肝竇內(nèi)皮細(xì)胞與肝纖維化的關(guān)系

戴偉明， 陸倫根， 蔡曉波

上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院 消化科， 上海 200080

肝臟由實(shí)質(zhì)細(xì)胞和非實(shí)質(zhì)細(xì)胞組成，而肝竇內(nèi)皮細(xì)胞(liver sinusoidal endothelial cells, LSEC)約占肝細(xì)胞總數(shù)的20%，是主要的非實(shí)質(zhì)細(xì)胞。肝竇是肝細(xì)胞與血液進(jìn)行物質(zhì)交換的主要場所，而LSEC作為肝竇的主要成分在其中起了重要作用。除了物質(zhì)交換外，LSEC還可通過內(nèi)吞和抗原呈遞在維持肝臟穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[1]。

肝纖維化的主要特征是細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的過度沉積，而肝星狀細(xì)胞(HSC)是產(chǎn)生ECM的主要細(xì)胞，LSEC的分化狀態(tài)對HSC的活化有重要影響[2]，并且LSEC的毛細(xì)血管化也與肝纖維化的進(jìn)展密不可分。近年來，靶向LSEC治療肝纖維化成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。本文就LSEC對肝纖維化的影響進(jìn)行綜述。

1 LSEC的特征與功能

肝臟有獨(dú)特的血液供應(yīng)系統(tǒng)，包括兩個(gè)靜脈系統(tǒng)(門靜脈和下腔靜脈)和肝動脈系統(tǒng)，其血管分支為更多的小血管和毛細(xì)血管，最終匯聚成覆蓋肝竇的血管網(wǎng)。LSEC是人體中獨(dú)特的血管內(nèi)皮細(xì)胞類型，在調(diào)節(jié)肝臟微環(huán)境中起著關(guān)鍵作用[3]。與其他內(nèi)皮細(xì)胞不同，LSEC作為生物體內(nèi)唯一缺乏基底膜的內(nèi)皮細(xì)胞，其存在許多窗孔，這些窗孔組合在一起形成“篩板”并決定LSEC的表型[4]。窗孔作為開放的通道，允許肝血竇中血流與肝細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換[3,5]。LSEC窗孔的直徑為50～150 nm，其大小和數(shù)量取決于其在肝臟中的位置，門靜脈周圍的窗孔較大但數(shù)量較少，小葉中心區(qū)的窗孔較小但數(shù)量較多[3,6]。由于氧張力從匯管區(qū)沿小葉中央逐漸降低，這種分布可能與氧交換需求的增加有關(guān)[7]。

LSEC具有與吞噬細(xì)胞類似的內(nèi)吞能力，可介導(dǎo)可溶性大分子和膠質(zhì)類物質(zhì)的清除[8]。LSEC的內(nèi)吞作用有助于物質(zhì)從肝竇轉(zhuǎn)移到Disse間隙。LSEC表面表達(dá)多種高親和力受體，包括不同的清道夫受體(scavenger receptor，SR)，如SR-A、SR-B和SR-H，以及甘露糖受體和Fc-γ受體Ⅱb2，其中SR-H/stabilin-1和SR-H/stabilin-2為其主要受體，stabilin1/2雙敲除小鼠表現(xiàn)為輕度肝纖維化，盡管無肝功能障礙，但出現(xiàn)嚴(yán)重的腎小球纖維化，表明stabilin-1/2是肝內(nèi)主要參與清除對腎臟有毒分子的內(nèi)吞受體[9]?？扇苄愿事短鞘荏w可用于預(yù)測乙型肝炎的嚴(yán)重程度和預(yù)后[10]，而Fc-γ受體Ⅱb2有助于清除人類免疫缺陷病毒[11]。

