肝纖維化中星狀細胞的作用機制及靶向治療

曾勝瀾，張榮臻，王 娜，王挺帥，吳 聰，覃小賓，毛德文

（1.廣西中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院，南寧 530000；2.廣西中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院，南寧 530000）

肝纖維化是由慢性肝損傷導(dǎo)致的復(fù)雜的纖維化和炎癥過程，是肝硬化發(fā)展的早期步驟［1］。進行性肝纖維化可能由乙型肝炎病毒或丙型肝炎病毒的慢性感染、酗酒、非酒精性脂肪肝疾病、非酒精性脂肪性肝炎以及其他相對罕見的疾病引起，如自身免疫性肝炎、血色病、膽管炎。肝硬化是進行性肝纖維化的末期，據(jù)統(tǒng)計，全球約有1%～2%的人患肝纖維化，每年超過100 萬人死于肝纖維化［2，3］。目前，防治肝纖維化的有效策略仍然缺乏。

肝纖維化是通過調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)沉積的整合信號網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的。肝星狀細胞在此過程中被激活，被誘導(dǎo)為具有收縮性、增殖性和成纖維性的肌纖維母細胞樣表型，導(dǎo)致膠原蛋白和其他細胞外基質(zhì)成分的蓄積，這些物質(zhì)的持續(xù)刺激和積累導(dǎo)致肝臟結(jié)構(gòu)和肝臟神經(jīng)功能的破壞，致肝功能下降［4］。最近的數(shù)據(jù)表明，纖維化過程的終止和缺陷性纖溶途徑的恢復(fù)可使晚期纖維化甚至肝硬化逆轉(zhuǎn)［5］。因此，了解肝纖維化的發(fā)病機制將有助于制定更好的治療方案，肝星狀細胞在該機制中發(fā)揮重要作用。本文主要介紹肝星狀細胞在肝纖維化中的激活途徑及以抑制其活化或誘導(dǎo)已活化肝星狀細胞凋亡為目標的靶向治療，為今后以星狀細胞為靶點治療肝纖維化提供參考。

1 肝星狀細胞：肌成纖維細胞的前體

由于肝星狀細胞中同時存在不同胚層的分子標記，因此它們的起源和身份仍不清楚。生理條件下，肝星狀細胞駐留在Disse 空間，表現(xiàn)出休眠表型，其主要功能是將維生素A 儲存在脂滴中［6］。肝星狀細胞與內(nèi)皮細胞密切相關(guān)，它們作為肝竇周細胞發(fā)揮作用。在肝損傷的情況下，休眠表型的肝星狀細胞活化成為產(chǎn)Ⅰ型膠原的肌成纖維細胞。在影響肺、腎和肝等多個器官的慢性纖維增生性疾病中，成肌纖維細胞的存在是關(guān)鍵的共同特征，肌成纖維細胞是具有收縮特性的成纖維細胞樣細胞。增殖的肌成纖維細胞是細胞外基質(zhì)分子（如Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白）以及構(gòu)成病理性纖維組織的其他蛋白質(zhì)的主要來源［7］。CCl4處理誘導(dǎo)慢性損傷后，肝星狀細胞衍生的肌成纖維細胞迅速增殖，并聚集在中央靜脈周圍，產(chǎn)生的小葉中心肌成纖維細胞群占肝細胞總數(shù)的14%［8］?；罨母涡菭罴毎置趦?nèi)皮素-1，內(nèi)皮素-1 是一種有效的血管收縮劑，可促進細胞增殖，纖維生成和收縮［9］。

2 肝星狀細胞激活的機制

肝星狀細胞的激活與多種因素相關(guān)，如上皮細胞的損傷、細胞外基質(zhì)的改變、轉(zhuǎn)化生長因子β（transforming growth factor β，TGF-β）及SMAD 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、肝炎病毒的慢性感染等，本文主要講述以下幾種。

2.1 TGF-β 及SMAD 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

TGF-β 家族由33 個成員組成，包括TGF-βs、活化 素 和BMPs［10］。TGF-β 蛋 白 存 在 于3 種 亞 型TGF-β1、TGF-β2 和TGF-β3 中，TGF-β1 是肝纖維化中研究最廣泛和最深入的亞型［11］。肝損傷的情況下，巨噬細胞可產(chǎn)生TGF-β 并激活肝星狀細胞，激活的肝星狀細胞分泌潛在的TGF-β，通過SMAD2、SMAD3 形成自分泌正反饋環(huán)驅(qū)動纖維化的形成，SMAD7 在自分泌調(diào)節(jié)反饋回路中充當負調(diào)節(jié)器［12］，例如結(jié)合TGFβRI 以抑制SMAD2 的相互作用，誘導(dǎo)TGFβ RI 降解以及調(diào)節(jié)Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑抑制TGF-β 誘導(dǎo)的細胞凋亡［13］。TGF-β1 與其受體TGFβ RI 和TGFβ R2 的連接誘導(dǎo)SMAD2、SMAD3 磷酸化并與SMAD4 相互作用。SMAD2、SMAD3、SMAD4 復(fù)合物可以轉(zhuǎn)運到細胞核并誘導(dǎo)纖維化基因的表達，即Ⅰ型膠原［14］。

