肝脏免疫学研究若干进展与挑战

杨东亮，刘 嘉，吴 珺，郑 昕

肝脏是人体重要的代谢和免疫器官，具有合成、代谢、排泄、解毒和免疫等多种功能。由各种原因导致的肝炎、肝硬化和肝脏肿瘤等肝脏疾病是一类严重危害人民健康的重要疾病。因此，加强对肝脏免疫学的研究，不仅有助于理解肝脏在生理和病理状态下的功能变化，也有助于对肝脏疾病防治药物及策略的研发。随着科学技术的进步，肝脏免疫学已成为多学科合作研究的热点并取得了巨大的进展。

1 肝脏免疫细胞

构成肝实质和胆管的细胞约占所有肝脏细胞的70%～80%，剩下的20%～30%非实质肝细胞主要与免疫功能有关，包括肝窦内皮细胞（liver sinusoidal endothelial cell，LSEC）、库否细胞（Kupffer cell，KC）、肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSC）、NK细胞、NK-T细胞以及 T、B淋巴细胞等[1，2]。

1.1 LSEC LSEC是肝内重要的抗原提呈细胞，因其具有极强的清道夫功能而有助于清除入侵肝内的有害物质。它可通过交叉递呈的方式将可溶性抗原提呈给CD8+T细胞并诱导CD8+T细胞耐受。在病毒感染或TLR2配体刺激下，LSEC可功能成熟并最终促进CD8+T细胞免疫。LSEC也可通过细胞粘附分子的表达选择性地捕获活化后的而非静止状态的CD8+T细胞，从而在免疫应答结束后清除多余的T细胞。此外，LSEC还可通过降低肝内炎症性CD4+T细胞活性、诱导调节性CD4+T细胞的产生，从而减轻肝内炎症。在未来的免疫治疗策略中，利用LSECs的这些特殊免疫特性，可能有助于克服肝脏的慢性病毒感染[3]。

1.2 KC KC是附着于肝窦内皮细胞上的可移动的巨噬细胞，能被细菌的脂多糖（LPS）和超抗原等内毒素型刺激物激活，释放急性期蛋白、细胞因子和趋化因子。这些活性介质又可激活肝内定居的NK细胞和NK-T细胞，进而清除外来的异物，有助于维持肝脏的免疫耐受状态。KC还通过产生前列腺素E2抑制树突状细胞（DC），激活抗原特异性T细胞。研究发现，KC来源的IL-10可降低LSEC的MHC II类分子和共刺激分子的表达。KC与LSEC或Treg的密切相互作用可能与肝脏的耐受能力有关。此外，KC细胞与LSEC协同作用，通过启动致病的窦内血栓形成，参与了Con A诱导的急性肝衰竭的发病过程[4，5]。

1.3 NK细胞和NK-T细胞 肝脏内存在大量的NK细胞，其中有一种重要的亚型同时具备T细胞的特征，即NKT亚型。I型和II型两种不同的NKT细胞亚群具有不同的抗原识别模式，在炎症性肝病中具有相反的作用。NK细胞为CD3+和CD56+，可通过抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）和分泌细胞因子参与针对胞内病原体的天然免疫应答，并且在对病毒感染的细胞和肿瘤细胞的免疫清除中具有特殊的作用。最近的研究表明，NK细胞也参与免疫记忆反应，且与T细胞记忆具有一些共同的特征，如记忆形成的相似阶段和对抗原再刺激更有效的反应等。但是，NK细胞记忆的具体机制尚不清楚，NK细胞识别抗原的时间和地点，以及为什么记忆NK细胞会保留在肝脏中都是需要深入研究的[6-9]。

1.4 肝脏2型天然淋巴样细胞（innate lymphoid cells，ILC-2） ILC是近年来发现的反映适应性T淋巴细胞功能的异质性免疫细胞群。然而，ILC缺乏特异性抗原受体，细胞活化依赖于环境细胞因子，使其成为免疫反应的早期调节因子。ILC-2对白介素-25和-33等警报素产生应答，并通过表达IL-5和IL-13，形成与Th2相关的免疫。此外，ILC-2表达表皮生长因子样分子双调节蛋白，促进炎症过程中损伤组织的再生。越来越多的证据表明ILC-2在急性和慢性肝脏炎症中发挥作用，但其具体机制和干预靶点尚未明了[10]。

1.5 粘膜相关恒定T细胞（mucosal-associated invariant T cell，MAIT） MAIT细胞是具有效应记忆表型的天然样（innate-like）T细胞。人肝脏中富含的MAIT优先定位于门管区的胆管附近，可被炎症细胞因子和微生物抗原激活并产生IFN-γ、TNF-α和IL-17。在慢性炎症性肝病如慢性乙型和丙型肝炎、酒精性和非酒精性脂肪性肝炎、原发性硬化性胆管炎时，MAIT细胞的出现频率显著降低可能影响肝脏免疫监测功能，从而增加感染的易感性[11]。

