細胞焦亡在肝纖維化發生發展中的作用

凡 暢， 吳芙蓉， 張家富， 姜 輝

1 安徽中醫藥大學第一附屬醫院 臨床研究實驗中心， 合肥 230031；2 中國科學技術大學附屬第一醫院 藥劑科， 合肥 230001

肝纖維化是肝臟受到各種損傷因素刺激后，一種可逆的組織過度修復反應，細胞外基質(ECM)過度增生與沉積為其主要病理學特征，是不同病因慢性肝損傷轉變成肝硬化、甚至肝癌的共同階段[1-2]。細胞焦亡是一種有別于細胞凋亡、壞死的新型細胞程序性死亡方式，已被證實參與包括肝纖維化在內的多種疾病的發生、發展[3-5]。本文現簡要綜述細胞焦亡對肝纖維化發病機理影響的進展情況。

1 細胞焦亡的概念

細胞焦亡是由半胱天冬氨酸蛋白酶-1(caspase-1)和炎癥小體介導的細胞新型程序性死亡方式，可造成炎癥介質、內容物、電解質等釋放，進一步誘發炎癥反應[6]。通常狀態下，適度的細胞焦亡能幫助機體提高自我保護能力；然而，焦亡激活過度，則會導致機體出現病理學損傷[7]。細胞焦亡與凋亡、壞死在形態學改變、作用機制以及對細胞功能的影響等方面均有所不同，詳見表1[8]。

2 細胞焦亡的途徑

2.1 細胞焦亡的經典通路 焦亡經典通路是指由caspase-1介導的細胞焦亡，其中炎癥小體在caspase-1激活中發揮重要作用[9]。炎癥小體通常由不同蛋白組合而成[10-11]，通過裂解caspase-1前體，形成有活性的caspase-1，破壞細胞膜結構，引發細胞溶解、死亡[12-13]。有催化活性的caspase-1還可誘導IL-1β與IL-18前體成熟，分泌到細胞外，從而促進焦亡的發生。

2.2 細胞焦亡的非經典通路 焦亡非經典通路是指通過人caspase-4/5或小鼠caspase-11在細胞內作為受體與細菌脂多糖(lipopolysac-charide，LPS)結合介導的細胞焦亡[14]。Caspase-4/5/11與LPS結合后被活化，直接剪切Gasdermin-D，釋放有活性的N端結構域。一方面它可直接與細胞膜上脂類結合，使膜結構受損，誘發焦亡；另一方面它可激活體NOD樣受體蛋白3(NOD-like receptor pyrin domain containing three，NLRP3)炎癥小體，活化caspase-1，產生IL-1β、IL-18等，誘導細胞焦亡的發生[15]?；罨蟮腸aspase-4/5/11還能通過激活細胞膜上的pannexin-1通道，導致P2X7受體離子門控通道開放，膜表面出現孔洞，促進焦亡的發生。另外，pannexin-1還可釋放鉀離子，使NLRP3激活，生成IL-1β，誘導細胞發生焦亡[16]。

3 細胞焦亡與肝纖維化

肝臟細胞由肝實質細胞和肝星狀細胞(HSC)、Kupffer細胞以及其他一些免疫細胞等非實質細胞組成。這些不同類型的肝細胞參與了肝臟多種重要的生理功能[17]。有研究[18-19]表明，炎癥反應伴隨肝纖維化發病始終，肝細胞焦亡可使炎癥小體活化，造成炎癥介質釋放，引發肝臟炎癥，進而發展為肝纖維化。

