陆伦根:肝纤维化的分子基础与临床诊治现状

肝纤维化的分子基础与临床诊治现状是什么样子的呢?赶紧来看看吧!

肝纤维化是多种病因所致慢性肝损伤后的修复反应,病程迁延而可逆,若无积极有效干预措施可进展为肝硬化,进而引发肝衰竭、肝性脑病、胃食管静脉曲张破裂出血等一系列严重并发症,给患者造成极大痛苦和死亡风险,同时也给社会带来了巨大经济负担。因此,肝纤维化的早期诊断和有效干预尤为重要,其确诊有赖于肝纤维化分子基础的研究。慢性肝损伤时,肝星状细胞(HSC)与肝实质细胞、Kupffer细胞、肝窦内皮细胞等多种细胞相互作用,共同介导肝纤维化进程。上述细胞通过释放一系列细胞因子,诱导HSC活化,使其由静息状态的肝窦周细胞表型转化为肌成纤维样细胞表型,分泌大量细胞外基质(ECM),同时大量增殖并迁移、收缩,导致门静脉压力增高,进一步激化肝纤维化进程。近年来,病因特异性的肝纤维化分子机制受到广泛关注。去除原发疾病可能逆转肝纤维化进程。肝纤维化的诊断包括传统肝穿刺活组织检查技术、血清分子标志物、影像学诊断技术以及预测性统计模型。近年来肝纤维化分子基础的研究进展飞速,为肝纤维化的临床诊治提供了新的方向。

1  肝纤维化分子基础研究现状与进展

肝纤维化的本质是慢性肝损伤与修复的动态过程。HSC活化是肝纤维化发生、进展过程中的关键环节。HSC位于窦周间隙内,因伸出数个星状胞突包绕肝血窦而得名。正常情况下HSC呈静息状态,主要发挥调节维生素A代谢储存、调节肝窦血流等生理功能[1]。慢性肝损伤时,受损的肝实质细胞以及肝窦内皮细胞、Kupffer细胞释放大量细胞因子,包括血小板衍生生长因子、TGF、表皮生长因子等,激活HSC。活化的HSC聚集于受损部位,转变为肌成纤维样细胞表型,分泌大量ECM,启动肝纤维化进程;活化的HSC还可分泌大量细胞因子,通过旁分泌途径刺激上述细胞,使其进一步活化,发挥各自相应生理功能;同时还可自分泌一系列细胞因子形成正反馈,进一步促进HSC自身活化、增殖、迁移、分泌大量ECM,加快肝纤维化进程。活化的HSC还可收缩压迫肝窦,进而改变肝脏微循环[2]。门静脉成纤维细胞、肝小叶中央静脉肌成纤维样细胞、骨髓干细胞来源的肌成纤维细胞等多种肌成纤维细胞也有类似生理学行为,共同参与推动这一过程。

生理状况下,肝窦内皮细胞可抑制HSC活化;肝损伤状态下,肝脏发生微血管重构,毛细血管化的肝窦内皮细胞不再抑制HSC活化。巨噬细胞在肝纤维化进程中是一把“双刃剑”,其各亚群在肝纤维化进程中作用迥异,可能与不同细胞因子作用相关[3]。氧化应激是肝纤维化进程中一个重要参与因素,可诱导细胞凋亡,启动慢性炎症应答及纤维化进程。生理状态下,细胞内及组织内活性氧(ROS)水平相对稳定,通过介导一系列信号转导通路、调节相关基因表达,维持机体细胞稳态;慢性炎症、损伤愈合及组织纤维化等病理状态下发生氧化应激,受损或活化的细胞释放大量ROS,Ⅰ型前胶原、单核细胞趋化蛋白1及基质金属蛋白酶抑制剂1等基因表达上调,启动肝纤维化进程[4]。此外,神经内分泌因素对肝纤维化进程也有明显影响。动物实验[5]表明,去交感神经支配可明显缓解肝纤维化程度。有研究[6-7]显示,针对不同肝纤维化动物模型,包括胆总管结扎、酒精诱导以及四氯化碳诱导在内,非选择性β肾上腺素受体阻断剂卡维地洛可明显减轻其肝纤维化程度。近年来,病因特异性的肝纤维化分子机制受到广泛重视。对于慢性丙型肝炎患者,HCV感染可能直接激活HSC而启动肝纤维化进程。非酒精性脂肪性肝炎患者肝纤维化进展可能与患者瘦素水平提高及瘦素介导的HSC激活通路有关。以上提示,病因学治疗在肝纤维化综合治疗中的重要意义。

