肝竇內皮細胞與肝纖維化的關系

戴偉明， 陸倫根， 蔡曉波

上海交通大學附屬第一人民醫院 消化科， 上海 200080

肝臟由實質細胞和非實質細胞組成，而肝竇內皮細胞(liver sinusoidal endothelial cells, LSEC)約占肝細胞總數的20%，是主要的非實質細胞。肝竇是肝細胞與血液進行物質交換的主要場所，而LSEC作為肝竇的主要成分在其中起了重要作用。除了物質交換外，LSEC還可通過內吞和抗原呈遞在維持肝臟穩態中發揮關鍵作用[1]。

肝纖維化的主要特征是細胞外基質(ECM)的過度沉積，而肝星狀細胞(HSC)是產生ECM的主要細胞，LSEC的分化狀態對HSC的活化有重要影響[2]，并且LSEC的毛細血管化也與肝纖維化的進展密不可分。近年來，靶向LSEC治療肝纖維化成為一個新的研究熱點。本文就LSEC對肝纖維化的影響進行綜述。

1 LSEC的特征與功能

肝臟有獨特的血液供應系統，包括兩個靜脈系統(門靜脈和下腔靜脈)和肝動脈系統，其血管分支為更多的小血管和毛細血管，最終匯聚成覆蓋肝竇的血管網。LSEC是人體中獨特的血管內皮細胞類型，在調節肝臟微環境中起著關鍵作用[3]。與其他內皮細胞不同，LSEC作為生物體內唯一缺乏基底膜的內皮細胞，其存在許多窗孔，這些窗孔組合在一起形成“篩板”并決定LSEC的表型[4]。窗孔作為開放的通道，允許肝血竇中血流與肝細胞進行物質交換[3,5]。LSEC窗孔的直徑為50～150 nm，其大小和數量取決于其在肝臟中的位置，門靜脈周圍的窗孔較大但數量較少，小葉中心區的窗孔較小但數量較多[3,6]。由于氧張力從匯管區沿小葉中央逐漸降低，這種分布可能與氧交換需求的增加有關[7]。

LSEC具有與吞噬細胞類似的內吞能力，可介導可溶性大分子和膠質類物質的清除[8]。LSEC的內吞作用有助于物質從肝竇轉移到Disse間隙。LSEC表面表達多種高親和力受體，包括不同的清道夫受體(scavenger receptor，SR)，如SR-A、SR-B和SR-H，以及甘露糖受體和Fc-γ受體Ⅱb2，其中SR-H/stabilin-1和SR-H/stabilin-2為其主要受體，stabilin1/2雙敲除小鼠表現為輕度肝纖維化，盡管無肝功能障礙，但出現嚴重的腎小球纖維化，表明stabilin-1/2是肝內主要參與清除對腎臟有毒分子的內吞受體[9]。可溶性甘露糖受體可用于預測乙型肝炎的嚴重程度和預后[10]，而Fc-γ受體Ⅱb2有助于清除人類免疫缺陷病毒[11]。

2 LSEC毛細血管化與肝纖維化的關系

2.1 LSEC毛細血管化形成 LSEC的結構與其功能密切相關，其形態的變化是肝纖維化過程中不可分割的一部分，其中最顯著的變化是窗孔的喪失與連續的基底膜形成，被稱為毛細血管化或去分化[12]，在肝損傷動物模型和肝病患者中均有發生。LSEC上的窗孔通常是打開的，允許分子、脂蛋白、氧氣、殘余乳糜微粒和小顆粒在血液和細胞之間進行雙向交換[3]。LSEC窗孔的數量和直徑由多種因素調節，如血壓、激素、藥物以及ECM的變化等，研究[13]顯示5-羥色胺、α-腎上腺素能激動劑和乙醇的濫用會導致LSEC窗孔的減小。LSEC窗孔的數量和直徑也被報道與升高的游離脂肪酸含量呈負相關，此外，LSEC過度暴露于脂質環境中會導致其窗孔缺失，如人原代LSEC暴露于低密度脂蛋白中會導致LSEC窗孔數量和直徑的減少[12]。ECM和間隙膠原在竇周隙的沉積導致LSEC連續的基底膜形成，而這會促使LSEC窗孔的喪失[14]，進一步阻礙肝細胞與血液的物質交換。LSEC窗孔的缺失直接導致肝內血管阻力增加和肝細胞損傷，進而導致代謝疾病的發生，如動脈粥樣硬化和胰島素抵抗等[15]。以肌動蛋白為靶點的化學物質如細胞松弛素D和微絲解聚素A可結合肌動蛋白絲，抑制肌動蛋白單體聚合，從而促進毛細血管化的LSEC形成窗孔[16]。

2.2 LSEC毛細血管化加重肝纖維化 LSEC的毛細血管化在肝損傷早期發生，可先于HSC激活以及肝纖維化的發生，提示LSEC的毛細血管化可能是肝纖維化形成的一個先決步驟[13]。LSEC毛細血管化后，失去了它的保護特性，獲得了血管收縮，促炎和促血栓形成功能。此外，窗孔的喪失和基底膜的形成阻礙了肝細胞的適當氧化，使得肝細胞凋亡和壞死，最終導致損傷相關分子模式(damage-associated-molecular-patterns, DAMP)的釋放。而HSC可被DAMP和LSEC衍生因子激活，產生過量的ECM并促進肝纖維化的進展[17]。而毛細血管化的肝竇內皮可改變血漿和肝細胞之間的循環系統，加重肝細胞的功能不全[18]。因此，抑制LSEC毛細血管化對治療肝纖維化至關重要。

