肝血窦内皮细胞在非酒精性脂肪性肝病发展中的作用

蒋 钊， 阮 柏

1 空军军医大学 a.基础医学院学员一大队； b.航空航天临床医学中心， 西安 710032；2 西京医院 肝胆胰脾外科， 西安 710032

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一类表现为肝脂肪变性、肝细胞损伤、炎症和不同程度肝纤维化的一系列疾病，包括单纯性肝脂肪变性(NAFL)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)[1]。最新调查[2-3]显示，NAFLD全球人群发病率大约在25%，且其发病与肥胖、胰岛素抵抗和(或)2型糖尿病以及其他代谢异常(统称为代谢综合征)等密切相关[2,4]。在欧美，NASH相关终末期肝病目前是等待肝移植患者中肝脏疾病的主要原因，并且预计将成为未来十年肝移植的最常见适应证[2-3]。但是目前，仍然缺乏针对NASH的有效治疗手段，现有的治疗措施仅旨在控制相关病症的发展[1]。因此，深入理解NAFLD的发生发展机制，对于延缓或减轻NAFLD的进展至关重要。

1 肝窦毛细血管化

肝脏微血管内皮主要由肝血窦内皮细胞(liver sinusoidal endothelial cell，LSEC)组成，LSEC是肝脏组织特化的一类血管内皮细胞，其一方面接纳来自内脏脂肪组织和肠道的血流，另一方面又参与维持肝脏实质及非实质细胞的物质交换和代谢。在哺乳动物中，LSEC具有独特的表型，表现为基底膜缺乏，并且细胞表面具有特征性的窗孔和筛板样结构，有利于某些大分子物质(包括脂质和脂蛋白)在血窦内外侧的转运[5]。生理条件下，LSEC是血液与肝实质之间进行双向脂质交换的主要调控者：首先，LSEC表面的窗孔可将脂蛋白、乳糜微粒和其他大分子有效地从肝血窦转移到Disse间隙，然后由肝细胞进行吸收。因此，LSEC的窗孔结构是一个天然的脂质选择屏障。其次，LSEC还可通过其较强的吞噬能力主动参与调节脂质转移，比如，其能够高效摄取肝脏微循环中氧化或乙酰化的低密度脂蛋白[5-6]。而在NAFLD发生时，LSEC会发生表型和功能的改变。其中最显著的变化即为毛细血管化，表现为细胞窗孔结构消失和血管基底膜形成。研究[7]发现，在NAFLD病理进程的早期，LSEC就会发生毛细血管化。LSEC毛细血管化的诱因目前尚未完全阐明，但目前大量的体内外研究结果均提示，饮食中高水平的脂质、碳水化合物和肠道菌群代谢产物等，都起到一定的促进作用。相反，毛细血管化又会促进肝脏向脂肪变性发展，其可能的机制是：毛细血管化发生以后，LSEC通透性降低会削弱肝细胞源性的极低密度脂蛋白向肝血窦扩散，从而导致胆固醇和甘油三酯在肝脏中滞留；另一种可能的机制是，肝细胞用于合成极低密度脂蛋白所需的、源自血液中的乳糜微粒由于肝窦毛细血管化的发生而难以进入肝细胞，因此代偿性地刺激了肝脏对脂质的从头合成途径，进而诱导肝脏发生脂肪变性。此外，还有观点[8]认为，在LSEC发生毛细血管化之后，乳糜微粒和饮食中的胆固醇难以通过窗孔进入肝脏来实现抑制HMGCoA还原酶的目的，而HMGCoA还原酶是肝细胞胆固醇生物合成的限速酶，因此间接激活了肝细胞内源性胆固醇的合成，加速了脂肪样变。

2 血管功能障碍

肝脏脂肪变性往往伴随门静脉压力的升高和肝内血管阻力的增加。研究[9]发现，在不伴炎症和纤维化的早期NAFLD患者中，肝静脉压力梯度(hepatic venous pressure gradient，HVPG)与肝脂肪样病变程度呈正相关，即患者肝脂肪变性越明显、HVPG值越大，提示门静脉压力越高。动物研究[10-11]也发现，肝脏单纯性脂肪变性越严重，动物肝内微循环越差，提示肝内的血管阻力越高。而肝内血管阻力升高主要是由发生脂肪变性后增大的肝细胞机械性挤压造成血窦腔隙减小，以及LSEC血管功能障碍两方面因素共同造成。血管功能障碍是指LSEC响应血流剪切力改变而调节血管扩张的能力丧失。多项研究[12-15]均表明，LSEC血管功能障碍可发生于NAFLD病理进程早期、肝脏炎症和纤维化形成之前，其功能障碍主要表现为eNOS活化受阻及肝内扩血管物质一氧化氮(NO)的合成水平降低。而导致该结果的主要机制包括高脂质环境暴露、胰岛素抵抗和肠道菌群失调[8]。另一方面，LSEC血管功能障碍也会反向促进肝脏向脂肪变性发展：首先，在eNOS-/-小鼠模型中，NO的合成被阻断，动物肝脏表现出显著的脂肪变性倾向[15-16]。其次，NO被证明可直接通过限制线粒体中柠檬酸合成而调控三羧酸循环；抑制乙酰辅酶A并激活AMPK等途径，发挥调节肝脏脂肪酸合成的作用[17-18]。更重要的是，已有研究[15,19-21]表明，采用激动剂或NO类似物增强动物体内eNOS/NO活性的治疗策略，能够有效改善NAFLD动物模型中的肝脏脂肪变性，其作用机制除了通过直接影响肝细胞脂肪酸合成以外(如前述)，可能还与eNOS/NO信号对LSEC毛细血管化的拮抗作用密切相关[22]。可见，NAFLD的病理进展与LSEC血管功能障碍相互影响，互为因果。

