肝竇內(nèi)皮細(xì)胞參與肝纖維化的機(jī)制

李娟梅，閆 潔，呂文良，陳蘭羽，徐晨光

(中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院 廣安門醫(yī)院 感染科，北京100053)

肝纖維化是所有慢性肝病發(fā)展至終末期共同的病理過(guò)程。肝纖維化的可逆性已經(jīng)成為共識(shí)，抗肝纖維化的治療也成為慢性肝病的研究熱點(diǎn)?？垢卫w維化治療的臨床和實(shí)驗(yàn)研究需要建立在肝纖維化發(fā)生發(fā)展機(jī)制上，本文從肝竇內(nèi)皮細(xì)胞(sinusoidal endothelial cell，SEC)的角度綜述了SEC 參與肝纖維化的機(jī)制。

1 肝竇內(nèi)皮細(xì)胞的損傷與細(xì)胞因子的表達(dá)

SEC 能合成轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF -β)，其中的TGF-β1在纖維化的起始和持續(xù)發(fā)展中起關(guān)鍵作用。它能刺激星狀細(xì)胞(hepatic satellitecell，HSC)活化合成大量的細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)，激活的HSC 自身也能合成、分泌TGF -β1，這種自分泌正反饋調(diào)節(jié)是肝纖維化得以發(fā)展的重要環(huán)節(jié);TGF -β1 還能誘導(dǎo)基質(zhì)基因的表達(dá);能抑制膠原的降解，導(dǎo)致膠原的過(guò)度沉積;還能通過(guò)作用于其他細(xì)胞因子間接影響ECM 的合成;通過(guò)抑制肝細(xì)胞DNA 的合成而誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡，并抑制間質(zhì)細(xì)胞分泌肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)以及抑制HGF 對(duì)肝細(xì)胞有絲分裂的促進(jìn)作用，間接抑制肝細(xì)胞的分裂和增殖［1-2］。

2 肝竇內(nèi)皮細(xì)胞介導(dǎo)肝臟的炎癥反應(yīng)

肝纖維化是一種以膠原蛋白沉積為特征的損傷修復(fù)反應(yīng)，不管何種病因引起的肝臟炎癥，其損傷修復(fù)不及時(shí)或不徹底，隨即伴隨著的就是肝纖維化的發(fā)生和進(jìn)展。美國(guó)著名肝病專家ScottFriedman明確指出:“肝臟只要有炎癥，就一定有肝纖維化”［3］。SEC 主要通過(guò)表達(dá)細(xì)胞粘附分子介導(dǎo)肝臟的炎癥反應(yīng)。正常肝及纖維化肝組織中，SEC 能表達(dá)多種細(xì)胞粘附分子，它們通過(guò)受體與配體的相互識(shí)別，介導(dǎo)中性白細(xì)胞、單核細(xì)胞及淋巴細(xì)胞參與肝臟炎癥及免疫反應(yīng)。其中血管粘附分子-1 和內(nèi)皮白細(xì)胞粘附分子-1 在生理?xiàng)l件下沒(méi)有表達(dá)，只在急慢性肝損傷時(shí)SEC 才有表達(dá)。

3 肝竇內(nèi)皮細(xì)胞的損傷與肝星狀細(xì)胞的活化

HSC 位于Disse 間隙內(nèi)，緊貼著SEC 和肝細(xì)胞，約占肝內(nèi)細(xì)胞總數(shù)的5% ～15%，其形態(tài)不規(guī)則，胞體呈圓形或不規(guī)則形，常伸出數(shù)個(gè)星狀胞突包繞著肝血竇。其正常狀態(tài)下，主要功能是儲(chǔ)存維生素A;合成和分泌多種膠原酶和少量的ECM;釋放肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子，轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子β 等;參與肝臟的物質(zhì)代謝。當(dāng)各種致病因子持續(xù)作用于肝臟時(shí)，通過(guò)復(fù)雜的機(jī)制HSC 被激活，其表型由靜息型轉(zhuǎn)化為激活型，同時(shí)其形態(tài)由靜止的HSC 轉(zhuǎn)化為肌成纖維樣細(xì)胞，導(dǎo)致產(chǎn)生大量的ECM，促進(jìn)肝纖維化的形成和肝內(nèi)結(jié)構(gòu)的重建。

