肝窦内皮细胞参与肝纤维化的机制

李娟梅，闫 洁，吕文良，陈兰羽，徐晨光

(中国中医科学院 广安门医院 感染科，北京100053)

肝纤维化是所有慢性肝病发展至终末期共同的病理过程。肝纤维化的可逆性已经成为共识，抗肝纤维化的治疗也成为慢性肝病的研究热点。抗肝纤维化治疗的临床和实验研究需要建立在肝纤维化发生发展机制上，本文从肝窦内皮细胞(sinusoidal endothelial cell，SEC)的角度综述了SEC 参与肝纤维化的机制。

1 肝窦内皮细胞的损伤与细胞因子的表达

SEC 能合成转化生长因子-β(TGF -β)，其中的TGF-β1在纤维化的起始和持续发展中起关键作用。它能刺激星状细胞(hepatic satellitecell，HSC)活化合成大量的细胞外基质(extracellular matrix，ECM)，激活的HSC 自身也能合成、分泌TGF -β1，这种自分泌正反馈调节是肝纤维化得以发展的重要环节;TGF -β1 还能诱导基质基因的表达;能抑制胶原的降解，导致胶原的过度沉积;还能通过作用于其他细胞因子间接影响ECM 的合成;通过抑制肝细胞DNA 的合成而诱导肝细胞凋亡，并抑制间质细胞分泌肝细胞生长因子(HGF)以及抑制HGF 对肝细胞有丝分裂的促进作用，间接抑制肝细胞的分裂和增殖［1-2］。

2 肝窦内皮细胞介导肝脏的炎症反应

肝纤维化是一种以胶原蛋白沉积为特征的损伤修复反应，不管何种病因引起的肝脏炎症，其损伤修复不及时或不彻底，随即伴随着的就是肝纤维化的发生和进展。美国著名肝病专家ScottFriedman明确指出:“肝脏只要有炎症，就一定有肝纤维化”［3］。SEC 主要通过表达细胞粘附分子介导肝脏的炎症反应。正常肝及纤维化肝组织中，SEC 能表达多种细胞粘附分子，它们通过受体与配体的相互识别，介导中性白细胞、单核细胞及淋巴细胞参与肝脏炎症及免疫反应。其中血管粘附分子-1 和内皮白细胞粘附分子-1 在生理条件下没有表达，只在急慢性肝损伤时SEC 才有表达。

3 肝窦内皮细胞的损伤与肝星状细胞的活化

HSC 位于Disse 间隙内，紧贴着SEC 和肝细胞，约占肝内细胞总数的5% ～15%，其形态不规则，胞体呈圆形或不规则形，常伸出数个星状胞突包绕着肝血窦。其正常状态下，主要功能是储存维生素A;合成和分泌多种胶原酶和少量的ECM;释放肝细胞生长因子，转移生长因子β 等;参与肝脏的物质代谢。当各种致病因子持续作用于肝脏时，通过复杂的机制HSC 被激活，其表型由静息型转化为激活型，同时其形态由静止的HSC 转化为肌成纤维样细胞，导致产生大量的ECM，促进肝纤维化的形成和肝内结构的重建。

生理状态下，SEC 对HSC 保持静止状态有保护作用［4］;病理情况下，SEC 可通过多种途径直接或者间接地活化HSC，导致肝纤维化的发生和发展。首先，肝损伤早期，SEC 即可分泌细胞型纤维结合蛋白(FN)，后者则对HSC 有激活作用［5］。在肝脏纤维化病变中，SEC 源性FN 的水平急剧升高，从而改变了局部ECM 的生物学性状，导致ECM 的沉积，使处于静息状态的HSC 转化为肌样成纤维细胞。研究还发现，FN 除了具有促进HSC 增殖和胶原合成的作用外，还能抑制HSC 的凋亡，这也是FN 促进肝纤维化发生、发展的机制之一。其次，SEC 能通过旁分泌行为变化引起HSC 的活化，它合成和分泌的一氧化氮(nitric - oxide，NO)、内皮素(endothelin，ET)，可使HSC 发生变化，从而启动肝纤维化的发生与发展［6-7］。ET 家族中的ET -1，在正常肝脏是由SEC 分泌。在胆管结扎肝损伤模型中，SEC 源性ET-1 比正常时增加60%。ET - 1 能显著促进HSC 中mSMA 的表达、DNA 及胶原合成。并且在ET-1 作用下，HSC 收缩而调节肝窦血流［8］。再次，维生素A 被认为可抑制HSC 的活化，并在防止肝纤维化方面起关键性作用。SEC 筛孔窗孔过小或数量过少影响外源性脂质和维生素A 的摄取，HSC维生素A 的减少易转化为成纤维细胞，基膜和胶原生成增多，促进肝纤维化的发展。另外，SEC 功能受损导致肝内血管阻力增加及肝星状细胞收缩、引发肝内微循环障碍，维持肝纤维化进展［9］。最后，当肝窦毛细血管化时，一者血氧弥散障碍，从而导致星状细胞缺氧，缺氧可致星状细胞迅速活化［10］;二者阻碍肝细胞与血液之间的物质交换，导致肝细胞损伤或者凋亡，正常的肝细胞胞膜对HSC 的增殖的接触性抑制作用丧失，而间接激活HSC［11］。

