李為雨 楊?lèi)?ài)婷 尤紅

肝纖維化是肝損傷后細(xì)胞外基質(zhì)沉積或瘢痕形成的動(dòng)態(tài)過(guò)程，可持續(xù)進(jìn)展為肝硬化，甚至肝癌等終末期肝臟疾病。美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)目前尚無(wú)批準(zhǔn)用于治療肝纖維化的藥物，現(xiàn)階段肝移植是少數(shù)發(fā)生肝硬化相關(guān)并發(fā)癥(例如肝癌和肝衰竭)的患者唯一的治療手段。但由于器官短缺的客觀(guān)問(wèn)題存在，促進(jìn)成人肝臟修復(fù)和再生的特異細(xì)胞和分子機(jī)制的研究迫在眉睫。同時(shí)，對(duì)于機(jī)制的進(jìn)一步研究有助于確定臨床治療靶點(diǎn)。

成年人急性肝損傷后，肝細(xì)胞的再生往往通過(guò)剩余健康肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞的增殖和擴(kuò)增實(shí)現(xiàn)，而肝前體細(xì)胞的參與則很少。相比之下，慢性肝損傷的修復(fù)涉及肝前體細(xì)胞的增殖和具有一定干細(xì)胞樣特性的細(xì)胞向肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞分化，從而支持肝功能的恢復(fù)[1-2]。目前，雖已發(fā)現(xiàn)多種前體細(xì)胞的標(biāo)記，但沒(méi)有一個(gè)完全特異。最近的研究表明，肝臟前體細(xì)胞實(shí)際上是一個(gè)包含多種細(xì)胞類(lèi)型的異質(zhì)性群體，從原始的前體細(xì)胞到更為分化的細(xì)胞(如肝細(xì)胞樣)均包含在內(nèi)。事實(shí)上，在成年小鼠中，前體細(xì)胞包括膽汁樣細(xì)胞(在嚙齒類(lèi)動(dòng)物中也被稱(chēng)為“橢圓形細(xì)胞”)、中央靜脈周?chē)那绑w細(xì)胞、去分化的肝細(xì)胞或膽管細(xì)胞、以及顯示出免疫調(diào)節(jié)特性的多潛能間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)[2-3]。 人類(lèi)身上亦可出現(xiàn)類(lèi)似的異質(zhì)性現(xiàn)象。EpCAM+/NCAM+雙功能前體細(xì)胞存在于胎兒時(shí)期的肝板中，隨后保留在成人肝臟的膽小管中。這類(lèi)前體細(xì)胞共表達(dá)與肝臟和膽管相關(guān)的基因(例如SOX9、HNF1B、K19、CD24、CD133、K7和OPN)[3]。在損傷過(guò)程中，成熟的肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞也可 “轉(zhuǎn)分化”，從而產(chǎn)生混合雙能前體細(xì)胞，因此導(dǎo)致不同類(lèi)型的肝細(xì)胞之間的“標(biāo)志物”表達(dá)有很大的重疊。由于特異性抗體的缺乏以及免疫標(biāo)記有限的解析率，因此成人肝細(xì)胞的身份和來(lái)源往往出現(xiàn)明顯矛盾的報(bào)道?，F(xiàn)如今，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)的出現(xiàn)使我們有望能更準(zhǔn)確地定義這些前體細(xì)胞群體。如肝星狀細(xì)胞(HSCs)一直被認(rèn)為是肝纖維化過(guò)程中表達(dá)出肌成纖維細(xì)胞(MFs)的主要來(lái)源， 但最近在一種嚙齒動(dòng)物肝纖維化模型中進(jìn)行的單細(xì)胞RNA測(cè)序研究表明，MFs實(shí)際上是一個(gè)異質(zhì)性群體，即HSC共同表達(dá)MSC的標(biāo)志，HSC衍生的MFs才是有助于肝臟再生的多潛能前體細(xì)胞[4]。這些新方法也可以幫助闡明內(nèi)皮細(xì)胞和骨髓來(lái)源的前體細(xì)胞在纖維化和修復(fù)中的作用。

Dai的團(tuán)隊(duì)證明(人工誘導(dǎo)的)擴(kuò)大的肝前體細(xì)胞群可以改善兩種小鼠模型的肝纖維化，增進(jìn)了我們對(duì)“前體細(xì)胞相關(guān)修復(fù)”的理解[5]。具體來(lái)說(shuō)，他們發(fā)現(xiàn)HSC衍生的生長(zhǎng)分化因子11(GDF11)直接增加了富含亮氨酸重復(fù)序列的G蛋白偶聯(lián)受體5(Lgr5)及前體細(xì)胞的數(shù)量，而這些前體細(xì)胞亦表達(dá)其干細(xì)胞標(biāo)記，如CD133和EpCAM，以及膽管細(xì)胞標(biāo)志物Keratin19和肝細(xì)胞標(biāo)志物肝細(xì)胞核因子(HNF)4A[3]。他們進(jìn)一步指出，在體外實(shí)驗(yàn)中向MFS中添加Lgr5陽(yáng)性前體細(xì)胞顯著抑制纖維形成。同時(shí)，將Lgr5陽(yáng)性的前體細(xì)胞注射到CCl4和DDC處理的小鼠中時(shí)，小鼠體內(nèi)纖維化減輕。而重組GDF11治療或GDF11過(guò)表達(dá)的Lgr5陽(yáng)性前體細(xì)胞進(jìn)一步抑制了纖維化形成。相反，在小鼠中敲除Lgr5陽(yáng)性前體細(xì)胞群肝纖維化進(jìn)一步進(jìn)展(圖1)。