CD147 是在肝星狀細胞膜表達的糖基化蛋白［15］，CD147 與TGF-β1 存 在 相 互 作 用。一 方 面，TGF-β1 通過SMAD2、SMAD3、SMAD4 依賴性機制增加了CD147 的表達，促進LX-2 細胞的遷移和收縮。另一方面，CD147 的過表達通過上調(diào)ERK1/2 和Sp1 觸 發(fā)TGF- β1、α -SMA 和COL1α1 的表達［16］。

2.2 血小板衍生生長因子（platelet-derived growth factors ，PDGF）

PDGF 是肝臟中的關(guān)鍵有絲分裂源，也是驅(qū)動肝星狀細胞增殖和遷移的化學引誘物。PDGFβ 的表達在肝星狀細胞激活啟動期間被誘導(dǎo)，并通過ERK、AKT 和NF-κB 途徑增強對化學損傷的炎癥反應(yīng)和纖維化反應(yīng)［17］。CCl4誘導(dǎo)的大鼠肝損傷后，PDGFβ 和PDGFRβ 急劇上調(diào)，部分通過ERK 的下游激活，還誘導(dǎo)星狀細胞分泌巨噬細胞集落刺激因子，因此PDGF 信號傳導(dǎo)可能是星狀細胞某些免疫調(diào)節(jié)功能的基礎(chǔ)。PDGFRβ 的缺失抑制了肝損傷期間的纖維化反應(yīng)，但星狀細胞中PDGFRβ 對于部分肝切除術(shù)后的組織再生是必不可少的［18］。

2.3 肝炎病毒的慢性感染

HBV 和HCV 引起的慢性感染已成為全世界纖維化肝病的主要誘因之一。病毒基因和蛋白質(zhì)可以直接或間接促進肝星狀細胞活化。HBVe 抗原通過TGF-β 途徑在體外直接誘導(dǎo)大鼠肝星狀細胞的活化和增殖，病毒核心和X 蛋白通過PDGFβ 信號類似地活化人LX-2 細胞［19］。病毒核心和非結(jié)構(gòu)蛋白直接誘導(dǎo)肝星狀細胞的炎癥和促纖維化途徑，HCV 核心蛋白可能通過TGFβ 信號傳導(dǎo)促進肝實質(zhì)細胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化［20］。

2.4 腸功能失調(diào)與飲食結(jié)構(gòu)

晚期肝臟疾病中可觀察到腸道通透性增加，腸道細菌和相關(guān)代謝物可易位至肝臟，細菌分子可以通過星狀細胞上的TLR 發(fā)出信號，以誘導(dǎo)其活化及隨后的纖維炎癥反應(yīng)。TLR4 是細菌膜成分脂多糖的配體，可在體內(nèi)促進星狀細胞活化和纖維化［21］。飲食中的膽固醇會加劇肝纖維化，因為游離膽固醇會在肝星狀細胞中積累，從而導(dǎo)致TLR4 信號增加，骨形態(tài)發(fā)生蛋白和激活素膜結(jié)合抑制劑下調(diào)。肝星狀細胞對TLR4 敏感，該途徑可作為抗纖維化治療的靶點［22］。

2.5 Hedgehog 通路

Hedgehog 通路是肝纖維化過程中調(diào)控祖細胞命運的重要系統(tǒng)。平滑同源物通過上調(diào)Hedgehog配體釋放并活化，通過促進源自肝星狀細胞的肌成纖維細胞間質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化來驅(qū)動上皮再生［23］。肝星狀細胞中平滑同源物的缺失顯著減輕了肝損傷期間的纖維化，這暗示著Hedgehog 蛋白途徑參與星狀細胞的活化。肝損傷期間，在活化的肝星狀細胞中阻斷信號傳導(dǎo)也可以防止肝祖細胞的積累，這可能暗示星狀細胞中的信號通路參與了損傷修復(fù)過程中上皮細胞再生的調(diào)節(jié)［24］。Hedgehog 通路是纖維化治療的潛在靶點。

在肝纖維化的發(fā)展中，肝星狀細胞的激活發(fā)揮著重要的作用，激活途徑涉及一系列的細胞因子和細胞信號通路之間復(fù)雜的作用機制。正因為肝星狀細胞的關(guān)鍵性，以肝星狀細胞激活機制中所涉及的信號通路為靶點的藥物研究層出不窮，在臨床上也得到了廣泛的應(yīng)用。

