肝星状细胞调控肝纤维化的相关机制研究进展

[摘要]"肝纤维化是一个逐步进展的慢性过程，其显著特征在于细胞外基质的过度积累及结缔组织的异常增长。在这一过程中，肝星状细胞（hepatic"stellate"cell，HSC）的活化扮演着至关重要的角色，它们不仅是纤维化的主要来源，而且在肝硬化的演变中发挥核心作用。尽管HSC活化所涉及的信号转导机制尚未完全阐明，但这一领域已成为近年来的研究焦点。本文旨在阐述近年来关于HSC活化导致肝纤维化的关键通路的研究进展，以期为该领域的深入研究提供参考。

[关键词]"肝纤维化；肝星状细胞；信号通路

[中图分类号]"R575""""""[文献标识码]"A""""""[DOI]"10.3969/j.issn.1673-9701.2024.31.022

肝纤维化是众多慢性肝病的典型病理表现，它给全世界人民带来沉重的健康负担。据统计，因酗酒、不良饮食习惯及其他多种因素导致的肝纤维化造成全球每年超过200万人死亡[1]。肝纤维化源于持续受损后的异常创伤修复机制，主要表现为弥漫性细胞外基质的过度沉积，这也是肝纤维化的核心特征。如果在肝纤维化早期阶段积极消除危险因素，则有可能将肝脏逆转至正常状态。一旦进展至肝硬化阶段，则无法逆转。因此有效控制此阶段对预防肝硬化的发生发展具有重大意义。近年来，肝纤维化的代谢重编程机制已成为国内外的热点话题[2]。

尽管有关肝纤维化的研究已相当广泛，但目前仍缺乏有效的治疗方法改善患者预后。肝星状细胞（hepatic"stellate"cell，HSC）在肝损伤过程中具有重要地位：当肝脏受到损伤时，HSC首先被激活，随后分化为肌成纤维细胞，因此它是肝脏中合成细胞外基质和结缔组织的主要细胞群体。鉴于HSC在纤维化发病机制中可能发挥的重要作用，深入探究HSC活化的具体机制对逆转肝纤维化过程具有至关重要的意义[3]。因此，本文旨在阐述HSC与肝纤维化之间的相关信号机制，希望能为治疗肝纤维化带来新的进展与突破。

1""HSC的起源与活化

HSC作为独特的非实质肝细胞群体，位于肝细胞与肝窦内皮细胞之间，其根源可追溯至间充质细胞及其衍生细胞。这些细胞在胚胎肝的发育过程中，从表面向内迁移，发挥着不可或缺的作用[2]。既往研究认为HSC源自神经外胚层，但最新研究揭示HSC源于中胚层，具备多能间充质祖细胞的分化潜能，可转化为神经细胞和其他间充质细胞[4]。在正常肝脏状态下，HSC呈静止形态，它们含有丰富的维生素A脂滴，增殖活性低，主要产生Ⅳ型胶原。当肝脏损伤时，HSC发生转变。HSC转化为肌成纤维细胞前先活化α-平滑肌肌动蛋白，活化后产生Ⅰ型胶原，这也是与纤维化最为相关的胶原类型。同时，HSC中的维生素A含量显著减少，而增殖活性则显著增强。这种活化过程在肝纤维化的发生和发展中起着核心作用[5]。当肝脏受损时，与HSC相邻的细胞如Kupffer细胞、巨噬细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞等迅速反应，通过旁分泌机制释放多种细胞因子，如血小板衍生生长因子（platelet-derived"growth"factor，PDGF）、肿瘤坏死因子-α（tumor"necrosis"factorα，TNF-α）、转化生长因子-β（transforming"growth"factor-β，TGF-β）、结缔组织生长因子、胰岛素样生长因子1等[6]，这些细胞因子与HSC膜上的受体结合，触发细胞信号转导，激活复制、转录及翻译等生物过程，使HSC由静止状态活化，转化为具有增殖能力的肌成纤维细胞，在肝损伤部位黏附、迁移，并通过自分泌和旁分泌机制释放更多炎症因子，加剧炎症反应，导致肝内细胞外基质过度沉积，最终形成肝纤维化[7]。

