Kupffer细胞在梗阻性黄疸致肝损害作用中的研究进展
2016-12-18陈飞邬善敏
陈飞 邬善敏
·综 述·
Kupffer细胞在梗阻性黄疸致肝损害作用中的研究进展
陈飞 邬善敏
在梗阻性黄疸(obstructivejaundice,OJ)的病理过程中，肝脏是最容易受到损害的器官。梗阻性黄疸致肝损害的机制是复杂多样的。Kupffer细胞作为肝脏内的巨噬细胞，参与了梗阻性黄疸致肝损害的诸多环节。梗阻性黄疸致肝损害的首要病理因素是内毒素血症(Endotoxemia)的形成。当入血的内毒素浓度达到一定程度后就可激活Kupffer细胞，被激活的Kupffer细胞不仅可产生大量的炎性因子导致肝损害，而且还加剧内毒素血症的形成、参与肝脏炎性反应、氧化应激等病理过程来损害肝细胞。
Kupffer细胞；梗阻性黄疸；肝损害；炎性反应；氧化应激
Kupffer细胞是定居于肝窦的巨噬细胞，它是人体内最大的固有巨噬细胞群，约占固有巨噬细胞总数的80%～90%，占肝脏细胞总数的15%，占肝窦细胞总数的30%[1]。Kupffer细胞的形状有别于其他细胞为不规则形，胞内含有丰富的溶酶体和吞饮小泡，而像线粒体和内质网这样的细胞器则明显要比一般细胞少。在正常的生理状态下，Kupffer细胞具有吞噬外源性物质、分泌炎性因子、参与免疫调节与监视等功能，并且在肝细胞受损和修复中扮演重要角色[2]。在病理状态下，Kupffer细胞的上述功能受损或缺失与肝脏相关疾病的发生发展密切相关。在梗阻性黄疸合并内毒素血症时，Kupffer细胞受到内毒素的刺激时会被激活而发生细胞形状和体积改变，同时能够合成并释放多种细胞因子如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor，TNF-α)、白细胞介素(interleukin，IL)、氧自由基(oxygen free radical，OFR)、一氧化氮(nitric oxide，NO)等多种炎性因子介导肝损害[3]。由于Kupffer细胞在机体整体的单核巨噬细胞系统中和肝脏细胞中的数量优势决定其是肝内主要的内毒素反应细胞和炎症细胞因子的主要来源，而且内毒素为Kupffer细胞最强的刺激因子。以上众多因素决定Kupffer细胞在梗阻性黄疸肝脏损害发挥着举足轻重的作用。在此，本文主要将Kupffer细胞在梗阻性黄疸所致肝损害的相关研究做一综述。
一、梗阻性黄疸致内毒素血症形成及Kupffer细胞被激活的机制
梗阻性黄疸导致肝损害最重要的病理基础是内毒素血症的形成，而且肠源性内毒素是梗阻性黄疸形成内毒素血症的主要来源[4]。内毒素是革兰阴性细菌细胞壁上的一种脂多糖(lipopolysaccbaride，LPS)，可以在细菌生长时释放或死亡时裂解出来。现研究表明梗阻性黄疸导致内毒素血症形成的主要原因集中在以下几个方面：①胆盐缺乏。由于胆道受原发病的影响导致完全或不全性梗阻均会影响胆汁排入肠道，所以胆盐对肠道内菌群的抑制作用大大减弱，导致肠道内菌群比例失调，肠道内革兰阴性杆菌繁殖过多而释放出大量内毒素[5]。②肠道黏膜屏障受损。在梗阻性黄疸时，小肠的机械屏障及黏膜上皮细胞均受到损害，从而使肠黏膜水肿，肠上皮细胞坏死，细胞间紧密连接断裂，导致内毒素、细菌易位进入血液或者从肠腔渗透到周围组织导致内毒素血症[6]。③肠道免疫屏障功能受损。肠道分泌型IgA缺乏，所以肠黏膜免疫功能下降，使肠道内细菌及内毒素进入血液[7]。④Kupffer细胞免疫、吞噬功能受损。Kupffer细胞在梗阻性黄疸致内毒素血症形成的机制中也起到一定的作用。首先，在梗阻性黄疸时，内毒素入肝后使Kupffer细胞的免疫、吞噬功能受到影响，不能及时阻止内毒素的入侵和对侵入的内毒素迅速清除。再者，入侵的内毒素又可激活Kupffer细胞，使Kupffer细胞自身又分泌内毒素[8]。所以，Kupffer细胞促使了梗阻性黄疸内毒素血症的形成。
在梗阻性黄疸致内毒素血症之后，内毒素经血液循环入肝后接触Kupffer细胞并将其激活。内毒素是激活Kupffer细胞的首要因素。而被激活后的Kupffer细胞产生的各种炎性因子又可进一步参与Kupffer细胞的激活，关于激活Kupffer细胞的具体机制将在下文各部分详细阐述。激活的Kupffer细胞产生一系列的病理生理反应，如释放TNF-α、IL、OFR、NO等炎性介质导致肝损害，其中Kupffer细胞活化释放的TNF-α是介导肝损伤的主要炎性介质。内毒素联合Kupffer细胞产生的炎性介质进入体循环后可引起机体发热、中性粒细胞增多，严重者可导致全身炎症反应综合征[9]。
二、Kupffer细胞分泌TNF-α、IL-6
