被證實，在接受雄性骨髓供體小鼠的雌性小鼠中，約三分之二的受體纖維化肝臟的肌成纖維細(xì)胞發(fā)現(xiàn)含有Y 染色體［9］，但這個結(jié)果缺乏細(xì)胞融合證據(jù)。最近有一項研究發(fā)現(xiàn)，膽總管結(jié)扎手術(shù)后的動物模型，其產(chǎn)生纖維的細(xì)胞(匯管區(qū)肌纖維母細(xì)胞)被證明來源于骨髓，但它們?nèi)匀挥袆e于CD45-陽性的肝星狀細(xì)胞［23］。非性別匹配的骨髓移植或肝移植后，從受體的肝切片檢測，證實骨髓有助成纖維細(xì)胞的增殖，并誘發(fā)后續(xù)的肝疾病［24］。這些數(shù)據(jù)表明，在肝臟疾病狀態(tài)下，肝星狀細(xì)胞與肝細(xì)胞至少有一部分來源于骨髓中的間充質(zhì)干細(xì)胞。然而，仍然有一些意見認(rèn)為，纖維化細(xì)胞的產(chǎn)生有其他來源［25，26］。

有越來越多的研究探討那些通常被認(rèn)為是成熟和終末分化的組織來源的細(xì)胞的可塑性。在這方面，靜態(tài)肝星狀細(xì)胞(尤其是CD133陽性的細(xì)胞)作為祖細(xì)胞，不僅可以生成肝成纖維母細(xì)胞，而且也可以生成肝細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞［27］。在體外實驗中，來源于成人骨髓的間充質(zhì)干細(xì)胞也被刺激生成多種細(xì)胞類型(包括肝細(xì)胞)［28］。然而，它可能是在體外的環(huán)境賦予一個非常強(qiáng)大的可塑性，使許多細(xì)胞能夠分化，但在體內(nèi)往往不容易發(fā)生。

4 肝纖維化的關(guān)鍵—枯否細(xì)胞

雖然肝成纖維細(xì)胞(其數(shù)量和程度的激活)可以直接控制纖維化嚴(yán)重的程度，但是越來越多的注意力已經(jīng)轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞，探討它們在肝纖維化過程中的作用。目前已知肝臟中的巨噬細(xì)胞或被招募到組織的單核/巨噬細(xì)胞在肝纖維化是進(jìn)程中發(fā)揮著相當(dāng)大的影響［29］。在受損肝中，它們的數(shù)量在增加，主要分布在損傷區(qū)域與纖維化區(qū)域周圍。有研究小組證明，抑制枯否細(xì)胞的功能(使用氯化釓)，在四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化模型中，可以降低纖維化［30］。最近，也有研究者使用轉(zhuǎn)基因小鼠模型，發(fā)現(xiàn)CD11b-陽性細(xì)胞可以有條件地接受刺激，而經(jīng)歷細(xì)胞死亡，表明肝組織中單核/巨噬細(xì)胞不僅促進(jìn)纖維化，而且在任何復(fù)蘇階段也可能與消除纖維化有關(guān)［31］。

庫普弗細(xì)胞的促進(jìn)纖維化與其釋放一系列促纖維化細(xì)胞因子和活性氧有關(guān)，它們在肝臟損害后的炎癥反應(yīng)中發(fā)揮作用。值得注意的是，在肝星狀細(xì)胞培養(yǎng)過程中枯否細(xì)胞的存在(在大多數(shù)分離培養(yǎng)中，數(shù)量很低)，可以推動肝星狀細(xì)胞向成纖維細(xì)胞方向發(fā)展，這與體內(nèi)的情況類似［17］。巨噬細(xì)胞在細(xì)胞因子和其他因子所營造的環(huán)境下，釋放不同的細(xì)胞因子混合物。這暗示巨噬細(xì)胞可分化成各種狀態(tài)。在纖維化康復(fù)中，巨噬細(xì)胞可分化為抗炎型，或分泌蛋白酶，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)蛋白降解。

5 結(jié)論

肝纖維化發(fā)生的過程涉及多個細(xì)胞類型，包括肝臟組織內(nèi)的細(xì)胞和招募到肝臟的細(xì)胞，并受體內(nèi)一系列細(xì)胞因子調(diào)節(jié)。對于肝纖維化發(fā)生做一個完整清楚的理解，目前仍然是一個目標(biāo)，需要將來更多的研究工作。肝纖維化是在持續(xù)性肝組織損傷后，發(fā)生的傷口愈合反應(yīng)，纖維化實際上對維持肝臟組織正常功能和活力具有十分重要的意義，而這方面的研究較為缺乏。未來利用“細(xì)胞組織特異性敲除”，并結(jié)合目前較為成熟的轉(zhuǎn)基因手段，將有助于對肝纖維化發(fā)生機(jī)制的進(jìn)一步理解。

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