慢性肝损伤中的危险信号分子

兰小勤

作者单位：510515 广州 南方医科大学南方医院感染内科

对病原体和损伤细胞等威胁的检测对生物体生存至关重要。其中之一的机制是宿主细胞分泌内源性分子到细胞外环境，细胞表面受体识别为危险信号或“警报”，从而必须启动和保持先天性免疫反应。这些迁移的宿主细胞来源的活化因子，被称为损伤相关分子模式(DAMPs)[1]。

在损伤、创伤、缺血或感染引起细胞坏死后，细胞被动释放DAMPs。在肝脏中，被动释放主要发生在脂过载、受损、凋亡的坏死肝细胞中[2]。在免疫细胞或应激的实质细胞和非实质细胞中，也通过分泌溶酶体主动释放DAMPs[3]。这些分子通过模式识别受体(PRRs)和nod样受体蛋白3(NLRP3)或炎症小体感知，从而触发趋化因子和其他介质的释放，引发初始的对抗感染和细胞损伤的促炎反应[2]。虽然这种反应可能是有益的，但持续释放的DAMPs可能对慢性肝病产生不利影响。

当DAMPs被活性氧(ROS)和活性氮(RNS)激活时，还会导致进一步损伤，从而释放更多的DAMPs[4]，引发更复杂和更明显的反应。在肝脏炎症反应时，库普弗细胞激活、巨噬细胞(MFs)和中性粒细胞释放肿瘤坏死因子 (TNF)和其他促炎细胞因子，从而激活NFκB通路，加剧对肝细胞造成的损伤[5]。因此，虽然ROS、RNS和DAMPs的生理水平影响肝脏稳态，但它们不受控制的产生和释放会激活信号级联反应，如果任其发展，则会加剧肝脏损伤。

随着全球肥胖和代谢综合征的增加，非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)全球患病率日益攀升，已达到约25%，成为全球最常见的慢性肝病。非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是NAFLD的一个类型，其特征不仅是肝细胞脂质积累，还包括不同程度的炎症和纤维化。NASH可导致肝硬化甚至肝癌。肝相关死亡风险随着肝纤维化程度的增加呈指数级增加。同时NAFLD是一种复杂的代谢性疾病，遗传和环境因素相互作用。目前最普遍接受的是“多重打击”假说。这一假设考虑了多种损害共同作用，包括从脂肪组织分泌的激素/脂肪因子、脂肪毒性、氧化应激、线粒体功能障碍、遗传和表观遗传因素以及肠道微生物[6]。

循环中DAMPs水平可反映肝损伤的严重程度，这些分子很可能是慢性肝损伤有前景的生物标记物和(或)潜在的治疗靶点。然而，针对NAFLD、肝纤维化和肝癌中相关DAMPs的临床试验数量非常有限；有必要对这些慢性肝病中相关的主要DAMPs进行梳理。

一、ROS和RNS可诱发慢性肝病相关的损伤和事件

ROS和RNS通常由健康细胞在生物学和代谢过程中产生。肝脏通过线粒体代谢,和膜结合NADPH氧化酶(NOX)的激活、胞质诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和微粒体细胞色素P450来产生自由基，并使自身暴露于自由基中。通过维持自由基产生和抗氧化防御之间的平衡，来调节细胞内稳态[7-8]。

然而，自由基的产生也会促进炎症。在肝脏，氧化过剩和硝化应激不仅有助于DAMPs产生的增加，而且与慢性肝脏疾病如非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝纤维化和肝细胞癌的发病机制相关。线粒体功能障碍是脂肪肝发病的关键[9]。乙醛，酒精代谢的最终产物，导致线粒体结构和功能的改变，从而降低三磷酸腺苷(ATP)的产生，增加ROS的生成。此外，富含果糖和脂肪的饮食及合并胰岛素抵抗可增强游离脂肪酸(FFA)对线粒体的β氧化作用，增加了线粒体膜的通透性，导致质子泄漏和ROS的产生，降低ATP水平[10]。在NASH中，CD4+T细胞中线粒体重量增加，线粒体ROS(mtROS)产生增加，CD4+T细胞耗竭[11]。而抗氧化剂治疗可增加CD4+T细胞，从而延缓NAFLD和肝细胞癌的发生。ROS还调节肝星状细胞(HSCs)的促血管生成和促纤维化反应[4]。

临床试验研究了抗氧化剂在NAFLD中的疗效。在动物模型中，维生素E单独或联合降脂药物阿托伐他汀可缓解脂肪变性向NASH的进展[12]。另一个减少氧化应激的方法是限制饮食，因为摄入高热量会导致mtROS增加，抗氧化酶活性降低[13]。

二、肝内DAMPS

在NASH进程中，过量的脂质积累、ROS的产生和内质网(ER)应激损伤肝细胞。这种损伤主要通过细胞凋亡和焦亡引起程序性细胞死亡，导致次级坏死，释放细胞内物质到细胞外空间，作为模式识别受体(PRRs)识别的DAMPs[14]。在NASH进展过程中，Toll样受体(TLRs)和NOD样受体(NLRs)感知到多个DAMPs，从而介导炎症和纤维化[15]。

