肝星状细胞与肝纤维化

［关键词］ 肝星状细胞；肝纤维化；活化

各种病因所引起的慢性肝病绝大多数都有肝纤维化(HF)，其中25％～40％最终发展为肝硬化甚至肝癌，是一类世界性的严重危害人们健康的主要疾病。在过去的几十年里，HF能否发生逆转一直是医学界有争议的问题，现已知HF是一个可逆性的病变，而肝硬化是不可逆的［1］。HF是对各种病因所致的慢性肝损伤的一种修复反应，其实质是肝内细胞外基质(ECM)合成大于降解导致大量ECM过度沉积。研究证实，肝星状细胞是ECM的主要来源，HSC激活并转化为肌成纤维细胞样细胞(MFLC)，是HF发生、发展的核心环节。各种致纤维化因素均把HSC作为最终靶细胞，通过使其转化为肌成纤维细胞这一共同复杂的网络系统，参与HF的发生及进展［2］。在HF的恢复期，有与肝脏瘢痕降解一致的广泛的HSC凋亡［3］，因此，诱导活化HSC的凋亡可使HF发生逆转。目前，活化HSC已被看作抗HF治疗的主要靶点。现就HSC与HF的关系作一综述。

1 HF的发病机制

近年来的研究发现，尽管不同病因导致肝病的发病机制不同，但HF发生的最终共同途径均是HSC，当各种致病因素持续作用于肝脏时，通过复杂机制激活HSC。活化的HSC通过旁分泌与自分泌作用合成分泌多种ECM，同时合成、释放大量基质金属蛋白酶抑制剂(TIMPs)，抑制胶原酶、明胶酶等金属蛋白酶(MMPs)活性，减少ECM降解，导致细胞外基质合成大于降解，最终过量积聚在肝内形成HF 。

2 HSC活化的机制

2. 1 HSC的形态学和生物学特征 HSC又称储脂细胞、Ito细胞、维生素A储存细胞等，是肝脏间质细胞之一，位于肝细胞与肝窦内皮细胞之间的窦周隙(Disse间隙)内，是目前公认的HF形成中主要产生ECM的细胞。HSC正常时呈静止状态，形状不规则，胞体呈卵圆形或不规则形，常伸出数个星状突起，胞浆中富含维生素A和甘油三酯的脂滴。除储存维生素A脂滴外，HSC还具有收缩功能，可调节血管功能和肝窦血流；此外，HSC也参加正常肝脏的ECM改建。当各种致病因素持续作用于肝脏时，通过复杂机制激活HSC。HSC的激活可人为地分为两个阶段,即启动阶段及持续活化阶段［5］。

2. 2 启动阶段 HSC活化的启动是邻近细胞(如肝细胞、Kupffer细胞、肝窦内皮细胞、血小板等)旁分泌作用的结果。肝损伤早期，肝窦内皮细胞(SEC)通过产生变异的纤维连接蛋白(LN)及使无活性的转化生长因子β1 (TGF? β1)转化为具有促胶原合成活性的活化型TGF?β1 ，变性坏死的肝细胞通过产生脂质过氧化物，Kupffer细胞通过诱导HSC上血小板源生长因子(PDGF)受体的表达及使无活性的TGF? β1转化为活性型TGF? β1，血小板通过产生PDGF、TGF? β1、表皮生长因子(EGF)等细胞因子均参与启动HCS的活化。另外，ECM的早期改变、脂质过氧化物等也参与活化的启动。其结果是使HSC发生基因表达及表型的改变，表现为转录活化、信号分子活化及诱导早期结构基因表达，使胞膜上表达细胞因子、生长因子受体，如PDGF受体、TGF 受体、血管内皮生长因子(VEGF)受体等，产生对这些介质分子的应答能力，增殖活化为肌成纤维细胞。

