肝脏疾病中的胆管反应：致病机制与转化意义

朱丹 詹淑华 马世武

1957年，美国Popper等[1]较早报道了胆管反应(DR)，其特征是肝脏损伤诱导的反应性胆管增生。因胆管反应性病变不仅可由先前存在的胆管细胞产生，也可来自于肝细胞的胆管化生或活化和分化的肝祖细胞(HPCs)，所以在疾病状态下用“胆管增生”来表示胆管树和肝细胞界面上扩大的上皮细胞群是不正确的。根据病理特征，DR可以被描述为胆管细胞或HPC增殖，是一种对肝胆细胞的修复反应。DR期间的信号通路在不同的肝损伤或动物模型中可能是不同的。DR不仅常见于胆道疾病中，也可发生在酒精性肝病、非酒精性脂肪肝、慢性病毒性肝炎、肝细胞癌等各类肝脏疾病中。

一、肝病中DR的来源细胞及其表型标记

参与DR反应的细胞可有不同来源，其表型标记有助于鉴别肝损伤中的胆管细胞、HPC和肝细胞(表1)。细胞角蛋白(CK)7或CK19被用于识别胆管细胞，而上皮细胞黏附分子(EpCAM)和性别决定区Y框蛋白 9(SOX9)被认为是HPC的标记物。然而，胆管细胞也表达EpCAM和SOX9，因此这些标记无法完全确定HPC增殖。现在已将Foxl1列为HPC标记，并证明表达Foxl1的HPC亚群在正常肝脏中很少见，但在由3,5-二乙氧基羰基-1,4-二氢可乐定(DDC)饮食引起的肝损伤中显著增加。滋养层细胞表面抗原2(TROP2)和含有G蛋白偶联受体5(Lgr5)的富含亮氨酸的重复序列也被认为是在DDC诱导的肝损伤中增殖的HPC的标志物。其他的HPC标志物还包括OV6、A6、CD24、CD133、神经胶质细胞抗原2(NGA2)和C-X-C族趋化因子受体4(CXCR4)。

通过对肝损伤组织进行免疫组化染色，计算CK7阳性标志物在DR中所占比例，可将DR分为5个等级[3]，即：0=无，1=<10%，2=10%～25%，3=26%～50%，4=>50%。根据DR分级，可以初步判断患者病情严重程度，评分越高则损伤越严重。此外，从形态学上还可将DR分为I、II和III型，即I型指形成管腔规则的胆管结构，常见于胆道阻塞；II型是形成结构不完整的胆管样结构，见于慢性活动性肝炎，可在汇管区看到小胆管结构；III型为形成由胆管上皮细胞和肝细胞共同重组的小胆管，见于肝脏亚大块坏死后[4]。因此，根据DR的分型可以了解患者胆管结构状态，从而判断疾病的临床类型。受疾病的病因及病情的演变等因素影响，病理观察中的DR并非都能按上述分型标准一一对应，尤其是在出现相应并发症的情况下。

表1 DR中胆管细胞、肝细胞和肝祖细胞的鉴别标记物

二、DR的信号传导通路

DR中胆管细胞、肝细胞和HPC的增殖与信号通路密切相关。其中，Hippo-YAP/Notch信号传导通路和HGF/c-Met信号传导通路与转分化成胆管细胞有关；Wnt/β-catenin信号传导通路与向肝细胞的转分化相关；TWEAK/Fn14信号传导通路可诱导HPC和胆管细胞增殖，但仍不清楚肝细胞和胆管细胞是直接还是间接通过HPC转分化而来。下面将从5种信号通路来详细阐述DR转分化相关的信号传导通路。

(一)Notch信号传导通路 诱骗寡核苷酸(Decoy-ODN) 是Notch受体的下游靶点，可通过抑制免疫球蛋白Kappa J区重组信号结合蛋白(RBP-jκ)减弱DDC诱导的小鼠肝纤维化，提示Notch信号通路与肝纤维化有关。在分离的小鼠HPC中，RBP-Jκ的过表达诱导HPC增殖以及HPC中CK7和CK19的表达升高，并且Notch信号抑制剂DAPT对Notch信号通路的抑制在体外减弱了那些细胞角蛋白的表达。在大鼠胆管结扎诱导的表达OV6或CK19的DR中，显示出OV6/CK19和SOX9/CK19的共定位，以及胆管结扎诱导的Notch受体及其配体的表达水平升高。DAPT治疗可减轻胆管结扎诱导的体内肝纤维化，并且在WB-F344细胞系中DAPT还可以抑制丁酸钠诱导的HPC向胆管表型的分化。AAV8-TBG-Cre介导Notch受体中的一个亚型Notch1在肝细胞中的过表达可提高体内肝细胞中OPN和SOX9的表达。这些发现表明Notch信号通路与HPC和肝细胞转分化成胆道表型有关，从而导致DR后肝纤维化。