2  肝纤维化诊断现状与进展

1883年,德国学者Paul Ehrlich首次采用肝针吸涂片行细胞病理学检查;1923年有学者提出经皮肝穿刺活组织检查方案,后者是目前肝纤维化诊断的金标准,有助于明确诊断、评估病情以及辅助选择诊疗方案[8]。但是,肝穿刺是一种有创操作,其出血风险约为0.05%~5.30%,死亡风险<0.15%,临床工作中患者往往依从性欠佳。此外,肝穿刺取样部位差异及观察者偏倚对诊断准确性也有一定影响,导致其临床应用受到一定限制[9-10]。因此,研究人员应致力于探索肝纤维化的无创性诊断方案,便于早期诊断和疗效评估。

理想的诊断方案应具有如下特点:敏感、特异、客观、可重复、易操作、低成本。现阶段无创性诊断手段主要包括血清分子标志物、预测性统计模型、弹性超声及MRI弹性成像等影像学手段。

血清分子标志物如转氨酶、GGT及胆红素等生化指标可在一定程度上反映肝损伤程度,但对肝纤维化的诊断不具备特异性。曾广泛应用的“肝纤维化诊断四项”包括透明质酸(HA)、层黏连蛋白(LN)、Ⅳ型胶原(CⅣ)、Ⅲ型前胶原(PCⅢ),均可在一定程度上反映肝纤维化程度[11]。血清HA主要由HSC合成,与肝纤维化程度密切相关,但临床应用缺乏高度特异性,其他疾病如自身免疫性疾病患者HA水平也明显升高。肝纤维化进程中,肝窦壁CⅣ变为连续型,HSC分泌大量LN,形成连续、无窗孔的基底膜,即肝窦毛细血管化,研究[12]显示血清LN水平与肝纤维化程度呈正相关,还可反映肝血窦基底膜更新率;但是血清LN在恶性肿瘤和胰腺疾病时也明显升高,特异性不高,临床应用受到一定限制。肝纤维化进程是一个多种细胞共同参与、涉及多条信号通路的复杂病理生理过程,各血清分子标志物均为HSC激活、ECM代谢过程中的某一组分,无法反映肝纤维化进展全貌。急性炎症期转氨酶等指标可骤升,难以反映真实情况。HA、LN等在伴发自身免疫系统性疾病、胰腺疾病时,也有一定程度升高。故单一的血清分子标志物不宜作为肝纤维化的诊断方案,临床工作中往往选择几种标志物联合测定,建立预测性统计模型,更好的反映肝纤维化全貌及其进程。预测性统计模型包括FIB-4、APRI、HepaScore、enhanced liver fibrosis(ELF)和上海肝纤维化等评分系统,通常基于各项生化、蛋白组学指标建立,用于肝纤维化疾病的无创性诊断,其优点在于安全无创,能够更为宏观的评估肝纤维化程度,避免取样误差及观察者偏倚。APRI评分是最基础、简易的肝纤维化诊断方案。针对不同病因引起的肝纤维化,其诊断价值有所差异[13]。研究[14]显示,针对病毒性肝炎患者,APRI评分诊断特异度可达88%,但敏感度仅为45%。针对酒精性肝病患者,该评分诊断特异度可达94%,但敏感度仅为44%[15]。针对非酒精性肝病患者,该评分较为优越,诊断敏感度、特异度分别可达77%、71%。此方法简单易行,但易受肝外病因所致转氨酶升高的影响;此外肝炎急性期肝实质细胞大量破坏释放转氨酶,无法准确评估患者肝纤维化情况。FIB-4是基于年龄、AST、ALT以及血小板计数建立的纤维化诊断评分标准,成本低且较之APRI诊断价值更高。有研究[16-17]表明,针对不同病因所致肝纤维化患者,FIB-4评分与肝穿刺活组织病理检查吻合度均较高。FibroTest/FibroSure重复性好但成本较高,且易受伴发疾病影响[18]。目前,血清分子标志物尚不能完全取代肝穿刺活组织检查,其特异度、敏感度均有待进一步研究提升。此外,新兴的影像学诊断技术如弹性超声、MRI弹性成像等还可通过检测肝脏硬度了解肝纤维化程度,目前已应用于临床工作。

