A story of Hepatic stellate cell (I)

说起肝星状细胞，我还是知之甚少。

Liver fibrogenesis

肝纤维化是一个动态的过程，主要是由肝部慢性受损引起的胞外基质的积累或伤痕（scar），比如慢性病毒感染、酒精性肝疾病（alcoholicliver disease）、非酒精脂肪性肝炎（non-alcoholic steatohepatitis,NASH ）。纤维化的主要特征有：a, 胞外基质（ECM）含量异常，相比正常水平的含量高出数倍，主要成分有胶原蛋白（collagen）、结构糖蛋白（structuralglycoproteins）、硫酸蛋白多糖（sulfated proteoglycans）、透明质酸（hyaluronan）; b,在组织学上胞外基质沉积于Disse空隙，导致内皮细胞连接松散，进阻碍肝细胞和肝窦细胞间的物质扩散；c,基质微结构发生变化，如胶原蛋白上脯氨酸和赖氨酸的羟基化程度、碳水化合物的多样性、蛋白多糖的侧链结构多样性等。

进行性肝纤维化会导致肝硬化，直接影响世界上1%~2%的人群，平均每天有一百万人死于该疾病。虽说当肝受损的致病因素被去除后可恢复，可未经缓解的肝纤维化会演变成肝硬化，主要表现是肝部结构发生改变、血流异常、门静脉血压增高等，更严重的情况就是转变成肝癌。虽说伴有代谢失调的肝硬化通常来说是无法恢复的，目前有一些案例显示大部分成功经过抗病毒治疗的患者的肝硬化症状有所消退，其中肝星状细胞的作用渐渐凸显出来。

早期的经典理论中的肝纤维化起始于肝细胞的坏死和凋亡和炎症先关的肝星状细胞的活化，之后分化成的成肌纤维细胞（myofibroblast, MFB）可高表达并分泌胞外基质，并且容易形成基质沉积（matrixdeposition），也就是fibrosis，肝硬化（cirrhosis）前期的表征；后来的观点认为骨髓来源的成纤维细胞的浸入、单核细胞的循环以及转化生长因子（transforminggrowth factor-β,  TGF-β）诱导的纤维细胞的分化破坏了肝组织，也有说法是内皮细胞-间充质细胞的转化也会诱发fibrosis，以上三种方式都增强了受损肝组织中纤维细胞的产生基质的能力，其中诱发纤维化最主要的“帮手”有：TGF-β、血小板来源的生长因子（platelet-derived growth factor, PDGF）、胰岛素样生长因子I（insulin-like growthfactor 1, IGF-1）、内皮素I（endothelinI）、活性氧（reactive oxygen species, ROS，包括羟基自由基和超氧阴离子）。

主要的步骤是成肌纤维细胞（myofibroblast, MFB）的发生，这是多步、叠加效应的结果，主要源于多种有害物质诱发的肝组织细胞受损（如有毒物质、免疫原）。而其中关键的推进者就是肝星状细胞。

Hepatic stellate cells  （HSCs）

HSCs最早由Calvon Kupffer 于1876年发现，是肝的周皮细胞（pericytes），主要位于肝窦状细胞（liver sinusoidal endothelial cells, LSECs）和肝细胞之间，HSC的数量占肝非固有细胞的1/3（主要包括KC, EC和HSC），占肝固有细胞的10%。纺锤装的HSC内部含有大量的甘油三酯空泡，主要储存维生素A的代谢产物（retinoids），有数据显示肝内约85%的维生素A储存于HSC，所以也被称为维生素A储存细胞、脂肪储存细胞。此外，还有文章显示HSC可递呈抗原、可吞噬凋亡的薄壁组织细胞、可释放载脂蛋白、基质金属酶蛋白（matrixmetalloproteinase, MMPs）以及TIMPs（respectiveMMP-inhibitors）和生长因子、可通过神经营养因子受体p75增强肝细胞的增殖、可分泌血管生成因子影响血管生成和学过重建等。^[1]  