2 LSEC毛細(xì)血管化與肝纖維化的關(guān)系

2.1 LSEC毛細(xì)血管化形成 LSEC的結(jié)構(gòu)與其功能密切相關(guān)，其形態(tài)的變化是肝纖維化過程中不可分割的一部分，其中最顯著的變化是窗孔的喪失與連續(xù)的基底膜形成，被稱為毛細(xì)血管化或去分化[12]，在肝損傷動物模型和肝病患者中均有發(fā)生。LSEC上的窗孔通常是打開的，允許分子、脂蛋白、氧氣、殘余乳糜微粒和小顆粒在血液和細(xì)胞之間進(jìn)行雙向交換[3]。LSEC窗孔的數(shù)量和直徑由多種因素調(diào)節(jié)，如血壓、激素、藥物以及ECM的變化等，研究[13]顯示5-羥色胺、α-腎上腺素能激動劑和乙醇的濫用會導(dǎo)致LSEC窗孔的減小。LSEC窗孔的數(shù)量和直徑也被報(bào)道與升高的游離脂肪酸含量呈負(fù)相關(guān)，此外，LSEC過度暴露于脂質(zhì)環(huán)境中會導(dǎo)致其窗孔缺失，如人原代LSEC暴露于低密度脂蛋白中會導(dǎo)致LSEC窗孔數(shù)量和直徑的減少[12]。ECM和間隙膠原在竇周隙的沉積導(dǎo)致LSEC連續(xù)的基底膜形成，而這會促使LSEC窗孔的喪失[14]，進(jìn)一步阻礙肝細(xì)胞與血液的物質(zhì)交換。LSEC窗孔的缺失直接導(dǎo)致肝內(nèi)血管阻力增加和肝細(xì)胞損傷，進(jìn)而導(dǎo)致代謝疾病的發(fā)生，如動脈粥樣硬化和胰島素抵抗等[15]。以肌動蛋白為靶點(diǎn)的化學(xué)物質(zhì)如細(xì)胞松弛素D和微絲解聚素A可結(jié)合肌動蛋白絲，抑制肌動蛋白單體聚合，從而促進(jìn)毛細(xì)血管化的LSEC形成窗孔[16]。

2.2 LSEC毛細(xì)血管化加重肝纖維化 LSEC的毛細(xì)血管化在肝損傷早期發(fā)生，可先于HSC激活以及肝纖維化的發(fā)生，提示LSEC的毛細(xì)血管化可能是肝纖維化形成的一個(gè)先決步驟[13]。LSEC毛細(xì)血管化后，失去了它的保護(hù)特性，獲得了血管收縮，促炎和促血栓形成功能。此外，窗孔的喪失和基底膜的形成阻礙了肝細(xì)胞的適當(dāng)氧化，使得肝細(xì)胞凋亡和壞死，最終導(dǎo)致?lián)p傷相關(guān)分子模式(damage-associated-molecular-patterns, DAMP)的釋放。而HSC可被DAMP和LSEC衍生因子激活，產(chǎn)生過量的ECM并促進(jìn)肝纖維化的進(jìn)展[17]。而毛細(xì)血管化的肝竇內(nèi)皮可改變血漿和肝細(xì)胞之間的循環(huán)系統(tǒng)，加重肝細(xì)胞的功能不全[18]。因此，抑制LSEC毛細(xì)血管化對治療肝纖維化至關(guān)重要。

3 LSEC與其他細(xì)胞相互作用對肝纖維化的影響

肝臟微環(huán)境中細(xì)胞間相互作用對維持正常肝臟功能和細(xì)胞生存至關(guān)重要。LSEC作為肝臟微環(huán)境的把關(guān)者，由于其獨(dú)特的功能，在與肝臟中其余細(xì)胞的相互作用中起著核心作用，在肝臟微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)和改變中起著不可替代的作用[19]。研究[20]表明，分化的LSEC促進(jìn)HSC處于靜止?fàn)顟B(tài)，而毛細(xì)血管化的LSEC則相反，這表明維持LSEC的分化狀態(tài)對于阻止肝纖維化進(jìn)展至關(guān)重要。有研究[21]表明LSEC分泌的纖維連接蛋白可影響HSC表型，并促進(jìn)其活化。另外，將分化的LSEC與HSC共培養(yǎng)，使用L-NG-硝基精氨酸甲酯抑制NO合酶能阻斷LSEC維持HSC靜止的能力[22]。通過將匯管區(qū)肌成纖維細(xì)胞(portal myofibroblast, PMF)與內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)，Lemoinne等[23]發(fā)現(xiàn)PMF釋放的富含血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的微?？纱龠M(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞促血管生成活性的增加。而HSC對LSEC的表型也有重要影響。HSC產(chǎn)生的骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein，BMP)9可維護(hù)LSEC的窗孔數(shù)量，BMP9敲除小鼠的LSEC窗孔數(shù)量減少，并且形成基底膜，從而促進(jìn)了HSC的活化和自發(fā)性肝纖維化[24]。

LSEC還具有促炎作用，其毛細(xì)血管化和功能障礙促進(jìn)肝臟炎癥的形成。研究[25]顯示，功能失調(diào)的LSEC不能維持肝臟Kuppfer細(xì)胞的靜止?fàn)顟B(tài)。LSEC也能通過釋放的炎癥介質(zhì)激活臨近的Kuppfer細(xì)胞，促進(jìn)血液中白細(xì)胞的募集、黏附和遷移，從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)[26]。