3  肝纤维化治疗现状与进展

目前肝纤维化的治疗主要包括原发疾病治疗、以HSC为靶点的药物研发、以ECM合成/降解平衡为靶点的药物研发等。

3.1  治疗原发疾病

CCl4诱导肝纤维化动物模型时,停用CCl4刺激后肝纤维化可逐渐逆转,提示肝纤维化是一种可逆的疾病状态,积极干预去除病因可能改善其预后。肝纤维化病因复杂,慢性病毒性肝炎、酒精性肝炎、药物性肝炎、自身免疫性肝病、胆系疾病等均可引起肝纤维化,不同病因所致肝纤维化其自然进程及临床表现存在一定差异[19]。在我国,慢性肝炎尤其是慢性乙型肝炎,是肝纤维化及肝硬化的最常见病因。因此,慢性肝炎的抗病毒治疗是肝纤维化综合治疗的一个重要环节。有研究[20]显示,抗病毒治疗可有效逆转HBV、HCV等病毒性肝炎所致肝纤维化进程。Marcellin等[21]研究发现,为期240周的替诺福韦抗HBV治疗可显著逆转肝纤维化,有效率达51%。此外有多项研究[22-23]表明,替诺福韦针对亚裔人群逆转肝纤维化的有效率与非亚裔人群基本相似。D′Ambrosio等[24]研究显示,获得持续性病毒学应答的慢性丙型肝炎患者,肝纤维化程度可有一定缓解。

3.2  抑制HSC活化/促进活化HSC凋亡

HSC活化是肝纤维化进程中的关键步骤。有研究[25]表明,一定条件下活化的HSC可逆转为静息状态,从而终结并逆转肝纤维化进程。因此逆转HSC细胞表型可能成为肝纤维化治疗的一个重要靶点。目前已有多项研究致力于以此为靶点开发新型肝纤维化治疗药物。多激酶抑制剂索拉非尼可通过诱导HSC自噬、凋亡逆转肝纤维化进程[26]。有动物实验[27]表明,抗凝药物或抗血小板药物可通过作用于HSC,预防肝细胞坏死及纤维化。胸腺肽β4蛋白可通过抑制HSC增殖、诱导HSC凋亡逆转肝纤维化进程[28]。此外,孤儿核受体NR4A1可调节TGFβ诱导的肝脏成纤维细胞活化,从而延缓肝纤维化进程[29]。国内学者[30]报告吴茱萸碱可显著抑制HSC增殖进而缓解肝纤维化进程。S-烯丙基谷胱甘肽可通过抑制Kupffer细胞活化,延缓肝纤维化进程[31]。小分子化合物羟尼酮可抑制HSC增殖及TGFβ信号通路活化而起到抗肝纤维化作用,现已在 Ⅱ 期临床试验中。以上这些药物目前尚处于试验阶段,有待进一步验证方可应用于临床。

3.3  抑制ECM合成,促进ECM降解

肝纤维化实质是慢性肝损伤的修复反应,ECM合成增加,降解相对不足,ECM大量沉积最终导致肝纤维化发生。因此,抑制ECM合成或促进其降解是肝纤维化综合治疗的重要方向。目前的研究方向主要包括提高基质金属蛋白酶活性和调节纤溶酶系统活性,尚处于动物实验阶段,还有待进一步临床验证[32]。

4  总结与展望

肝纤维化涉及神经内分泌调节、氧化应激、HSC活化、ECM沉积以及肝脏微血管重构等多个环节。目前的无创性诊断手段尚不能完全取代肝穿刺活组织检查,满足临床诊断需要。当前肝纤维化的治疗主要针对原发疾病,尚无有效的靶向药物用于临床工作。

未来研究方向:

(1)建立肝纤维化无创性诊断方案。可通过大样本、多中心联合研究,综合运用血清分子标志物、影像学检查,建立更好的统计预测模型,兼顾诊断敏感性与特异性,辅助肝纤维化诊断。

(2)建立肝纤维化早期诊断方案。肝纤维化早期已有HSC活化、炎性介质分泌等病理学行为,因尚无临床症状而不易发现。但早期肝纤维化干预治疗的临床价值较高,干预HSC活化可阻断甚至逆转肝纤维化。因此,应综合基因组学、蛋白组学以及代谢组学,通过了解HSC活化情况、炎性介质等,多角度实现肝纤维化的早期诊断。

(3)未来的肝纤维化治疗应基于肝纤维化分子机制的研究,有针对性地选择治疗靶点,运用分子生物学新技术,开发新的寡核苷酸类药物、多肽药物,有的放矢,真正实现肝纤维化的靶向治疗。

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引证本文:李妍, 陆伦根. 肝纤维化的分子基础与临床诊治现状[J]. 临床肝胆病杂志, 2018, 34(1): 12-15.

本文编辑葛俊

公众号编辑:邢翔宇

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