促进肝星状细胞凋亡的抗肝纤维化药物的研究进展_孙中尚.pdf

10国际消化病杂志 2023 年 2 月第 43 卷第 1 期 Int J Dig Dis，February 25，2023，Vol.43，No.1 综述 作者单位：200080 上海交通大学医学院附属第一人民医院消化内科通信作者：陆伦根，Email:促进肝星状细胞凋亡的抗肝纤维化药物的研究 进展孙中尚 陆伦根【摘要】肝星状细胞（HSC）在肝纤维化的发生、发展和消退过程中均发挥着重要作用，通过特异性诱导活化的肝星状细胞（aHSC）凋亡，既可减少细胞外基质产生，又可促进其降解，有助于逆转肝纤维化。研究发现，多种药物可通过线粒体途径、死亡受体途径和内质网应激途径等诱导 aHSC 凋亡。该文就诱导 aHSC凋亡的药物及其作用机制作一综述，以期为抗肝纤维化药物的研发提供参考。【关键词】肝纤维化；肝星状细胞；凋亡；药物DOI:10.3969/j.issn.1673-534X.2023.01.003肝纤维化的发生是由于细胞外基质在损伤部位不断累积而形成纤维瘢痕，加之纤维生成与降解的失衡，致使纤维瘢痕取代受损的正常组织，其可发展为肝硬化，甚至肝癌1。虽然在消除或控制慢性肝损伤病因后，部分患者的肝纤维化可得到不同程度逆转，但仍有一部分患者效果欠佳；此外，该修复过程往往进展缓慢且纤维化逆转程度不确定，并不能够有效降低肝纤维化相关并发症的发生率2-3。因此，除了积极去除慢性肝病的病因外，还需要采用特定的抗纤维化疗法来遏制肝纤维化的进展，并加速肝纤维化消退。1 肝星状细胞在肝纤维化发生、发展和消退过程中的作用肝星状细胞（HSC）是常驻于肝脏内的间充质细胞，在正常生理状态下，其位于肝窦周隙（Disse间隙）内，处于静止状态。当发生肝损伤时，静止状态的肝星状细胞（qHSC）可被激活成为活化的肝星状细胞（aHSC），在转化生长因子-（TGF-）等介质刺激下，以 Smad2 依赖或 Smad3 依赖的方式迁移至受损部位，并促进-平滑肌肌动蛋白（-SMA）等表达，分泌大量细胞外基质并在损伤处沉积，最终形成纤维瘢痕4-5。此外，aHSC 还可分泌组织金属蛋白酶抑制剂（TIMP），后者不仅可以降低基质金属蛋白酶（MMP）活性，还可以帮助 aHSC 逃避凋亡6-7。因此，HSC 在肝纤维化的发生、发展和消退过程中均起重要作用。2 肝纤维化的治疗策略虽然肝纤维化的病因多种多样，但在其发生和发展过程中存在很多相同的作用机制，主要包括肝细胞的慢性损伤、炎性因子的释放、骨髓来源炎性细胞的募集、肌成纤维细胞的激活、细胞外基质的过度累积和纤维瘢痕的形成8。因此，逆转肝纤维化的关键策略可被概括为以下 4 点：（1）去除慢性肝损伤的病因。针对致病因素的治疗可有效抑制促炎因子或促纤维化因子的释放，因此去除肝损伤病因是逆转肝纤维化的首要条件。（2）直接清除或降低肌成纤维细胞活性。可以通过凋亡、衰老、失活等方式减少活化状态的肌成纤维细胞数量或使其失活，以减少细胞外基质的产生。（3）减轻炎性反应或促进抗炎作用。通过抑制巨噬细胞、中性粒细胞等免疫细胞参与炎性反应，以减少TNF、IL-6、IL-1、TGF-等促炎因子的产生，避免激活 HSC 等肌成纤维细胞。（4）促进细胞外基质的降解。通过调节MMP与TIMP之间的动态平衡，使纤维溶解多于纤维生成，以达到降解细胞外基质的目的9-12。诱导 aHSC 凋亡或使其失活是促进肝纤维化修复的重要手段，但有学者认为，曾经被诱导失活的 aHSC 与从未被激活过的 HSC 相比，在发生肝损伤时，前者更容易被再次激活13。凋亡是一种程序性细胞死亡，又被称为细胞自杀性死亡，是11国际消化病杂志 2023 年 2 月第 43 卷第 1 期 Int J Dig Dis，February 25，2023，Vol.43，No.1由细胞自身主动控制的、有序的死亡，整个过程没有内容物外溢，因此不会引起周围炎性反应14。另外，诱导 aHSC 凋亡一方面不会损伤肝细胞，避免肝细胞受损引发炎性反应，而加重肝纤维化程度；另一方面，特异性诱导 aHSC 凋亡，也不会刺激巨噬细胞分泌促炎因子反向激活 qHSC。因此，诱导aHSC 凋亡可作为抗肝纤维化药物研发的一个重要方向。3 诱导 aHSC 凋亡的途经及药物研究现状3.1 线粒体途径当细胞感受到凋亡信号后，可以通过调控 Bcl-2、Bax 等凋亡因子的表达而活化半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-9（Caspase-9），进而激活 Caspase-3，引发Caspase 家族级联反应，从而诱导细胞凋亡15。柴胡皂苷 a（SSa）是柴胡的主要活性成分，中医认为其可用于治疗慢性肝损伤和肝纤维化。体外实验发现，SSa 可以降低 aHSC 内线粒体功能并打破线粒体膜电位平衡，使促凋亡因子（Bax 和 Bak）被大量释放，最终导致细胞凋亡16。