生理狀態(tài)下，SEC 對(duì)HSC 保持靜止?fàn)顟B(tài)有保護(hù)作用［4］;病理情況下，SEC 可通過(guò)多種途徑直接或者間接地活化HSC，導(dǎo)致肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展。首先，肝損傷早期，SEC 即可分泌細(xì)胞型纖維結(jié)合蛋白(FN)，后者則對(duì)HSC 有激活作用［5］。在肝臟纖維化病變中，SEC 源性FN 的水平急劇升高，從而改變了局部ECM 的生物學(xué)性狀，導(dǎo)致ECM 的沉積，使處于靜息狀態(tài)的HSC 轉(zhuǎn)化為肌樣成纖維細(xì)胞。研究還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)N 除了具有促進(jìn)HSC 增殖和膠原合成的作用外，還能抑制HSC 的凋亡，這也是FN 促進(jìn)肝纖維化發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制之一。其次，SEC 能通過(guò)旁分泌行為變化引起HSC 的活化，它合成和分泌的一氧化氮(nitric - oxide，NO)、內(nèi)皮素(endothelin，ET)，可使HSC 發(fā)生變化，從而啟動(dòng)肝纖維化的發(fā)生與發(fā)展［6-7］。ET 家族中的ET -1，在正常肝臟是由SEC 分泌。在膽管結(jié)扎肝損傷模型中，SEC 源性ET-1 比正常時(shí)增加60%。ET - 1 能顯著促進(jìn)HSC 中mSMA 的表達(dá)、DNA 及膠原合成。并且在ET-1 作用下，HSC 收縮而調(diào)節(jié)肝竇血流［8］。再次，維生素A 被認(rèn)為可抑制HSC 的活化，并在防止肝纖維化方面起關(guān)鍵性作用。SEC 篩孔窗孔過(guò)小或數(shù)量過(guò)少影響外源性脂質(zhì)和維生素A 的攝取，HSC維生素A 的減少易轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞，基膜和膠原生成增多，促進(jìn)肝纖維化的發(fā)展。另外，SEC 功能受損導(dǎo)致肝內(nèi)血管阻力增加及肝星狀細(xì)胞收縮、引發(fā)肝內(nèi)微循環(huán)障礙，維持肝纖維化進(jìn)展［9］。最后，當(dāng)肝竇毛細(xì)血管化時(shí)，一者血氧彌散障礙，從而導(dǎo)致星狀細(xì)胞缺氧，缺氧可致星狀細(xì)胞迅速活化［10］;二者阻礙肝細(xì)胞與血液之間的物質(zhì)交換，導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷或者凋亡，正常的肝細(xì)胞胞膜對(duì)HSC 的增殖的接觸性抑制作用喪失，而間接激活HSC［11］。

4 肝竇內(nèi)皮細(xì)胞的損傷與血管調(diào)節(jié)功能障礙

SEC 不僅是構(gòu)成肝竇壁的主要成分，并且合成和分泌NO、ET，調(diào)節(jié)肝內(nèi)血管舒張和收縮，對(duì)肝竇血流的調(diào)節(jié)起重要作用。NO 具有強(qiáng)大的血管擴(kuò)張作用，它以旁分泌形式直接刺激可溶性鳥苷酸環(huán)化酶，使環(huán)鳥苷酸增多，從而引起Ca2+降低和血管擴(kuò)張。NO 還可以通過(guò)抑制HSC 中α -平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-smooth muscle actin，α -SMA)引起HSC 舒張。生理?xiàng)l件下，SEC 可表達(dá)內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(ec-NOs)，通過(guò)ec-NO 合成NO，但NO 的水平較低，由于NO 彌散能力強(qiáng)，且通過(guò)代謝產(chǎn)物產(chǎn)生長(zhǎng)期的生物學(xué)效應(yīng)，足以維持其正常的血液灌注。SEC 極易受到某些毒物或藥物的損傷，王憲波等［12］發(fā)現(xiàn)二甲基亞硝胺腹腔注射復(fù)制大鼠肝硬化模型時(shí)，受損的SEC 內(nèi)ec -NOs 翻譯后修飾異常，導(dǎo)致NO 的合成減少。纖維化肝臟SEC 釋放的NO 減少，而具有縮血管作用的ET -1 表達(dá)增多，可導(dǎo)致HSC 收縮。HSC 表達(dá)ET-1 受體，ET -1 與受體結(jié)合后使細(xì)胞內(nèi)的Ca2+含量增加，引起肌球蛋白、肌漿蛋白的收縮，同時(shí)還增加α -SMA 的表達(dá)，調(diào)節(jié)HSC 的增生。ET -1 所致的Ca2+含量增高和細(xì)胞收縮見(jiàn)于HSC 活化后的任何時(shí)期。ET -1 還能直接作用于肝血竇，引起體內(nèi)門靜脈灌注血流減少。肝血竇管徑縮小，肝竇壓增加及肝竇內(nèi)血流阻力增加，引起肝臟微循環(huán)障礙，導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷，出現(xiàn)門脈高壓，加重肝臟病變。SEC 損傷及功能失調(diào)加重肝臟損傷、促進(jìn)肝纖維化、肝硬化的發(fā)生發(fā)展［13］。

