活化的肝星状细胞参与肝细胞性肝癌发生发展的研究进展

杨粒，钱保林，付文广，谭鹏，黎靖

[1.西南医科大学附属医院肝胆外科，四川泸州646000；2.西南医科大学附属医院四川省院士（专家工作站），四川泸州646000]

肝细胞性肝癌（hepatocellular carcinoma，HCC）不仅在肝脏原发性肿瘤类型中最为普遍[1]，并且在世界上致死癌症中首屈一指[2]，研究发现肝星状细胞（hepatic stellate cells，HSCs）是HCC 中的关键性因素，但相关作用及机制尚未完全阐明，近些年在针对HCC 的发生发展、侵袭转移以及治疗方面取得了重大进展，HSCs 与肿瘤微环境（tumor microenvironment，TME）在其中起着具有决定性的作用。本文主要介绍了活化后的HSCs 可与肝癌细胞、免疫相关细胞、肝脏其他非实质细胞等发生相互作用，影响整个肝脏微环境的稳态，共同决定HCC 的发生发展，并针对HSCs 这一治疗HCC 的靶点进行简要阐述。分析表明探究HCC 中的HSCs的作用有助于为HCC 的进一步治疗提供新的思路，本文将近期研究进展综述如下。

1 活化的HSCs与HCC的基本关系

1.1 HSCs的活化

HSCs 是一种肝非实质细胞，位于肝窦间隙内[3]，约占肝脏细胞总数的1/10，肝星状细胞有两种不同的状态：在健康肝脏中，HSCs 呈静息状态，静息状态的HSCs 又被称为储存细胞，在细胞质脂滴中储存甘油三酯以及维生素A[4]，当健康肝脏遭到损伤时，受损的肝上皮细胞、系统性代谢和免疫功能异常、组织微环境、肠道系统紊乱和肝炎病毒产物的旁分泌信号可以诱导HSCs 活化[5]。HSCs 发生活化后，会降低维生素A 的储存，细胞类型由此分化为肌成纤维细胞，该细胞较分化前具有较强活跃能力，主要表现为分泌纤维状I 型胶原蛋白，并且会形成厚且高度交联的胶原蛋白束，可转化为促进致癌过程的恶性表型[6]。近期研究[7]表明，缺氧是肝星状细胞活化的重要原因，HSCs活化的标志物转化生长因子β1（transforming growth factor β1，TGF-β1） 和α-平滑肌肌动蛋白（αsmooth muscle actin，α-SMA）的蛋白质和mRNA 表达水平随着缺氧暴露时间的增加而增加，同时大量临床研究发现，在缺氧的条件下可以致HCC 预后不良。

1.2 活化的HSCs与HCC细胞之间的关系

1.2.1 活化的HSCs 对HCC 细胞的直接作用 HSCs是HCC-TME 的重要组成部分，活化的HSCs 会大量分泌相关蛋白，例如：波形蛋白（vimentin）、细胞外基质蛋白（extracellular matrix protein）和α-SMA[8]

等，它们可分泌多种炎症因子及细胞因子，加剧炎症微环境的形成，参与影响HCC 发展的各个过程。同时有研究[9]表明，TGF-β1 会促进活化的HSCs 表达α-SMA，同时上调白介素1 （IL-1） 及HCC 中血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表达，从而促进HCC 的侵袭与转移。

1.2.2 活化的HSCs 对HCC 细胞的间接作用 除了HSCs 可直接作用于HCC 细胞外，活化后的HSCs 对邻近细胞及微环境同样发挥着重要作用，间接调控着HCC 的发展进程。有研究[10]表明，成纤维细胞生长因子9（fibroblast growth factor 9，FGF-9）在HCC 细胞不表达，而仅由HSCs 表达，重组FGF-9的刺激可诱导细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）和c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）活化，通过该途径可明显增强HCC 细胞的增殖和迁移；另外，Makino等[11]发现结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF） 主要是在HCC 细胞中表达，而HSCs 活化的标志物α-SMA 表达与CTGF 表达呈正相关，在小鼠模型中特异性敲除CTGF 减少了HCC 的细胞数量以及肿瘤的大小，其机制涉及CTGF 可激活HCC 附近的HSCs。近期有研究[12]发现，化学诱导缺氧环境，缺氧会增加HCC 细胞中细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs） 的释放，EVs 是HSCs 和HCC 细胞间重要介质，经过处理后的EVs 可增加HSCs 中促纤维化标志物的表达，促进HSCs 的活化，从而形成一个反馈，因此活化的HSCs 可与HCC 细胞相互调控，共同来决定HCC 的发展进程。

