肝血竇內皮細胞在非酒精性脂肪性肝病發展中的作用

蔣 釗， 阮 柏

1 空軍軍醫大學 a.基礎醫學院學員一大隊； b.航空航天臨床醫學中心， 西安 710032；2 西京醫院 肝膽胰脾外科， 西安 710032

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一類表現為肝脂肪變性、肝細胞損傷、炎癥和不同程度肝纖維化的一系列疾病，包括單純性肝脂肪變性(NAFL)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)[1]。最新調查[2-3]顯示，NAFLD全球人群發病率大約在25%，且其發病與肥胖、胰島素抵抗和(或)2型糖尿病以及其他代謝異常(統稱為代謝綜合征)等密切相關[2,4]。在歐美，NASH相關終末期肝病目前是等待肝移植患者中肝臟疾病的主要原因，并且預計將成為未來十年肝移植的最常見適應證[2-3]。但是目前，仍然缺乏針對NASH的有效治療手段，現有的治療措施僅旨在控制相關病癥的發展[1]。因此，深入理解NAFLD的發生發展機制，對于延緩或減輕NAFLD的進展至關重要。

1 肝竇毛細血管化

肝臟微血管內皮主要由肝血竇內皮細胞(liver sinusoidal endothelial cell，LSEC)組成，LSEC是肝臟組織特化的一類血管內皮細胞，其一方面接納來自內臟脂肪組織和腸道的血流，另一方面又參與維持肝臟實質及非實質細胞的物質交換和代謝。在哺乳動物中，LSEC具有獨特的表型，表現為基底膜缺乏，并且細胞表面具有特征性的窗孔和篩板樣結構，有利于某些大分子物質(包括脂質和脂蛋白)在血竇內外側的轉運[5]。生理條件下，LSEC是血液與肝實質之間進行雙向脂質交換的主要調控者：首先，LSEC表面的窗孔可將脂蛋白、乳糜微粒和其他大分子有效地從肝血竇轉移到Disse間隙，然后由肝細胞進行吸收。因此，LSEC的窗孔結構是一個天然的脂質選擇屏障。其次，LSEC還可通過其較強的吞噬能力主動參與調節脂質轉移，比如，其能夠高效攝取肝臟微循環中氧化或乙酰化的低密度脂蛋白[5-6]。而在NAFLD發生時，LSEC會發生表型和功能的改變。其中最顯著的變化即為毛細血管化，表現為細胞窗孔結構消失和血管基底膜形成。研究[7]發現，在NAFLD病理進程的早期，LSEC就會發生毛細血管化。LSEC毛細血管化的誘因目前尚未完全闡明，但目前大量的體內外研究結果均提示，飲食中高水平的脂質、碳水化合物和腸道菌群代謝產物等，都起到一定的促進作用。相反，毛細血管化又會促進肝臟向脂肪變性發展，其可能的機制是：毛細血管化發生以后，LSEC通透性降低會削弱肝細胞源性的極低密度脂蛋白向肝血竇擴散，從而導致膽固醇和甘油三酯在肝臟中滯留；另一種可能的機制是，肝細胞用于合成極低密度脂蛋白所需的、源自血液中的乳糜微粒由于肝竇毛細血管化的發生而難以進入肝細胞，因此代償性地刺激了肝臟對脂質的從頭合成途徑，進而誘導肝臟發生脂肪變性。此外，還有觀點[8]認為，在LSEC發生毛細血管化之后，乳糜微粒和飲食中的膽固醇難以通過窗孔進入肝臟來實現抑制HMGCoA還原酶的目的，而HMGCoA還原酶是肝細胞膽固醇生物合成的限速酶，因此間接激活了肝細胞內源性膽固醇的合成，加速了脂肪樣變。