HSC的活化可简单分成三步：炎症早期，首先受损的肝细胞坏死（或凋亡？）会旁分泌有活性的细胞炎性因子，同时激活HSC，受伤的肝细胞也会释放细胞增殖因子IGF-1和IGF结合蛋白，

Top view of Liver ^[1]

肝星状细胞位于肝细胞和肝血窦内皮细胞之间。左下图显示了明视场下活化的HSC，右下图为HSC内部的脂泡，也是存储视黄酸（retinoids）的部位。

HSC – hepatic stellate cells, PC – hepatocytes, EC – sinusoidalendothelial cells,

S – liver sinusoids; KC – Kupffer cells. electron microscopy (EM), L –fat vacuoles (L)

Section view of Liver ^[2]

肝血窦（Liver sinusoids, S）由整排的、网状的内皮细胞（endothelia,EC） 和散部的Kupffer cells (KC)构成，其中KC也是肝内固有的巨噬细胞。主要产生胞外基质（extracellular matrix, ECM）的肝星状细胞（Stellate cells, SC）分布在狭窄的窦周隙（spaceof Disse, D）中。

肝受损之后会诱导HSC的活化，获得永生能力，主要的表型变化有增殖、可伸缩、纤维化、基质降解异常、趋药性和活化炎症相关信号通路。在肝纤维化康复的过程中HSC可通过凋亡方式裂解，也可恢复成静息状态。^[3]活化的HSC会丢失脂滴（lipiddroplet），主要包括三脂甘油（triacylglycerols，TAGs）, 胆固醇脂（cholesteryl esters）和 视黄脂（retinylesters，REs）。^[4]

Signaling molecules and pathways involved in HSCactivation

诸多因素可诱导HSC的活化，关键的促纤维化和增殖的诱导因子有TGFβ，PDGF，VEGF和CTGF，表面的GPCRs可以正、负向影响HSC的活化；先天免疫通路，尤其是TLRs和细胞因子也与HSC的活化相关，脂肪因子介导着肝、脂肪和其他组织之间的交流；自噬也可提供能源底物和ERstress来影响HSC的活化，氧化压力（oxidativestress）是慢性肝疾病的一个特征，也可活化HSC。游离的胆固醇可增强HSC对TGFβ的敏感性，核受体（nuclear receptor）、转录水平的调节也可影响HSC的活化。活化后的HSC的一个典型特征是retinoid的流失。

Lee, Y.A., Wallace, M.C. and Friedman, S.L., 64,830–841, 2015

肝内的细胞有多种，包括：肝细胞、巨噬细胞、胆管上皮细胞、肝原始细胞（liver progenitor cell）、肝血窦内皮细胞、自然杀伤细胞、自然杀伤T细胞、血小板和B细胞。这些细胞可以通过调节多种激素、细胞因子或其他信号分子进而促进（绿线）或抑制（红线）HSC的活化。

先有个感性认识，后续再跟进。这个细胞在肝中数目虽少，却至关重要，值得多研究。

TJ  Pharmaron

2017年8月2日 星期三

缩写：

肝星状细胞hepatic stellate cell, HSC

肝窦状内皮细胞，liver sinusoidal endothelial cells， LSEC

Transforming growth factor β, TGF- β

platelet-derived growth factor (PDGF),

vascular endothelial growth factor (VEGF)

connective tissue growth factor (CTGF)

Reference

1.          Gressner,O.A., R. Weiskirchen, and A.M. Gressner, Evolvingconcepts of liver fibrogenesis provide new diagnostic and therapeutic options.Comp Hepatol, 2007. 6: p. 7.

2.          Frevert,U., et al., Intravital observation ofPlasmodium berghei sporozoite infection of the liver. PLoS Biol, 2005. 3(6): p. e192.

3.          Tsuchida,T. and S.L. Friedman, Mechanisms ofhepatic stellate cell activation. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2017.

4.          Tuohetahuntila, M., et al., Lysosome-mediated degradation of a distinct pool of lipid dropletsduring hepatic stellate cell activation. J Biol Chem, 2017. 292(30): p. 12436-12448.