2 活化的HSCs通过TME来促进HCC

TME 在HCC 进展和治疗反应中起着至关重要的作用[1]。TME 分为细胞成分和非细胞成分。活化的HSCs 是细胞成分的一部分[13]，HSCs 表现出重要的生物学功能来影响HCC 的发生和进展[14]，例如：重构细胞外基质（extracellular matrix, ECM）、影响肿瘤微血管、免疫抑制等。

2.1 活化的HSCs参与ECM的重构

肝损伤时，肝脏微环境的改变主要以ECM 失调为特征，在其过程中会促进HCC 的发生和发展[15]。ECM 是HCC-TME 中的一个重要组成部分。HSCs 活化后会产生ECM 并沉积在肝窦间隙内形成瘢痕组织避免肝脏发生进一步损伤[16]，因此HCC与许多其他肿瘤的不同之处在于，它发生的基础是肝脏微环境严重改变。当HSCs 被激活时，其分泌的TGF- β1 能促进基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）的降解，并上调基质金属蛋白酶组织抑制剂 （tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMP）的表达，打破两者平衡，导致ECM 降解减少，沉积的ECM 又可以促进HSCs的激活[17]，形成一个HSCs-ECM-HSCs 正反馈环，促进HCC 的发生发展。TGF-β1 还能进一步促使HSCs合成大量的ECM，进而促进HCC 的发生发展及侵袭转移[9]。所以活化的HSCs 通过参与ECM 的重构，为HCC 发生发展的各个过程提供条件。

2.2 活化的HSCs分泌细胞因子来促进肿瘤血管的生成

有研究[18]表明，HCC 发生发展过程中还有很多的关键过程例如：肿瘤血管的形成等。新生的肿瘤血管能提供肿瘤细胞生长所需的必要物质，其过程如果发生异常可导致肿瘤细胞的侵袭、转移力发生改变，因此HCC-TME 内的血管生成与肿瘤的发展密不可分。HSCs 可以通过参与肿瘤微血管的生成，为肿瘤的发展提供有利条件[19]，活化的HSCs 会表达VEGF 等多种生长因子，可通过与内皮细胞表面的同源受体结合来促进肿瘤血管生成[1]，促进HCC 的侵袭转移[19]。同时还可诱导HCC细胞表达出更多的CD34 和VEGF 蛋白来促进HCC血管的形成[20]，另外，血管新生过程中的另一位主角就是内皮细胞，HCC 细胞可以诱导内皮细胞增殖和迁移，形成新的肿瘤血管，使得肿瘤更快速地生长。同时，血管生成素1 （angiopoietin-1，Ang-1）是由活化的HSCs 分泌，它也是促肿瘤血管新生的关键因子[20]，可通过向内皮细胞提供信号来促进肿瘤血管新生。综上所述，HSCs 可通过影响肿瘤血管的形成来调控HCC 发展的各个过程。

2.3 活化的HSCs可创造免疫抑制的环境

肿瘤免疫逃逸被视为癌症进展的标志，有研究[21]表明，活化的HSCs 可分泌一类特有的细胞因子来参与肝脏局部的免疫调控，并通过抑制免疫功能来影响HCC 发生发展的各个过程。而肝脏TME 由多种免疫细胞组成，活化的HSCs 也可与该类各种细胞发生相互作用来共同创造出免疫抑制的环境，从而支持HCC 的生长[22]。