2. 3 持续激活阶段 是HSC自分泌及旁分泌共同作用的结果。HSC活化启动后发生一系列表型改变，包括：细胞增生：特别在炎症坏死区域新形成的纤维间隔内，致细胞数量增多；表型转化：由维生素A储存型转化为广谱ECM合成表型，致ECM合成增多；产生收缩性：表达α?平滑肌肌动蛋白( α?SMA)可诱导微循环改变及血小板凝聚；趋化性：向损伤区移行，致损伤区纤维形成细胞增多；细胞因子及其受体表达增强：对化学因子刺激的敏感性增加；表达黏附蛋白受体——整合素家族：整合素是一组二聚体细胞受体，包括胶原、FN受体、纤维连接蛋白(LN)受体，其表达参与介导细胞与基质的相互作用；释放胶原酶及其抑制物：Ⅳ型胶原酶的释放破坏内皮下基质，通过反馈促进HSC转化；而金属蛋白酶抑制物的分泌可减少新生成胶原的降解，最终导致ECM的过度沉积。HSC通过自分泌作用不断刺激自身的分裂增生并大量合成和分泌胶原等各种ECM，同时还可通过旁分泌作用激活其他尚处于“静止”状态的HSC。这一机制可解释即使原发的刺激因素解除，HF过程仍能继续发展的现象 。

3 活化的HSC在HF中的作用

3.1 合成和分泌ECM 活化的HSC可分泌Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅳ型胶原，LN、FN等多种ECM成分。肝脏中胶原成分主要由Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅳ型胶原组成，大量的研究显示HSC可能是ECM的主要来源，离体研究发现HSC合成胶原量是肝细胞的10倍、窦内皮细胞的20倍以上。前胶原信使RNA水平的研究提示，HSC能表达多种前胶原信使RNA，其中正常及新鲜分离的HSC与肝损伤的HSC产生前胶原信使RNA种类有所不同，提示肝损伤后HSC产生胶原的种类和数量均发生改变，这种改变与HF的发生密切相关。用Northen blot杂交方法检测分离的HSC中胶原信使RNA发现含有Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅳ胶原信使RNA，新分离的HSC含有较多的Ⅳ型胶原信使RNA，Ⅰ型、Ⅲ型较少，而培养7天后，Ⅰ型胶原信息核糖核酸就增加17倍，Ⅲ型、Ⅳ型分别增加3倍和2.6倍，且形态变为成纤维细胞样，这可能和HSC的激活有关。在正常肝HSC、窦内皮细胞等间质细胞均能合成胶原，而在HF时HSC可能是胶原合成的主要细胞。FN是大分子二聚体蛋白，它能通过成纤维细胞表面黏附受体将信息传入细胞内，在HF过程中起着启动作用。LN对调节基底膜的形成、细胞粘附、生长、迁移和分化起着重要作用。在HF时，LN、Ⅳ型胶原共同沉积于肝窦间隙，形成肝窦毛细血管化，肝窦毛细血管化是HF的基础［6］。

3.2 参与炎症趋化作用 活化的HSC生成巨噬细胞集落刺激因子(M?CSF)和细胞间粘附分子?1(ICAM?1)，吸引淋巴细胞到达HSC增生区域，促进肝巨噬细胞等炎性细胞的侵润［7］，加剧损伤处的炎症反应，并介导HSC与基质的粘附［8］。活化HSC还可生成单核细胞趋化蛋白(MCP?1)、白细胞介素?10(IL?10)等炎症调节因子。

3.3 产生基质MMPs及基质TIMPs 调节ECM的积聚和降解活化HSC是MMPs及TIMPs的主要来源。在HF过程中，MMPs的含量及活性并不降低，而是由于TIMPs的抑制使MMPs不能发挥降解基质的作用，导致ECM过度沉积。HSC分泌基质降解素及明胶酶，降解基底膜，破坏肝血窦；与此同时，肝血窦内皮细胞的形态也发生变化，窗孔消失，导致肝窦毛细血管化。

3.4 调节肝窦微循环 HSC收缩与内皮素(ET)和P物质等收缩因子有关，其舒张则与一氧化氮(NO)、前列腺素E2(PGE2)等舒张因子有关。ET1通过活化HSC收缩调节肝脏血流。肝窦内及纤维间隔内HSC的收缩引起门脉压力的升高是导致门静脉高压形成的主要原因。

4 HSC与HF的治疗

HSC的激活和增殖是HF形成的中心环节，体内的HSC一旦发生激活常通过自分泌途径持续活化，很难被逆转，这也是HF治疗困难的原因之一。在HF自发逆转过程中观察到HSC凋亡，人们推测通过抑制HSC活化或使活化的HSC发生凋亡可能是治疗HF的理想途径［9］。

