肝脏细胞自噬对肝纤维化的影响研究进展*

张 喆 朱 锐 秦仁杰△

1华中科技大学同济医学院附属武汉中心医院体检科，武汉 430014 2华中科技大学同济医学院附属协和医院中西医结合科，武汉 430022

细胞自噬对于维持细胞、组织及器官的稳态具有重要作用，并与多种病理生理过程密切相关。肝脏接受着肝门静脉的灌注，容易受到各种有害物质的损伤，而细胞自噬在降低肝脏损伤、调节肝脏内环境稳态中发挥重要作用[1]。肝纤维化是由慢性肝损伤导致的细胞外基质(extracellular matrix，ECM)蓄积的过程，造成这一病理改变的常见诱因有病毒性肝炎、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝炎和自身免疫性疾病等[2]，多种细胞包括肝星状细胞(hepatic stellate cell，HSC)、浸润的免疫细胞、肝实质细胞等都参与了肝纤维化过程。自噬在肝纤维化过程中亦具有调节作用，其中HSC的自噬可以促进肝纤维化的发生发展[3]，而肝细胞的自噬则被认为可减少炎症、抑制肝纤维化。自噬对肝纤维化的调节是双向且复杂的，现本文对肝脏中不同细胞的自噬对肝纤维化的影响进行综述如下。

1 自噬的概述

“自噬”一词来自于希腊语，直译是“自我吞噬“的意思，是真核生物发展中一种进化上高度保守并受严格调控的过程[4]。Christian de Duve最早在1955年发现了溶酶体，并于1963年定义了自噬：即将细胞内物质输送至溶酶体或液泡进行降解的细胞过程[5]。细胞自噬具有重要的生理作用，包括对物质循环利用以适应代谢压力，清除细胞内错误折叠的蛋白及受损的细胞器等潜在有害物质[6]。自噬发生紊乱将导致多种疾病，如肿瘤、帕金森病、克罗恩病等[7]。

自噬受到多种自噬相关基因(autophagy related gene，ATG)的调节，其过程可大致概括如下：细胞受外界刺激于胞内形成自噬泡，接着Atg5-Atg12-Atg16 L复合物形成并与自噬泡融合，随后微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3)由可溶解形式(LC3-Ⅰ)转变为脂溶形式(LC3-Ⅱ)并与自噬泡结合形成自噬小体，最后自噬小体与溶酶体结合形成自噬溶酶体，并对其内容物进行降解[8]。根据降解的底物不同又可分为选择性自噬和非选择性自噬。选择性自噬中根据来自的细胞组分不同又可分为线粒体自噬、内质网自噬、铁蛋白自噬等[9]。肝脏一方面接受着门静脉运输来的可能包含炎性物质的血液，且对嗜肝病毒十分敏感，容易受各种代谢产物、毒物的损伤，另一方面肝细胞周转率较低，容易产生毒素堆积，需要通过自噬以减少细胞副产物的产生，因此自噬对于维持肝脏稳态意义重大[10]。

2 肝纤维化的概述

肝纤维化是肝脏对各种原因所致肝损伤的病理改变，以ECM蓄积为主要特点。若肝损伤是急性、暂时的，纤维化可逐渐被吸收而恢复成为正常的肝脏结构；但若损伤是慢性、持续的，ECM则会持续积累，部分纤维化会形成瘢痕组织代替肝实质，造成不可逆的肝纤维化，最终可发展为肝硬化、肝衰竭甚至肝癌[11]。

HSC占肝脏固有细胞总数的15%，其受损伤刺激后会从静止状态转化为激活状态，分化出具有增殖、迁移特性的肌成纤维细胞。肌成纤维细胞通过分泌ECM蛋白，包括胶原蛋白、层黏连蛋白和纤维连接蛋白等，以及ECM相关细胞因子，包括转化生长因子-β(TGF-β)和结缔组织生长因子(CTGF)等，共同参与纤维化过程，可以说HSC是肝纤维化的主要促成者[12]。除HSC外，多种细胞均参与了肝纤维化过程，如炎性浸润的巨噬细胞、肝细胞、肝窦内皮细胞(liver sinusoidal endothelial cell，LSEC)以及一种反应性导管细胞(reactive ductular cells，RDC)等，这些细胞的自噬对肝纤维化均有调节作用[13]。