2 肝脏内抗病毒免疫应答

2.1 病毒感染初期T细胞反应的肝内调控 对于嗜肝病毒感染，恰当的抗病毒T细胞反应不仅可以清除病毒，同时也可减轻免疫介导的病理学反应。相反，一旦肝脏抗病毒免疫失调，如T细胞功能耗竭，可导致病毒持续存在，最终形成肝硬化和肝癌。研究表明，病毒感染初期T细胞反应的肝脏调控是疾病进展的关键事件和决定因素。肝细胞在肝脏免疫微环境中具有双重作用。一方面，它们作为肝内的APC发挥作用，能够在病毒感染的早期启动T细胞应答；另一方面，它们通过共抑制信号、抗炎细胞因子的产生和免疫抑制细胞的诱导，抑制效应T细胞的反应，从而诱导肝脏耐受，减轻肝脏损伤[12]。

2.2 慢性肝炎病毒感染的免疫控制 特异性CD8+T细胞功能缺陷或耗竭是导致HBV慢性感染的重要因素之一，其机制尚未完全阐明。共刺激分子CD100可被基质金属蛋白酶（MMP）剪切从细胞膜表面释放，形成可溶性CD100（sCD100），并在APCs和T细胞活化及分化中发挥关键性作用。我们近期研究发现，急性HBV感染可诱导肝内及外周MMP2表达水平升高并进而介导mCD100的剪切和sCD100的释放，后者可促进HBV特异性CD8+T细胞应答，从而参与清除病毒感染的进程。慢性HBV感染患者体内MMP2和sCD100表达水平低下可能是其病毒特异性T细胞应答障碍的形成机制之一。该结果有望为寻找防治慢性HBV感染的新策略提供理论依据[13]。

对HCV感染的适应性免疫反应主要由CD8+T细胞介导，CD8+T细胞通过溶细胞和非溶细胞机制清除病毒。CD4+T细胞为CD8+T细胞、APC和B细胞提供辅助作用。我们近期发现我国与德国人群的HLA-A、B类分子表达频率存在明显差异，我国人群中存在宿主免疫压力下HCV 1b型的逃逸突变，且中国和德国人群HCV1b型在免疫压力下的选择性逃逸突变不同，提示在不同遗传背景人群中，HCV 1b型在宿主免疫压力下的选择性逃逸突变有差异。此外，我们还发现了HCV 1b型新的HLA-A*11限制性表位，通过实验证实在免疫压力下，HCV 1b型病毒序列的逃逸突变能够影响CD8+T细胞应答[14]。总之，HCV逃逸突变、DC等APC递呈HCV抗原的能力受损、Treg细胞的免疫抑制作用、T细胞不能有效活化和功能耗竭、以及肝内耐受性微环境的诱导是HCV持续性感染的重要因素。尽管直接抗病毒药物（DAA）可以快速有效地清除HCV，但是由于耐药性的存在以及保护性免疫的局限性，亟待研发有效的丙型肝炎疫苗[15]。

3 自身免疫性疾病

自身免疫性肝炎（autoimmune hepatitis，AIH）是一种免疫性肝损伤。AIH的确切病因尚不清楚，但目前的证据表明，与遗传和环境因素等多种因素相关。在AIH免疫发病机制中，外周自我耐受性的破坏、FOXP3+调节性T细胞功能受损以及组织水平上效应细胞对抑制的抵抗似乎起着重要作用。AIH主要是一种T淋巴细胞驱动的疾病，但B淋巴细胞也参与了免疫病理进程。天然免疫细胞在初始发病中至关重要，随之适应性T细胞（Th1、Th17和细胞毒性T细胞）和B细胞反应均参与其中。以类固醇和免疫抑制药物为主的免疫抑制治疗仍是主要治疗方法，常常需要终生服药且有许多副作用。随着基因组学、蛋白质组学、代谢组学和免疫组学等技术的进步，根据个体的多组学特征提供个性化治疗将成为未来方向。加强对AIH免疫发病机制的研究，尤其是对免疫应答与炎症反应相互关系的认识，将为探索个体化治疗新方法奠定基础[16]。