3 调控炎症反应

在长期高脂环境暴露下，不仅肝细胞内会产生过量活性氧成分(ROS)，LSEC内也会形成ROS累积，从而通过氧化应激加重细胞本身和肝脏的损伤。在NASH发生早期，轻度的炎症往往是可控的，且有益于肝脏自身的损伤后修复和再生。LSEC可通过屏障作用阻碍循环白细胞向肝实质浸入、抑制巨噬细胞活化以及控制自身炎症因子释放，进而发挥抗炎作用。而在NASH病理进展后期，过度的LSEC毛细血管化和持续恶化的血管功能障碍则更有助于巨噬细胞活化和炎症的级联放大。随着NASH病理进程的进展，LSEC逐渐高表达表面黏附分子ICAM-1、VCAM-1及VAP-1 (AOC3)，同时高水平分泌TNFα、IL-6、IL-1和MCP-1(CCL2)等炎症因子，最终转变为促炎表型。LSEC由抗炎表型向促炎表型转变的详细机制尚未阐明。初步研究认为，循环中高水平的氧化型低密度脂蛋白、游离脂肪酸、炎性因子如TNFα和IL-6[23]、肠道菌群紊乱及肠道屏障通透性增高造成的脂多糖刺激[1,4]等因素，均是促使LSEC向促炎表型转变的可能原因和机制。此外，NASH进展过程中，由肝细胞和各种炎症细胞释放的多种炎症因子也会进一步作用于LSEC，促使其向促炎表型转变。但是，调控LSEC向炎性表型转变的核心“开关分子”或“扳机点”事件仍有待阐明。

4 血管生成

血管生成是血管内皮细胞在缺氧环境下，由血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)刺激形成新生血管的过程。研究[24]发现，与正常人血清样本相比，NAFLD患者血清中VEGF水平更高。在动物模型中，VEGF在NAFL建模早期(1周内)即开始呈现上升趋势[25]。但是，多项研究[26-27]指出，血管生成则多在后期NASH进展阶段才开始出现，而不是早期NAFL阶段。因此，血管生成常被认为是NAFL向NASH进展的征象之一[26,28]。NASH病理进展过程中血管生成的机制包括：慢性炎症的直接刺激导致HIF-1a和VEGF转录水平增高、各种细胞因子和ROS释放造成MAPK/ERK通路激活、高脂环境暴露介导肝细胞释放促血管生成性微泡增多，以及LSEC本身高表达Angiopoietin-2[26]等促血管生成因子，以上均会导致NASH背景下肝脏病理性血管生成的增强。与其他慢性肝脏疾病的病理发展过程类似，病理性血管生成往往与肝脏组织的炎症反应程度呈正相关，而且多种抗血管生成的治疗手段均已被证明能够有效抑制NASH动物模型中的肝脏炎症反应[25-26]，进而有助于缓解NASH进一步发展。因此，在NASH进展过程中，持续加重的炎症反应会不断促进病理性血管生成，而过度的血管生成也会使炎症反应进一步恶化，两者相辅相成、相互促进。进一步揭示NAFL向NASH演变过程中病理性血管生成发生的关键分子机制，对于未来制订靶向性抑制NASH进展的治疗策略同样具有重要意义。

5 肝纤维化

肝纤维化是细胞外基质成分(ECM)在肝脏中过度沉积造成的病理征象，活化后的肝星状细胞(HSC)是肝脏中ECM的主要贡献者。而成熟分化的LSEC有助于维持HSC的静息状态[29]，在NAFL/NASH形成时，LSEC在早期便发生毛细血管化和血管功能障碍，因此失去了对HSC的抑制作用，HSC易被激活成为活化的肌成纤维母细胞，进而不断分泌ECM。研究[22,29]认为，eNOS/sGC/NO信号轴在维持LSEC成熟分化状态和血管正常功能方面均发挥重要作用，而Hedgehog信号通路也参与LSEC与HSC之间的信号传递[30]。同时，NASH背景下的LSEC也会通过主动分泌TGFβ和各种炎症因子等方式，参与HSC的活化。近年来研究也发现，血管内皮细胞也可以通过内皮-间质样转分化参与器官纤维化进展，而在NASH相关肝纤维化背景下，LSEC是否会通过内皮-间质样转分化途径介导血窦旁ECM沉积，值得进一步探索。病理性血管生成是各种慢性肝病继发肝纤维化的共同特征，因此，靶向血管生成的治疗策略对NASH相关纤维化同样适用，其有效性在动物水平已得到初步证实[25-26]，但其临床应用价值亟待通过后续临床试验进行验证。

6 小结与展望

在NAFLD病理进程的早期，LSEC会发生毛细血管化，表现为LSEC窗孔结构的消失和基底膜形成；同时也会伴随LSEC血管功能障碍，即LSEC响应血流剪切力改变参与调节血管扩张的能力丧失。LSEC的这些变化进一步促进了肝脏向脂肪变性发展，为NAFLD的病理进展奠定了基础。在NASH阶段，LSEC会释放炎症介质，募集炎症细胞，从而发挥促进肝损伤和炎症的作用。同时LSEC也将失去维持HSC静止状态的作用，并主动释放某些促纤维化介质，进而参与肝纤维化发生发展。除此之外，研究发现血管生成是NAFLD发生发展过程中的显著病理特征之一，并且其对肝脏炎症、纤维化甚至肝癌的发生发展均起到促进作用。因此，改善和维持LSEC的正常表型和血管功能，在未来可能是防治NAFLD及其并发症的有效治疗策略。