2.3.1 HSCs 与T 细胞的相互作用 活化HSCs 和T 细胞之间的平衡可能会成为干扰肿瘤发生发展的癌症环境中的关键因素，说明HSCs 是功能复杂的非实质细胞，其机制涉及HSCs 可通过与T 细胞的相互作用共同来影响HCC 的发展方向[23]。研究[24]表明，HSCs 可通过分泌TGF-β1 来诱导T 细胞的凋亡、抑制增殖等作用，从而影响T 细胞的免疫功能。相反，Th22 细胞是新发现的CD4 效应T 细胞的一个亚群，可产生高水平的IL-22，而IL-22 可依赖MAPK 来促进HSCs 中的TGF-β 信号传导并诱导HSCs 产生更多的α-SMA，进而形成两者的相互效应[25]。另外HSCs 也会与Th17、γδ T 细胞、调节性T 细胞（Tregs）相互作用、相互影响来发挥免疫抑制的功能[26]，间接促进HCC 的生长发育。

2.3.2 HSCs 与髓系来源抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）的相互作用 MDSCs 是一类尚未成熟的细胞，当它的成熟分化机制受到影响，就会参与到抑制免疫功能的过程中[27]。研究[28]表明，活化的HSCs 可诱导MDSCs 的扩增来参与到免疫抑制环境中，MDSCs 的累积会抑制T 细胞的增殖。同时，活化的HSCs 会分泌高水平的肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor，TNF-α）和IL-6，而IL-6这种炎症因子的分泌可诱导MDSCs 的累积，进而产生抑制性酶来降低T 细胞的免疫力，为HCC 的创造有利的免疫条件[29]，而MDSC 在肿瘤环境中，发挥最重要的作用就是免疫抑制，抑制T 细胞效应，这与HSCs 有着协同作用，共同营造免疫抑制的环境，使HCC 得以快速发展。

2.3.3 HSCs 与肿瘤相关成纤维细胞（cancer associated fibroblasts，CAFs）的相互关系 CAFs 可通过抑制抗肿瘤免疫反应和影响TME 来促进HCC 的侵袭转移、发育和生长等多个方面[30]。CAFs 与HSCs 都是HCCECM 中最主要的细胞成分，它们都会参与到ECM成分的生成与沉积，通过调节上皮细胞的转化及免疫应答，来参与到内稳态的调节，因此CAFs 在对HCC 的发生和发展的过程中产生着重要的影响[31-32]。CAFs 被认为在包括HCC 在内的众多恶性肿瘤的发生发展中起着重要作用，但CAFs 的来源复杂，但值得注意的是，HCC 周围的CAFs 起源通常被认为是HSCs，说明CAFs 可以来源于HSCs[33]，有研究[34]表明在TGF-β1 等因子的激活作用下，HSCs 会向CAFs 转化，然后直接参与到ECM 的重塑，加剧肿瘤微环境同时抑制抗肿瘤免疫反应。

综上所述，HSCs 在重构ECM、影响肿瘤微血管以及机体免疫抑制等方面是一种功能丰富且复杂的肝非实质细胞。值得注意的是，HCC 的发展过程是一个复杂的病理过程，其进程被各种细胞成分和非细胞成分所调控，HSCs 与其他肝非实质细胞的相关作用在调控HCC 进程的各个过程中同样起着举足轻重的作用，其机制涉及多种肝非实质细胞内、细胞间的交互作用以及复杂的分子信号通路，其研究在治疗HCC 中具有重要的指导意义。

