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