肝脏细胞与肝纤维化

吴炎　田怡　吴鸿悌
吴炎（蚌埠医学院附属医院消化内科，安徽蚌埠233004）
田怡（蚌埠医学院附属医院消化内科，安徽蚌埠233004）
吴鸿悌（蚌埠医学院附属医院消化内科，安徽蚌埠233004）　　肝纤维化是各种慢性肝病后产生的一种共同反应。近年来，由于分子生物学和细胞生物学技术的发展，对肝纤维化的研究有了许多突破。在这一病理过程中，细胞-细胞因子-基质之间相互作用，使肝脏细胞外基质代谢紊乱，在窦周间隙过度沉积，继之肝窦毛细血管化，是肝纤维化形成的分子病理学基础［1］。本文就肝脏细胞在肝纤维化的发生、发展中的作用加以综述。1　肝脏主质细胞与其细胞生物学功能1.1　肝细胞（hepatocyte,HC）　是组成肝脏的主要细胞，其数量和体积均占肝实质70%～80%。肝脏的基本单位是肝小叶，其中HC排列成肝细胞板（肝板）。HC的功能极为复杂，包括：（1）释放葡萄糖；（2）能量代谢；（3）氨基酸利用；（4）氧化保护；（5）胆酸排泄；（6）胆红素排泄；（7）摄取葡萄糖；（8）氨解毒；（9）利用氨中的氮质合成尿素；（10）生物转化。1.2　肝窦细胞　肝窦位于肝板之间，通过肝板孔连成血管迷路。在肝脏，除HC外，非肝细胞占肝组织容量的6.3%。其中2.8%为窦内皮细胞，2.1%为Kupffer细胞，1.4%为贮脂细胞。1.2.1　窦内皮细胞（sinusoidalendothelialcells,SEC）　位于内皮下间隙或Disse腔和HC之间，监测液体的交换和颗粒的大小，但并不形成严密的屏障结构，因此肝血窦是通透性最大的血管结构之一；众多物质均自由通过Disse腔，在血液和HC之间进行自由交换。SEC还通过受体介导的细胞摄粒作用，从血循环中清除巨分子和小颗粒物（有害的酶类、病原体、血中变性的胶原等）。1.2.2　库普弗细胞（Kupffercell,KC）　是人体最大的一组固有的巨噬细胞，吞噬大颗粒，含有液胞和溶酶体，通过摄粒作用进行吞噬、清除衰老细胞、异种颗粒、肿瘤细胞、细菌、真菌、病毒和寄生虫。当机体遭受感染和创伤时，KC被激活，吞噬内毒素，且分泌一系列因子。1.2.3　贮脂细胞（fat-storingcell,FSC;或称Ito细胞）　是最重要的窦周细胞，其胞浆中含有大小不等的脂滴，是肝内储存VitA的细胞。人体摄取的VitA,70%～80%储存在FSC的脂滴中。FSC的另一个功能是生成结缔组织纤维和基质。2　肝脏细胞与肝纤维化的形成2.1　肝脏细胞合成细胞外基质（extracellularmatrix,ECM）　ECM由胶原、非胶原糖蛋白及蛋白多糖等3类生物大分子组成。2.1.1　合成胶原基质　胶原是一类富含脯氨酸和甘氨酸的蛋白分子。根据胶原的基因顺序不同，到目前为止已将其分为14型，但肝脏中只有Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型，尤以Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原含量较多，分别占肝脏胶原总量的33%、33%及1%［2］。胶原基质的免疫组化及免疫电镜研究证实，肝脏主质细胞（HC、FSC、SEC）均含有Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原。FSC在肝纤维化时激活为肝纤维母细胞，从而合成大量胶原基质，是参与肝纤维化的关键细胞。有研究显示，每个FSC合成胶原的能力为SEC的20倍，但其产生的主要是Ⅰ型胶原，在纤维化中、后期发挥作用；而SEC数量大，占窦周细胞总体积的44%，其产物主要是Ⅳ型胶原，Disse间隙Ⅳ型胶原沉积增多是肝纤维化早期阶段的病理改变，并启动参与肝纤维化的各种因子，继而导致Ⅰ、Ⅲ型胶原沉积［1］。Ⅳ型胶原是基膜的主要胶原成分［3］，主要由FSC合成，分布于血管、淋巴管、胆管的基膜及窦周间隙，提示正常肝组织窦周即存在基膜样结构，但并非真正的基膜。2.1.2　合成非胶原糖蛋白　包括纤维连接蛋白（fibronectin,FN）、层粘连蛋白（laminin,LN）、细胞粘合素（tenascin,TN）、副纤维连接蛋白（vitronectin,VN）、粗纤维调节素（undulin,UN）等。FN能通过纤维母细胞表面粘附受体将信息传入细胞内，在肝纤维化过程中起着“起搏点”样启动作用。FN在体内有两种形式细胞型和血浆型。在肝脏，FN与胶原、LN等共同组成基膜成分。肝纤维化时，肝组织中细胞型FN明显增加，但血浆型FN明显减少，反映了肝合成蛋白质功能的下降［3，4］。