梗阻性黄疸时，内毒素与Kupffer细胞接触后刺激它产生多种炎性因子，介导炎性反应引起机体损伤[10]。关于梗阻性黄疸时TNF-α、IL-6等炎性因子的来源，现阶段的主流观点是由被激活的单核巨噬细胞系统产生。由于Kupffer细胞占肝脏网状内皮系统的90%左右，故Kupffer细胞在梗阻性黄疸时产生的TNF-α、IL-6占有重要的地位。而且，相关研究显示，梗阻性黄疸时，分离肝脏Kupffer细胞检测其表达的TNF-α、IL-6，PCR检测TNF-α、IL-6mRNA的表达均显著升高，而且具有统计学意义。故Kupffer细胞在梗阻性黄疸时被激活，并且在介导肝脏炎性反应中发挥着巨大作用。Yang 等[11]研究示：在梗阻性黄疸时，Kupffer细胞表达大量的TNF-α来介导肝损害，而且随着TNF-α逐步升高，肝细胞凋亡也随之增加。李端阳等[12]也提出TNF-α、IL-6在肝内可激活中性粒细胞，使其向肝窦内皮黏附并穿过，而导致肝细胞受损。也可以激活凝血酶原，导致血栓形成阻塞肝内毛细血管，从而造成肝脏微循环障碍，使肝细胞损害。张金敏等[13]在研究梗阻性黄疸时发现：TNF-α、IL-6不仅可以直接导致肝损害，也可通过激活肝内的磷脂酶，将磷脂分解为花生四烯酸，产生白三烯和超氧自由基而导致肝损害。
三、Kupffer细胞分泌氧自由基、一氧化氮
梗阻性黄疸时，激活的Kupffer细胞可释放大量的氧自由基来介导肝损害。产生大量氧自由基的主要原因是细胞膜上的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase)活性增高导致的。造成肝损害的机制主要是：①氧自由基损伤肝细胞蛋白质和核酸等大分子物质而导致肝损害；②氧自由基损伤肝细胞细胞器如溶酶体、微粒体和线粒体，使肝细胞正常的生理功能受损而导致肝损害；③氧自由基破坏肝窦内皮细胞膜的结构和功能导致肝损害；④氧自由基使肝脏微循环障碍，主要是氧自由基使血小板和粒细胞在肝脏微血管中黏附和聚集从而更进一步的造成肝功能损害。Paumgartner[14]的研究显示：梗阻性黄疸时，更进一步证明了Kupffer细胞分泌的活性氧通过脂质氧化改变生物膜的离子通道，使大量的Ca2+内流来使线粒体及溶酶体破坏而导致能量代谢障碍，DNA损害，阻碍肝细胞再生。
Liao等[15]的相关研究示：内毒素诱导Kupffer细胞产生诱生型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)转录，表达生成大量的一氧化氮，并因代谢紊乱而引起一氧化氮大量积聚，使血管舒张作用增强。血管过度扩张不仅丧失了改善肝微循环的功能，反而使门体静脉分流加剧，减少肝脏对抗原物质的接触和摄取，导致肝损害。
四、Kupffer细胞脂多糖受体CD14、Toll样受体4及核转录因子NF-κB间的信号转导
肝脏中脂多糖受体CD14主要表达于Kupffer细胞表面。CD14是内毒素或内毒素结合蛋白(lipopolysaccharide binding protein，LBP)的受体，它是以糖基磷脂酰肌醇(glycosyl phosphatidyl inositol，GPI)锚定的膜蛋白形式存在[16]。脂多糖受体CD14是机体免疫反应过程中的关键因素之一，CD14可识别血中的内毒素并与其结合引发免疫细胞的一系列信号转导过程，激活NF-κB等转录因子，进而诱导众多炎症相关特异基因表达TNF-α、IL-6等炎性细胞因子[17]。Toll样受体4(Toll-like receptor 4)的配体是内毒素[18]。内毒素与Kupffer细胞表面的Toll样受体4结合后可将信号经丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen Activated Protein Kinase，MAPK)传导途径激活核因子NF-κB及其下游靶基因，从而诱导Kupffer细胞产生相关的炎性因子[19]。在梗阻性黄疸发生的早期，内毒素在血液中的浓度较低，进入肝脏与内毒素结合蛋白结合形成复合物，并与效应细胞膜上的膜型CD14相结合激活Kupffer细胞，表达少量炎症因子。当内毒素浓度升高，炎症细胞因子水平表达升高，在Toll样受体4的参与下完成信号传导，使NF-κB表达增加，再次诱导炎症因子的释放，形成恶性循环，致肝损伤加重[20]。总之，内毒素可介导Kupffer细胞形成LPS、LBP，在Kupffer细胞表面CD14、Toll样受体4的参与下提高转录因子NF-κB转录水平和MAPK磷酸化的水平，进一步产生生物学效应，最终造成对肝脏及周围脏器的损害。
五、抑制Kupffer细胞功能减轻梗阻性黄疸致肝损害的相关研究
