肝血竇內(nèi)皮細胞在非酒精性脂肪性肝病發(fā)展中的作用

蔣 釗， 阮 柏

1 空軍軍醫(yī)大學(xué) a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院學(xué)員一大隊； b.航空航天臨床醫(yī)學(xué)中心， 西安 710032；2 西京醫(yī)院 肝膽胰脾外科， 西安 710032

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一類表現(xiàn)為肝脂肪變性、肝細胞損傷、炎癥和不同程度肝纖維化的一系列疾病，包括單純性肝脂肪變性(NAFL)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)[1]。最新調(diào)查[2-3]顯示，NAFLD全球人群發(fā)病率大約在25%，且其發(fā)病與肥胖、胰島素抵抗和(或)2型糖尿病以及其他代謝異常(統(tǒng)稱為代謝綜合征)等密切相關(guān)[2,4]。在歐美，NASH相關(guān)終末期肝病目前是等待肝移植患者中肝臟疾病的主要原因，并且預(yù)計將成為未來十年肝移植的最常見適應(yīng)證[2-3]。但是目前，仍然缺乏針對NASH的有效治療手段，現(xiàn)有的治療措施僅旨在控制相關(guān)病癥的發(fā)展[1]。因此，深入理解NAFLD的發(fā)生發(fā)展機制，對于延緩或減輕NAFLD的進展至關(guān)重要。

1 肝竇毛細血管化

肝臟微血管內(nèi)皮主要由肝血竇內(nèi)皮細胞(liver sinusoidal endothelial cell，LSEC)組成，LSEC是肝臟組織特化的一類血管內(nèi)皮細胞，其一方面接納來自內(nèi)臟脂肪組織和腸道的血流，另一方面又參與維持肝臟實質(zhì)及非實質(zhì)細胞的物質(zhì)交換和代謝。在哺乳動物中，LSEC具有獨特的表型，表現(xiàn)為基底膜缺乏，并且細胞表面具有特征性的窗孔和篩板樣結(jié)構(gòu)，有利于某些大分子物質(zhì)(包括脂質(zhì)和脂蛋白)在血竇內(nèi)外側(cè)的轉(zhuǎn)運[5]。生理條件下，LSEC是血液與肝實質(zhì)之間進行雙向脂質(zhì)交換的主要調(diào)控者：首先，LSEC表面的窗孔可將脂蛋白、乳糜微粒和其他大分子有效地從肝血竇轉(zhuǎn)移到Disse間隙，然后由肝細胞進行吸收。因此，LSEC的窗孔結(jié)構(gòu)是一個天然的脂質(zhì)選擇屏障。其次，LSEC還可通過其較強的吞噬能力主動參與調(diào)節(jié)脂質(zhì)轉(zhuǎn)移，比如，其能夠高效攝取肝臟微循環(huán)中氧化或乙?；牡兔芏戎鞍譡5-6]。而在NAFLD發(fā)生時，LSEC會發(fā)生表型和功能的改變。其中最顯著的變化即為毛細血管化，表現(xiàn)為細胞窗孔結(jié)構(gòu)消失和血管基底膜形成。研究[7]發(fā)現(xiàn)，在NAFLD病理進程的早期，LSEC就會發(fā)生毛細血管化。LSEC毛細血管化的誘因目前尚未完全闡明，但目前大量的體內(nèi)外研究結(jié)果均提示，飲食中高水平的脂質(zhì)、碳水化合物和腸道菌群代謝產(chǎn)物等，都起到一定的促進作用。相反，毛細血管化又會促進肝臟向脂肪變性發(fā)展，其可能的機制是：毛細血管化發(fā)生以后，LSEC通透性降低會削弱肝細胞源性的極低密度脂蛋白向肝血竇擴散，從而導(dǎo)致膽固醇和甘油三酯在肝臟中滯留；另一種可能的機制是，肝細胞用于合成極低密度脂蛋白所需的、源自血液中的乳糜微粒由于肝竇毛細血管化的發(fā)生而難以進入肝細胞，因此代償性地刺激了肝臟對脂質(zhì)的從頭合成途徑，進而誘導(dǎo)肝臟發(fā)生脂肪變性。此外，還有觀點[8]認為，在LSEC發(fā)生毛細血管化之后，乳糜微粒和飲食中的膽固醇難以通過窗孔進入肝臟來實現(xiàn)抑制HMGCoA還原酶的目的，而HMGCoA還原酶是肝細胞膽固醇生物合成的限速酶，因此間接激活了肝細胞內(nèi)源性膽固醇的合成，加速了脂肪樣變。