2""肝纤维化中HSC活化的相关机制

2.1""TGF-β/PD-L1信号通路

作为一种分泌性多肽信号分子，TGF-β在细胞新陈代谢中起着非常重要的调节作用。在急、慢性肝损伤过程中，TGF-β存在于细胞外基质，激活后通过各种细胞类型表达和释放。在这一特定的生理过程中，TGF-β的一个核心目标就是激活并诱导HSC向肌成纤维细胞转化。此过程中HSC会经历一系列变化，包括细胞内维生素A脂滴的缺失、形态上向成纤维细胞的转变及表达出收缩性、增殖性和迁移性等新表型。因此，TGF-β在肝损伤修复和纤维化进程中发挥至关重要的作用[8]。程序性死亡蛋白配体1（programmed"death-ligand"1，PD-L1）是一种免疫检查点蛋白，在细胞表面与程序性死亡蛋白1（programmed"death-1，PD-1）相结合后激活细胞内的信号调节细胞凋亡、糖代谢等生理过程，其也在HSC表面表达[9]。Sun等[10]发现PD-L1在HSC的肌成纤维细胞激活中发挥关键作用。TGF-β受体Ⅰ和Ⅱ的激活依赖于PD-L1，其可促进HSC在TGF-β刺激下转化为肌成纤维细胞。另外，Gu等[11]发现抗PD-1抗体增强己糖胺途径基因表达，促进透明质酸合成。同时，氯沙坦与抗PD-1抗体联合使用时，可提升肝细胞肝癌的治疗效果，这与其增加CD8+"T细胞在肝脏的浸润、减少Ⅰ型胶原蛋白产生及下调TGF-β信号有关。综上，TGF-β与肝纤维化有着密不可分的关系。

2.2""PDGF信号通路

PDGF在肝脏内也扮演着关键角色，作为重要的有丝分裂原和化学诱导物，它显著促进HSC的增殖和迁移。血小板衍生生长因子受体（platelet-derived"growth"factor"receptor，PDGFR）主要存在于血管内皮细胞、成纤维细胞和Kupffer细胞中，这些细胞对肝脏生理病理过程至关重要[12]。PDGF具有两种受体类型，分别是PDGFR-α和PDGFR-β。已有研究揭示PDGFR-β所介导的PDGF信号通路是肝纤维化发展过程中最为关键的增殖信号通路。在四氯化碳和胆管结扎所诱导的小鼠纤维化肝病模型中，PDGF-β和PDGFR-β的表达均呈现出明显增加的趋势，进而诱导HSC的激活。与此相反，当缺乏PDGFR-β基因时，肝脏损伤和纤维化的程度均有所减轻。这些发现可为深入理解PDGF及其受体在肝纤维化过程中的作用机制提供重要依据[13]。此外，PDGFR-β的两种不同位点突变对小鼠的肝纤维化产生显著影响。V536A位点突变使转基因小鼠的肝纤维化在四氯化碳刺激下显著加剧；而D849N位点突变则提高小鼠基础磷酸化水平，诱发急性肝损伤，进而加剧肝细胞活化与增殖，最终致使肝纤维化程度进一步恶化[14]。在探讨PDGF的调控机制时，已明确其涉及多条关键信号通路，包括Ras/胞外信号调节激酶信号通路、磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide"3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein"kinase"B，AKT）信号通路及JAK激酶（Janus"kinase，JAK）/信号转导及转录激活蛋白（signal"transducer"and"activator"of"transcription，STAT）信号通路。这些信号通路不仅参与调节PDGF的生物学效应，还显著影响其对化学损伤引起的炎症反应和纤维化反应的增强作用[15]。Wang等[16]首次报道Ninjurin2作为一种细胞表面黏附蛋白，通过调节肝细胞中胰岛素样生长因子1受体/PI3K/AKT/EGR1通路来调节PDGF-BB的表达和分泌，且PDGF-BB可通过旁分泌方式促进HSC的活化和肝纤维化。此外，胸腺素β4、microRNA-26b-5p和TNF凋亡相关诱导配体靶向PDGFR-β，阻断PDGFR-β信号传导，可减轻肝纤维化[17]。因此，抑制HSC的PDGFR-β信号传导有助于减缓肝纤维化，暗示PDGFR-β是一个潜在的治疗靶点。

2.3""Wnt/β-catenin信号通路

Wnt这一名称源于Wg（wingless）与Int（integrated）的联合命名。Wg基因最开始在果蝇研究中被揭示，它的关键作用体现在胚胎发育及成年动物肢体形成的调控中[18]。Wnt信号通路作为一种保守的信号转导机制，在调节细胞功能及控制发展进程中起着关键作用，且该信号通路的激活与HSC的激活及纤维生成过程紧密相关。此外，Wnt信号通路还与加强细胞外基质的合成相关，并促进上皮细胞的转化，特别是上皮到间充质过渡这一关键过程[19]。现已明确存在3种Wnt信号通路：经典Wnt通路、非经典Wnt/平面细胞极化通路及非经典Wnt/钙离子通路。经典Wnt通路因其独特的机制而备受关注。当Wnt蛋白与Frizzled受体结合时，激活Dishevelled（DSH）受体家族成员，进而干扰Axin/GSK-3/APC复合体的功能。通常这一复合体在β-catenin降解过程中发挥作用，但在经典Wnt通路的调控下，β-catenin的稳定性得以增强。当该复合体受抑制时，β-catenin得以稳定存在，并随后转移至细胞核内，与T细胞因子/淋巴增强因子转录因子家族成员相互作用后促进特定基因的表达，从而影响细胞增殖、分化和迁移等。在非经典Wnt信号/钙离子通路中，情况则有所不同，Wnt5与Frizzled受体结合后激活PLC，促进钙离子产生，进而影响CAMKII、CaN及PKC等分子。其中，CaN通过去磷酸化作用影响活化T细胞核因子，进而影响DNA转录。研究还发现通过抑制Wnt信号通路，特别是阻断β-catenin与cAMP应答元件结合蛋白的相互作用可逆转HSC活化，减缓肝纤维化进程，为纤维化相关疾病的治疗提供新思路[20]。

