肝纖維化形成機制的研究進展

余慧　江峰

摘要：長期以來，慢性肝纖維化機制復(fù)雜、病程漫長，極大威脅人們的健康。其形成機制主要為肝臟受損害時細胞外基質(zhì)（ EMC） 合成與降解的失衡，并導(dǎo)致纖維結(jié)締組織在肝細胞內(nèi)的病態(tài)沉積， 而各類細胞因子與其對應(yīng)受體，及各類炎癥細胞均對纖維化的發(fā)生發(fā)展有極為重要的的促進作用。肝纖維化在一定程度上可發(fā)生逆轉(zhuǎn)，而逆轉(zhuǎn)肝纖維化的關(guān)鍵即對其早期精確的診斷及治療。肝纖維化診斷的金標準為肝穿刺活檢，但其有創(chuàng)性及不可復(fù)性，極大限制了在臨床診斷應(yīng)用，而診斷肝纖維化的的實驗室檢查項目尚不能準確反映其嚴重程度；影像學檢查對于早期肝纖維化的診斷的敏感度仍難以滿意。新型分子標志物的的研究為肝纖維化早期診斷提供了可能。本文主要就近年來無創(chuàng)診斷肝纖維化，尤其對其早期診斷的研究進展進行了綜述。

關(guān)鍵詞：肝纖維化；早期診斷；TGF-β1

1研究背景

肝纖維化（hepatic fibrosis，HF）是慢性肝臟損傷后的一種組織修復(fù)反應(yīng)，繼發(fā)于多種病因。其主要病理過程是肝臟持續(xù)損傷后組織發(fā)生修復(fù)反應(yīng)，因細胞外基質(zhì)（extracellular matrix， ECM）的合成、降解與沉積不平衡，促進纖維瘢痕的形成，導(dǎo)致肝臟結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，致肝纖維化的形成，并隨著肝臟結(jié)節(jié)再生，進一步形成了肝硬化[1]。

肝纖維化的損傷因素多種多樣，如病毒、乙醇、寄生蟲、缺血、缺血自體免疫攻擊、非酒精性脂肪肝疾病、藥物治療及肝毒素等，可誘發(fā)肝細胞損傷， 致肝多種細胞，如Kupffer細胞、肝竇狀內(nèi)皮細胞、肝成纖維細胞等以及遷延的炎性細胞活化并釋放大量的細胞因子和可溶因子， 促使肝成纖維細胞（myofibroblasts， MFB）或肝星狀細胞（hepatocellular stellate cell， HSC）活化、分化與增殖， 合成大量ECM， 并逐漸沉積導(dǎo)致肝纖維化[2]。

1.1肝纖維化可逆性的研究 近年來，隨著四氯化碳（CCl4） 或乙醇等肝毒性物質(zhì)誘導(dǎo)的肝纖維化動物模型構(gòu)建技術(shù)的的成熟，對肝纖維化的的病理機制及治療的研究已達基因水平[3]。研究證明，即使晚期肝纖維化也具有可逆性，這極大的挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)觀念中肝硬化不可逆的認知。

1.2肝纖維化的發(fā)病機理 肝纖維化的進展與細胞外基質(zhì)成分及含量改變有關(guān)[4]。隨著病變的進展，肝臟所含的細胞外基質(zhì)蛋白，包括I、Ⅲ、Ⅳ型膠原蛋白，彈性蛋白、纖維連接蛋白、等，蛋白含量總量比正常的多5倍。由于合成的增加和降解減少，導(dǎo)致細胞外基質(zhì)的過度沉積。

肝臟受損傷時，細胞外基質(zhì)產(chǎn)生的主要細胞即肝星狀細胞[5]。正常情況下，肝星狀細胞主要存在于細胞間隙。當各種致病因子持續(xù)損害肝臟時，機體將啟動一系列機制，最終，肝星狀細胞被激活，通過多方面的作用，形成肝臟肌成纖維細胞（myofibroblast，MFB）?；罨母涡菭罴毎奂谛枰M織修復(fù)的部位，分泌大量細胞外基質(zhì)并調(diào)節(jié)其降解。肝星狀細胞在轉(zhuǎn)錄時及轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)膠原的合成[6]。因此，在肝纖維化形成和發(fā)展過程中，炎細胞與纖維發(fā)生細胞相互促進形成惡性循環(huán)。

近年來分子與細胞水平的研究結(jié)果指出，細胞外基質(zhì) （ ECM ）代謝基因調(diào)控的失調(diào)是導(dǎo)致肝纖維化的重要原因； 可通過檢測血循環(huán)中基因產(chǎn)物的含量來診斷肝纖維化的程度，而肝纖維化的基因治療的主要方法即正常調(diào)控基因的表達。