雖然上述結(jié)論令人信服，但也依舊留下了一些問(wèn)題，即Lgr5陽(yáng)性前體細(xì)胞通過(guò)什么潛在機(jī)制減少肝纖維化？此外，在慢性肝損傷過(guò)程中觀(guān)察到的膽管反應(yīng)(在小鼠中也稱(chēng)為肝前體細(xì)胞反應(yīng))是可預(yù)測(cè)性的，并與肝纖維化相關(guān)。Coombes等[6]先前報(bào)道SOX9+OPN+K19+肝前體細(xì)胞可以分泌OPN，進(jìn)一步激活HSC分化成MF。Machado和Diehl也在一系列報(bào)道中證明，肝前體細(xì)胞和HSC-MF都可以分泌Hedgehog配體來(lái)自我調(diào)節(jié)和放大纖維化結(jié)局[7]。我們?nèi)绾尾拍苷{(diào)和肝臟結(jié)局中的這些明顯差異？或許是因?yàn)檫@些研究中使用的前體細(xì)胞群體彼此不同，Dai和他的同事們揭示了“其他兼性干細(xì)胞”可能正在發(fā)揮抗纖維化作用。

決定肝臟預(yù)后的另一個(gè)因素是微環(huán)境，即在損傷和修復(fù)過(guò)程中存在或不存在其他細(xì)胞和分子信號(hào)，單個(gè)前體細(xì)胞亞群可能受到不同的調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)家族蛋白在創(chuàng)傷愈合和發(fā)育過(guò)程中起著重要作用，GDF11是其中之一。GDF11此前已被報(bào)道可調(diào)節(jié)發(fā)育中的視網(wǎng)膜中的前體細(xì)胞生長(zhǎng)，證實(shí)過(guò)表達(dá)GDF11可以防止肝纖維化[5]。然而，TGF-β家族的成員在功能上經(jīng)常表現(xiàn)出明顯兩極分化。例如，骨形成蛋白(BMP)-9在肝損傷的早期下調(diào)，在肝損傷的后期，在組織的再分化過(guò)程中上調(diào)，在纖維化模型中抑制BMP-9可以抑制疾病的進(jìn)展[8]。另一項(xiàng)研究進(jìn)一步表明，BMP-9通過(guò)負(fù)調(diào)控卵圓細(xì)胞，部分誘導(dǎo)肝纖維化[9]。相反，使用另一種小鼠品系(129/Ola)的研究表明，BMP-9抑制了肝竇內(nèi)皮細(xì)胞的毛細(xì)血管化[10]。除了TGF-β之外，OPN也具有類(lèi)似的特點(diǎn)。例如，OPN基因敲除的小鼠在CCl4模型中相較野生型小鼠出現(xiàn)了更多的纖維化，但在飲食誘導(dǎo)的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)中纖維化程度較輕，并且OPN的生物學(xué)功能在疾病的早期和晚期也可能有所不同[6-7]。因此，可以想象，在HSC-MF中過(guò)表達(dá)GDF11(其效應(yīng)壓倒了OPN、Hedgehog、BMPs和其他促纖維化配體)會(huì)導(dǎo)致趨向恢復(fù)的特定前體細(xì)胞群體的擴(kuò)張。由于肝前體細(xì)胞分泌一系列趨化因子(包括CXCL16、MCP1、CCL17和CCL20)，招募免疫細(xì)胞來(lái)協(xié)調(diào)修復(fù)相關(guān)的炎癥反應(yīng)，GDF11(過(guò))富集的微環(huán)境也可能刺激趨化因子的前體細(xì)胞分泌趨化因子，這些趨化因子優(yōu)先招募和保留纖維降解免疫亞群(例如Ly6C低巨噬細(xì)胞)。

(A)富含促纖維化因子(或低GDF11水平)的肝臟微環(huán)境可激活靜止的星狀細(xì)胞(HSC)向產(chǎn)生膠原的成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變，并通過(guò)招募促纖維化免疫亞群直接或間接地刺激肝臟前體細(xì)胞增強(qiáng)成纖維;(B)當(dāng)GDF11水平較高時(shí)，肝臟微環(huán)境的纖維化程度較低(或更新程度較高)。高水平的肝星狀細(xì)胞來(lái)源的GDF11促進(jìn)抑制纖維形成的肝前體細(xì)胞的擴(kuò)展，也可能增加疤痕消除免疫亞群的招募。

綜上所述，利用肝前體細(xì)胞治療肝纖維化是有希望的方案，但仍有很多工作要做。除了更精確地識(shí)別各種肝臟前體細(xì)胞亞群，我們還需要更好地理解細(xì)胞和分子信號(hào)如何在體內(nèi)平衡和疾病條件下整合，以調(diào)節(jié)修復(fù)和再生。這一點(diǎn)對(duì)人類(lèi)尤其重要，因?yàn)槁愿尾〉陌l(fā)病過(guò)程通常是長(zhǎng)期的，而肝臟前體細(xì)胞在人類(lèi)慢性肝病中的作用尚不清楚。