肝纖維化的發(fā)生機(jī)制及其診療研究進(jìn)展

付洪彥 龔作炯

1.十堰市丹江口市第一人民醫(yī)院感染科 (湖北 丹江口， 432799) 2.武漢大學(xué)人民醫(yī)院感染科

肝纖維化是終末期肝病發(fā)生的基礎(chǔ)，因此，深入肝纖維化發(fā)病機(jī)制研究，做出肝纖維化早期診斷并采取適當(dāng)治療措施，對(duì)各種慢性肝病治療及預(yù)后改善具有重要的臨床意義。本文將結(jié)合最新的研究，從肝纖維化的發(fā)生機(jī)制，診斷方法及治療的研究進(jìn)展作一綜述。

1. 肝纖維化的發(fā)生機(jī)制

肝纖維化的發(fā)病機(jī)制異常復(fù)雜，肝星狀細(xì)胞(HSC)是肝纖維化發(fā)生的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)[1]，另外各類細(xì)胞、細(xì)胞因子、miRNA等也參與了肝纖維化發(fā)展過程。

1.1 纖維化的形成 肝纖維化是細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)在肝內(nèi)過量沉積，匯管區(qū)大量纖維組織異常增生的過程，其破壞了肝臟正常組織學(xué)結(jié)構(gòu)，是各種慢性肝病向肝硬化發(fā)展共有的病理改變和必經(jīng)路徑。肝纖維化是肝硬化的前期階段，其病理改變可逆。HSCs對(duì)肝纖維化起著舉足輕重作用，HSCs激活和轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞(MF)是纖維化發(fā)生發(fā)展的核心。HSCs和肌成纖維細(xì)胞具有快速增殖、遷移，收縮性等特征。與此有共同特征的活化膽管細(xì)胞也是纖維化發(fā)生的重要驅(qū)動(dòng)因子。肝纖維化形成除了由于上調(diào)ECM各組分的合成和沉積，還與HSC/MF和Kupffer細(xì)胞/巨噬細(xì)胞使金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMP-1)的合成增加，纖維化金屬蛋白酶(MMP)的生成減少，從而造成纖維溶解受阻也有關(guān)。肝纖維化是一個(gè)細(xì)胞外基質(zhì)生成與降解的動(dòng)態(tài)平衡過程，在肝臟疾病的早期，肝纖維化的形成伴隨著纖維溶解的上調(diào)(蛋白水解酶除去過量的ECM)，隨著損傷時(shí)間的延長(zhǎng)，纖維形成多于纖維化降解，導(dǎo)致ECM過量沉積，伴隨著MMP分泌和活性的下調(diào)，以及MMP-1的組織抑制劑(TIMP)的增加[2～4]。當(dāng)MMP的活化發(fā)生在錯(cuò)誤的時(shí)間和位置可導(dǎo)致更多的組織損傷，促進(jìn)纖維化發(fā)生。大部分ECM成分和一些MMP，TIMP-1和TIMP-2主要由活化的HSC或門靜脈MF產(chǎn)生[5～7]。Kupffer細(xì)胞/巨噬細(xì)胞、增殖性膽管上皮細(xì)胞和膽管細(xì)胞(祖細(xì)胞或卵圓細(xì)胞)、分泌細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子的肌成纖維細(xì)胞可以誘導(dǎo)造成纖維形成的MF和HSC激活或進(jìn)一步招募炎癥細(xì)胞?；罨哪懝芗?xì)胞已經(jīng)作為纖維發(fā)生的重要驅(qū)動(dòng)因素出現(xiàn)，這些具有肝祖細(xì)胞(卵圓)細(xì)胞特性的細(xì)胞可在各種病因所致的較嚴(yán)重的(分期 ≥ 2)肝纖維化中發(fā)現(xiàn)。它們產(chǎn)生中心纖維化介質(zhì)，包括驅(qū)動(dòng)MF/HSC增殖和或激活的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-1，TGF-2，血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)[8]。另一方面,活化HSC和MF產(chǎn)生膽管細(xì)胞存活因子使得纖維化膽管和門靜脈分支形成。這些促纖維增生性膽管細(xì)胞可以作為藥物研究的靶點(diǎn)，一個(gè)已經(jīng)在臨床前得到驗(yàn)證的靶點(diǎn)是膽管細(xì)胞/纖維原性祖細(xì)胞特異性整合素αvβ6，可通過抗體阻滯劑或小分子抑制劑來阻斷[9,10]，另一個(gè)目標(biāo)是腫瘤壞死因子樣弱誘導(dǎo)凋亡作用的纖維化膽管上皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子TWEAK，可被人源性抗體阻滯劑中立化[11]。