4 調(diào)控LSEC毛細(xì)血管化的信號通路

雖然調(diào)控LSEC毛細(xì)血管化的具體機(jī)制尚未完全清楚，但已證實(shí)有一些分子可通過影響一氧化氮(NO)的合成和生物活性來調(diào)控LSEC表型。由HSC和肝細(xì)胞分泌的VEGF可通過NO依賴或非依賴的方式影響LSEC表型[2]；熱休克蛋白90乙?；沟肗O產(chǎn)生減少從而促進(jìn)LSEC的毛細(xì)血管化[27]。Notch信號通路可通過抑制NO合酶[28]和調(diào)控Delta樣配體4[29]的過表達(dá)而促進(jìn)LSEC的失分化。另外，LSEC自噬通過調(diào)控NO的生物活性從而影響抗氧化反應(yīng)，而導(dǎo)致LSEC的毛細(xì)血管化[30]。

除了利用NO外，LSEC中GATA結(jié)合蛋白4(GATA4)的缺失導(dǎo)致LSEC毛細(xì)血管化，同時(shí)GATA4的缺失導(dǎo)致堿性螺旋-環(huán)-螺旋轉(zhuǎn)錄因子激活進(jìn)而促進(jìn)HSC激活因子血小板來源生長因子亞單位B的表達(dá)增加[31]。而LSEC中的脂肪酸結(jié)合蛋白則促進(jìn)LSEC的毛細(xì)血管化[32]。本課題組目前也正針對調(diào)控LSEC毛細(xì)血管化的機(jī)制進(jìn)行研究。圖1為調(diào)控LSEC毛細(xì)血管化機(jī)制圖。

圖1 正?；蛎?xì)血管化肝竇內(nèi)皮細(xì)胞對肝纖維化的影響

5 靶向LSEC治療肝纖維化

LSEC作為維持肝臟微環(huán)境的重要細(xì)胞，靶向LSEC是開發(fā)新型藥物的熱點(diǎn)。張春清等[33]發(fā)現(xiàn)卡維地洛可減輕LSEC毛細(xì)血管化從而緩解肝纖維化。他汀類藥物可通過抑制RhoA/Rho-激酶信號通路而促進(jìn)內(nèi)皮一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase, eNOS)磷酸化，從而增加NO的生物利用度，進(jìn)而維持LSEC分化狀態(tài)[34]。他汀類藥物也可通過上調(diào)自噬和KLF2相關(guān)通路，可直接保護(hù)肝硬化大鼠的LSEC和失活HSC[35]。Bravo等[36]發(fā)現(xiàn)使用辛伐他汀和阿伐他汀聯(lián)合治療早期無纖維化非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis, NASH)大鼠，可維持LSEC的分化表型，并顯著逆轉(zhuǎn)功能失調(diào)的LSEC表型，從而誘導(dǎo)活化的HSC轉(zhuǎn)化為靜止?fàn)顟B(tài)，誘導(dǎo)門靜脈壓力降低和NASH相關(guān)特征改善。5-氨基咪咕-4-羧酰胺核糖核苷可通過激活LSEC中的腺苷5′-單磷酸活化蛋白激酶(AMPK)/eNOS通路，在不改變?nèi)硌鲃恿W(xué)的情況下增強(qiáng)肝臟中NO的合成，從而維持改善LSEC功能，降低門靜脈壓力[37]。二甲雙胍可通過激活A(yù)MPK/eNOS通路改善LSEC的年齡相關(guān)假性毛細(xì)血管化[38]。在靶向eNOS通路之外，針對LSEC與其他細(xì)胞相互作用及減輕內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，也可緩解肝纖維化。Talamini等[39]發(fā)現(xiàn)在生理與病理狀態(tài)下，有機(jī)二氧化硅納米籠大部分與LSEC共定位，而與肝臟巨噬細(xì)胞定位較少(少于6%)，可能對肝臟免疫對抗轉(zhuǎn)移細(xì)胞或自身免疫性疾病中肝內(nèi)免疫細(xì)胞的耐受性狀態(tài)產(chǎn)生影響。另外，內(nèi)皮功能障礙的抑制劑CU06-1004可緩解膽堿缺乏，L-氨基酸飲食誘導(dǎo)的NASH小鼠的肝臟脂肪變性，炎癥和纖維化[40]。

6 前景與展望

在肝損傷時(shí)，LSEC毛細(xì)血管化在肝纖維化的進(jìn)展中發(fā)揮著重要的作用。分化的LSEC也可通過旁分泌的方式分泌多種可溶性細(xì)胞因子影響臨近細(xì)胞，特別是HSC的表型，從而進(jìn)一步促進(jìn)肝纖維化。因此，維持LSEC的穩(wěn)態(tài)對緩解肝纖維化有著重要作用。盡管未來有著前景，目前通過靶向LSEC調(diào)控肝纖維化的機(jī)制和藥物仍有待進(jìn)一步研究。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：戴偉明負(fù)責(zé)文章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，撰寫文章；陸倫根負(fù)責(zé)論文修改；蔡曉波負(fù)責(zé)擬定寫作思路，修改文章。