5 肝竇內(nèi)皮細(xì)胞與ECM 的產(chǎn)生及降解清除

膠原蛋白在正常的肝臟內(nèi)占蛋白總量的5% ～10%，肝纖維化時(shí)可至50%左右。肝纖維化時(shí)主要有以下幾種膠原蛋白:Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型膠原，其中以Ⅰ、Ⅲ型膠原為主，肝纖維化早期以Ⅲ型為主，后期以Ⅰ型為主。正常的肝竇壁以新合成的不連續(xù)的Ⅳ型膠原為主。肝纖維化早期，以Ⅳ膠原為主的功能性基底膜破壞，Ⅳ型膠原變?yōu)檫B續(xù)性，同時(shí)開始出現(xiàn)層粘連蛋白(LN)，形成毛細(xì)血管化。膠原基質(zhì)的免疫組化及免疫電鏡研究及分離細(xì)胞的研究證實(shí)，肝細(xì)胞、HSC、SEC 均含有I、Ⅲ、IV 型膠原，在肝纖維化時(shí)合成量增加。研究結(jié)果證實(shí)，大鼠肝分離純化的SEC 有Ⅳ、Ⅲ型膠原α1 鏈的轉(zhuǎn)錄。一般認(rèn)為HSC 在肝纖維化時(shí)激活后合成大量膠原基質(zhì)，是參與纖維化的關(guān)鍵細(xì)胞。有研究顯示，每個(gè)HSC 合成膠原的能力為SEC 的20 倍，但其產(chǎn)物主要是I 型膠原，在纖維化中后期發(fā)揮作用，而SEC 數(shù)量大，占竇周細(xì)胞總體積的70%，且其產(chǎn)物主要是Ⅳ型膠原，Disse 間隙Ⅳ型膠原沉積增加是肝纖維化早期階段的病理改變，這一病理改變啟動(dòng)參與肝纖維化的各種因子，繼而導(dǎo)致I、Ⅲ型膠原沉積。肝臟非膠原基質(zhì)主要包括FN、層粘蛋白、蛋白多糖(PG)和透明質(zhì)酸(HA)。培養(yǎng)大鼠肝SEC 能合成PG 和HA。細(xì)胞培養(yǎng)及免疫組化結(jié)果均證實(shí)SEC 能分泌大量FN、LN，且大鼠及人肝組織SEC 均有LNmRNA 表達(dá)。由于LN 與FN 的特殊作用，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，SEC 在肝纖維化起始階段起著尤為重要的作用。除此之外，SEC 有很強(qiáng)的吞噬作用，過(guò)去人們據(jù)其功能將SEC 歸于網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)。SEC 有多種ECM 受體以識(shí)別要清除的ECM，能夠攝取ECM 成分，從而調(diào)節(jié)ECM 代謝;并能清除血液循環(huán)中的大分子代謝廢物。在肝纖維化的進(jìn)程中，SEC 的細(xì)胞形態(tài)的改變伴隨著某些功能的喪失，如消除循環(huán)中的透明質(zhì)酸，導(dǎo)致了ECM 的分解減少。