3 以星狀細胞為靶向的治療

肝纖維化的發(fā)展可能導(dǎo)致肝硬化及一系列并發(fā)癥，如門靜脈高壓、肝性腦病等。雖然目前缺少直接靶向和逆轉(zhuǎn)肝纖維化的治療手段。但觀察發(fā)現(xiàn)慢性肝損傷的終止將導(dǎo)致肝纖維化消退及活化肝星狀細胞的減少，并伴隨炎性組織的消退。這些結(jié)果表明，不管肝損傷的原因如何，以肝星狀細胞為靶標可能是一種抗纖維化治療策略。

3.1 Interleukin-30 (IL-30）

IL-30 可減弱肝纖維化，是肝纖維化的理想療法。IL-30 使NKT 細胞在肝臟聚集，促進肝臟NKT細胞表面NKG2D 表達，增強其對活化肝星狀細胞毒性，從而抑制肝纖維化［25］。

3.2 熊果酸

熊果酸是一種五環(huán)三萜類化合物，在各種食用水果和藥用植物中都有廣泛的藥理活性。研究表明，熊果酸在激活的肝星狀細胞中可誘導(dǎo)細胞調(diào)亡，在分離的肝細胞和靜態(tài)肝星狀細胞中則不誘導(dǎo)凋亡。熊果酸通過抑制NADPH 氧化酶表達和Hedgehog 通路抑制TGF-β1 誘導(dǎo)的靜態(tài)肝星狀細胞活化和轉(zhuǎn)化［26］。在接受TAA 預(yù)處理6 周的大鼠中，單次注射熊果酸在48 h 內(nèi)使肝纖維化顯著消退。而且，熊果酸改善了長期給予TAA 和BDL 引起的肝纖維化［27］。Zhang 等［28］發(fā)現(xiàn)給CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠使用熊果酸可減輕肝臟和腸道病理損傷，降低血清脂多糖和降鈣素原水平，改善了大鼠腸道的營養(yǎng)不良與回腸中緊密連接蛋白Claudin1 和Occludin 的表達，抑制腸NOX 介導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)，對CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化大鼠的腸黏膜屏障具有保護作用。

3.3 白藜蘆醇

白藜蘆醇主要存在于紅葡萄皮中，在花生和漿果中有時也能找到。在不同肝臟脂肪變性模型中存在有益效果。白藜蘆醇可激活超氧化物歧化酶，超氧化物歧化酶活性是減少氧自由基的必要條件，可保護其免于脂質(zhì)過氧化，恢復(fù)氧化損傷的肝功能生物標志物的水平（MDA、SOD、蛋白質(zhì)羰基）。還可抑制下調(diào)α-SMA 的氧化作用及肝星狀細胞活化并限制肝纖維化的進展［18，29］。

3.4 塞來昔布衍生物OSU-03012

OSU03012 是一種潛在的抗肝纖維化藥物，是非環(huán)氧合酶抑制性塞來昔布衍生物。OSU03012 以劑量依賴性方式抑制LX2 細胞的增殖并阻止纖維化因子的分泌。此外，還通過誘導(dǎo)G1 期的肝星狀細胞細胞衰老來抑制肝纖維化［29］。

3.5 姜黃素

抗氧化劑姜黃素是存在于姜黃中的一種植物化學物質(zhì)，姜黃素通過誘導(dǎo)HSC 衰老來抑制其活化，從而達到抑制肝纖維化的效果。姜黃素促進大鼠纖維化肝臟衰老標志物Hmga1 的表達。此外，姜黃素在體外可增加衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶的數(shù)量。同時，姜黃素通過提高肝星狀細胞衰老標志物P16、P21 的表達誘導(dǎo)肝星狀細胞衰老，伴隨肝星狀細胞活化標志物α-平滑肌肌動蛋白和α1-前膠原豐度降低。而且姜黃素可影響細胞周期和端粒酶活性［30］。

以星狀細胞為靶點治療肝纖維化的藥物既包含天然植物中所提取的活性成分，也有人工合成的化合物，作用機制各不相同，但都以抑制星狀細胞激活或促進已激活細胞的凋亡為目的。雖然已取得一定成果，但是研究多以CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化動物模型為對象，對病毒性或其他疾病引發(fā)的肝纖維化治療方案還有待更加深入的機理與臨床研究。

4 展望

近年來肝纖維化的治療正成為巨大的醫(yī)療負擔，如果不加以干預(yù)，纖維化可發(fā)展為肝硬化，最終導(dǎo)致器官衰竭甚至死亡，開發(fā)靶向療法以抑制纖維化發(fā)生十分重要。通過抑制肝星狀細胞激活來抑制肝纖維化已得到廣泛關(guān)注，纖維化的分子機制及其與肝星狀細胞的關(guān)系對于發(fā)現(xiàn)新的治療靶點至關(guān)重要。本文概述了肝星狀細胞在肝纖維化中的激活機制，并介紹了抑制肝星狀細胞活性的策略，為肝纖維化的潛在治療方法提供了新見識。但星狀細胞的激活機制較復(fù)雜，仍存在研究不夠深入、治療方案有許多不確定性等問題，日后需進一步對相關(guān)動物模型及臨床治療進行研究。