1.2 纖維化形成可逆性 近年研究發(fā)現(xiàn)，HBV復(fù)制得到長(zhǎng)期抑制以及HCV感染清除患者的代償期肝硬化仍然具有可逆性。這表明一旦肝臟主要疾病和肝纖維化發(fā)生刺激被消除，病情進(jìn)展和纖維化會(huì)得到抑制，多數(shù)患者可從代償期肝硬化回到正常肝臟[12]。因此，免疫領(lǐng)域是一個(gè)抗纖維化研究熱點(diǎn)。正常肝臟有強(qiáng)大的的先天和適應(yīng)性免疫應(yīng)答，但在慢性肝病中受到抑制，慢性肝病中低水平的炎癥反應(yīng)，實(shí)際上是纖維化形成的有利環(huán)境。在固有免疫細(xì)胞中，Kupffer細(xì)胞在纖維形成和纖維溶解中均起到重要作用。肝臟受到損傷后，Kupffer細(xì)胞能夠募集大量能夠迅速獲得巨噬細(xì)胞表型 CD11b + F4/80 +的Ly6Chi單核細(xì)胞等其他固有免疫細(xì)胞[13～15]。這些浸潤(rùn)細(xì)胞能夠產(chǎn)生多種對(duì)HSC和MF具有強(qiáng)的促炎癥或直接促纖維化作用的細(xì)胞因子，例如TNFα、IL-1β、IL-13和TGFβ1。另一方面，肝纖維化逆轉(zhuǎn)過程中，巨噬細(xì)胞表現(xiàn)為纖維溶解的特征，上調(diào)MMP表達(dá)和Ly6 lo F4/80 +表型，減少TGFβ1的分泌。因此，針對(duì)促肝纖維化形成巨噬細(xì)胞這一靶點(diǎn)，通過趨化因子受體CCR2抗體或使用促肝纖維化形成巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)換為纖維溶解巨噬細(xì)胞方面的藥物是一個(gè)有吸引力的治療方向[16]。

2.肝纖維化的診斷

慢性肝病患者的分期和分級(jí)與肝纖維化的進(jìn)展相關(guān)，因此明確其分期及分級(jí)并采取相應(yīng)治療措施對(duì)慢性肝病患者尤為重要。雖然肝穿刺活組織病理檢查是一種有并發(fā)癥的侵入性手術(shù)，但目前仍是評(píng)估肝纖維化的“金標(biāo)準(zhǔn)”。在過去的十多年，已提出多種非侵入性替代方法在評(píng)估肝纖維化，包括分別與纖維發(fā)生和肝臟功能相關(guān)的纖維化的血清直接和間接標(biāo)志物，以及測(cè)量肝硬度的儀器技術(shù)。盡管非侵性診斷方法的準(zhǔn)確性研究最初集中在慢性丙型肝炎,現(xiàn)在有越來越多的數(shù)據(jù)表明他們可以應(yīng)用于其他慢性肝病。雖然在特定的環(huán)境中,仍然有需要進(jìn)行肝活檢，但非侵入性的方法在監(jiān)控患者的纖維化進(jìn)展的臨床實(shí)踐中起到越來越重要的作用。