1.3診斷肝纖維化的多種方法及其臨床應(yīng)用價值 目前對于肝纖維化的診斷主要依靠以下幾種方法：①影像學檢查，②超聲引導(dǎo)下肝組織病理活檢，③肝纖維化血清標志物檢測。但沒有一種方法可以完全滿足各方面的要求。

肝纖維化的影像技術(shù)診斷方法在臨床上被廣泛利用。彩色多普勒超聲、計算機斷層掃描及核磁共振成像技術(shù)均能通過檢測肝實質(zhì)中到重度改變[7]，來評估肝纖維化的嚴重程度。超聲檢查由于其價格低廉，檢查方便，一直以來被視為一種優(yōu)越的檢查技術(shù)。根據(jù)肝臟大小、形態(tài)、肝緣走行；肝內(nèi)回聲強弱、粗細分布均勻程度，肝尾狀葉是否腫大及其形狀；肝靜脈、門靜脈走行及顯示清晰度等分為四類：即無或輕微肝纖維化、輕中度肝纖維化、重度肝纖維化即早期肝硬化以及肝硬化。然而，超聲依賴于醫(yī)生臨床經(jīng)驗和儀器的性能，主觀性強，可靠性低。

肝臟活組織穿刺病理檢查是評估肝纖維化程度的金標準[8]。組織學檢查對肝臟病變的炎癥分期和纖維化分級進行更為精確的評估。通過形態(tài)計量學的方法及細胞外基質(zhì)蛋白的特殊染色方法，可將肝纖維化程度進行量化，提高了檢測的信度和效度。然而，肝臟活檢是一種侵入性檢查。據(jù)統(tǒng)計學研究，受檢的患者中，40%出現(xiàn)疼痛及其他不良反應(yīng)，0.5%出現(xiàn)內(nèi)臟出血等較為嚴重并發(fā)癥[9]，這對部分受檢患者身心帶來一定傷害并對此項檢查產(chǎn)生恐懼心理。此外，由于無法重復(fù)取樣，動態(tài)觀察病情的變化，活組織檢查無法預(yù)測并監(jiān)控病變的發(fā)展。因此，急需一種可靠又簡便的非侵入性方法來評估肝纖維化的嚴重程度。

有學者提出利用常規(guī)實驗室檢查項目，研究其與肝纖維化的相關(guān)性。目前臨床上較為普遍推行的一些肝纖維化進程的直接相關(guān)蛋白的血清水平的檢測[10]，也可作為肝纖維化的替代指標，主要包括透明質(zhì)酸、Ⅲ型膠原蛋白的N端前肽及I型金屬蛋白酶組織抑制劑等。這些指標對于晚期纖維化（肝硬化）的診斷及極輕度或無纖維化的鑒別有一定作用，但無法區(qū)分中度纖維化，目前在臨床上還無法替代有創(chuàng)的肝臟活組織病理檢查。近幾年，隨著對肝纖維化機制的深入研究，技術(shù)水平不斷成熟，肝臟疾病的非侵入性診斷方法逐漸成為臨床診斷常規(guī)。

2多種細胞因子致肝纖維化的發(fā)生機制

肝纖維化的病程進展的核心環(huán)節(jié)即HSC的活化增殖。細胞因子在參與調(diào)控活化的眾多因素中占據(jù)重要地位， 他們相互影響， 并參與HSC、ECM之間的作用， 共同構(gòu)成了調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。其中，TGF-β1促進肝纖維化的作用尤為突出， 能有效抑制肝細胞的正常增殖， 同時可促進HSC的活化、誘導(dǎo)ECM的產(chǎn)生及在肝纖維化組織中的病態(tài)沉積， 并調(diào)節(jié)肝細胞的凋亡。

2.1 TGF-β1的提出及生物學的作用 TGF-β1是目前研究最多的與肝纖維化密切相關(guān)的細胞因子。TGF-β1隸屬于TGF β超家族，包括TGF-β1-3。其中，TGF-β1是具有多種生物功能的蛋白多肽，對細胞的生長、分化、組織器官的創(chuàng)傷愈合及纖維病變等多種生理、病理過程起著重要的調(diào)節(jié)作用。

通常情況下，TGF-β1在正常肝臟組織中基本不表達，它主要分布于Kupffer細胞及肝星狀細胞；而當肝臟受到各種外界因素損傷時，肝星狀細胞中的TGF-β1量增高較顯著，主要在纖維間隔、肝竇內(nèi)皮細胞及竇周細胞等部位進行表達，并參與調(diào)控細胞周期，促進血管及胚胎的形成、免疫調(diào)節(jié)及參與誘導(dǎo)細胞凋亡等過程。

TGF-β1具有多重的生物學作用， 主要包括生命各個進程以及多種細胞反應(yīng)， 主要涉及細胞發(fā)育、生長、凋亡、分化以及細胞的黏附、遷移、細胞外基質(zhì)的沉著和免疫應(yīng)答以及調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)蛋白的生成、降解。

