肝星狀細胞與肝纖維化的關系

王莉莉，趙永忠

（桂林醫學院附屬醫院，廣西 桂林 ）

0 引言

當肝細胞壞死或受損后，容易出現LF反應，也是各種慢性肝病病情加重后，向肝硬化發展必定發生的病理改變及必經途徑，其病理特征較多，以ECM的異常增生、肝內過量沉積為主。許多病因都可以導致LF的發生和發展，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]。有關肝受損的發生機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，大多數是由慢性損傷后，進而引起一系列持續性的炎癥反應，修復組織出現異常,進一步促進膠原纖維沉積，纖維化逐步形成。肝纖維化中的形成、發生和發展的整個過程必經過炎癥反應[4-6]。HSCs的活化在肝纖維化這一過程中起著關鍵作用。本文就HSCs與肝纖維化的關系進行綜述如下。

1 HSCs概述

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

正常狀態下的肝星狀細胞是靜止的，此時的肝星狀細胞內含有大量的維生素A胞漿脂滴，為肝臟儲脂，又稱Ito細胞。在成纖維因子的刺激下，靜止的HSCs被激活并轉化為肌成纖維細胞樣細胞(myofibroblast like cells，MFLC)，含視黃醇的脂滴消失[8]。經過體外培養，可以發現激活后的肝星狀細胞具有如下的特征：（1）在形態上肝星狀細胞的脂滴消失，胞體增大，胞竇伸展，呈現星狀的形態。（2）能夠表達α-smooth平滑肌肌動蛋白(α - smooth muscle actin，α-SMA)，結蛋白（Desmin）和膠質纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）。（3）代謝出I型和III型膠原等細胞外基質。（4）可收縮。（5）可以分泌細胞因子，如轉化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）。活化的HSCs的特點主要表現為1型膠原蛋白(Collagen-1)和α-SMA的表達增加[9]。

2 HSCs的活化與纖維生成機制

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

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

肝星狀細胞產生的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，肝星狀細胞在正常情況下，會產生III型膠原，如果該細胞被激活，就會產生I型膠原。肝星狀細胞在靜止時其激活情況不同的原因是，在產生不同類型的膠原時會受到熱休克蛋白47的不同作用。（2）糖蛋白類。肝星狀細胞是產生糖蛋白的重要來源。糖蛋白結構中的纖維連接蛋白、層連接蛋白、副層連接蛋白和骨連接蛋白，在肝纖維化時的比重會增加。（3）蛋白血糖。在肝纖維化的過程中，蛋白聚糖，尤其是透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸乙酰肝素等指標會異常。

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，也會使得肝纖維化開始發生。參與ECM降解的酶主要是基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPS），它的類別有3個：（1）間質膠原酶；（2）明膠酶；（3）基質分解素[11]。MMPS其活性受到組織抑制物[基質金屬蛋白酶抑制劑（ 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。研究發現[12]，當MMPS抑制因子的高水平基因表達時，可能會影響到肝纖維化的進程。肝星狀細胞活化，細胞外基質降解酶的含量異常時，肝星狀細胞的TIMPS表達上調，MMPS表達下調時，就無法正常降解細胞外基質，使得基質的含量增加。另一方面，基質異常代謝又使得細胞活化率大大提高，從而提升細胞外基質的大量合成，因而促成了肝纖維化。

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

3 HSCs與肝纖維化的研究進展

活化的HSCs是肝纖維化發生及進展的關鍵細胞。因此，充分認識HSCs活化所涉及分子特征和信號通路有助于更深層次地了解肝纖維化的發病機制。

研究表明IL-30水平增高可促進肝臟NKT細胞表面NKG2D表達，進而增強其對活化HSCs的細胞毒活性，從而抑制肝纖維化[13]。最近的一項研究表明，Hic-5表達在下調人類和小鼠活化HSC中的Smad7以增強TGF-β誘導的Smad2磷酸化從而減少纖維化起著關鍵作用[14]。此外，研究發現酰基輔酶A：膽固醇酰基轉移酶（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，FC）轉化為膽固醇酯，通過促進Toll樣受體4信號轉導，FC積累可調節HSC活化和肝纖維化的發展。近期研究發現，在EBL誘導的肝損傷過程中，Akt激酶同工型Akt1和Akt2可抑制HSC細胞的增殖，提示Akt亞型在肝纖維化中起獨特作用。

肝纖維化的病理生理機制涉及多種細胞內信號通路。Gas6主要由枯否細胞表達，而Axl在正常肝的巨噬細胞和qHSC中都發現[15]，研究表明，CCl4通過Gas6 / Axl途徑促進HSC活化，從而誘導的肝纖維化。在Necdin-Wnt途徑中，HSC的激活和分化需要下調過氧化物酶體增殖物激活的受體γ（peroxisome proliferator activated receptor γ，PPARγ）。Necdin是一種優先在活化HSC中表達的黑色素瘤抗原家族蛋白，可促進成肌和神經元分化，同時抑制脂肪生成。值得注意的是，Necdin沉默可恢復PPARγ介導的Wnt途徑抑制，從而有效逆轉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治療的方向。在治療肝纖維化的過程中，可以針對于肝星狀細胞自身增殖活化的信號通路及細胞因子進行研究。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型受體以及相關的RNAi等的實驗均可顯示出，該活化劑可以抑制肝星狀細胞的活化過程。同時，對于細胞外基質含量和肝纖維化程度的降低有促進作用。關于TGF-β1其信息通路[17]既包括有經典的Smad信號通路，也包括了非經典的非受體洛氨酸激酶和PKC通路。近年來針對于PKC調控前膠原和結締組織生長因子方面的研究已經取得一定的進展。研究發現[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胞白血病患者的骨髓纖維化，同時，動物實驗也表明了，其在預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用之中。目前的研究傾向于依馬替尼類的藥物。

細胞外信號調節激酶1 (extracellular signal regulated kinase 1，ERK1)是一種信號通路重要激酶。研究發現，ERK1的表達在肝纖維化組織中極高，在體外采用了siRNA來抑制細胞外信號調節激酶的表達可以減緩被活化的肝星狀細胞的增殖。在實驗中，導入siRNA，對膽總管結扎后的肝纖維化大鼠，其膠原沉積明顯減少，肝細胞和膽管上皮的EMT也明顯被逆轉。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。當每日給予大鼠20mg/kg的索拉菲尼時,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，機制是通過阻斷ERK和PDGF的通路,從而使得肝星狀細胞迅速凋亡,抑制增值減少膠原形成，并使其迅速降解。

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

5 總結

綜上所述，肝纖維化的實質是細胞外基質的合成大于降解導致其在肝內過度沉積。肝星狀細胞是細胞外基質的主要來源，肝星狀細胞的活化是肝纖維化發生和發展的核心環節。日前，抑制肝星狀細胞的增殖和活化已被看作是抗肝纖維化治療的主要靶點，探討肝星狀細胞和肝纖維化發病的關系有助于進一步了解肝纖維化的發病機制，為臨床合理用藥、開發治療肝纖維化有效的治療藥物提供可靠的依據。