3 活化的HSCs 与其他肝非实质细胞的相互作用来调控HCC

3.1 HSCs 与肝窦内皮细胞（liver sinusoidal endothelial cells，LSECs）的相互作用

LSECs 是最为常见的肝非实质细胞[35]，其独特的窗孔结构及功能特性决定它在维持肝脏正常生理功能以及防止肝脏疾病发生发展中的作用至关重要。在正常肝脏中，肝细胞和HSCs 产生的VEGF刺激LSECs 产生一氧化氮（NO），NO 是血管紧张程度的重要调节剂，可维持了LSEC 的正常功能[36]，LSEC 的正常功能不仅能抑制HSCs 的激活，还能使活化的HSCs 发生逆转，变为静止状态[37]，间接抑制了HCC 的发展。另外，当肝脏受到有害刺激后，受损的LSECs 可以合成TGF-β 和血小板生长因子（platelet-derived growth factor， PDGF）， 从而激活HSCs 并促进ECM 的合成[38]，活化的HSCs 产生大量的胶原蛋白积聚可能导致LSECs 窗孔的丧失[39]，LSECs 失去窗孔后即肝窦毛细血管化，毛细血管化的LSECs 失去其肝保护性和抑制HSCs 活化的能力[40]，此时又能促进HCC 的发展。因此，活化HSCs 和LSECs 之间有着密切的相互作用，在共同调节HCC 的进程中发挥着重要作用。

3.2 HSCs 与枯否细胞（Kupffer cells，KCs）的相互作用

KCs 在肝脏局部免疫环境中，同样扮演着关键角色，KCs 在一定条件下可激活HSCs 及维持活化HSCs 的活性，间接地促进了HCC 的发展[41]。在分子水平上，KCs 也可产生细胞因子和趋化因子，例如：TGF、PDGF、TNF、IL-1 等来调控HSCs 的激活[42]。活化的KCs 通过分泌CCL2 和CCL5 引起HSCs的迁移和募集[43]，其中CCL2 和巨噬细胞集落刺激因 子（macrophage colony stimulating factor，M-CSF）又能反向激活KCs 进一步增强炎症反应[14]，形成一个KCs-CCL2-KCs 的反应环[44]。相反，衰老的HSCs可分泌大量的EVs，促进KCs 分泌表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF） 降低其抗肿瘤作用[45]，活化的HSCs 又可以通过旁分泌作用调节KCs 的积累和增殖[46]。综上，HSCs 与KCs 也存在密切的相互作用，共同调控着HCC 发展的方向。

3.3 HSCs 与树突状细胞（dendritic cells，DCs）的相互作用

DCs 约占所有非实质细胞的1%[47]，它可通过T 细胞这个“桥梁”参与到局部免疫调控的环境中来，其机制涉及DCs 可促进T 细胞充分发挥对抗肿瘤细胞的作用，增强其免疫力，从而达到抑制HCC 的目的[48]。值得注意的是，HSCs 在体外通过C3 途径可促进T 细胞凋亡并降低其增殖，同时抑制DCs 的成熟并诱导MDSC 的扩增，达到免疫抑制的效应并促进HCC 的发展[49]，通过体外研究发现，人参皂苷Rg1 （ginsenoside Rg1，G-Rg1）可通过抑制吲哚胺2，3 双加氧酶1（indoleamine 2，3-dioxygenase 1，IDO1）介导的抑制DC 的成熟，同时也可抑制HSCs 的增殖和α-SMA 表达水平[50]，从而改善微环境。综上，HSCs 与DCs 的相互作用在调节微环境上发挥着重要作用。

综上，在HCC 的发生发展、侵袭及转移的过程中，HSCs 作为肝非实质细胞中的重要角色，活化的HSCs 可与其他肝非实质细胞发生相互作用、相互影响，共同来调控HCC 的进程。

4 现有关于针对HSCs 的治疗在HCC 中的情况

针对活化HSCs 的靶向治疗已成为有前景的改善HCC 治疗结果的策略[1]。下面总结目前在靶向HSCs 的小分子化合物、传统中药以及基因治疗3 个方面来治疗HCC 的研究进展。