4.1 抑制HSC活化 HSC是产生ECM的主要细胞，HSC活化是HF形成的关键。因此，抑制HSC活化是HF治疗的重要方法。现已明确IFN?α 、IFN?γ 均可抑制HSC增殖、活化；过氧化损伤是HSC活化的重要因素，硒、锌制剂、金属硫蛋白、白藜芦醇、水飞蓟素及许多中药都通过抗氧化作用抑制HSC增殖、活化；三磷酸肌醇激酶、分裂原活化蛋白激酶、蛋白激酶C、钠?氢(Na+ /H+ )交换及整合素均可以刺激HSC活化的细胞内信号通路，可以通过干预上述关键性信号转导通路，进行针对性抗HF治疗，如应用钙离子拮抗剂、Na+/H+交换抑制剂氨氯吡脒及拮抗整合素合成的精氨酸、甘氨酸、天冬氨酸类似物、均能抑制HSC增殖。

4.2 诱导活化的HSC凋亡 活化HSC的减少并非由坏死引起，在HF的恢复期，纤维间隔及其邻近区域并没有坏死及炎症的证据［10］，亦非由于HSC表型的转化，而是由于活化HSC凋亡的结果。现认为抗纤维化治疗应更多考虑能促进和加速活化HSC的凋亡，较抑制HSC的活化更为重要。因为HSC的活化是HF的中心环节，所以随着活化HSC的凋亡，与活化HSC相关的系列事件也将改善，HF由此而逐渐趋向恢复。动物试验发现一个真菌代谢物可通过加速活化HSC的凋亡，减轻HF的程度，而对肝细胞与静止HSC的凋亡均无影响。将凋亡靶向HSC，而不损伤其他肝细胞是非常重要的,有关这方面的研究正在进一步探索中［11］。HSC的激活或凋亡是HF发生或恢复的决定因素，进一步阐明各种CK、氧化应激产物和ECM组分改变对HSC激活、增殖、迁移、转化和凋亡的作用轨迹及其复杂的网络调控途径以及潜在的生物学功能将有助于HF发生、发展机制研究的进一步深入和突破，且对靶向HSC的抗HF治疗具有重要而深远的指导意义。

参考文献：

［1］ 高春芳，陆伦根．纤维化疾病的基础和临床［M］．上海：上海科学技术出版社，2004：265.

［2］ 韩硬海，李树桐．临床肝脏病学［M］．山东：山东科学技术出版社，2005：174.

［3］ Zhau XY，Murphy FR，Gehdu N ，et al．Engagement of aintegrin regulates proliferation and apoptosis ofhepatic stellate cells［J］．J Biol Chem,2004,279(23):23996?24006.

［4］ 段雪辉,杨东华．血管紧张素Ⅱ与肝星状细胞的研究进展［J］．临床荟萃, 2006, 3 :380.

［5］ 萧树东．胃肠病学和肝脏病学——基础理论与临床研究［M］．上海：上海世界图书出版公司出版发行，2004：767.

［6］ 权启镇，孙自勤，王要军．新肝脏病学［M］．山东：山东科学技术出版社，2003．314?315.

［7］ Zou Z，Ekataksin W，Wake K．Zonal and regional differences identified from precision mapping of vitamin A?storing lipid droplets of the hepatic stellate cells in pig liver：a novel concept of addressing the intralobular area of heterogeneity ［J］．Hepatology，1998，27(4)：1098?1108．

［8］ Hellerbrond C，Wang SC，Tsukamotoh，et al．Expression of intracellular adhesion molecule 1 by activatedhepatic stellate cells［J］．Hepatology，1996，24(3)：670?676．

［9］ 萧树东．胃肠病学和肝脏病学——基础理论与临床研究［M］．上海：上海世界图书出版公司出版发行．2004：770.

［10］ Issa K，Williams E，Trim N，et al．Apoptosis of hepatic stellate cells：involvement in resolution of biliary fibrosis and regulation by solube growth factors［J］．Gut，2001，48(4)：548?557．

［11］ Canbay A，Friedman SL，GJ．Apoptosis：the nexus of liver injury and fibrosis［J］．Hepatology，2004，38(2)：273?278．