LN是基膜成分中的主要糖蛋白，在肝内与Ⅳ型胶原共同分布，大量沉积则引起肝窦毛细血管化，其血清值可反映肝窦的毛细血管化和汇管区纤维化的范围［4］。TN是一种基质糖蛋白，肝纤维化及肝硬化时TN沿肝窦的染色明显增强，且主要见于片状坏死区、新生的纤维细胞间隔以及粗大纤维间隔与肝细胞的交界面［5］。血清TN与肝纤维化程度、汇管区炎症和小叶内灶性坏死显著正相关。VN是一种细胞粘附糖蛋白，肝内VN由HC合成，而FSC、SEC均不合成。病理状态下，VN主要分布在坏死区、汇管区和纤维沉积区［6，7］。UN是一种细胞外基质糖蛋白，与FN和TN属同一超基因家族。正常肝内UN主要沿肝窦周间隙的单纤维及汇管区纤维束中的原纤维分布，可作用于Ⅰ型胶原α2肽链的酶切位点，具有调节成熟胶原纤维降解的作用。2.1.3　合成蛋白多糖（proteoglycan,PG）　由蛋白质作骨架，侧链为糖胺多糖（glycosaminoglycan,GAG）。依侧链不同可分为硫酸乙酰肝素（heparinsulfate,HS）、硫酸软骨素（chondroitinsulfate,CS）、硫酸皮肤素（dermatinsulfate,DS）。它们主要由FSC合成，透明质酸（hyaluronicacid,HA）无蛋白核心，也属这一类。PG能与细胞表面受体、生物大分子包括生长因子、胶原、FN、LN等相互作用，调控细胞的有丝分裂活性、基因表达以及肝纤维化病理过程。正常肝组织中PG含量甚微，在纤维化时大量增加，在肝内沉积较胶原为早。PG中的GAG是肝脏ECM中的重要成分，正常肝脏每克去脂干重含水量100～200μg，其中HS占60%～80%，CS占1%～15%，DS占2%～30%，HA占1.5%～15%［2］。近来大量实验结果表明，FSC是体内PG和HA的主要细胞来源，单个FSC合成GAG比单个HC多6倍。在HC、FSC和KC中，只有FSC能将新合成的大部分PG分泌至胞外间隙中，对PG的细胞外沉积起重要作用。肝纤维化时，ECM成分发生病理性堆积，含量较正常明显增多，肝中GAG特别是CS、DS和HA含量显著增加。2.2　肝脏细胞分泌细胞因子　分为可溶性与不可溶性两类。（1）可溶性细胞因子：它们主要通过促进FSC的增殖、转化或增加其胶原基因的转录而促进肝纤维化的发生和发展。①转化生长因子-β（TGF-β）：由KC、FSC产生，通过旁分泌和自分泌作用使FSC中胶原基因的转录增加，刺激FSC增殖、激活及ECM合成，又抑制胶原降解酶类的合成，同时刺激胶原酶抑制物的合成，因而是强有力的促纤维增生细胞因子［8］。某些细胞因子可通过KC诱导TGF-β合成，TGF-β可增加间质细胞和FSC分泌血小板衍生生长因子水平，后者具促细胞增殖的作用［9，10］。②血小板衍生生长因子（PDGF）：由KC产生，它可促使FSC增殖并由“静止”向激活状态转化而成为肝成纤维细胞样细胞。但FSC必须经KC分泌的一种因子诱导而表达出PDGF受体后，才能对PDGF产生反应［11］。③IL-1、IL-6和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）由HC、FSC和KC分泌。IL-1可通过诱导FSC数目而积累更多的胶原，既能刺激胶原合成，又能刺激胶原酶合成［12］，具有双重作用。IL-6又称HC刺激因子（HSF），可直接刺激HC增殖和分泌胶原，也可诱导IL-6受体在HC上的表达，刺激FSC增殖并合成胶原、LN和PG。IL-6可刺激HC、FSC和KC分泌多种细胞因子，形成强大的细胞因子网络作用。TNF-α、IL-1、PDGF可介导并增加IL-6的分泌。④肝细胞性Ito细胞启动因子：由HC合成，在HC膜受损伤后可释放出来，通过旁分泌途径促进FSC（即Ito细胞）增殖。它在单核巨噬系统尚未被激活前就发挥作用。（2）不可溶性细胞因子：为ECM本身［13］，主要参与肝窦毛细血管化。3　肝窦毛细血管化

　　是肝纤维化的病理基础，它包括SEC向血管型内皮转化和肝窦基膜的形成。在肝纤维化初始时，随Ⅳ型胶原沉积，FSC被激活后可释放Ⅳ型胶原酶而破坏肝血窦内皮下的功能性基膜（由Ⅳ型胶原和LN组成），所产生的碎片继而刺激FSC本身，再加上其他细胞因子的作用，FSC产生大量Ⅰ型胶原沉积下来，血窦变成了有连续基膜的毛细血管，此即为肝血窦的毛细血管化［14］。它不仅造成肝细胞与血窦的双向物质交换障碍和门静脉系统压力增高，而且由于缺乏正常Ⅳ型胶原为主的基底膜使FSC进一步激活。这一恶性循环的病理过程使肝纤维化难以逆转。

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