4.1 靶向活化的HSCs的小分子化合物

通过靶向活化的HSCs 的小分子化合物来治疗HCC，其机制涉及抑制HSCs 活化、诱导活化的HSCs 凋亡等。例如：异丙酚可通过mTOR 自噬途径抑制TGF-β1 诱导的HSCs 的活化[51]，进而抑制HCC 的发展。同时，用支链氨基酸（branchedchain amino acid，BCAAs） 处理活化的HSCs 细胞，会使I 型胶原α1（col1α1）和TIMP2 在mRNA 水平上的表达增加，α-SMA 在蛋白水平上的表达增加，其中亮氨酸和缬氨酸可明显消除TGF-β 诱导的HSCs 活化，进而达到抑制HCC 的目的[52]。另有研究[53]发现，异甘草酸镁（MgIG）已显示出通过促进内质网应激来诱导活化的HSC 的凋亡，从而减轻小鼠因CCl4引起的肝纤维化的肝损伤和纤维化；同时MgIG 可上调血红素加氧酶1 （hemeoxygenase-1，HO-1）的表达，进而促进转铁蛋白、转铁蛋白受体、铁蛋白重链过表达、膜铁转运蛋白低表达，导致细胞内铁沉积，脂质过氧化物集聚，诱发HSCs 铁死亡[54]，间接抑制了HCC 的进程。

4.2 靶向活化的HSCs的传统中药

近年来，关于靶向活化的HSCs 的传统中药来治疗HCC 的研究也取得较大进展。有研究[55]表明，姜黄素是一种多酚，是一种天然化合物，已被广泛研究为保肝剂，姜黄素可降低α-SMA 和Smad3 蛋白和mRNA 水平，通过GSH 和NF-κB、JNK-Smad3和TGF-β-Smad3 通路，使活化的HSCs 减少来达到治疗HCC 的效果。又有研究[56]表明，何首乌无论在动物或细胞模型中，经过加工后的活性成分都可以抑制HSCs 的活化、降低炎症细胞因子的表达、ECM 的沉积以及促进HCC 细胞凋亡来抑制HCC 的进程。同时，黄芩不仅可通过抑制HSCs 的活化、阻断肿瘤细胞周期来抑制HCC 细胞的转移，而且可促进诱导HCC 细胞发生自噬和HCC 细胞凋亡，进而达到抑制HCC 发展的效果[57]。

4.3 靶向活化的HSCs的基因治疗

通过靶向活化的HSCs 的基因治疗中的重要角色及代表即是microRNAs（miRNAs），又称为小非编码RNA，约22 个核苷酸长度，通过与靶转录物的结合作为miRNAs 的应答元件的特定位点，从而产生对转录物的降解或翻译抑制来发挥它们的转录后调节作用，其表达失调在疾病进展中起着重要作用[58]。各种研究已经证明，miRNAs 具有组织和细胞类型特异性表达，在肿瘤的发生过程中表现出肿瘤抑制或致癌效应。因此近年来，miRNAs最近已被确定为靶向HSCs 的新型药物。有研究[59]表明，miR-34a-5p 可以直接靶向SMAD4 以使TGF-β1/SMAD3 通路失活并抑制HSCs 的活化，进而抑制HCC 的发生发展。同时，miR-98 通过直接靶向HLF并与HIF-1α/TGF-β/Smad2/3 信号通路相互作用而抑制HSCs 活化[60]，在一定程度上抑制了HCC 的进程。

5 总结与展望

本综述通过对HSCs 直接或间接来影响HCC 的各个进程以及靶向HSCs 来治疗HCC 的总结，强调了HSCs 与HCC 之间的相互作用是非常复杂、多变的一个过程，虽然目前HSCs 在HCC 中的作用、HSCs 对HCC-TME 的影响以及HCC 的治疗已成为了研究的热点，但也是困扰着众多研究者的难点，探究HSCs 在HCC 的早期诊断及预后监测、甚至靶向治疗中有着很大的潜力。继续研究HSCs 在HCC发生发展中的作用机制、针对HSCs 这一靶点来研发更安全且高效的抗HCC 的药物的意义非凡，此外，靶向细胞外囊泡、铁死亡、细胞焦亡、免疫抑制和逃逸、缺氧等来治疗HCC 也逐渐成为众多研究者们的焦点，其机制有待继续探究，争取早日为治疗HCC 提供新的思路，为广大HCC 患者提供新的治疗手段。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。