细胞焦亡在肝纤维化发生发展中的作用

凡 畅， 吴芙蓉， 张家富， 姜 辉

1 安徽中医药大学第一附属医院 临床研究实验中心， 合肥 230031；2 中国科学技术大学附属第一医院 药剂科， 合肥 230001

肝纤维化是肝脏受到各种损伤因素刺激后，一种可逆的组织过度修复反应，细胞外基质(ECM)过度增生与沉积为其主要病理学特征，是不同病因慢性肝损伤转变成肝硬化、甚至肝癌的共同阶段[1-2]。细胞焦亡是一种有别于细胞凋亡、坏死的新型细胞程序性死亡方式，已被证实参与包括肝纤维化在内的多种疾病的发生、发展[3-5]。本文现简要综述细胞焦亡对肝纤维化发病机理影响的进展情况。

1 细胞焦亡的概念

细胞焦亡是由半胱天冬氨酸蛋白酶-1(caspase-1)和炎症小体介导的细胞新型程序性死亡方式，可造成炎症介质、内容物、电解质等释放，进一步诱发炎症反应[6]。通常状态下，适度的细胞焦亡能帮助机体提高自我保护能力；然而，焦亡激活过度，则会导致机体出现病理学损伤[7]。细胞焦亡与凋亡、坏死在形态学改变、作用机制以及对细胞功能的影响等方面均有所不同，详见表1[8]。

2 细胞焦亡的途径

2.1 细胞焦亡的经典通路 焦亡经典通路是指由caspase-1介导的细胞焦亡，其中炎症小体在caspase-1激活中发挥重要作用[9]。炎症小体通常由不同蛋白组合而成[10-11]，通过裂解caspase-1前体，形成有活性的caspase-1，破坏细胞膜结构，引发细胞溶解、死亡[12-13]。有催化活性的caspase-1还可诱导IL-1β与IL-18前体成熟，分泌到细胞外，从而促进焦亡的发生。

2.2 细胞焦亡的非经典通路 焦亡非经典通路是指通过人caspase-4/5或小鼠caspase-11在细胞内作为受体与细菌脂多糖(lipopolysac-charide，LPS)结合介导的细胞焦亡[14]。Caspase-4/5/11与LPS结合后被活化，直接剪切Gasdermin-D，释放有活性的N端结构域。一方面它可直接与细胞膜上脂类结合，使膜结构受损，诱发焦亡；另一方面它可激活体NOD样受体蛋白3(NOD-like receptor pyrin domain containing three，NLRP3)炎症小体，活化caspase-1，产生IL-1β、IL-18等，诱导细胞焦亡的发生[15]。活化后的caspase-4/5/11还能通过激活细胞膜上的pannexin-1通道，导致P2X7受体离子门控通道开放，膜表面出现孔洞，促进焦亡的发生。另外，pannexin-1还可释放钾离子，使NLRP3激活，生成IL-1β，诱导细胞发生焦亡[16]。

3 细胞焦亡与肝纤维化

肝脏细胞由肝实质细胞和肝星状细胞(HSC)、Kupffer细胞以及其他一些免疫细胞等非实质细胞组成。这些不同类型的肝细胞参与了肝脏多种重要的生理功能[17]。有研究[18-19]表明，炎症反应伴随肝纤维化发病始终，肝细胞焦亡可使炎症小体活化，造成炎症介质释放，引发肝脏炎症，进而发展为肝纤维化。

表1 细胞焦亡、凋亡、坏死对照表

3.1 肝星状细胞(HSC) HSC是ECM的主要来源细胞，其活化是肝纤维化发生的核心事件[20-21]。研究[22]表明，细胞焦亡所引起的炎性反应及炎症小体的释放，可促使HSC活化。当HSC中的NLRP3活化后，诱导HSC激活，释放IL-1β、IL-18，HSC分化成肌成纤维细胞，加快组织纤维化[23]。同时，HSC激活后， TGFβ1的分泌和生成速度加快，TGFβ1可通过与TGFβ受体结合，激活TGFβ/Smads通路，活化HSC，增加ECM合成，减少其降解，加速肝纤维化的进程[24-25]。另有研究[26]表明，细胞之间的相互作用也会激活HSC，如受损的肝实质细胞和巨噬细胞等释放出的细胞因子，亦会激活HSC，诱导肝纤维化的发生。

3.2 肝实质细胞 肝脏中的细胞约有4/5以上是肝实质细胞，作为含量最高的细胞，其对维持肝脏正常运转有着极其关键的作用[27]。肝实质细胞焦亡可导致炎性反应，诱发HSC活化，ECM合成随之增加，加速肝纤维化的发生[28]。有研究[29]发现，肝实质细胞自身特异性NLRP3的激活和焦亡是肝纤维化又一关键因素。该研究通过将不同的细胞特异性NLRP3敲入小鼠，使小鼠组成性地表达活化的NLRP3，发现具有髓系特异性NLRP3小鼠的肝实质细胞焦亡较少，且相关炎症反应及肝纤维化程度均明显减轻，表明肝实质细胞焦亡对肝纤维化有促进作用。另有研究[30]表明，由内源性炎症小体激活所引起的肝实质细胞焦亡，会加剧炎症反应，促进肝纤维化的发展。

3.3 Kupffer细胞 Kupffer细胞本质属于巨噬细胞，位于肝窦中，含量约为所有非实质细胞的1/4左右，对维持组织体内平衡以及对肝损伤做出快速反应具有关键作用[31]。Kupffer细胞可通过表达模式识别受体、甘露糖受体和NLR来识别病原体相关分子模式、损伤相关分子模式，对炎症小体的活化具有重要作用[32]。有研究[33-34]显示，LPS的主要配体Toll样受体4通过LPS刺激Kupffer细胞产生细胞因子，进而介导炎症级联反应。同时，LPS还能通过Toll样受体2与Kupffer细胞结合，促进NLRP3活化，进一步激活caspase-1并产生IL-1β和IL-18，诱导肝实质细胞出现焦亡。随之而来的过度炎性反应，可刺激HSC活化，分泌ECM，导致肝纤维化的发生。近来发现，LPS还可引起组织蛋白酶B的释放，进而激活Kupffer细胞中的caspase-11，诱导Kupffer细胞通过非典型通路发生焦亡，造成肝损伤，诱发肝纤维化[35]。

3.4 嗜酸性粒细胞 嗜酸性粒细胞作为白细胞中的一种，不仅对侵入机体的有害生物(如细菌等)有杀伤作用，且对机体免疫系统也有重要影响[36]。嗜酸性粒细胞可释放细胞内容物，诱导组织损伤，促进炎症反应[37]。当肝脏处于受损状态下，肝实质细胞发生焦亡，造成细胞死亡，进而募集嗜酸性粒细胞，分泌IL-1β、IL-18，促进炎症反应，从而激活HSC，分泌大量ECM，加速肝纤维化的进程[38]。

4 小结

作为各类肝脏疾病病理进程中的重要环节，肝纤维化值得深入探究并进行针对性干预，这对于阻止，甚至逆转其进一步发展为肝硬化、肝癌意义重大。目前，细胞焦亡与肝纤维化发病机理，以及两者相互关系等正逐渐为学者所重视。如今，对于细胞焦亡与肝纤维化的研究已经取得了一定的成果，但临床相关研究仍有待加强。随着相关领域的研究不断深入，细胞焦亡在肝纤维化中的具体作用将进一步阐明，这不仅帮助人们更全面地了解肝纤维化的发生机制，还可为其临床诊疗提供新的靶点和策略。