肝内肌成纤维细胞的来源及其在肝纤维化中作用的研究

孔德松，郑仕中，2，陆 茵，2，王爱云，2

(1.南京中医药大学药学院，江苏南京 210029;2.江苏省方剂研究重点实验室，江苏 南京 210046)

肝纤维化(hepatic fibrosis，HF)是继发于各种慢性肝损伤之后组织修复过程中的代偿反应，表现为细胞外基质(extra cellular matrix，ECM)过度沉积。如无有效的治疗措施，随着病情的发展将导致肝脏纤维结节形成并破坏正常的肝脏结构与功能，最终发展成为肝硬化而出现肝脏功能的衰退，甚至有演变为肝癌的可能。

现在大多学者认为肝纤维化的主要机制是在肝脏持续损伤过程中，一些细胞分泌诸多细胞因子，这些细胞因子使肝星状细胞(hepatic stellate cells，HSC)活化并转变为肌成纤维细胞(MFB)，MFB分泌大量胶原并合成ECM，导致肝纤维化的发生［1］。但有研究发现在发生纤维化的肝脏、肾脏、肺、皮肤中存在有异源性的成纤维细胞，可以有神经、血管、甚至骨髓来源的多种标志物表达［2］。这些成纤维细胞进入损伤部位在相关细胞因子的作用下同样地可转变为MFB。本文针对几种可转变为MFB的细胞类型及其相关机制进行综述。

1 肝星状细胞(HSC)

各种致病因素导致肝细胞受损，分泌一些细胞因子，它们可使肝内的枯否细胞、窦内皮细胞活化并分泌细胞因子，并能使处于静态状态的HSC活化为MFB。在HSC向MFB转变的过程中确认有以下几条典型的信号通路:①转化生长因子 β(transforming growth factor，TGF-β)/Smad 蛋白信号转导通路:TGF-β家族与TβR受体结合后主要通过 Ras/ERK和STATs途径发生磷酸化，激活其胞质内的信号转导分子Smad蛋白，形成Smad蛋白复合体并转入核内，调节相关基因的转录，从而使HSC活化并向MFB转变［3］。②血小板衍生生长因子(platelet derived growth factor，PDGF)信号通路:PDGF与其受体结合后受体被激活，并通过胞内第二信使的转导最终使有丝分裂原蛋白激酶(MAPK)磷酸化活化，细胞外信号调节激酶(ERK)活化后进入细胞核，通过直接或间接的调节相应基因的转录与表达增强，促进HSC的活化、分裂与增殖及向 MFB的转变［4］。③ 肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)细胞内的信号转导:现代研究发现TNF-α有促进HSC增殖及向MFB转化的作用，TNF-α可通过上调TLR2的mRNA和蛋白质的表达参与HSC的激活过程［5］。④瘦素(Leptin)细胞内的信号转导:瘦素可与瘦素受体结合从而激活HSC和枯否细胞调节肝纤维化中炎症因子与肝纤维化有关的因子的表达［6］。HSC活化为MFB后多种细胞因子再作用于MFB使其增殖、胶原合成增加而降解降低并沉淀于细胞外，致肝细胞功能损害，肝细胞解毒代谢作用减弱。而这些作用又进一步促进HSC活化为MFB。如此循环造成大量ECM沉积，形成肝纤维化。

上述过程可分为3个阶段即:炎症前期、炎症期与炎症后期［7］。① 炎症前期:各种致病因素导致肝细胞受损，致使肝细胞分泌各种细胞因子，如TGF-β、胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)等，通过旁分泌作用于HSC，促进它的活化与增殖。②炎症期:肝内的内皮细胞、枯否细胞等其他的一些炎性细胞被各种损伤因子激活后，会进一步分泌更多的细胞因子如TGF-β、TNF-α、血管内皮生长因子(vascular endothelial cells growth factor，VEGF)、PDGF、表皮生长因子(epithelial growth factor，EGF)、ET-1等，促进HSC的大量活化与增殖，促进HSC向MFB的转变［8］。③ 炎症后期:MFB已经稳定形成，它会大量分泌 TGF-β、VEGF、TNF-α等细胞因子作用于自身和其他的HSC，促进HSC的活化、增殖和向MFB的转变。此时即使致病因素去除，MFB通过自分泌与旁分泌作用，促进HSC的活化与增殖，使肝纤维化持续发展。肝纤维化发生时，HSC的活化是其关键环节，目前研究认为HSC为MFB的主要来源。