3 不同细胞自噬对肝纤维化的影响

3.1 HSC自噬

肝损伤过程中，受损的肝细胞、上皮细胞及免疫细胞等可通过旁分泌血小板生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)、TGF-β等细胞因子激活HSC，促进其分化成为分泌基质蛋白的肌成纤维细胞，这是肝纤维化的主要原因。有研究[14]应用四氯化碳(CCl4)和硫代乙酰胺(TAA)诱导肝损伤，结果发现活化的HSC发生了自噬。随后通过敲除Atg7抑制HSC的自噬能减少基质蓄积和纤维化，提示HSC的自噬可以促进肝纤维化的进程。另外HSC细胞质中含有大量脂滴[15]，HSC自噬可能促进了脂滴分解成游离脂肪酸，为其激活、分化及分泌ECM提供了足够的能量，进而促进肝纤维化。目前认为脂滴的流失是HSC激活的特征，但有研究[16]通过诱导HSC激活发现其胞质内脂滴含量变化不大，认为脂滴对于激活HSC并造成纤维化的意义有待商榷。此外，有研究[17]表明HSC中维生素D受体(vitamin D receptor，VDR)配体降低TGF-β/SMAD3靶基因表达并抑制纤维化。另有研究[18]发现p62/sequestosome-1可通过促进VDR信号转导抑制HSC活化及纤维化，p62的积累量与自噬活性成反比，这意味着抑制HSC自噬亦有可能通过该信号通路抑制纤维化。然而HSC自噬普遍认为能促肝纤维化进展，其具体机制如何、是否适用于临床仍有待于进一步深入研究。

3.2 巨噬细胞自噬

在肝损伤过程中，巨噬细胞通过清除细胞碎片维持内环境稳态，同时它也通过募集免疫细胞引起炎性浸润，激活HSC和成纤维细胞，从而引起纤维化[19]。有研究[20]显示巨噬细胞具有潜在的促纤维化作用。也有研究[21]发现一类低表达Ly-6C的巨噬细胞具有修复纤维化的能力。因此，巨噬细胞对于肝纤维化表现出双向作用。

关于巨噬细胞自噬对肝纤维化的影响，有研究[22]通过条件性Atg5基因敲除小鼠髓系细胞抑制巨噬细胞自噬，予以脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)刺激后发现其巨噬细胞分泌的IL-1α、IL-1β水平升高，与此同时CCL4诱导的肝损伤、炎症及纤维化程度加重。因此可以推测，巨噬细胞自噬降低了IL-1α、IL-1β的表达，进而保护肝脏，抑制了肝纤维化进程。另一项研究[23]通过LPS和D-半乳糖胺诱导巨噬细胞Atg5缺陷型小鼠肝损伤后发现，小鼠血清中IL-1β水平上升并加重纤维化进程；研究者认为这是NLRP3炎性小体和caspase-1的活化导致巨噬细胞中pro-IL-1β的裂解增强所致。因此，巨噬细胞自噬可能通过抑制炎症小体依赖性IL-1β的产生来限制肝损伤和纤维化。

3.3 肝细胞自噬

肝实质细胞是肝脏中数量最多的细胞，在持续性的肝损伤中，死亡的肝细胞会释放损伤相关的分子模式(damage associated molecular patterns，DAMPs)，DAMPs一方面激活了肝细胞的NLRP3炎症小体诱导了其焦亡并促进炎症反应，另一方面也可激活HSC，促进肝纤维化[24]。在其他肝脏疾病模型中，Devhare等[25]发现HCV感染的肝细胞通过分泌外泌体激活HSC，促进纤维化。在非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)模型中，肝细胞通过激活TAZ-Ihh通路导致脂肪变性和NASH，从而促进肝纤维化[26]。可见在肝损伤过程中，受损的肝细胞主要起促进肝纤维化的作用。

而关于肝细胞自噬对肝纤维化的影响，Ni等[27]发现特异性敲除肝细胞Atg5基因的小鼠肝脏炎症和纤维化程度更为严重。其原因是Atg5缺失导致p62的积聚和Nrf2的活化，诱导肝细胞凋亡，加重肝脏炎症，从而促进肝纤维化。Amir等[28]通过GalN/LPS诱导Atg7基因缺失小鼠的肝损伤，发现自噬缺失的肝细胞中tBid表达上升，细胞色素c释放诱导细胞凋亡，其机制可能为自噬的缺乏导致JNK/c-Jun信号通路增强，从而促进caspase-8的活化并诱导凋亡。通过腺病毒诱导肝细胞过表达Atg7和beclin1基因进一步研究发现，GalN/LPS诱导肝损伤模型中剪切的caspase-8和Bid水平有所降低，肝组织的慢性损伤也有所减少[29]。因此肝细胞自噬可通过减少细胞凋亡、炎性浸润及HSC的激活，从而缓解肝纤维化。