2.2 TGF-β1與肝纖維化的相關(guān)性 肝細胞受有害因子攻擊導(dǎo)致?lián)p傷時，肝星形細胞（HSCs）將活化，產(chǎn)生大量的ECM，并合成、分泌過量的細胞外基質(zhì)，沉積在間隙組織并最終導(dǎo)致肝纖維化的形成[11]。

HSC的激活分為以下三個階段，在整個激活過程的不同階段，TGF-β1均起到不可忽視的作用[12]，①起始階段：肝細胞受外界各種刺激后，受損傷的肝細胞通過Fas途徑激活HSC，促肝纖維化形成。另一方面，凋亡的肝細胞也可釋放凋亡片段，作用于Kupffer細胞，促進TGF-β1及相關(guān)因子的分泌，通過旁分泌途徑間接促進肝纖維化的形成。②持續(xù)階段：TGF-β1通過相關(guān)細胞自分泌或旁分泌方式產(chǎn)生，并與HSC膜上的TβR結(jié)合，誘導(dǎo)下游相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，整個過程中主要通過HSC的不斷增殖完成量的增加及HSC合成ECM能力的提高完成質(zhì)的突破，進一步加重肝纖維化程度。③消退階段：主要通過活化的HSC逆轉(zhuǎn)至靜息狀態(tài)及利用凋亡途徑清除活化的HSC兩種途徑來減少活化HSC的數(shù)量。在此過程中，TGF-β的相關(guān)活性的改變也起到一定程度的作用。

TGF-β1在肝纖維形成中的重要作用，提示利用TGF-β1的失活可成為治療肝纖維化的一種新型方式。

3展望

肝纖維化的機制不盡相同，但其始動因素均為有害因子對肝臟的持續(xù)作用引起慢性的炎癥反應(yīng)，并進一步誘發(fā)細胞因子的產(chǎn)生，其中心環(huán)節(jié)則是多種細胞因子誘發(fā)HSC的活化。隨著對肝纖維化的機制的深入研究，肝纖維化無創(chuàng)診斷有了長足的進展，聯(lián)合應(yīng)用多種無創(chuàng)指標可克服單項指標在不同方面的各種不足，為臨床肝纖維化提供早期診斷提供參考依據(jù)。隨著許多致纖維化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及相應(yīng)的調(diào)節(jié)基因被逐漸發(fā)現(xiàn)，抗肝纖維化的目的基因高效性、靶向性、低免疫原性轉(zhuǎn)導(dǎo)，可明顯阻止或逆轉(zhuǎn)肝纖維化進程。隨著科技水平提高，肝纖維化基因治療有望成為重要的臨床治療手段。

參考文獻：

[1]王寶恩.肝纖維化的診斷與嚴重度評估[J].中華肝臟病雜志，1998，6（4）：193-194.

[2]Friedman SL. Molecular regulation of hepatic fibro-sis， an integrated cellular response to tissue injury[J].J Biol Chem，2000，275： 2247-2250.

[3]蔡瑜，沈錫中，王吉耀，等.用cDN A微矩陣研究肝纖維化基因表達的變化[J].肝臟，2003，8（1）：18-20.

[4]Ismail MH， Pinzani M. Reversal of liver fibrosis[J].Saudi J Gastroenterol，2009，15：72-79.

[5]Omary MB， Lugea A， Lowe AW， et al. The pancreatic stellate cell： a star on the rise in pancreatic diseases[J].J Clin Invest，2007，117： 50-59.

[6]Bataller R， Brenner DA. Liver fibrosis[J].J Clin Invest，2005，115： 209-218.

[7]MANNING D，AFDHAL N.Diagnosis and quantitation of fibrosis[J].Gastroenterology，2008，134（6）：1670-1681.

[8]Gaiani S， Gramantieri L， Venturoli N， et al. What is the criterion for differentiating chronic hepatitis from compensated cirrhosis A prospective study comparing ultrasonography and percutaneous liver biopsy[J].J Hepatol，1997，27：979-985.

[9]MUNTEANUM Non2invasive biomarkers fibrotest2Acti -test for rep lacing invasive liver biop sy： the need for change and action[J].J Gastrointest LiverDis，2007，16（2）：173-174.

[10]徐銘益，陸倫根.非創(chuàng)傷性診斷肝纖維化臨床研究進展[J].傳染病信息，2010，23（3）：129-132.

[11]Geerts A. History， heterogeneity， developmental biology， and functions of quiescent hepatic stellate cells[J].Semin Liver Dis，2001，21： 311-335.

[12]Tahashi Y， Matsuzaki K， Date M， et al. Differential regulation of TGF-beta signal in hepatic stellate cells between acute and chronic rat liver injury[J].Hepatology，2002，35： 49-61.

編輯/孫杰