2 血管功能障礙

肝臟脂肪變性往往伴隨門靜脈壓力的升高和肝內血管阻力的增加。研究[9]發現，在不伴炎癥和纖維化的早期NAFLD患者中，肝靜脈壓力梯度(hepatic venous pressure gradient，HVPG)與肝脂肪樣病變程度呈正相關，即患者肝脂肪變性越明顯、HVPG值越大，提示門靜脈壓力越高。動物研究[10-11]也發現，肝臟單純性脂肪變性越嚴重，動物肝內微循環越差，提示肝內的血管阻力越高。而肝內血管阻力升高主要是由發生脂肪變性后增大的肝細胞機械性擠壓造成血竇腔隙減小，以及LSEC血管功能障礙兩方面因素共同造成。血管功能障礙是指LSEC響應血流剪切力改變而調節血管擴張的能力喪失。多項研究[12-15]均表明，LSEC血管功能障礙可發生于NAFLD病理進程早期、肝臟炎癥和纖維化形成之前，其功能障礙主要表現為eNOS活化受阻及肝內擴血管物質一氧化氮(NO)的合成水平降低。而導致該結果的主要機制包括高脂質環境暴露、胰島素抵抗和腸道菌群失調[8]。另一方面，LSEC血管功能障礙也會反向促進肝臟向脂肪變性發展：首先，在eNOS-/-小鼠模型中，NO的合成被阻斷，動物肝臟表現出顯著的脂肪變性傾向[15-16]。其次，NO被證明可直接通過限制線粒體中檸檬酸合成而調控三羧酸循環；抑制乙酰輔酶A并激活AMPK等途徑，發揮調節肝臟脂肪酸合成的作用[17-18]。更重要的是，已有研究[15,19-21]表明，采用激動劑或NO類似物增強動物體內eNOS/NO活性的治療策略，能夠有效改善NAFLD動物模型中的肝臟脂肪變性，其作用機制除了通過直接影響肝細胞脂肪酸合成以外(如前述)，可能還與eNOS/NO信號對LSEC毛細血管化的拮抗作用密切相關[22]。可見，NAFLD的病理進展與LSEC血管功能障礙相互影響，互為因果。

3 調控炎癥反應

在長期高脂環境暴露下，不僅肝細胞內會產生過量活性氧成分(ROS)，LSEC內也會形成ROS累積，從而通過氧化應激加重細胞本身和肝臟的損傷。在NASH發生早期，輕度的炎癥往往是可控的，且有益于肝臟自身的損傷后修復和再生。LSEC可通過屏障作用阻礙循環白細胞向肝實質浸入、抑制巨噬細胞活化以及控制自身炎癥因子釋放，進而發揮抗炎作用。而在NASH病理進展后期，過度的LSEC毛細血管化和持續惡化的血管功能障礙則更有助于巨噬細胞活化和炎癥的級聯放大。隨著NASH病理進程的進展，LSEC逐漸高表達表面黏附分子ICAM-1、VCAM-1及VAP-1 (AOC3)，同時高水平分泌TNFα、IL-6、IL-1和MCP-1(CCL2)等炎癥因子，最終轉變為促炎表型。LSEC由抗炎表型向促炎表型轉變的詳細機制尚未闡明。初步研究認為，循環中高水平的氧化型低密度脂蛋白、游離脂肪酸、炎性因子如TNFα和IL-6[23]、腸道菌群紊亂及腸道屏障通透性增高造成的脂多糖刺激[1,4]等因素，均是促使LSEC向促炎表型轉變的可能原因和機制。此外，NASH進展過程中，由肝細胞和各種炎癥細胞釋放的多種炎癥因子也會進一步作用于LSEC，促使其向促炎表型轉變。但是，調控LSEC向炎性表型轉變的核心“開關分子”或“扳機點”事件仍有待闡明。