表1 細胞焦亡、凋亡、壞死對照表

3.1 肝星狀細胞(HSC) HSC是ECM的主要來源細胞，其活化是肝纖維化發生的核心事件[20-21]。研究[22]表明，細胞焦亡所引起的炎性反應及炎癥小體的釋放，可促使HSC活化。當HSC中的NLRP3活化后，誘導HSC激活，釋放IL-1β、IL-18，HSC分化成肌成纖維細胞，加快組織纖維化[23]。同時，HSC激活后， TGFβ1的分泌和生成速度加快，TGFβ1可通過與TGFβ受體結合，激活TGFβ/Smads通路，活化HSC，增加ECM合成，減少其降解，加速肝纖維化的進程[24-25]。另有研究[26]表明，細胞之間的相互作用也會激活HSC，如受損的肝實質細胞和巨噬細胞等釋放出的細胞因子，亦會激活HSC，誘導肝纖維化的發生。

3.2 肝實質細胞 肝臟中的細胞約有4/5以上是肝實質細胞，作為含量最高的細胞，其對維持肝臟正常運轉有著極其關鍵的作用[27]。肝實質細胞焦亡可導致炎性反應，誘發HSC活化，ECM合成隨之增加，加速肝纖維化的發生[28]。有研究[29]發現，肝實質細胞自身特異性NLRP3的激活和焦亡是肝纖維化又一關鍵因素。該研究通過將不同的細胞特異性NLRP3敲入小鼠，使小鼠組成性地表達活化的NLRP3，發現具有髓系特異性NLRP3小鼠的肝實質細胞焦亡較少，且相關炎癥反應及肝纖維化程度均明顯減輕，表明肝實質細胞焦亡對肝纖維化有促進作用。另有研究[30]表明，由內源性炎癥小體激活所引起的肝實質細胞焦亡，會加劇炎癥反應，促進肝纖維化的發展。

3.3 Kupffer細胞 Kupffer細胞本質屬于巨噬細胞，位于肝竇中，含量約為所有非實質細胞的1/4左右，對維持組織體內平衡以及對肝損傷做出快速反應具有關鍵作用[31]。Kupffer細胞可通過表達模式識別受體、甘露糖受體和NLR來識別病原體相關分子模式、損傷相關分子模式，對炎癥小體的活化具有重要作用[32]。有研究[33-34]顯示，LPS的主要配體Toll樣受體4通過LPS刺激Kupffer細胞產生細胞因子，進而介導炎癥級聯反應。同時，LPS還能通過Toll樣受體2與Kupffer細胞結合，促進NLRP3活化，進一步激活caspase-1并產生IL-1β和IL-18，誘導肝實質細胞出現焦亡。隨之而來的過度炎性反應，可刺激HSC活化，分泌ECM，導致肝纖維化的發生。近來發現，LPS還可引起組織蛋白酶B的釋放，進而激活Kupffer細胞中的caspase-11，誘導Kupffer細胞通過非典型通路發生焦亡，造成肝損傷，誘發肝纖維化[35]。

3.4 嗜酸性粒細胞 嗜酸性粒細胞作為白細胞中的一種，不僅對侵入機體的有害生物(如細菌等)有殺傷作用，且對機體免疫系統也有重要影響[36]。嗜酸性粒細胞可釋放細胞內容物，誘導組織損傷，促進炎癥反應[37]。當肝臟處于受損狀態下，肝實質細胞發生焦亡，造成細胞死亡，進而募集嗜酸性粒細胞，分泌IL-1β、IL-18，促進炎癥反應，從而激活HSC，分泌大量ECM，加速肝纖維化的進程[38]。

4 小結

作為各類肝臟疾病病理進程中的重要環節，肝纖維化值得深入探究并進行針對性干預，這對于阻止，甚至逆轉其進一步發展為肝硬化、肝癌意義重大。目前，細胞焦亡與肝纖維化發病機理，以及兩者相互關系等正逐漸為學者所重視。如今，對于細胞焦亡與肝纖維化的研究已經取得了一定的成果，但臨床相關研究仍有待加強。隨著相關領域的研究不斷深入，細胞焦亡在肝纖維化中的具體作用將進一步闡明，這不僅幫助人們更全面地了解肝纖維化的發生機制，還可為其臨床診療提供新的靶點和策略。