2.1 肝穿刺活組織病理檢查 肝穿刺活組織病理檢查(肝活檢)不僅能評(píng)估肝纖維化的進(jìn)展，并能為炎癥反應(yīng)、壞死、脂肪變性等病變過程提供有用的信息。它還能夠識(shí)別和量化肝實(shí)質(zhì)中的鐵和銅，識(shí)別疑似的輔酶因子和合并癥[17]。但肝活檢是種侵入性手術(shù)易造成出血、活檢部位的疼痛、感染和對(duì)附近器官的意外損傷等并發(fā)癥。一項(xiàng)研究報(bào)道了835名進(jìn)行肝活檢的慢性肝病患者中，22%出現(xiàn)了不良反應(yīng)，3.8%需要住院治療[18]。由于肝實(shí)質(zhì)內(nèi)的纖維化的組織學(xué)分布是異質(zhì)的，肝穿刺活檢的標(biāo)本僅代表總肝臟質(zhì)量的1/50,000，因此，樣本的誤差可能影響肝活檢的準(zhǔn)確性[19]。據(jù)估計(jì)，一個(gè)25毫米的活檢標(biāo)本診斷錯(cuò)誤率為25%,如果活檢組織長(zhǎng)度小于15毫米則上升至35%[20]。Colloredo等人分析了樣品大小對(duì)慢性肝病患者肝纖維化的正確分期的重要性，指出肝活檢樣本的長(zhǎng)度應(yīng)至少為20mm，至少有11個(gè)完整的匯管區(qū)[21]。此外，觀察者之間的變異性也影響肝活檢評(píng)估纖維化的準(zhǔn)確性，有高達(dá)30%的假陰性結(jié)果。因此，臨床上急需能夠精確測(cè)量肝纖維化程度的非侵入性方法。

2.2 非侵入性檢測(cè)方法 在過去的十年，肝纖維化的非侵入性的檢測(cè)一直是研究的熱門。開始時(shí)，主要關(guān)注點(diǎn)在于通過識(shí)別不太可能患有顯著纖維化的患者和極可能患有肝硬化的患者來減輕肝臟活檢的負(fù)擔(dān)。然后，可以相應(yīng)地作出治療決定，中間的患者(灰色區(qū)病例)可以進(jìn)行肝活檢或隨時(shí)間觀察。一般來說,肝纖維化的非侵入性的檢測(cè)可分為血清學(xué)檢測(cè)和物理測(cè)量。

2.2.1 血清學(xué)檢測(cè) 血清檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)包括高適用性(在大多數(shù)情況下可以成功的檢測(cè))和相對(duì)簡(jiǎn)單的樣本運(yùn)輸。血清測(cè)試可分為I類生物標(biāo)志物和II類生物標(biāo)志物。I類生物標(biāo)志物能特異性地檢測(cè)纖維形成或纖維蛋白溶解的活性。相比之下，II類生物標(biāo)志物不直接測(cè)量纖維化，而是呈現(xiàn)與纖維化相關(guān)的參數(shù)。比如，天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)是肝臟壞死性炎癥而非纖維化的標(biāo)志物。然而，患有纖維化和肝硬化的患者通常具有增加的AST水平。雖然I類生物標(biāo)志物有望直接反映纖維化和比第二類的生物標(biāo)記物更準(zhǔn)確，但這一結(jié)論還沒有在前瞻性研究中得到驗(yàn)證。然而，目前沒有可以充分反映纖維化的單一的生物標(biāo)志物。因此，在大多數(shù)情況下，幾個(gè)生物標(biāo)記或生物標(biāo)記聯(lián)合其他臨床特征來檢測(cè)肝纖維化。例如一些FibroTest，F(xiàn)ibroMeter和增強(qiáng)的肝纖維化(ELF)評(píng)分的組合已經(jīng)商業(yè)化用于肝纖維化檢測(cè)。應(yīng)當(dāng)注意，這種組合測(cè)試針對(duì)肝臟組織學(xué)建模，是不完美的參考標(biāo)準(zhǔn)。換句話說，即使模型可以100%忠實(shí)地反映肝組織學(xué)，肝組織學(xué)診斷纖維化和肝硬化的準(zhǔn)確性將是新模型的準(zhǔn)確性的上限[22]。一些II類生物學(xué)標(biāo)志物，包括AST/ALT比率和AST與血小板比率指數(shù)(APRI)更為通用。由于不同肝臟疾病的病理生理學(xué)差異，II類生物標(biāo)志物更具疾病特異性。例如,代謝因素引起的非酒精性脂肪肝肝纖維化評(píng)分只能應(yīng)用于非酒精性脂肪肝患者[23,24]。