2 血管功能障礙

肝臟脂肪變性往往伴隨門靜脈壓力的升高和肝內(nèi)血管阻力的增加。研究[9]發(fā)現(xiàn)，在不伴炎癥和纖維化的早期NAFLD患者中，肝靜脈壓力梯度(hepatic venous pressure gradient，HVPG)與肝脂肪樣病變程度呈正相關(guān)，即患者肝脂肪變性越明顯、HVPG值越大，提示門靜脈壓力越高。動物研究[10-11]也發(fā)現(xiàn)，肝臟單純性脂肪變性越嚴重，動物肝內(nèi)微循環(huán)越差，提示肝內(nèi)的血管阻力越高。而肝內(nèi)血管阻力升高主要是由發(fā)生脂肪變性后增大的肝細胞機械性擠壓造成血竇腔隙減小，以及LSEC血管功能障礙兩方面因素共同造成。血管功能障礙是指LSEC響應(yīng)血流剪切力改變而調(diào)節(jié)血管擴張的能力喪失。多項研究[12-15]均表明，LSEC血管功能障礙可發(fā)生于NAFLD病理進程早期、肝臟炎癥和纖維化形成之前，其功能障礙主要表現(xiàn)為eNOS活化受阻及肝內(nèi)擴血管物質(zhì)一氧化氮(NO)的合成水平降低。而導(dǎo)致該結(jié)果的主要機制包括高脂質(zhì)環(huán)境暴露、胰島素抵抗和腸道菌群失調(diào)[8]。另一方面，LSEC血管功能障礙也會反向促進肝臟向脂肪變性發(fā)展：首先，在eNOS-/-小鼠模型中，NO的合成被阻斷，動物肝臟表現(xiàn)出顯著的脂肪變性傾向[15-16]。其次，NO被證明可直接通過限制線粒體中檸檬酸合成而調(diào)控三羧酸循環(huán)；抑制乙酰輔酶A并激活A(yù)MPK等途徑，發(fā)揮調(diào)節(jié)肝臟脂肪酸合成的作用[17-18]。更重要的是，已有研究[15,19-21]表明，采用激動劑或NO類似物增強動物體內(nèi)eNOS/NO活性的治療策略，能夠有效改善NAFLD動物模型中的肝臟脂肪變性，其作用機制除了通過直接影響肝細胞脂肪酸合成以外(如前述)，可能還與eNOS/NO信號對LSEC毛細血管化的拮抗作用密切相關(guān)[22]?？梢?，NAFLD的病理進展與LSEC血管功能障礙相互影響，互為因果。

3 調(diào)控炎癥反應(yīng)

在長期高脂環(huán)境暴露下，不僅肝細胞內(nèi)會產(chǎn)生過量活性氧成分(ROS)，LSEC內(nèi)也會形成ROS累積，從而通過氧化應(yīng)激加重細胞本身和肝臟的損傷。在NASH發(fā)生早期，輕度的炎癥往往是可控的，且有益于肝臟自身的損傷后修復(fù)和再生。LSEC可通過屏障作用阻礙循環(huán)白細胞向肝實質(zhì)浸入、抑制巨噬細胞活化以及控制自身炎癥因子釋放，進而發(fā)揮抗炎作用。而在NASH病理進展后期，過度的LSEC毛細血管化和持續(xù)惡化的血管功能障礙則更有助于巨噬細胞活化和炎癥的級聯(lián)放大。隨著NASH病理進程的進展，LSEC逐漸高表達表面黏附分子ICAM-1、VCAM-1及VAP-1 (AOC3)，同時高水平分泌TNFα、IL-6、IL-1和MCP-1(CCL2)等炎癥因子，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榇傺妆硇?。LSEC由抗炎表型向促炎表型轉(zhuǎn)變的詳細機制尚未闡明。初步研究認為，循環(huán)中高水平的氧化型低密度脂蛋白、游離脂肪酸、炎性因子如TNFα和IL-6[23]、腸道菌群紊亂及腸道屏障通透性增高造成的脂多糖刺激[1,4]等因素，均是促使LSEC向促炎表型轉(zhuǎn)變的可能原因和機制。此外，NASH進展過程中，由肝細胞和各種炎癥細胞釋放的多種炎癥因子也會進一步作用于LSEC，促使其向促炎表型轉(zhuǎn)變。但是，調(diào)控LSEC向炎性表型轉(zhuǎn)變的核心“開關(guān)分子”或“扳機點”事件仍有待闡明。