3 LSEC與其他細胞相互作用對肝纖維化的影響

肝臟微環境中細胞間相互作用對維持正常肝臟功能和細胞生存至關重要。LSEC作為肝臟微環境的把關者，由于其獨特的功能，在與肝臟中其余細胞的相互作用中起著核心作用，在肝臟微環境的穩態和改變中起著不可替代的作用[19]。研究[20]表明，分化的LSEC促進HSC處于靜止狀態，而毛細血管化的LSEC則相反，這表明維持LSEC的分化狀態對于阻止肝纖維化進展至關重要。有研究[21]表明LSEC分泌的纖維連接蛋白可影響HSC表型，并促進其活化。另外，將分化的LSEC與HSC共培養，使用L-NG-硝基精氨酸甲酯抑制NO合酶能阻斷LSEC維持HSC靜止的能力[22]。通過將匯管區肌成纖維細胞(portal myofibroblast, PMF)與內皮細胞共培養，Lemoinne等[23]發現PMF釋放的富含血管內皮生長因子(VEGF)的微粒可促進內皮細胞促血管生成活性的增加。而HSC對LSEC的表型也有重要影響。HSC產生的骨形態發生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)9可維護LSEC的窗孔數量，BMP9敲除小鼠的LSEC窗孔數量減少，并且形成基底膜，從而促進了HSC的活化和自發性肝纖維化[24]。

LSEC還具有促炎作用，其毛細血管化和功能障礙促進肝臟炎癥的形成。研究[25]顯示，功能失調的LSEC不能維持肝臟Kuppfer細胞的靜止狀態。LSEC也能通過釋放的炎癥介質激活臨近的Kuppfer細胞，促進血液中白細胞的募集、黏附和遷移，從而促進炎癥反應[26]。

4 調控LSEC毛細血管化的信號通路

雖然調控LSEC毛細血管化的具體機制尚未完全清楚，但已證實有一些分子可通過影響一氧化氮(NO)的合成和生物活性來調控LSEC表型。由HSC和肝細胞分泌的VEGF可通過NO依賴或非依賴的方式影響LSEC表型[2]；熱休克蛋白90乙酰化使得NO產生減少從而促進LSEC的毛細血管化[27]。Notch信號通路可通過抑制NO合酶[28]和調控Delta樣配體4[29]的過表達而促進LSEC的失分化。另外，LSEC自噬通過調控NO的生物活性從而影響抗氧化反應，而導致LSEC的毛細血管化[30]。

除了利用NO外，LSEC中GATA結合蛋白4(GATA4)的缺失導致LSEC毛細血管化，同時GATA4的缺失導致堿性螺旋-環-螺旋轉錄因子激活進而促進HSC激活因子血小板來源生長因子亞單位B的表達增加[31]。而LSEC中的脂肪酸結合蛋白則促進LSEC的毛細血管化[32]。本課題組目前也正針對調控LSEC毛細血管化的機制進行研究。圖1為調控LSEC毛細血管化機制圖。

圖1 正常或毛細血管化肝竇內皮細胞對肝纖維化的影響

5 靶向LSEC治療肝纖維化

LSEC作為維持肝臟微環境的重要細胞，靶向LSEC是開發新型藥物的熱點。張春清等[33]發現卡維地洛可減輕LSEC毛細血管化從而緩解肝纖維化。他汀類藥物可通過抑制RhoA/Rho-激酶信號通路而促進內皮一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase, eNOS)磷酸化，從而增加NO的生物利用度，進而維持LSEC分化狀態[34]。他汀類藥物也可通過上調自噬和KLF2相關通路，可直接保護肝硬化大鼠的LSEC和失活HSC[35]。Bravo等[36]發現使用辛伐他汀和阿伐他汀聯合治療早期無纖維化非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis, NASH)大鼠，可維持LSEC的分化表型，并顯著逆轉功能失調的LSEC表型，從而誘導活化的HSC轉化為靜止狀態，誘導門靜脈壓力降低和NASH相關特征改善。5-氨基咪咕-4-羧酰胺核糖核苷可通過激活LSEC中的腺苷5′-單磷酸活化蛋白激酶(AMPK)/eNOS通路，在不改變全身血流動力學的情況下增強肝臟中NO的合成，從而維持改善LSEC功能，降低門靜脈壓力[37]。二甲雙胍可通過激活AMPK/eNOS通路改善LSEC的年齡相關假性毛細血管化[38]。在靶向eNOS通路之外，針對LSEC與其他細胞相互作用及減輕內皮細胞功能障礙，也可緩解肝纖維化。Talamini等[39]發現在生理與病理狀態下，有機二氧化硅納米籠大部分與LSEC共定位，而與肝臟巨噬細胞定位較少(少于6%)，可能對肝臟免疫對抗轉移細胞或自身免疫性疾病中肝內免疫細胞的耐受性狀態產生影響。另外，內皮功能障礙的抑制劑CU06-1004可緩解膽堿缺乏，L-氨基酸飲食誘導的NASH小鼠的肝臟脂肪變性，炎癥和纖維化[40]。

6 前景與展望

在肝損傷時，LSEC毛細血管化在肝纖維化的進展中發揮著重要的作用。分化的LSEC也可通過旁分泌的方式分泌多種可溶性細胞因子影響臨近細胞，特別是HSC的表型，從而進一步促進肝纖維化。因此，維持LSEC的穩態對緩解肝纖維化有著重要作用。盡管未來有著前景，目前通過靶向LSEC調控肝纖維化的機制和藥物仍有待進一步研究。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：戴偉明負責文章結構設計，撰寫文章；陸倫根負責論文修改；蔡曉波負責擬定寫作思路，修改文章。