2.2.2 肝纖維的物理測(cè)量 肝纖維化的非侵入性檢測(cè)的另一個(gè)主要類型依賴于肝硬度和彈性的物理測(cè)量。雖然測(cè)量的臨界值是參考組織學(xué)確定的，這些測(cè)試并依賴于組織學(xué)建模，理論上可以實(shí)現(xiàn)比組織學(xué)更好的預(yù)測(cè)。

瞬時(shí)彈性成像FibroScan是目前最常用測(cè)量肝臟硬度的方法。對(duì)慢性病毒性肝炎患者的研究表明，在預(yù)測(cè)總死亡率時(shí)，瞬時(shí)彈性成像可能優(yōu)于組織學(xué)[25]。它通過測(cè)量剪切波在肝實(shí)質(zhì)的速度來估計(jì)肝纖維化(基于波在更硬的介質(zhì)中速度更快的物理原理)。瞬時(shí)彈性成像主要的優(yōu)點(diǎn)是易于使用和高再現(xiàn)性[26]。與血清學(xué)檢測(cè)相比，瞬時(shí)彈性成像不太適用于肥胖病人，盡管新XL探頭可以做出部分補(bǔ)償。肝硬度也受高ALT水平，肝臟充血，食物攝取和淀粉樣變性的影響。因?yàn)楦斡捕群屠w維化之間的相關(guān)性是一種普遍現(xiàn)象，所以該技術(shù)可以應(yīng)用于具有不同肝臟疾病的患者[27]。聲輻射力脈沖和剪切波彈性成像等較新的技術(shù)，允許肝實(shí)質(zhì)同時(shí)實(shí)現(xiàn)可視化和肝彈性的測(cè)量[28]。

計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)掃描已被用于探索肝實(shí)質(zhì)提供關(guān)于顯著纖維化，肝硬化及其肝細(xì)胞癌和門靜脈高壓等并發(fā)癥的信息。僅能對(duì)非晚期的纖維化階段的患者進(jìn)行有限評(píng)價(jià)。最近的一項(xiàng)前瞻性研究評(píng)估了增強(qiáng)CT區(qū)分CHC初治患者中最小和中度纖維化的效用，指出CT區(qū)分最小和中度纖維化靈敏度為71%，特異性為65%[29]。另一項(xiàng)評(píng)估肝臟CT圖像對(duì)CHC患者的纖維化診斷的研究報(bào)道CT診斷顯著纖維化(≥F2)和晚期纖維化(≥F3)的準(zhǔn)確度分別為0.83和0.86[30]。然而,CT比目前在使用的其他非侵入性方法費(fèi)用要高，此外，它使患者暴露于輻射和造影劑。