2 骨髓间充质干细胞(bone marrow stem cells，BMSCs)

BMSCs是骨髓基质中主要的干细胞，定位于骨髓及其它组织(如脂肪)中，参与基质微环境的组成和造血功能的调控。在特定的诱导条件下可分化为脂肪、软骨、骨、肌腱、肝、肾、神经、皮肤和肌肉等十余种成熟细胞。目前对BMSCs在肝纤维化中的作用日益受到关注，大量实验证实了BMSCs对肝纤维化的治疗作用，BMSCs可分化为肝细胞，促进肝细胞再生，以补充受损的肝细胞，修复损伤部位［9］。但也有研究表明BMSCs可分化成HSC和MFB，从而加剧肝纤维化的恶化进程。Asawa等［10］将可产生荧光标记蛋白移植入小鼠体内，然后对小鼠进行胆管结扎，再用FSP-1(fibroblast-specific protein-1)抗体与α-SAM(alpha smooth-muscleaorta)抗体进行检测。结果发现一些成纤维细胞可表达荧光标记的蛋白并可表达FSP与α-SAM。表明BMSCs具有分化成MFB的能力。Russo等［11］通过将雄性小鼠骨髓移入雌性小鼠肝内诱导BMSCs分化。然后，对分化的细胞进行分析分类。结果显示BMSCs分化为再生肝细胞的量占少数(0.6%)。相反，分化为HSC(68%)和MFB(70%)的占大多数。Baba等［12］通过小鼠BMSCs(荧光标记)移植，然后用RT-PCR与免疫染色法检测分化后的标记物，与有CCl4诱导和没有用CCl4诱导肝损伤的BMSCs移植的小鼠的组织学检测结果进行比较发现:一些表达荧光蛋白的细胞同时也表达HSC的特征标志物。经过一段时间的培养，就开始表达一种活化的HSC的标志蛋白α-SAM。表明BMSCs有转化成HSC的可能并参与肝纤维化的过程。但Kisseleva等［13］研究发现BMSCs分化成一种特殊的成纤维细胞，而这种细胞并不是活化的HSC。这些成纤维细胞在含有TGF-β1的培养液中培养可分化成MFB。最值得注意的是骨髓干细胞可以诱发肝细胞性肝癌。Wu等［14］研究发现肝癌可能源自骨髓细胞的转化，不同阶段的肝干细胞的分化谱系都可能有肝癌细胞产生。BMSCs所处的微环境不同就决定了其向不同方向分化的能力，BMSCs有分化为MFB的能力，是MFB的重要来源。

3 上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)