4 肝窦内皮细胞的损伤与血管调节功能障碍

SEC 不仅是构成肝窦壁的主要成分，并且合成和分泌NO、ET，调节肝内血管舒张和收缩，对肝窦血流的调节起重要作用。NO 具有强大的血管扩张作用，它以旁分泌形式直接刺激可溶性鸟苷酸环化酶，使环鸟苷酸增多，从而引起Ca2+降低和血管扩张。NO 还可以通过抑制HSC 中α -平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin，α -SMA)引起HSC 舒张。生理条件下，SEC 可表达内皮型一氧化氮合成酶(ec-NOs)，通过ec-NO 合成NO，但NO 的水平较低，由于NO 弥散能力强，且通过代谢产物产生长期的生物学效应，足以维持其正常的血液灌注。SEC 极易受到某些毒物或药物的损伤，王宪波等［12］发现二甲基亚硝胺腹腔注射复制大鼠肝硬化模型时，受损的SEC 内ec -NOs 翻译后修饰异常，导致NO 的合成减少。纤维化肝脏SEC 释放的NO 减少，而具有缩血管作用的ET -1 表达增多，可导致HSC 收缩。HSC 表达ET-1 受体，ET -1 与受体结合后使细胞内的Ca2+含量增加，引起肌球蛋白、肌浆蛋白的收缩，同时还增加α -SMA 的表达，调节HSC 的增生。ET -1 所致的Ca2+含量增高和细胞收缩见于HSC 活化后的任何时期。ET -1 还能直接作用于肝血窦，引起体内门静脉灌注血流减少。肝血窦管径缩小，肝窦压增加及肝窦内血流阻力增加，引起肝脏微循环障碍，导致肝细胞损伤，出现门脉高压，加重肝脏病变。SEC 损伤及功能失调加重肝脏损伤、促进肝纤维化、肝硬化的发生发展［13］。

5 肝窦内皮细胞与ECM 的产生及降解清除

胶原蛋白在正常的肝脏内占蛋白总量的5% ～10%，肝纤维化时可至50%左右。肝纤维化时主要有以下几种胶原蛋白:Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型胶原，其中以Ⅰ、Ⅲ型胶原为主，肝纤维化早期以Ⅲ型为主，后期以Ⅰ型为主。正常的肝窦壁以新合成的不连续的Ⅳ型胶原为主。肝纤维化早期，以Ⅳ胶原为主的功能性基底膜破坏，Ⅳ型胶原变为连续性，同时开始出现层粘连蛋白(LN)，形成毛细血管化。胶原基质的免疫组化及免疫电镜研究及分离细胞的研究证实，肝细胞、HSC、SEC 均含有I、Ⅲ、IV 型胶原，在肝纤维化时合成量增加。研究结果证实，大鼠肝分离纯化的SEC 有Ⅳ、Ⅲ型胶原α1 链的转录。一般认为HSC 在肝纤维化时激活后合成大量胶原基质，是参与纤维化的关键细胞。有研究显示，每个HSC 合成胶原的能力为SEC 的20 倍，但其产物主要是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70%，且其产物主要是Ⅳ型胶原，Disse 间隙Ⅳ型胶原沉积增加是肝纤维化早期阶段的病理改变，这一病理改变启动参与肝纤维化的各种因子，继而导致I、Ⅲ型胶原沉积。肝脏非胶原基质主要包括FN、层粘蛋白、蛋白多糖(PG)和透明质酸(HA)。培养大鼠肝SEC 能合成PG 和HA。细胞培养及免疫组化结果均证实SEC 能分泌大量FN、LN，且大鼠及人肝组织SEC 均有LNmRNA 表达。由于LN 与FN 的特殊作用，多数学者认为，SEC 在肝纤维化起始阶段起着尤为重要的作用。除此之外，SEC 有很强的吞噬作用，过去人们据其功能将SEC 归于网状内皮系统。SEC 有多种ECM 受体以识别要清除的ECM，能够摄取ECM 成分，从而调节ECM 代谢;并能清除血液循环中的大分子代谢废物。在肝纤维化的进程中，SEC 的细胞形态的改变伴随着某些功能的丧失，如消除循环中的透明质酸，导致了ECM 的分解减少。