6 肝竇內(nèi)皮細(xì)胞的損傷與肝竇毛細(xì)血管化

SEC 是肝竇主要的細(xì)胞群，占組成細(xì)胞數(shù)的70%［14］。肝竇作為一種特殊的毛細(xì)血管，SEC 的窗口結(jié)構(gòu)及內(nèi)皮下缺乏完整基低膜是其區(qū)別于其他毛細(xì)血管的主要特點(diǎn)。SEC 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)肝臟發(fā)揮正常的生理功能有至關(guān)重要的作用［15］。生理狀態(tài)下，除竇內(nèi)的血細(xì)胞外，血漿成分均能從窗孔進(jìn)入竇周間隙(也稱Disse 間隙)，進(jìn)行物質(zhì)交換，大大加快了肝臟新陳代謝的速度。在肝纖維化時(shí)，這些肝竇內(nèi)皮窗孔逐漸減少消失，內(nèi)皮下基底膜形成，類似于毛細(xì)血管，此過(guò)程稱為肝竇毛細(xì)血管化。肝竇毛細(xì)血管化是肝纖維化病理基礎(chǔ)之一。

SEC 的失窗孔化，表現(xiàn)為SEC 窗孔的數(shù)目及直徑變小，這在肝纖維化早期就可發(fā)生。SEC 的失窗孔化與細(xì)胞自身有關(guān)，還與細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)改變有關(guān)。正常的ECM 對(duì)維持SEC形態(tài)有重要作用，肝纖維化時(shí)ECM 的沉積導(dǎo)致SEC窗孔的改變，早期研究表明，肝纖維化時(shí)窗孔的數(shù)目隨間質(zhì)膠原的沉積而逐漸減少，并與Disse 間隙的ECM 沉積平行。肝纖維化時(shí)SEC 發(fā)生向血管內(nèi)皮表型轉(zhuǎn)移，可表現(xiàn)出血管內(nèi)皮細(xì)胞的特點(diǎn)，表達(dá)von-Willebrand 因子(即Ⅷ因子相關(guān)抗原)和CD34［16］等，這些因子為正常毛細(xì)血管內(nèi)皮的標(biāo)準(zhǔn)之一，強(qiáng)調(diào)了SEC 表型的改變?cè)诟胃]毛細(xì)血管化的重要性。SEC 損傷、腫脹甚至壞死，致使肝竇變窄，影響肝竇血流。SEC 表型改變，膠原纖維與非膠原性糖蛋白一起于Disse 腔沉積，SEC 的窗孔的數(shù)量大大減縮以至完全消失，它妨礙了肝細(xì)胞與血竇間營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的交換。肝細(xì)胞萎縮和肝竇塌陷，會(huì)促使Disse 間隙ECM 的進(jìn)一步沉積，進(jìn)而使肝竇壓增加及肝竇內(nèi)血流阻力增加，加重肝臟微循環(huán)障礙，加重肝纖維化向肝硬化進(jìn)展，造成惡性循環(huán)。同時(shí)肝細(xì)胞的功能損害及肝內(nèi)血管阻力的改變，使肝細(xì)胞解毒，代謝作用減弱，這些因素又可以進(jìn)一步活化HSC，如此重復(fù)上述過(guò)程，導(dǎo)致了肝臟纖維化的進(jìn)展［17-18］。肝竇毛細(xì)血管化直接影響肝臟病理生理功能，導(dǎo)致肝細(xì)胞功能受損，加快肝纖維化的進(jìn)程。肝竇毛細(xì)血管化是否可逆是關(guān)系到肝纖維化、肝硬化能否逆轉(zhuǎn)的重大理論問(wèn)題［19］。

陸雄等［20］發(fā)現(xiàn)二甲基硝胺腹腔注射制備大鼠肝纖維化模型時(shí)，SEC 窗孔的改變?cè)缬诟渭?xì)胞壞死、內(nèi)皮下基底膜形成、肝結(jié)構(gòu)改變及肝纖維化及相應(yīng)的生化指標(biāo)的改變。綜上所述，SEC 在肝纖維化的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中有重要作用［21］，各種致病因素作用于SEC，導(dǎo)致的SEC 表型、結(jié)構(gòu)和功能的改變及肝臟微循環(huán)的改變是肝纖維啟動(dòng)的關(guān)鍵因素之一。作為一種特殊的血管內(nèi)皮細(xì)胞，其對(duì)肝臟循環(huán)的影響以及對(duì)HSC的激活作用是其參與肝纖維的主要方面。

［1］ 張莎莎，呂文良，張旭，等.肝纖維化的發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展［J］.浙江中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，35(5):797 -802.