4 免疫介导的药物性肝损伤

免疫介导的药物性肝损伤（drug induced liver injury，DILI）不同于药物及其代谢产物直接引起的肝脏损伤，其组织学特征包括肝内淋巴细胞炎性浸润、肉芽肿和嗜酸性粒细胞增多等。再次接触药物后可明显加重。由于缺乏适当的动物模型，其发病机制尚未阐明。患者可以表现为自身免疫性肝炎样的临床特点，如出现自身抗体和肝脏的淋巴细胞浸润等，与AIH不易鉴别。因此，有学者称之为自身免疫样DILI（autoimmune-like DILI）。只有通过仔细的鉴别诊断，延长随访时间，才有可能做出正确的诊断。自身免疫样DILI分子机制尚未明确。对HLA-多态性的遗传关联分析表明，DILI与AIH的相关抗原具有一定联系，提示T效应淋巴细胞在两种疾病的肝脏炎症中发挥作用。然而，对于肝内促炎免疫活性细胞的全面特性以及调节性T细胞在自身免疫样DILI发病中的确切作用尚不清楚。所以，加强对患者易感性以及药物代谢、新抗原形成、半抗原化、抗原呈递、共刺激和共调控等检查点、促炎和抗炎机制的系统深入研究，将不仅有利于明确DILI发病机制，而且将促进研发更有针对性的治疗措施[17]。

5 酒精性与非酒精性肝病

肝脏天然和适应性免疫细胞与酒精性肝病（alcoholic liver disease，ALD）和非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）的发病机制密切相关。它们不仅可以抑制ALD和NAFLD发展，在一定条件下也可以导致肝损伤的恶化。一般来说，CD8+T细胞、M1巨噬细胞、B细胞、1型NKT细胞、中性粒细胞和NK细胞分泌促炎细胞因子和趋化因子，导致ALD和NAFLD/NASH的发生。相比之下，M2巨噬细胞、2型NKT细胞和调节性T细胞似乎与保护肝脏免受损伤有关。不同的肝脏免疫细胞，如NK细胞、NKT细胞、KC/巨噬细胞、B和T淋巴细胞、Th17细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞，甚至树突状细胞都受到酒精的影响。

此外，过量饮酒会改变胃肠道微生物群的特征和组成，增加细菌和细菌产物的易位，如脂多糖和肽聚糖，从肠道经门静脉系统进入肝脏。LPS的增加，以及酒精对免疫细胞和肝组织的直接影响，通过刺激TLRs和肝脏免疫细胞（如库否细胞）上或其内的细胞损伤传感器激活天然免疫通路。导致多种促炎细胞因子如TNFα、IL-1b、IL-8和IL-17的产生，触发肝细胞脂肪变性，诱导肝干细胞纤维化通路。此外，趋化因子的产生，如MCP-1和MIF，导致单核细胞、中性粒细胞和树突状细胞浸润肝组织，这些细胞的活动可以进一步增加炎症反应，阻碍恢复。酒精及其代谢分解产物乙醛和乙酸盐，以及酒精代谢过程中产生的ROS，会产生氧化应激，并影响表观遗传调控，从而激活促炎通路，如M1巨噬细胞的极化。因此，无论是在动物模型还是临床研究中，它们已经成为ALD和NAFLD治疗的潜在靶点。来自临床前研究和临床试验的证据显示，在改善脂肪性肝炎、纤维化和代谢状况方面取得了令人鼓舞的结果[18-21]。

6 肝脏肿瘤

慢性炎症是肝细胞癌（HCC）进展的关键驱动因素。慢性肝损伤引起的炎症信号持续上调可导致坏死性炎症、激活免疫细胞、改变细胞生存、增殖信号、促进肝纤维化，并随后诱导肿瘤的发生。迄今，对于大多数参与慢性肝病进展的各种微生物和危险信号的作用、免疫耐受机制的丧失以及免疫细胞亚群仍未完全了解，研究数据有时似乎相互矛盾。一些免疫细胞的表型在疾病发展过程中似乎发生了改变。天然免疫和适应性免疫应答对于监测和清除恶变的细胞非常重要。在肝脏坏死性炎症时这些应答过程均被下调，而抗炎细胞因子如IL-10和TGF-β则对抗肿瘤免疫反应产生抑制作用。进一步阐明这些机制将为早期和持续消除潜在的慢性肝损伤、降低HCC和终末期肝病风险提供新的靶点。此外，研发在肝脏高度免疫耐受的环境和严密调控的自我保护机制下发挥有效作用的抗肝癌免疫治疗药物和策略仍面临很大挑战。筛选HCC新的生物学标志物以及对新的免疫治疗产生良好应答的个体化评估体系的建立也至关重要。

7 小结

肝脏免疫学研究进展使得人们对于肝脏实质细胞和非实质细胞在免疫应答中的作用有了更深入的了解，不仅有助于阐明慢性病毒性肝炎、自身免疫性肝病、免疫介导的药物性肝损伤、酒精性和非酒精性脂肪性肝病以及肝脏肿瘤的发病机制，也为探索和研发治疗上述肝脏疾病的新药和新策略奠定了良好的基础。但是，由于生物信息学分析工具的滞后、体内外实验的差异、动物与人体的区别以及缺乏真正模拟人体肝脏疾病模型等因素，在了解肝脏免疫学网络真面目和防治肝脏疾病方面还有很长的路要走。