吡咯生物碱相关肝窦阻塞综合征发病机制的研究进展

2021-12-22刘文成

临床肝胆病杂志 2021年4期

刘文成，李琰，常冰

中国医科大学附属第一医院消化内科，沈阳 110001

肝窦阻塞综合征(hepatic sinusoidal obstruction syndrome，HSOS)是由各种原因导致肝窦、肝小静脉和小叶间静脉的内皮细胞脱落从而阻塞肝窦的一种肝脏血管性疾病，伴有肝内淤血、肝损伤和门静脉高压[1]。在我国，HSOS主要是由摄入含吡咯生物碱(pyrrolizidine alkaloid, PA)的土三七引起的，称为PA诱导的肝窦阻塞综合征(pyrrolizidine alkaloid-induced hepatic sinusoidal obstruction syndrome, PA-HSOS)[2]。临床上以肝区疼痛、腹胀、黄疸、腹水、肝肿大为主要表现。全球范围内发病率最高可达70%[3]，严重的PA-HSOS常导致多器官衰竭，并伴有高病死率(30%～69.2%)[4]。肝活组织检查是诊断PA-HSOS的金标准，目前该疾病的治疗以立即停止服用含PA植物、对症支持治疗、糖皮质激素治疗、经颈静脉肝内门腔分流术、肝移植术、抗凝、去纤苷等治疗为主，重症患者治疗有限，故研究PA-HSOS的发病机制至关重要[5]。

1 PA及代谢物对肝脏的毒性作用

PA主要由千里光次碱和千里光次酸构成，有不饱和型和饱和型两种。其中不饱和型PA对人和动物具有遗传毒性、致癌性和肝毒性[6]。不饱和型PA的原型化合物毒性较低，在肝脏中由CYP3A (P450细胞色素)介导下氧化、氮氧化、脱甲基化为脱氢吡咯生物碱(dehydropyrrolizidine alkaloids,DHPA)，再水解为脱氢倒千里光裂碱(dehydroretronecine,DHR)[7-8]。这两者均可以与蛋白结合形成吡咯蛋白加合物(pyrrole-protein adducts,PPA)[9-10]，进而损伤肝窦内皮细胞(sinusoidal endothelial cell，SEC)。

SEC损伤标志着PA-HSOS的开始[11]，保护SEC可以预防PA-HSOS[12-13]。SEC最初的损伤可以归因于F-肌动蛋白解聚[14]，该解聚是PA反应性代谢物与F-肌动蛋白共价结合所导致的。由于肌动蛋白对维持SEC正常形态起主要作用，其解聚使SEC变得更加圆整，并诱导基质金属酶-9(matrix metalloproteinase-9,MMP-9)释放[15-17]。MMP-9上调导致SEC与肝细胞之间的狄氏间隙中细胞外基质(ECM)降解[18-19]。内皮细胞形态改变和ECM降解使肝窦屏障破坏，红细胞外流进入狄氏间隙。随后SEC坏死、脱落，并阻塞肝窦，形成PA-HSOS。此外，已知血管内皮生长因子(ascular endothelial growth factor,VEGF)通过激活SEC也可使MMP-9表达上调[20-22]。并且MMP-9上调也可能与持续的ERK1/2磷酸化、肝静脉NO浓度降低有关[18-19]。同时抑制MMP-9的产生也能作为防治PA-HSOS的靶点，现已发现一种MMP-9抑制剂可以抑制野百合碱诱导的PA-HSOS动物模型[14]。

此外，完整的微血管功能需要不同的肝窦内皮细胞群[即Kupffer细胞、SEC和肝星状细胞(HSC)]。SEC作为其中的一员，是一种独特的内皮细胞，其既具有血管内皮的功能，又具有清除循环废物分子和抗原的清道夫细胞的功能，在Kupffer和肝树突状细胞的协同作用下，它们可能参与肝脏的免疫调节功能[13]。SEC被损伤后，相关功能也会随之被破坏，并参与PA-HSOS的发病过程。

由此可得，不饱和型PA进入人体后通过CYP3A介导形成亲电的DHPA和DHR，这两者均可与蛋白结合形成PPA，PPA损伤SEC，成为诱导PA-HSOS的主要原因。在PA反应性代谢物的作用下，F-肌动蛋白解聚与MMP-9上调使SEC损伤、脱落并阻塞肝窦形成PA-HSOS。同时SEC功能失调也可能加重PA-HSOS。并且PA在损伤SEC的同时，也会通过细胞骨架坏死和崩溃[2]、诱导凋亡[11,23]等途径损伤肝细胞，参与PA-HSOS的发展。

2 宿主因素：PA-HSOS的解毒机制是SEC更易受损的主要原因

由于肝腺泡Ⅲ区SEC含有丰富的 CYP3A，基础谷胱甘肽(glutathione，GSH)水平明显降低，GSH被严重消耗后，该区SEC更容易受损，这与PA-HSOS的临床病理表现相符。GSH是一种还原剂，可以保护细胞免受有毒自由基和亲电化合物的伤害[24-25]。PA-HSOS过程中DHPA和DHR分别与GSH作用形成吡咯-谷胱甘肽结合物，释放到胆汁中排出体外，参与PA的解毒途径[4]。体外研究[26]表明，引起PA-HSOS的药物在毒性开始之前就开始消耗SEC内的GSH。在反复暴露于PA后，很可能已经超出了防止PA-HSOS发生的保护机制[27]，从而损伤SEC。因此选择性耗竭SEC中具有保护作用的GSH是导致PA-HSOS发生的主要因素，同时外源性给予GSH可以起到预防PA-HSOS的作用[26]。