4 血管生成

血管生成是血管內皮細胞在缺氧環境下，由血管內皮細胞生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)刺激形成新生血管的過程。研究[24]發現，與正常人血清樣本相比，NAFLD患者血清中VEGF水平更高。在動物模型中，VEGF在NAFL建模早期(1周內)即開始呈現上升趨勢[25]。但是，多項研究[26-27]指出，血管生成則多在后期NASH進展階段才開始出現，而不是早期NAFL階段。因此，血管生成常被認為是NAFL向NASH進展的征象之一[26,28]。NASH病理進展過程中血管生成的機制包括：慢性炎癥的直接刺激導致HIF-1a和VEGF轉錄水平增高、各種細胞因子和ROS釋放造成MAPK/ERK通路激活、高脂環境暴露介導肝細胞釋放促血管生成性微泡增多，以及LSEC本身高表達Angiopoietin-2[26]等促血管生成因子，以上均會導致NASH背景下肝臟病理性血管生成的增強。與其他慢性肝臟疾病的病理發展過程類似，病理性血管生成往往與肝臟組織的炎癥反應程度呈正相關，而且多種抗血管生成的治療手段均已被證明能夠有效抑制NASH動物模型中的肝臟炎癥反應[25-26]，進而有助于緩解NASH進一步發展。因此，在NASH進展過程中，持續加重的炎癥反應會不斷促進病理性血管生成，而過度的血管生成也會使炎癥反應進一步惡化，兩者相輔相成、相互促進。進一步揭示NAFL向NASH演變過程中病理性血管生成發生的關鍵分子機制，對于未來制訂靶向性抑制NASH進展的治療策略同樣具有重要意義。

5 肝纖維化

肝纖維化是細胞外基質成分(ECM)在肝臟中過度沉積造成的病理征象，活化后的肝星狀細胞(HSC)是肝臟中ECM的主要貢獻者。而成熟分化的LSEC有助于維持HSC的靜息狀態[29]，在NAFL/NASH形成時，LSEC在早期便發生毛細血管化和血管功能障礙，因此失去了對HSC的抑制作用，HSC易被激活成為活化的肌成纖維母細胞，進而不斷分泌ECM。研究[22,29]認為，eNOS/sGC/NO信號軸在維持LSEC成熟分化狀態和血管正常功能方面均發揮重要作用，而Hedgehog信號通路也參與LSEC與HSC之間的信號傳遞[30]。同時，NASH背景下的LSEC也會通過主動分泌TGFβ和各種炎癥因子等方式，參與HSC的活化。近年來研究也發現，血管內皮細胞也可以通過內皮-間質樣轉分化參與器官纖維化進展，而在NASH相關肝纖維化背景下，LSEC是否會通過內皮-間質樣轉分化途徑介導血竇旁ECM沉積，值得進一步探索。病理性血管生成是各種慢性肝病繼發肝纖維化的共同特征，因此，靶向血管生成的治療策略對NASH相關纖維化同樣適用，其有效性在動物水平已得到初步證實[25-26]，但其臨床應用價值亟待通過后續臨床試驗進行驗證。

6 小結與展望

在NAFLD病理進程的早期，LSEC會發生毛細血管化，表現為LSEC窗孔結構的消失和基底膜形成；同時也會伴隨LSEC血管功能障礙，即LSEC響應血流剪切力改變參與調節血管擴張的能力喪失。LSEC的這些變化進一步促進了肝臟向脂肪變性發展，為NAFLD的病理進展奠定了基礎。在NASH階段，LSEC會釋放炎癥介質，募集炎癥細胞，從而發揮促進肝損傷和炎癥的作用。同時LSEC也將失去維持HSC靜止狀態的作用，并主動釋放某些促纖維化介質，進而參與肝纖維化發生發展。除此之外，研究發現血管生成是NAFLD發生發展過程中的顯著病理特征之一，并且其對肝臟炎癥、纖維化甚至肝癌的發生發展均起到促進作用。因此，改善和維持LSEC的正常表型和血管功能，在未來可能是防治NAFLD及其并發癥的有效治療策略。