常規(guī)磁共振成像(MRI)技術(shù)對(duì)嚴(yán)重肝臟疾病肝形態(tài)學(xué)改變具有高度特異性，但對(duì)慢性肝病的早期階段靈敏度較低。然而，先進(jìn)的MRI技術(shù)如磁共振彈性(MRE)可識(shí)別肝纖維化。該技術(shù)可以非侵入性地對(duì)肝纖維化進(jìn)行定量，提供肝臟大區(qū)域上組織硬度的定量圖，而不是由TE提供的有限深度處的局部點(diǎn)測(cè)量[31]。MRE使用振動(dòng)裝置來產(chǎn)生在肝臟中傳播的剪切波，通過改良的相位對(duì)比脈沖序列檢測(cè)剪切波，然后通過專用的計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行分析，以產(chǎn)生描繪組織硬度的彈性圖[32]。有研究評(píng)估了MRE檢測(cè)肝纖維化的準(zhǔn)確性。一項(xiàng)50名慢性肝病患者和35名健康對(duì)照的研究，報(bào)道了MRE區(qū)分任何階段肝纖維化與正常肝組織的靈敏度為98%，特異度為99%。此外，MRE鑒別輕度纖維化患者與中度/重度纖維化患者的敏感性為86%，特異性為85%[33]。另一項(xiàng)前瞻性研究比較了141例慢性肝病患者的纖維化非侵襲性分期的MRE，TE和APRI測(cè)量診斷的準(zhǔn)確性。作者報(bào)道，MRE比TE和APRI以及TE聯(lián)合APRI具有更高的診斷準(zhǔn)確性[34]。MRE可以在肥胖患者中進(jìn)行，不需要聲窗，并且可以在MRE的同時(shí)獲得常規(guī)MR。然而，由于對(duì)波浪可視化的干擾，它不能在患有中度至重度肝鐵過載的患者中進(jìn)行。另外，MRE機(jī)器檢測(cè)費(fèi)用昂貴限制了其在臨床中的廣泛應(yīng)用。

3 肝纖維化治療

去除引起慢性肝病的主要病因是抑制纖維發(fā)生的最佳策略。然而，在許多慢性肝病中，往往主要致病因素或幾種相關(guān)因素并不能消除。此外，慢性肝病晚期疾病的逆轉(zhuǎn)，甚至在有效的治療下可能也不足以預(yù)防肝失代償、靜脈曲張、感染和HCC出血等并發(fā)癥的發(fā)生。這突顯出開發(fā)和臨床驗(yàn)證抑制纖維化進(jìn)展并誘導(dǎo)其消退的特異性抗纖維化藥物的重要性。

細(xì)胞表面蛋白細(xì)胞因子受體，整聯(lián)蛋白和鈣粘蛋白的N-糖基化受N-乙酰葡糖胺基轉(zhuǎn)移酶V(GnT-V)的影響，GnT-V的敲除可以抑制細(xì)胞遷移，因此，GnT-V有望稱為預(yù)防肝纖維化的治療靶點(diǎn)。研究者觀察到在誘導(dǎo)小鼠肝纖維化形成過程中，激活的HSC細(xì)胞中肝GnT-V纖維形成顯著增加伴隨著GnT-V的上調(diào)。他們發(fā)現(xiàn)敲除肝GnT-V導(dǎo)致纖維化肝中GnT-V的表達(dá)降低。他們得出結(jié)論，GnT-V與肝纖維化有關(guān)，因此，阻斷GnT-V可能是治療和預(yù)防肝纖維化的有效方法[35]。雖然已知改變GnT-V的表達(dá)可以調(diào)節(jié)多重細(xì)胞因子信號(hào)通路導(dǎo)致腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移，但其在肝纖維化發(fā)展中的作用仍然是相反的。

成肌纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化(MTD)是肝纖維形成過程中的關(guān)鍵事件，并且在過去幾年中的研究已經(jīng)鑒定了負(fù)責(zé)肝星狀細(xì)胞MTD的重要介質(zhì)和分子機(jī)制。在脂肪細(xì)胞和HSC的分化之間存在調(diào)節(jié)機(jī)制，從脂肪形成向生肌或神經(jīng)元表型的轉(zhuǎn)變表現(xiàn)為HSC MTD[36]。這種轉(zhuǎn)變的結(jié)果是脂肪形成調(diào)節(jié)劑過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)的表達(dá)的喪失。PPARγ和/或其他成脂轉(zhuǎn)錄基因恢復(fù)表達(dá)可以將肌成纖維細(xì)胞、HSC逆轉(zhuǎn)成分化細(xì)胞。脂肪形成轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)對(duì)于維持體外HSC靜止是必需的。