(二)Hippo-YAP信号传导通路 与无胆道闭锁的患者相比，患有胆道闭锁的患者的胆管高表达Yes相关蛋白(YAP)，它是Hippo信号通路的效应物。PSC和PBC患者胆管中YAP表达升高。YAP基因敲除小鼠在胆管结扎期间，显示减弱的胆管增生，这表明DR与Hippo-YAP信号通路有关。研究发现，肝细胞特异性YAP表达可诱导HPC和胆管标志物(包括CK19、SOX9和A6)的表达升高，并且还显示Notch信号通路是体内YAP的功能性靶点。这些结果表明通过激活Notch信号通路，Hippo-YAP信号通路能与DR和肝细胞转分化成胆管细胞产生联系。

(三)Wnt/β-catenin信号传导通路 DDC饮食可以增加小鼠肝脏中表达A6的细胞数量，并且β-连环蛋白(β-catenin)与A6出现共定位。研究已经显示在β-catenin基因敲除小鼠中，DDC饮食期间表达A6的细胞数量减少，这说明在胆道损伤期间β-catenin与DR有关。Wntless是Wnt蛋白的运输和分泌所需的蛋白质，敲除Wntless导致Wnt蛋白的分泌不足和Wnt/β-catenin信号通路失活。研究表明，肝脏特异性Wnt-less敲除的小鼠在DDC饮食期间有低表达A6和CK19的DR和肝纤维化发生。在Lyz2-Cre介导的肝脏巨噬细胞中，Wntless的特异性缺失导致肝部分切除术后肝再生受损和细胞增殖减少。Wntless缺失的影响是有争议的。然而，Irvine等已经证实，Lyz2-Cre介导的肝脏巨噬细胞中的Wntless缺失加剧了小鼠由硫代乙酰胺引起的表达CK的DR和肝纤维化[5]。根据Notch或Wnt/β-catenin信号通路，对小鼠使用胆碱缺乏乙硫氨酸补充(CDE)的饮食作为肝细胞再生模型和DDC饮食作为胆管细胞再生模型，探讨了HPC在肝损伤过程中的命运。在该模型中，减少Notch信号传导并维持Wnt/β-catenin信号传导，导致CDE饮食期间肝细胞再生，并且Notch信号传导被上调和Wnt/β-catenin信号传导被下调，导致DDC饮食期间的胆管细胞再生。尚不完全了解肝细胞和胆管细胞再生两者是否需要Wnt/β-catenin信号传导,需要进一步的研究来阐明Wnt/β-catenin信号在各种肝损伤中的功能作用。

(四)HGF/c-Met信号传导通路 人重组肝细胞生长因子(HGF)诱导肝部分切除术后大鼠肝再生。肝脏中Mx1-Cre介导的HGF受体c-Met缺失减少DDC饮食期间肝脏中表达CK19的DR和细胞增殖。与对照相比，肝细胞中Alb-Cre介导的c-Met缺失也减少了肝脏中表达A6 的HPC数量。用HGF处理肝细胞可诱导肝细胞转分化为体外胆道表型。抑制 HGF/c-Met信号传导的下游靶点磷脂酰肌醇3-激酶，可抑制肝细胞向胆管细胞的转分化。这些结果表明，HGF/c-Met信号通路与肝细胞转分化为胆管细胞有关。

(五)TWEAK/Fn14信号传导通路 一项研究表明，CDE饮食诱导肝脏中成纤维细胞因子诱导基因14(Fn14)表达升高，Fn14与panCK发生共定位；该研究还表明，与野生型相比，Fn14基因敲除小鼠在CDE饮食期间显示低表达A6 或CK19的DR，且作为Fn14配体的肿瘤坏死因子相关的细胞凋亡弱诱导因子(TWEAK)处理可诱导HPC细胞系增殖，BMOL细胞表明TWEAK/Fn14通路与DR相关[6]。在小鼠中，施用重组TWEAK可诱导表达panCK的DR。由Ah-cremediated鼠双微基因2(Mdm2)缺失引起的严重肝细胞损伤后，敲除小鼠Fn14导致表达panCK的DR减少。重组TWEAK在Mdm2缺失小鼠中可诱导表达panCK的细胞扩增。尽管目前尚不清楚TWEAK/Fn14通路是否需要转分化，但这些发现表明该通路与HPC和/或胆管细胞增殖相关，从而导致DR。

