研究背景
肝纖維化是指由各種致病因子所致肝內結締組織異常增生
,導致肝內彌漫性細胞外基質過度沉澱的病理過程
。它不是一個獨立的疾病
,許多慢性肝髒疾病均可引起肝纖維化。其病因大致可分為感染性(慢性乙型
、丙型和丁型病毒性肝炎
,血汲蟲病等)
,先天性代謝缺陷(肝豆狀核變性
、血色病
、α1-抗胰蛋白酶缺乏症等)及化學代謝缺陷(慢性酒精性肝病
、慢性藥物性肝病)及自身免疫性肝炎
、原發性肝汁性肝硬化和原發性硬化性膽管炎等
。
在正常肝組織中
,各種細胞及細胞外基質有精確的相對比例和特定的相對空間位置
,通過細胞之間
、細胞與細胞外基質之間的信號傳遞精確地調控著結構
、功能和代謝狀態
,成為一個相對穩定的微生態係統
。從動態的觀點來看
,纖維增生是指各種細胞外基質合成增加
,而纖維分解則是指細胞外基質的降解過程
;肝纖維化的發生
、發展和轉歸取決於二者的“淨效應”
。急性肝損害所致肝髒纖維增生是機體對於肝實質損傷的一種修複反應
,一旦病因去除則過多的細胞外基質被降解,肝組織內細胞內細胞與基質萬分恢複正常
,因而不產生肝髒纖維化
。但慢性肝病所致的持續或反複的肝實質炎症壞死可引起纖維結締組織大量增生
、而其降解活性相對或絕對不足
,因此大量細胞外基質沉積下來形成肝纖維化
。如果肝纖維化同時伴有肝小葉結構的破壞(肝再生結節)
,則稱為肝硬化
。但是
,在臨床上難以將兩者截然分開
,因為慢性肝病由肝纖維化到肝硬化是一個連續的發展過程
。近年的基礎和臨床研究表明
,如果能給予有效的病因治療
,或能直接抑製細胞外基質的合成和/或促進其降解
,則已經形成的肝纖維化甚至早期肝硬化也是可以逆轉的
。
肝星狀細胞的持續激活是肝纖維化發生發展過程中的關鍵環節(如下圖所示)
。激活的肝星狀細胞一方麵通過增生和分泌細胞外基質
,參與肝纖維化的形成和肝內結構的重建
,另一方麵通過細胞收縮使肝竇內壓升高
,這兩類變化最終奠定了肝纖維化
、門靜脈高壓症發病的病理學基礎
。肝星狀細胞的激活過程十分複雜,包括兩個主要階段
:啟動階段及持續階段
。持續階段則是這些刺激因素維持肝星狀細胞的活化表型
,結果引起肝纖維化的形成
。啟動階段主要是依賴於旁分泌刺激因素
。而持續階段則與旁分泌
、自分泌刺激因素均有關
。
肝星狀細胞激活的啟動階段是指早期基因表達的改變及在細胞因子等刺激因素作用下產生的細胞表型改變
。當肝實質細胞受到損傷時
,鄰近的肝細胞
、庫普弗細胞
、竇內皮細胞和血小板等通過旁分泌作用可分泌多種細胞因子
,如腫瘤壞死因子α(TNF-α)
、轉化生長因子β(TGF-β)
、胰島素生長因子(IGF-1)
、肝細胞生長因子(HGF)、血小板源性生長因子(PDGF)
、內皮素(ET)-1等
,作用於HSC並使之出現肌成纖維母細胞(myofibroblast
,MFB)樣表型轉化
,激活並導致細胞增殖
、ECM合成增加等
。激活後的肝星狀細胞可自分泌TGF
、PDGF
、ET等細胞因子使活化得以持續
,此時即使除去原發因素纖維化仍會持續
。
肝星狀細胞激活的持續階段指由於上述各種因子的作用而維持星狀細胞的激活狀態並有纖維形成
。肝星狀細胞活化的持續階段有以下特征性的變化
,這些改變的直接或間接效應是增加ECM的沉積
。此階段肝星狀細胞的活化受自分泌和旁分泌的雙重調節
。(1)細胞增殖
:PDGF是肝星狀細胞的最強絲裂原
,肝星狀細胞活化早期PDGF受體增強了肝星狀細胞對這種絲裂原的反應
;(2)細胞趨化聚集
:肝星狀細胞能向化學趨化劑的部位移動
,在一定程度上解釋了為什麽肝星狀細胞在肝內多分布在炎性間隔內
;(3)纖維形成
:增加基質形成是肝星狀細胞活化導致肝纖維化的最直接途徑
。一方麵
,ECM合成的量增加
;另一方麵
,合成的ECM種類異常
,在正常情況下
,肝星狀細胞以合成型膠原為主