2.4""Hedgehog信号通路

Hedgehog信号通路是一个由Hedgehog配体、PTC（Patched）和SMO（Smoothened）两个跨膜受体及多种转录因子组成的复杂系统，其活性与HSC的活化密切相关，同时它也是肝细胞损伤、修复和纤维化的重要调节因子[21]。当Hedgehog配体与PTC结合时，SMO被激活，启动信号传导，从而控制细胞的存活、增殖、迁移和分化。抑制Hedgehog信号通路可减少HSC的活化和肝纤维化。研究表明在SMO基因缺失而同时细胞又表达平滑肌激动蛋白基因的小鼠中，肝纤维化的过程是减弱的[22]。Fan等[23]研究发现在四氯化碳诱导或DDC饮食喂养的模型中，与SMO结合的蛋白激酶CK2是Hedgehog信号通路的关键正向调节剂，即CK2通过防止SMO的泛素化和蛋白酶体降解，稳定SMO的表达。这一发现对理解HSC的激活和纤维化表型的维持具有重要意义，因为SMO的稳定对HSC的激活状态及其纤维化的进展至关重要。因此，Fan等[23]的研究进一步说明阻断CK2能通过抑制Hedgehog通路来减少HSC的激活。Li等[24]设计并构建一种对活化HSC的高尔基体具有级联靶向功能的多功能纳米粒，结果表明包载Hh抑制剂vismodegib的纳米粒一方面通过靶向抑制Hedgehog信号通路抑制HSC的活化，另一方面通过破坏活化HSC的高尔基体，抑制细胞外基质的过量分泌，从而有效缓解四氯化碳诱导的小鼠肝纤维化，该研究也为肝纤维化的药物联合治疗提供新思路。此外，PAX6、Gant61及蓝藻产生的微囊素-亮氨酸-精氨酸（MC-LR）均能通过激活HSC中的Hedgehog信号通路诱导肝纤维化[25-27]。

2.5""ARRB1/MASP1信号通路

ARRB1（arrestin"beta"1）又称为β-arrestin"1，是一种蛋白质，属于β-arrestin家族成员。β-arrestins在细胞信号传导、受体内化、信号适应和细胞反应调控等多个生物学过程中发挥关键作用。有研究检查肝纤维化患者肝组织中微RNA和靶基因的表达，结果发现ARRB1表达在肝纤维化中上调[28]。Liu等[29]在肝纤维化研究领域取得突破性进展。他们通过精心构建ARRB1基因敲除鼠的多种肝纤维化模型，并借助转录组学和蛋白组学的综合分析技术，揭示肝纤维化进程中肝细胞释放的细胞外囊泡。此外，研究团队还注意到细胞外囊泡中的MASP1（recombinant"mannose"associated"serine"protease"1）蛋白的表达和分泌在肝细胞内受ARRB1的精确调控。这一发现可为理解肝纤维化的分子机制提供新的视角。当MASP1被细胞外囊泡输送到细胞外间隙后，它被HSC所吞噬，然后激活细胞内的p38丝裂原激活的蛋白激酶/转录激活因子2信号通路，而这一信号通路恰好能够促进HSC的活化和增殖，最终推动肝纤维化发展。这一发现不仅可为深入理解肝纤维化的发病机制提供新的视角，也为开发针对肝纤维化的新型治疗策略提供潜在靶点。通过调控MASP1或与之相关的信号通路，或许能够找到一种更为有效的治疗肝纤维化的方法。综上，ARRB1/MASP1信号通路及其血清标志物在肝纤维化的临床诊断和疗效评估中展现出重要价值。此外，它们还有望成为肝纤维化防治领域的潜在药物靶点，为相关治疗策略的开发提供新的方向。

3""结论与展望

综上所述，HSC的活化过程是一个高度复杂的生物学过程，涉及众多信号分子和信号通路的交织与互动。这些信号通路不仅各自独立地发挥作用，同时也在细胞内形成复杂的调控网络，共同影响HSC的激活。当这些信号通路紊乱时，极有可能引发肝纤维化。除了先前提及的TGF-β/PD-L1、PDGF、Wnt信号通路、Hedgehog信号通路及ARRB1/MASP1信号通路的相互作用等机制外，近年来研究还发现HSC的活化与Notch、TEM1/"GAS6/AXL、JAK/STAT及整合素等信号通路也存在密切的关联。这些新发现的信号通路可为肝纤维化的治疗提供新的潜在靶点，同时深化对肝纤维化发病机制的理解。未来，随着研究的深入，希望能够找到更多治疗靶点，为肝纤维化的防治工作作出更大贡献。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。

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（收稿日期：2024–05–02）

（修回日期：2024–10–16）