线粒体损伤和随后的细胞死亡释放免疫原性mtDNA[16]。mtDNA受体TLR9是内化在胞内细胞器如核内体和识别吞噬未甲基化的CpG DNA片段。肥胖患者血清中未甲基化的CpG DNA片段升高，TLR9表达上调[15]。接受TLR9或骨髓细胞特异性敲除处理的小鼠，及TLR9拮抗剂IRS954可降低NASH，提示可能的治疗靶点[16]。此外，单链RNA (ssRNA)与TLR7结合，Nox4、ROS、NLRP3均可促进NASH的进展[16]。NOX1/4抑制剂GKT137831治疗小鼠，可减少ROS和NLRP3的激活，并降低NASH小鼠模型中的炎症。NLRP3抑制剂MCC950可以改善肥胖糖尿病小鼠的NAFLD和纤维化[15]。

三、肝外DAMPs

过高的胆固醇摄入和高胆固醇血症是NASH的危险因素。氧化的低密度脂蛋白通过CD36传递胆固醇结晶，激活MFs中的NLRP3炎性小体[17]。此外，降胆固醇药物依折麦布和阿托伐他汀在HFHC小鼠纳什模型中抑制NLRP3的表达和炎症，靶向CD36保护小鼠免于NASH的侵袭[18]。

晚期糖基化终产物(AGE)是通过还原糖(如葡萄糖)与蛋白质、脂质或核酸之间的非酶性葡糖胺反应产生的。群体遗传学表明，AGE受体基因的多态性和循环可溶性RAGE(AGER编码)与NASH的风险相关[19]。

四、肝纤维化(LF)中的DAMPs

慢性肝损伤中HMGB1、OPN、HSPs、IL-33和ATP等DAMPs可激活肝星状细胞(HSCs)，HSCs是胶原的主要来源，也是肝衰竭中主要的细胞外基质(ECM)成分[20]。HMGB1激活HSCs并诱导内质网应激反应。此外，HMGB1通过pmek1/2/perk1/pcJun信号通路在HSCs中通过RAGE信号上调I型胶原的表达[21]。骨桥蛋白(OPN)是一种对氧化应激敏感的基质结合蛋白，在肝损伤中受到高度诱导，通过RAGE增加HMGB1和I型胶原在HSCs中的表达，成为LF发病机制中的关键DAMPs。热休克蛋白(HSP)90参与了HSCs的激活和存活。HSP47是一种胶原特异性分子伴侣，对胶原在纤维化区周围的沉积起关键作用，因此参与了LF的形成。此外，HSP47的抑制剂如乳铁蛋白和水飞蓟素可阻止HSC的活化[21-22]。

五、肝癌中的DAMPS

肝细胞癌(HCC)是常见的慢性肝病终末期。约90%的HCC来自肝硬化，DAMPs在肝癌的起始和进展中都发挥了作用。

(一)HCC的起始 在人类HCC中，HMGB1在肝脏和血清中升高,与肿瘤分期和不良预后相关(荟萃分析)。在二乙基亚硝胺(DEN)肝癌小鼠模型中，HMGB1的表达与肿瘤发生相关。此外，在HCC患者中，OPN表达显著增加，且与肿瘤和生存率相关[23]。然而，OPN在HCC启动中的作用尚不完全清楚。S100家族的蛋白作为细胞内Ca2+传感器和细胞外DAMPs结合RAGE，并在各种癌症中经常被异常调节。到目前为止，RAGE在HCC启动中的作用尚不清楚，但可溶性RAGE亚型与人类HBV和HCV感染的HCC风险负相关[24]。除了RAGE, HMGB1还与受体TLR4相互作用。该受体在HCC发生过程中起保护作用。

(二)HCC的进展 HMGB1可诱导HCC细胞增殖、迁移和侵袭。在低氧条件下，HMGB1从细胞核转移到胞质并与TLR9结合，其结合是通过mtDNA介导的。TLR9激活可帮助肿瘤细胞适应缺氧，导致线粒体生发、肿瘤相关的MF侵袭、肿瘤生长和转移[4]。研究表明，HMGB1通过激活RAGE诱发HCC进展[25]。

OPN通过激活整合素和CD44在体内和体外诱导肿瘤增殖、侵袭和转移[26]。重要的是，在人类和小鼠HCC中，OPN与PDL1水平相关，提示其可能在免疫逃避中发挥作用[26]。因此，靶向OPN治疗人HCC可能是一种有前景的方法，作为免疫治疗后的二线治疗。在S100蛋白中，S100A1在人类HCC中上调，并与较低的生存率和凋亡减少相关。间充质基质细胞分泌S100A4，可诱导HCC在人体内增殖、侵袭，上皮-间充质转化和转移。S100A8在体内可诱导细胞增殖、迁移、侵袭和肿瘤生长。S100A9还通过RAGE信号诱导细胞增殖和侵袭[27]。

目前研究表明,在NAFLD、肝纤维化和肝癌中，由ROS和RNS诱导产生的DAMPs以及由受损肝细胞或非实质细胞产生的DAMPs，会通过增加氧化应激、脂质积累、炎症和纤维化，驱动肝损伤。目前NAFLD尚无公认的有效治疗手段，且成功地以DAMPs为靶点预防慢性肝病发病和进展的临床试验很少。HCC是全球癌症相关死亡的第二大原因，因此，单独阻断或联合阻断特异性DAMPs可能将为NAFLD的预防和治疗提供有价值的干预靶点，并且可能是未来提高HCC患者生存率的一种有前景的策略。