Wnt信號(hào)通路在脊椎動(dòng)物是同源基因其翻譯的蛋白質(zhì)可以參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖，細(xì)胞極性和細(xì)胞分化。在人肺纖維化，腎纖維化和肝纖維化等纖維化疾病中，Wnt信號(hào)傳導(dǎo)起核心作用。因此，使用共受體拮抗劑Dickkopf-1(DKK1)阻斷經(jīng)典Wnt信號(hào)通路可阻斷這些表觀遺傳阻遏并恢復(fù)基因PPARγ表達(dá)和HSC分化。被認(rèn)為是肝纖維化和肝再生的新型治療靶標(biāo)。

上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的觸發(fā)器可以誘導(dǎo)器官纖維化和腫瘤轉(zhuǎn)移等病理問題。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，膠原I通過一些轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)的增加刺激EMT。這些因子改變上皮和間充質(zhì)標(biāo)記物的表達(dá)，引起EMT的啟動(dòng)，刺激細(xì)胞遷移[37,38]。

整聯(lián)蛋白連接激酶(ILK)是一種普遍表達(dá)的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，涉及癌癥的發(fā)生，進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。ILK在膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲和遷移中的作用表明ILK被認(rèn)為有潛在的治療作用。

EMT和ILK信號(hào)通路的調(diào)節(jié)在腫瘤進(jìn)展中起重要作用。一項(xiàng)研究表明EMT參與膀胱癌的轉(zhuǎn)移，提出核糖核酸酶抑制劑(RI)可以抑制癌癥的發(fā)展，并通過調(diào)節(jié)EMT和ILK信號(hào)通路阻止膀胱癌轉(zhuǎn)移[39]。ILK在EMT和轉(zhuǎn)移中的決定性作用已經(jīng)在結(jié)腸直腸癌(CRC)的情況中得到證實(shí)[40]。ILK和EMT信號(hào)通路可以為癌癥治療開辟新的機(jī)會(huì)。

4 結(jié)論

肝纖維化特征在于細(xì)胞外基質(zhì)的過度沉積，發(fā)生在慢性酒精消耗，肝炎病毒，非酒精性脂肪性肝炎和遺傳疾病等各種病癥。慢性肝損傷刺激肝細(xì)胞，膽管上皮細(xì)胞，血小板，枯否氏細(xì)胞和其他炎性細(xì)胞產(chǎn)生介質(zhì)時(shí)肝纖維化開始形成。它們使肝臟中的細(xì)胞分化成肌成纖維細(xì)胞。 肌成纖維細(xì)胞來源于HSC、膽管周成纖維細(xì)胞、肝細(xì)胞、膽管上皮細(xì)胞和骨髓來源的細(xì)胞。生長(zhǎng)因子在該疾病的發(fā)生期間產(chǎn)生，其刺激肌成纖維細(xì)胞增殖，并且產(chǎn)生刺激這些細(xì)胞遷移到肝臟受損區(qū)域的趨化因子。一旦肌成纖維細(xì)胞在這些區(qū)域中累積，它們被刺激產(chǎn)生膠原和細(xì)胞外基質(zhì)的其它組分。雖然肝纖維化的機(jī)理已經(jīng)被確定，但是目前幾乎沒有直接預(yù)防或逆轉(zhuǎn)纖維化的治療藥物。因此，需要進(jìn)一步的研究來確定治療這種疾病的新的、有效的治療靶點(diǎn)。

早期診斷和明確纖維化分期有助于減少危險(xiǎn)和防止其發(fā)展肝硬化。目前，肝纖維化多種非侵入性的檢測(cè)，如分子標(biāo)志物、影像學(xué)技術(shù)用于診斷評(píng)估纖維化的發(fā)展情況,同時(shí),也為纖維化的診斷提供了大量的診斷信息,在臨床上若能將這幾種診斷方法結(jié)合起來,則能夠更有效準(zhǔn)確地對(duì)纖維化進(jìn)行診斷。

隨著纖維化發(fā)病機(jī)制的研究不斷深入，干預(yù)或逆轉(zhuǎn)纖維化的發(fā)生將會(huì)給臨床治療提供越來越多的治療靶點(diǎn)。