三、DR与临床肝胆疾病

(一)胆汁淤积性肝病 胆汁淤积性肝病是指由肝内外各种原因引起胆汁分泌和排泄障碍，使胆汁不经胆小管排至肠腔而淤积于肝内，并可反流入血所造成器质性损伤、代谢失调和功能紊乱等一系列的肝胆疾病。DR常见于胆汁淤积性肝病患者，例如原发性胆汁性胆管炎(PBC)，原发性硬化性胆管炎(PSC)和胆道闭锁(BA)。与健康个体相比，来自PBC或PSC患者的肝标本显示出广泛表达CK19、EpCAM和OV6的DR。从BA患者的肝切片中也鉴定出表达CK7的DR。

表2 各类肝脏病患者DR的鉴定

(二)酒精性肝病 大量饮酒会引起急性或慢性酒精性肝病，包括肝脏脂肪变性、炎症和纤维化。 酒精性肝炎是一种以严重的肝脏炎症和纤维化为特征的严重酒精性肝病。酒精性肝炎患者DR中反应细胞来源于胆管细胞或HPC而非肝细胞，且DR分级与死亡率相关。

(三)非酒精性脂肪性肝病 非酒精性脂肪性肝病表现为与非酒精性肝病相似的肝脏脂肪变性，可逐渐导致非酒精性脂肪性肝炎(NASH)。此外，肝纤维化程度越高的NASH患者DR评分越高，表明DR与NASH病情进展有关。

(四)慢性病毒性肝炎 在乙型肝炎病毒(HBV)或丙型肝炎病毒(HCV)阳性的肝硬化患者中观察到表达CK19的DR增高，表明DR与病毒感染引起的肝硬化有关。此外，肝移植后HCV复发患者中也可观察到表达CK7的DR。肝硬化或胆汁淤积性肝炎等较重的肝病患者DR高于HCV复发进展缓慢的患者，且肝纤维化分期与DR分级呈正相关。

(五)肝细胞癌 HBV相关性肝细胞癌(HCC)患者肿瘤周围区域表达CK19的DR分级越高的患者炎症分级或肝纤维化分期越高。由于在非侵袭性HCC患者中可观察到高等级的DR，但在高侵袭性HCC患者中可发现低DR或无DR，因此DR可作为区分侵袭性和非侵袭性HCC的方法。

(六)DR与肝纤维化和衰老的关系 虽然肝星状细胞(HSC)和门静脉成纤维细胞是在肝损伤时导致纤维发生的主要细胞，但通过阻断信号通路如分泌素/分泌素受体轴可抑制胆管细胞增殖和活化，同时通过减少转化生长因子β1信号转导可减弱HSC增殖和肝纤维化，表明胆管细胞活化与HSC纤维化之间存在密切关系。HSC的活化可通过产生HGF，从而与HPC增殖和肝再生有关。此外，IL-13可独立诱导胆管细胞增殖以及成纤维细胞的活化和纤维化，抑制IL-13的作用可在体内减轻肝纤维化。 这些研究结果表明由于HSC与胆道细胞的密切关系，而肝纤维化通常伴随DR，DR不仅可以发生在胆道疾病中，还可发生在由细胞因子调节的各种肝损伤中。说明DR及其分级作为肝损伤过程中肝脏状态和纤维化标志的重要性，它可作为抑制肝纤维化和促进肝脏再生的治疗靶点。

尽管胆管细胞向肝细胞的转分化仍存在争议，但由Mdm2缺失引起的肝细胞衰老可以诱导胆管细胞转分化为肝细胞，表明细胞衰老与胆管分化有关。另外，饮酒会使肝细胞衰老，并且它与miR-34a表达的肝纤维化相关；HCV阳性患者肝细胞衰老和HPC增殖之间也存在相关性。这些结果表明肝细胞的衰老可能通过诱导胆道增殖或转分化来驱动DR和纤维化发生。

四、结论与展望

目前的研究表明DR可发生在各种肝脏疾病中，但由于DR的复杂性，其类型和机制可能因肝损伤或动物模型而异。DR可在各种肝病的发病机制中起关键作用，并且与肝纤维化分期和死亡率等疾病状况相关。在肝细胞和胆管细胞损伤期间，DR也是肝再生的重要因素，因此DR也可作为肝病治疗的靶点。然而，目前尚不清楚DR是通过提高胆管质量和激活胆管细胞促进肝纤维化，还是在损伤期间通过促进肝再生来保护肝脏。这些内容对未来治疗临床肝胆疾病具有一定的价值。