3.4 LSEC自噬

LSEC是肝脏内一种高度分化的构成肝血窦壁的内皮细胞，在调节肝窦血流与周围组织的物质交换中起着重要作用，其表型与肝纤维化进展息息相关。正常的LSEC具有正常的窗孔结构，而毛细血管化的LSEC缺少了窗孔结构及相关功能。正常的LSEC在慢性肝损伤中能拦截凋亡小体及相关细胞因子，阻止HSC活化，并且可以逆转活化的HSC，维持其稳态，然而一旦LSEC丢失了窗孔结构，它不仅不能阻止反而促进了HSC的活化。可见LSEC对肝纤维化的调节具有双向作用。

有研究[30]通过CCL4诱导小鼠肝纤维化，结果发现，早期肝损伤时LESC的自噬活性增强并表现出保护肝脏、减少纤维化的作用。而对特异性敲除小鼠LSEC的Atg7基因并予以CCL4处理，LSEC毛细血管化明显增加，肝纤维化程度加重。这提示LSEC的自噬对于维持肝脏正常结构、减少肝损伤并降低肝纤维化具有重要作用。而Hammoutene等[31]通过电镜观察NASH患者肝组织发现，相比于正常组，NASH患者的LSEC缺少自噬活性，体外敲除肝内皮细胞Atg5基因诱导自噬缺陷导致炎性因子IL-6及TGF-β的表达增加。另外，通过对Atg缺陷鼠构建NASH模型时也发现，LSEC自噬缺陷导致了其功能表型的变化，模型小鼠更容易发生凋亡并诱导炎症，且肝脏更容易发生脂质变性和肝纤维化。但用雷帕霉素诱导体外LSEC过度自噬则导致小窝蛋白降解，引起LSEC窗孔结构的丢失，同时激活HSC[32]。故据此推测，LSEC的自噬水平高低对自身正常的功能结构有着不同的影响，只有适中的自噬水平才可维持自身正常的结构与功能，减少HSC的激活从而降低肝纤维化。

3.5 RDC自噬

导管反应(ductular reaction，DR)是在多种肝脏损伤性疾病中可见的胆管反应性增殖增生现象，参与此过程的细胞RDC可能来源于胆管细胞、肝细胞或肝祖细胞，DR的发生通常还伴随着血管增生和炎性细胞的浸润以及HSC的激活和肝纤维化。

早期研究通过免疫荧光检查原发性胆汁性肝硬化患者自噬相关蛋白LC3和p62的表达发现，自噬与胆管细胞尤其是衰老的胆管细胞有显著关联[33]。Hung等[34]在肝硬化患者中也发现了自噬相关蛋白(LC3B、LAMP2等)与DR的共定位，随后通过肝硬化模型发现，用氯喹阻断自噬可减轻DR和肝纤维化。进一步研究[35]发现肝硬化模型中RDC的自噬水平不仅更高，还表现出向间充质细胞转化的表型，同时敲除自噬相关基因可抑制RDC表型的转化。故RDC的自噬有助于维持自身向间充质细胞转化的表型，减少肝纤维化，但具体机制还需要进一步研究。

4 总结与展望

肝脏中不同的细胞自噬对肝纤维化有不同的影响。在慢性肝损伤过程中，HSC的自噬通过降解脂滴为其激活提供能量，从而促进肝纤维化；巨噬细胞自噬可减少炎症因子的释放，抑制肝纤维化；肝细胞自噬可减少凋亡和炎性浸润从而降低肝纤维化；LSEC的正常自噬水平可减少毛细血管化，维持其正常的结构和功能，减少HSC的激活并抑制肝纤维化；而RDC自噬有助于维持向间充质细胞转化的表型而保护肝脏、减少肝纤维化。

肝细胞、巨噬细胞、LSEC等细胞自噬虽然都在一定程度上影响肝纤维化，但HSC的激活、转化以及分泌ECM依然是肝纤维化的直接原因，且HSC与肝细胞、免疫细胞、上皮细胞等肝脏中多种细胞均有交流，这些细胞或通过HSC间接影响了肝纤维化进程。HBV感染的肝细胞可通过外泌体激活HSC，Zhang等[36]也发现在肝纤维化模型中TRIB3蛋白抑制了肝细胞自噬，并促进肝细胞分泌富含INHBA/Activin A的外泌体，从而激活HSC。可见，肝纤维化过程中HSC与其他细胞及组分间的交流仍需要进一步揭示，如何靶向抑制HSC凋亡或激活仍旧是治疗或逆转肝纤维化的重要研究方向。