PA除GSH解毒途径外，PA的氮氧化也常作为PA-HSOS的一种解毒机制，因为PA-N-氧化物的毒性明显较低，且会通过尿液快速排泄[28]。人体摄入的PA常以N-氧化物形式为主，但PA的N-氧化物可转化为PA，然后通过与PA致肝毒性相同的机制，包括DHPA和DHR的活化、与蛋白反应生成PPA，诱导PA的N-氧化物产生肝毒性，导致PA-HSOS[29]。故需进一步研究PA-HSOS的解毒机制，这有助于为研究新的治疗方式提供理论依据。

3 PA-HSOS的影响因素

3.1 PA-HSOS与炎症反应 SEC损伤和白细胞-内皮细胞平衡破坏[18]是PA-HSOS炎症反应的始动因素，同时肝脏炎症反应在PA-HSOS的发生发展中起重要作用[1]。该炎症反应以炎症趋化细胞因子和中性粒细胞趋化因子诱导中性粒细胞在窦状区聚集为特征。中性粒细胞导致肝脏微循环恶化，并且当中性粒细胞外溢到肝实质后，激活的中性粒细胞介导氧化应激诱导肝细胞线粒体功能障碍，从而促进肝损伤[30]。研究[31-32]显示，抑制炎症反应有助于减轻野百合碱诱导的HSOS大鼠模型，但其具体药物和应用还有待进一步通过临床试验进行探究。

PA-HSOS的炎症反应以中性粒细胞在窦状区聚集为特征，中性粒细胞相较于SEC更倾向作用于肝细胞，肝实质损伤加重，使PA-HSOS的病变范围进一步扩大，因此控制炎症在理论上可以有效控制疾病发展。

3.2 一氧化氮(NO)浓度下降在正常肝脏中，NO主要由SEC的结构性NO合成酶合成。NO浓度下降可从以下几个方面参与PA-HSOS的发生发展：(1)NO浓度下降诱导肝窦循环紊乱[33]。NO作为血管扩张剂参与调节肝循环的血管张力，同时作用于HSC调节肝窦血流。(2)NO浓度下降通过正反馈增加MMP-9的表达, MMP-9与ECM的降解有关[18]。(3)NO浓度下降诱导SEC和HSC的激活。肝细胞和SEC产生的VEGF及SEC自身释放的NO能维持SEC的静止状态。SEC的激活具有促炎、促凝的作用[34]。同时NO生成也维持HSC处于静止状态，并促进活化的HSC向静止状态逆转[35]。而NO的下降会使SEC和HSC处于活化状态，参与疾病发展。因此，调节SEC的NO释放能从肝窦循环、MMP-9、SEC和HSC三个方面改善PA-HSOS，但NO浓度下降的机制尚未明确，需进行深入探究。

3.3 PA-HSOS过程中出现凝血-纤溶系统紊乱和肝纤维化

3.3.1 狄氏间隙中血小板聚集，释放相关细胞因子 SEC的损伤可能破坏凝血-纤溶系统平衡[36]。PA-HSOS过程中狄氏间隙发生血小板聚集，被称作外渗血小板聚集(extravasive platelet aggregation,EPA)[37]，主要发生在肝腺泡Ⅲ区。血小板形成白色血栓后，会分泌一些细胞因子，包括血栓素A2(TXA2)、VEGF-A、TGFβ和纤溶酶原激活物抑制物1(PAI-1)，这些细胞因子可以引起中心静脉痉挛[37]。其中TGFβ可以引起狄氏间隙胶原沉积，抑制物质交换，PAI-1和TGFβ通过抑制肝细胞生长因子干扰肝再生[38-39]。血小板是否参与HSC产生的胶原聚集，从而参与PA-HSOS的形成暂无直接证据。

3.3.2 肝纤维化前文中提到NO浓度下降等因素会激活HSC，激活的HSC获得肌纤维母细胞表型，这是肝纤维化的重要因素，包括分泌经典标志物α-平滑肌肌动蛋白和TGFβ1。TGFβ1是PA-HSOS患者肝纤维化发生发展过程中最重要的细胞因子之一[39]，其上调是HSC活化的标志[40]。体外研究[41]表明，TGFβ1的过表达可以特异性诱导成纤维细胞产生结缔组织生长因子(CTGF)，刺激成纤维细胞增殖和细胞外基质的合成，直接导致肝纤维化。还有其他细胞因子促进肝纤维化的形成，例如肿瘤坏死因子α、核因子-κB[19]。其中肝纤维化与氧化应激也有关联，但确切的机制尚不清楚。

根据以上研究可知，稳定凝血-纤溶系统平衡、调节相关细胞因子有助于促进肝再生、预防PA-HSOS过程中的肝纤维化。虽然已经在临床研究中证实使用低分子肝素和华法林抗凝治疗能改善轻中度PA-HSOS患者的临床表现和生存率[4]，但还需更多的基础研究以确定凝血细胞因子在疾病中发挥的重要功能，以便于临床靶向调控，改善治疗效果。

3.4 骨髓祖细胞修复功能下调 PA-HSOS中骨髓来源的SEC祖细胞在肝窦损伤时会取代被损伤的SEC，但其修复功能在PA-HSOS中并不充分，及时输注骨髓有治疗作用[12]。