综合以上研究可知，梗阻性黄疸导致肝损害的主要原因是Kupffer细胞被激活。所以对肝脏相关的疾病，有不少研究围绕抑制Kupffer细胞功能展开。特别是在非酒精性脂肪肝、肝脏纤维化、肝缺血再灌注损伤、肝肿瘤的研究中，抑制Kupffer细胞的功能或者利用RNA干扰技术沉默TNF-α的表达均表现出对肝脏功能的保护作用。在梗阻性黄疸的研究中，氯化钆(gadolinium chloride ，GdCl3)常常作为Kupffer细胞抑制剂来进行相关的研究。Zandieh等[21]研究表明氯化钆抑制Kupffer细胞时可减轻梗阻性黄疸时淤胆性肝炎的肝细胞损害。Abrahám等[22]在研究梗阻性黄疸合并内毒素血症时，可造成DNA损害和脂质体过氧化来对肝细胞产生损害，而应用GdCl3抑制Kupffer细胞的功能，可明显通过调节肝细胞炎性反应及氧化应激来保护肝细胞。Jones等[23]利用GdCl3抑制Kupffer细胞的研究表明，可降低炎性因子TNF-α及IL-6的表达来减轻梗阻性黄疸合并内毒素血症时的肝损害。以上均显示出围绕干预Kupffer细胞可通过不同的途径减轻梗阻性黄疸时的肝损害。但是，针对抑制Kupffer细胞的安全性颇具有争议。主要原因是抑制Kupffer细胞不仅抑制了其产生炎性因子的功能，也抑制了吞噬、免疫功能。Traeger等[24]在研究抑制Kupffer细胞可减少TNF-α水平，但并未降低败血症的死亡率。这也充分体现了在梗阻性黄疸时，仍然存在诸多关于Kupffer细胞的问题有待解决。
六、总结及展望
总之，Kupffer细胞在梗阻性黄疸导致的炎性反应中起到了重要的作用。随着梗阻性黄疸病程延长或未及时解除梗阻，可导致血液里内毒素达到大量激活Kupffer细胞的浓度。随后，激活的Kupffer细胞产生大量的TNF-α、IL-6、OFR、NO等炎性因子，而这些炎性因子又可结合Kupffer细胞表面的Toll样受体4、脂多糖受体CD14，同时也参与调节转录因子NF-kB通路。从而上述的炎性因子及Kupffer细胞表面的受体形成互相介导激活、互相调节的网络，使肝脏炎性反应及氧化应激进一步加强，从而导致肝损害，也可进一步波及导致全身炎症反应及多器官功能损害。目前，针对抑制Kupffer功能在梗阻性黄疸的研究中显示可明显的从肝细胞炎性因子及降低氧化应激水平来保护肝脏，为我们今后的研究方向打下基础。但同样有许多有待我们继续深入研究的问题，如Kupffer细胞对肝脏相关疾病往往具有双面性，再者，Kupffer细胞作为全身免疫系统的一个重要部分，研究Kupffer细胞对梗阻性黄疸的影响时应更具有整体观。我相信，随着Kupffer细胞在梗阻性黄疸中的相关研究不断深入，会有更多更加详细的研究成果呈现出来。
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Research progress of the role of Kupffer cells in obstructive jaundice-induced liver injury
ChenFei,WuShanmin.
DepartmentofHepatobiliarySurgery,RenminHospitalofWuhanUniversity,Wuhan430060,China
WuShanmin,Email:15327278328@163.com
In the pathological process of obstructive jaundice, the liver is one of the most vulnerable organs. The mechanism of obstructive jaundice-induced liver injury is complicated. As macrophages in the liver, Kupffer cells involve in a lot of links of obstructive jaundice-induced liver injury. The major pathologic factor of obstructive jaundice-induced liver injury is the endotoxemia. A certain concentration of the blood endotoxin can activate Kupffer cells, which not only can produce large amounts of inflammatory factors causing liver damage, but also intensifies the formation of endotoxemia, participating in liver inflammatory reaction, oxidative stress and other pathological processes to damage the liver cells.
Kupffer cells; Obstructive jaundice; Liver injury; Inflammatory response; Oxidative stress
430060 武汉，武汉大学人民医院肝胆腔镜外科
邬善敏，Email:15327278328@163.com
R657.4+
A[DOI] 10.3969/j.issn.1003-5591.2016.05.022
2016-04-19)