［2］ Murphy FR，Issa R，Zhou X，et al.Inhibition of apoptosis of activated hepatic s-tellate cells by tissue inhibitor of metalloproteinase-1 is mediated via effects o-n matrix metalloproteinase inhibition:implications for reversibility of liver fibros-is［J］.Biol Chem，2002，277:11069 -11076.

［3］ Eugene Schiff 著，黃志強(qiáng)譯.希夫肝臟病學(xué)［M］.第9 版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006:367 -385.

［4］ Laurie D DeLeve. Vascular Liver Disease and the Liver Sinusoidal Endothel - ial Cell［J］. Vasc Liver Dis，2011:25 -40.

［5］ Claudio RA，Jacob G，Pesce CG，et al. Fibronectin transcription in liver ce-lls:promoter occupation and function in sinusoidal endothelial cells and hepato -cytes［J］. Biochem Biophys Res Commun，2002，295(5):1077 -1084.

［6］ Kamegaya Y，Oda M，Yokomori H，et al. Role of endothelin receptors in e - ndothelin -1 - induced morphological changes of hepatic sinusoidal endothelial fene-strae:morphometric evaluation with scanning electron microscopy［J］. Hepatol Res，2002，22:89 -101.

［7］ Bataller R，Brenner DA. Liver fibrosis［J］. J Clin Invest，2005，115(2):209 -218.

［8］ Reynaert H，Thompson MG，Thomas T，et al. Hepatic stellate cells:role in microcirculation and pathophysiology of portal hypertension［J］.Gut，2002，50:571 -581.

［9］ Distrutti E，Mencarelli A. The methionine connection homocysteine and hydroge - n sulfide exert opposite effects on hepatic microcirculation in rats［J］. Hepatology，2008，47(2):65 -67.

［10］ 陳平圣，翟為溶，張?jiān)露?，?缺氧對(duì)肝星狀細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶II 表達(dá)及活性調(diào)節(jié)的影響［J］. 中華肝臟病雜志，2008，8:276 -278.

［11］ 李春輝，潘理會(huì).肝纖維化發(fā)生機(jī)制的研究進(jìn)展［J］.承德醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，1:62 -64.

［12］ 王憲波，劉平，唐志鵬，等.肝竇內(nèi)皮細(xì)胞損傷和表型改變?cè)诖笫蟾斡不T脈高壓發(fā)生中的作用［J］.中國(guó)病理生理雜志，2005，21(9):1811 -1816.

［13］ 吳瑾，張興榮. SEC 和肝臟微循環(huán)［J］. 肝臟，2000，5(4):244 -245.

［14］ Katsuhiko Enomoto，Yuji Nishikawa，Yasufumi Omori，et al.Cell biology and pathology of liver sinusoidal endothelial cells［J］.Med Electron Microsc，2004，37:208 -215.

［15］ Bo Xu，Ulrika Broome，Mehmet Uzunel，et al. Capillarization of Hepatic Sinusoid by Liver Endothelial Cell-Reactive Autoantibodies in Patients with Cirrhosis an-d Chronic Hepatitis［J］. Am J Pathol，2003，163(4):1275 -1289.

［16］ 馬捷，周曉軍. 肝竇內(nèi)皮細(xì)胞在肝病中的病理學(xué)研究［J］.醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào)，2003，16(3):212 -218.

［17］ 陸雄，劉平.肝纖維化過(guò)程中一個(gè)重要的病理改變-肝竇毛細(xì)血管化［J］.中華肝臟病雜志，2001，9(1):53 -54.

［18］ Fischer HP，F(xiàn)lucke U，Zhou H. Pathology along the liver sinusoids:endothelial a - nd perisinusoidal findings［J］.Pathologe，2008，29(1):37 -46.

［19］ 陸雄，徐光福，陳文慧，等.大鼠肝纖維化形成過(guò)程中肝竇毛細(xì)血管化的動(dòng)態(tài)變化［J］. 世界華人消化雜志，2000，8(12):1415 -1416.

［20］ 陸雄，劉平，劉成海，等.肝竇內(nèi)皮細(xì)胞損傷在大鼠肝纖維化形成中的作用［J］. 中華肝臟病雜志，2002，10(6):441 -444.

［21］ Xie GH，Wang XD，Wang L，et al. Role of differentiation of liver sinusoidal endothelial cells in progression and regression of hepatic fibrosis in rats［J］. Gastroenterology，2012，142(4):918 -927.