6 肝窦内皮细胞的损伤与肝窦毛细血管化

SEC 是肝窦主要的细胞群，占组成细胞数的70%［14］。肝窦作为一种特殊的毛细血管，SEC 的窗口结构及内皮下缺乏完整基低膜是其区别于其他毛细血管的主要特点。SEC 结构特点对肝脏发挥正常的生理功能有至关重要的作用［15］。生理状态下，除窦内的血细胞外，血浆成分均能从窗孔进入窦周间隙(也称Disse 间隙)，进行物质交换，大大加快了肝脏新陈代谢的速度。在肝纤维化时，这些肝窦内皮窗孔逐渐减少消失，内皮下基底膜形成，类似于毛细血管，此过程称为肝窦毛细血管化。肝窦毛细血管化是肝纤维化病理基础之一。

SEC 的失窗孔化，表现为SEC 窗孔的数目及直径变小，这在肝纤维化早期就可发生。SEC 的失窗孔化与细胞自身有关，还与细胞外基质(extracellular matrix，ECM)改变有关。正常的ECM 对维持SEC形态有重要作用，肝纤维化时ECM 的沉积导致SEC窗孔的改变，早期研究表明，肝纤维化时窗孔的数目随间质胶原的沉积而逐渐减少，并与Disse 间隙的ECM 沉积平行。肝纤维化时SEC 发生向血管内皮表型转移，可表现出血管内皮细胞的特点，表达von-Willebrand 因子(即Ⅷ因子相关抗原)和CD34［16］等，这些因子为正常毛细血管内皮的标准之一，强调了SEC 表型的改变在肝窦毛细血管化的重要性。SEC 损伤、肿胀甚至坏死，致使肝窦变窄，影响肝窦血流。SEC 表型改变，胶原纤维与非胶原性糖蛋白一起于Disse 腔沉积，SEC 的窗孔的数量大大减缩以至完全消失，它妨碍了肝细胞与血窦间营养物质的交换。肝细胞萎缩和肝窦塌陷，会促使Disse 间隙ECM 的进一步沉积，进而使肝窦压增加及肝窦内血流阻力增加，加重肝脏微循环障碍，加重肝纤维化向肝硬化进展，造成恶性循环。同时肝细胞的功能损害及肝内血管阻力的改变，使肝细胞解毒，代谢作用减弱，这些因素又可以进一步活化HSC，如此重复上述过程，导致了肝脏纤维化的进展［17-18］。肝窦毛细血管化直接影响肝脏病理生理功能，导致肝细胞功能受损，加快肝纤维化的进程。肝窦毛细血管化是否可逆是关系到肝纤维化、肝硬化能否逆转的重大理论问题［19］。

陆雄等［20］发现二甲基硝胺腹腔注射制备大鼠肝纤维化模型时，SEC 窗孔的改变早于肝细胞坏死、内皮下基底膜形成、肝结构改变及肝纤维化及相应的生化指标的改变。综上所述，SEC 在肝纤维化的发生发展过程中有重要作用［21］，各种致病因素作用于SEC，导致的SEC 表型、结构和功能的改变及肝脏微循环的改变是肝纤维启动的关键因素之一。作为一种特殊的血管内皮细胞，其对肝脏循环的影响以及对HSC的激活作用是其参与肝纤维的主要方面。

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