4 血管生成

血管生成是血管內(nèi)皮細胞在缺氧環(huán)境下，由血管內(nèi)皮細胞生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)刺激形成新生血管的過程。研究[24]發(fā)現(xiàn)，與正常人血清樣本相比，NAFLD患者血清中VEGF水平更高。在動物模型中，VEGF在NAFL建模早期(1周內(nèi))即開始呈現(xiàn)上升趨勢[25]。但是，多項研究[26-27]指出，血管生成則多在后期NASH進展階段才開始出現(xiàn)，而不是早期NAFL階段。因此，血管生成常被認為是NAFL向NASH進展的征象之一[26,28]。NASH病理進展過程中血管生成的機制包括：慢性炎癥的直接刺激導(dǎo)致HIF-1a和VEGF轉(zhuǎn)錄水平增高、各種細胞因子和ROS釋放造成MAPK/ERK通路激活、高脂環(huán)境暴露介導(dǎo)肝細胞釋放促血管生成性微泡增多，以及LSEC本身高表達Angiopoietin-2[26]等促血管生成因子，以上均會導(dǎo)致NASH背景下肝臟病理性血管生成的增強。與其他慢性肝臟疾病的病理發(fā)展過程類似，病理性血管生成往往與肝臟組織的炎癥反應(yīng)程度呈正相關(guān)，而且多種抗血管生成的治療手段均已被證明能夠有效抑制NASH動物模型中的肝臟炎癥反應(yīng)[25-26]，進而有助于緩解NASH進一步發(fā)展。因此，在NASH進展過程中，持續(xù)加重的炎癥反應(yīng)會不斷促進病理性血管生成，而過度的血管生成也會使炎癥反應(yīng)進一步惡化，兩者相輔相成、相互促進。進一步揭示NAFL向NASH演變過程中病理性血管生成發(fā)生的關(guān)鍵分子機制，對于未來制訂靶向性抑制NASH進展的治療策略同樣具有重要意義。

5 肝纖維化

肝纖維化是細胞外基質(zhì)成分(ECM)在肝臟中過度沉積造成的病理征象，活化后的肝星狀細胞(HSC)是肝臟中ECM的主要貢獻者。而成熟分化的LSEC有助于維持HSC的靜息狀態(tài)[29]，在NAFL/NASH形成時，LSEC在早期便發(fā)生毛細血管化和血管功能障礙，因此失去了對HSC的抑制作用，HSC易被激活成為活化的肌成纖維母細胞，進而不斷分泌ECM。研究[22,29]認為，eNOS/sGC/NO信號軸在維持LSEC成熟分化狀態(tài)和血管正常功能方面均發(fā)揮重要作用，而Hedgehog信號通路也參與LSEC與HSC之間的信號傳遞[30]。同時，NASH背景下的LSEC也會通過主動分泌TGFβ和各種炎癥因子等方式，參與HSC的活化。近年來研究也發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮細胞也可以通過內(nèi)皮-間質(zhì)樣轉(zhuǎn)分化參與器官纖維化進展，而在NASH相關(guān)肝纖維化背景下，LSEC是否會通過內(nèi)皮-間質(zhì)樣轉(zhuǎn)分化途徑介導(dǎo)血竇旁ECM沉積，值得進一步探索。病理性血管生成是各種慢性肝病繼發(fā)肝纖維化的共同特征，因此，靶向血管生成的治療策略對NASH相關(guān)纖維化同樣適用，其有效性在動物水平已得到初步證實[25-26]，但其臨床應(yīng)用價值亟待通過后續(xù)臨床試驗進行驗證。

6 小結(jié)與展望

在NAFLD病理進程的早期，LSEC會發(fā)生毛細血管化，表現(xiàn)為LSEC窗孔結(jié)構(gòu)的消失和基底膜形成；同時也會伴隨LSEC血管功能障礙，即LSEC響應(yīng)血流剪切力改變參與調(diào)節(jié)血管擴張的能力喪失。LSEC的這些變化進一步促進了肝臟向脂肪變性發(fā)展，為NAFLD的病理進展奠定了基礎(chǔ)。在NASH階段，LSEC會釋放炎癥介質(zhì)，募集炎癥細胞，從而發(fā)揮促進肝損傷和炎癥的作用。同時LSEC也將失去維持HSC靜止?fàn)顟B(tài)的作用，并主動釋放某些促纖維化介質(zhì)，進而參與肝纖維化發(fā)生發(fā)展。除此之外，研究發(fā)現(xiàn)血管生成是NAFLD發(fā)生發(fā)展過程中的顯著病理特征之一，并且其對肝臟炎癥、纖維化甚至肝癌的發(fā)生發(fā)展均起到促進作用。因此，改善和維持LSEC的正常表型和血管功能，在未來可能是防治NAFLD及其并發(fā)癥的有效治療策略。