EMT是指在某些特殊的生理或病理条件下，上皮细胞向间质细胞转化的现象。近年来，对EMT在肝纤维化中的作用也有了深入的研究。肝纤维化是各种慢性肝损伤之后组织修复过程中的代偿反应，EMT中上皮细胞获得了成纤维细胞的表型，出现间质细胞标志物，最终可能发展为MFB，促进肝纤维化的发生与发展［15］。EMT的主要环节如下:(1)TGF-β与EMT:TGF-β信号网络主要包括两种信号转导通路:Smad依赖通路和非Smad依赖通路。①Smad依赖通路:TGF-β与TGF-β受体结合，导致Smad2和Smad3的磷酸化，随后与胞液中的Smad4结合并转入核内，与核基因相互作用，调控目标基因的转录与表达。Smad7则有阻断Smad3-依赖通路 EMT的作用［16］。② 非 Smad依赖通路:TGF-β可通过MAPK通路，还可通过TAK1和MKK4激活JNK/MAPK信号通路调节EMT过程，而这些过程与TGF-β/Smad信号通路没有直接关系［17］。③ 信号转录因子:TGF-β还通过Smad依赖通路和非Smad依赖通路调节下游参加EMT过程信号转录因子的表达［18］。④ TGF-β诱导EMT的阻断效应:BMP-7是TGF-β家族中的一员，可通过阻断TGF-β参与Smad-依赖通路EMT过程，逆转TGF-β诱导的EMT过程［19］。(2)其他信号通路与EMT:除了 TGF-β外，还有其他促进EMT转化的细胞因子与信号通路，如研究发现Wnt/FZD信号转导通路在EMT与MET过程中扮演重要角色;另外TGF-β2可通过激活PI3K/AKT途径参与EMT途径的进程［20］。

在EMT过程中上皮细胞主要发生以下两个方面的变化:①上皮细胞表型如:钙粘蛋白、β-连环蛋白、桥粒斑蛋白等逐渐丧失，而获得间质细胞的表型如:α-SAM蛋白、Snail蛋白、波形蛋白、N钙粘素等。②上皮细胞极性丧失，与周围细胞的联系减少，细胞的运动与迁徙能力增强［21］。间质成纤维细胞就是具有间质细胞表型的一类细胞，而肌成纤维细胞则是一类活化的间质成纤维细胞，表达独特的分子标记蛋白α-SAM。在一些细胞因子如TGF-β等的刺激下这些在EMT过程中生成的间质成纤维细胞就可以转变为MFB［22］。因此上皮细胞被认为是MFB的又一来源。

4 外周血细胞(peripheral blood cell)

自从有了1994年 Bucala等［23］对外周血成纤维细胞(peripheral blood fibrocytes)的描述之后，对其研究就越来越受到学者们的青睐。外周血成纤维细胞是一类在循环系统中发现的骨髓源细胞，参与机体的损伤修复和肝纤维化、肺纤维化、哮喘、硬皮病的病理过程。外周血单核细胞与BMSCs一样，在肝损伤发生时可聚集于损伤部位，参与肝内组织修复过程。在此过程中它们都有在肝内微环境相关细胞因子的作用下转变为MFB的可能。它们分化过程受GCSF、M-CSF、MCP-1和其他一些影响生长与分化的细胞因子的调节。Abe等［24］研究发现外周血细胞的分化过程需要T细胞与TGF-β的参与，导致α-SMA和胶原等一些MFB的特征产物的表达。Shao等［25］研究发现富含CD14+的外周血单核细胞能够分化成为成纤维细胞，虽然没有确切研究证实外周血单核细胞在肝纤维化中的作用与机制，但外周血单核细胞一直被认为是MFB的又一个重要来源，在肝纤维化的发生与发展过程中扮演着重要角色。

5 展望

正常肝脏不存在MFB，肝纤维化发生时，HSC会被激活转变为MFB，这被认为是MFB的主要来源。近年来已有较多研究证实骨髓间质干细胞、外周血单核细胞、上皮细胞转化也是MFB的重要来源。但这三种来源的转变机制尚不是很明了，且在临床应用上也存在诸多问题。如:BMSCs有其可分化为肝细胞，修复肝损伤的报道。但也有其转变为HSC、MFB，加重肝纤维化发生与发展进程的研究。因此，BMSCs在肝纤维化中的临床应用受到了限制。但BMSC移植还是为肝纤维化甚至是肝硬化患者带来了曙光，被认为是最具有应用前景的治疗措施之一。相信随着生物技术的发展有望使BMSCs广泛应用于临床肝纤维化的治疗;外周血单核细胞也是如此，除了可分化成MFB，还可分化为肝细胞［26］。因此，还需加强MFB来源的基础与临床应用研究，深入探讨其细胞与分子机制。

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