。而活化後則以產生型膠原為主
;(4)細胞的收縮作用
:肝星狀細胞的收縮作用可能是引起肝纖維化後門靜脈阻力增加的重要因素
。晚期肝硬化典型的纖維帶中充滿著大量肝星狀細胞
,活化的肝星狀細胞通過收縮竇周和收縮硬化的肝髒阻礙門靜脈血流
。引起肝星狀細胞收縮的主要刺激因子是內皮素-1
,其受體在靜止或活化的HSC均有表達
;(5)基質降解
:在肝纖維化過程中
,伴隨著ECM重構
,基質蛋白酶質和量的改變起重要作用
。肝星狀細胞幾乎能表達基質降解所需要的所有關鍵成分
,因此
,活化的肝星狀細胞不僅在ECM生成過程中起作用
,而且在ECM降解過程中也起重要作用
。(6)白細胞趨化及釋放細胞因子
:除了肝髒內多種細胞因子通過旁分泌發揮作用外
,肝星狀細胞自分泌的細胞因子對其活化的持久延續也很重要
。活化的肝星狀細胞自分泌TGF-B以及ET-1
。分別導致肝星狀細胞產生大量ECM和具有收縮性
。肝星狀細胞還能通過誘導單核巨噬細胞浸潤來擴大炎症效應
。
研究模型
南宮娛樂已經掌握了對原代肝星狀細胞HSC進行分離培養的技術
:經肝門靜脈先用不含鈣鎂離子的Hank液充分灌洗,再以濃度為1mg/mL的Ⅳ型膠原酶灌注肝髒
;取肝後,完整分離後碾碎
,37℃水浴振蕩30min
,Percoll連續密度梯度(60%)離心法分離
、純化HSCs
;苔盼藍染色檢測HSCs活性
,采用蛋白免疫細胞化學鑒定HSCs
,光鏡觀察體外培養HSCs的形態學變化
。剛分離出來的原代HSC直徑約10
um
,呈圓球形
,胞漿內含有大量典型的高折光性的顆粒
,24h後
,絕大多數的細胞已貼壁
,多呈圓形或橢圓形
,少數呈梭形
。2-3天後
,細胞開始伸展
,胞體增大呈多邊形
,少數已伸出偽足呈星型
。5-7天後
,細胞繼續伸展
,折光性的顆粒漸減少
,絕大多數的細胞呈星型
,部分細胞相互融合呈片狀
。HSC的形態圖如下所示
。
活化的肝星狀細胞具有增殖
、收縮
、調節肝竇張力與血流
、分泌細胞因子
、產生基質金屬蛋白酶及其抑製物
、合成大量細胞外基質等功能
。而細胞遷移是對組織損傷及炎症反應所必需的
,防止特定類型細胞遷移可抑製疾病進展
。肝纖維化進程中HSC亦能表現出遷移的特性
,可導致炎症區域活化的HSC數目增多
。因此為明確細胞因子
、膠原對活化的HSC遷移功能的影響
,南宮娛樂建立了HSC細胞遷移的評價模型
。PDGF是目前已知多肽生長因子中對HSC作用最強的有絲分裂原
,已知PDGF與受體結合後可經Ras激活局部粘附激酶(FAK)酪氨酸磷酸化
,從而促HSC增殖
、趨化
。南宮娛樂實驗證實其直接及趨化刺激均可增加肝星狀細胞遷移(如下圖所示)
。
研究案例
目的
:闡明氟非尼酮(AKF-PD)抗肝纖維化的作用機製
結論
:抑製肝星狀細胞的活化和增殖是AKF-PD治療肝纖維化的機製之一
路線
:
-
采用DMN誘導的大鼠肝纖維化模型
,並予以AKF-PD進行幹預
;行HE和Masson染色
,觀察其對肝纖維化的影響,同時觀察其對DMN大鼠肝髒I
、III型膠原以及α-SMA表達的影響
-
采用原位循環灌流和密度梯度離心方法分離大鼠原代肝星狀細胞
-
通過體外細胞實驗
,觀察AKF-PD對PDGF誘導的大鼠原代肝星狀細胞活化與增殖的影響
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探討AKF-PD是否通過抑製ERK/MAPK及PI3K/Akt信號轉導通路影響肝星狀細胞的活化與增殖
核心文獻
-
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-
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