川芎嗪也被发现可以促进 aHSC 凋亡，其作用机制是川芎嗪可以上调细胞内 p53 基因的表达，激活 Caspase 家族级联反应，并经由线粒体途径介导细胞凋亡17。3.2 死亡受体途径死亡受体途径主要由凋亡相关因子（Fas）、肿瘤坏死因子受体 1（TNFR1）和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）等介导，当死亡受体与其配体结合后，诱导产生死亡诱导信号复合体（DISC），接着引发 Caspase 家族级联反应，遂进入凋亡不可逆阶段18。双去甲氧基姜黄素（BDMC）是姜黄素的天然衍生物，具有抗炎和抗肿瘤活性。研究人员利用 BDMC 处理活化的大鼠 HSC（HSC-T6），发现BDMC 可诱导细胞内形成 DISC，DISC 可通过招募Caspase-8 以引发 Caspase 家族级联反应，从而导致细胞凋亡19。CD8+组织驻留记忆 T 细胞（CD8+TRM）相关的免疫疗法已被应用于抗感染和抗肿瘤治疗。一项应用 CD8+TRM治疗小鼠肝纤维化的研究发现，CD8+TRM可诱导aHSC通过Fas/FasL途径发生凋亡，从而改善小鼠的肝纤维化20。3.3 内质网应激途径近年来的研究发现，内质网应激（ERS）诱导的细胞凋亡也是 HSC 的凋亡途径，其主要由未折叠蛋白反应（UPR）、钙平衡失调等因素诱发21-22。木 霉 素 A（Oroxylin A）是 一 种 具 有 抗 癌 等多种药理功能的化合物。体内和体外研究均发现Oroxylin A 可诱导 aHSC 发生 ERS，不仅可使-SMA和型胶原合成减少，还可以升高 MMP-9/TIMP-2比值，促进胶原降解；此外，Oroxylin A 还可直接诱导 aHSC 凋亡，这 2 种机制共同促进了肝纤维化消退23。内质网是细胞内 Ca2+的主要储存库，当内质网内 Ca2+稳态被打破，Ca2+过载造成大量 Ca2+进入细胞内，可抑制 Bcl-2 家族蛋白活性，从而引发Caspase 家族级联反应，促进细胞凋亡。衣霉素不仅可以刺激巨噬细胞分泌 TNF-，间接介导 aHSC凋亡，还可以上调 aHSC 内钙蛋白酶-2 的表达，造成 Ca2+过载引发 ERS，从而导致 aHSC 凋亡22。钙调素蛋白激酶（CaMK）是一种调控细胞内 Ca2+稳态的多功能蛋白激酶24，KN-62 是CaMK 抑制剂，可通过抑制 CaMK 的表达来打破细胞内 Ca2+稳态，尿苷三磷酸（UTP）则可升高细胞内 Ca2+水平。研究人员同时应用 KN-62和 UTP 干预 aHSC 内 CaMK/Ca2+信号通路发现，aHSC 可经由 ERS 介导的途径发生凋亡，这为抗肝纤维化药物的研发提供了新的思路25。3.4 NK 细胞介导途径肝脏中的免疫细胞在肝纤维化的发生过程中发挥着不同的作用，其中巨噬细胞可通过分泌具有促炎作用的细胞因子和趋化因子激活 HSC；NK 细胞可以通过直接杀死 aHSC 及产生干扰素-（IFN-），抑制肝纤维化的进展，此外，还可以清除衰老的 HSC，而不损伤 qHSC26-27。因此，基于NK 细胞介导 aHSC 凋亡将是抗纤维化药物研发的潜在靶点。3.5 其他途径富马酸替诺福韦二酯（TDF）和恩替卡韦（ETV）是 2 种核苷酸反转录酶抑制剂，可抑制 HBV 在肝脏内复制，在临床上被广泛应用于抗 HBV 治疗。多项临床研究发现，大多数 HBV 感染患者在应用TDF 或 ETV 进行抗病毒治疗后，其肝纤维化可以得到不同程度的逆转28-29。一项临床研究发现，长期应用 TDF 的 HBV 感染患者肝纤维化改善程度优于应用 ETV 者，但具体机制尚未明确30。有研究者利用硫代乙酰胺（TAA）构建小鼠肝纤维化模型，对肝纤维化小鼠予以 TDF 干预治疗后，发现其肝12国际消化病杂志 2023 年 2 月第 43 卷第 1 期 Int J Dig Dis，February 25，2023，Vol.43，No.1纤维化程度得到明显改善，其具体机制是 TDF 可以抑制 aHSC 中磷脂酰肌醇 3-激酶/蛋白激酶 B/雷帕霉素靶蛋白（P13K/Akt/mTOR）信号通路的磷酸化，从而诱导 aHSC 凋亡，逆转肝纤维化31。利匹韦林是一种被广泛应用的抗人类免疫缺陷病毒（HIV）药物，除了良好的疗效和耐受性外，它还被证明比其他抗反转录病毒药物具有更高的安全性，尤其是在肝脏毒性方面32。在分别由四氯化碳（CCl4）和胆管结扎诱导的肝纤维化模型小鼠中，利匹韦林均被证实具有显著的抗纤维化效果，其具体机制是利匹韦林可通过 Janus 激酶/信号转导与转录激活因子（JAK/STAT）信号通路诱导 aHSC凋亡，同时还可以促进肝细胞再生33。4 总结和展望逆转肝纤维化是一个涉及多种细胞、多种机制的复杂过程，针对慢性肝损伤的病因进行治疗可使部分患者的肝纤维化程度得到改善，但仍需进一步研发特定的抗肝纤维化药物，以促进肝纤维化更快地消退，从而降低肝硬化、肝细胞癌等终末期肝病及其相关并发症的发生率。鉴于 HSC在肝纤维化的发生、发展和消退过程中均发挥了重要作用，诱导 aHSC 凋亡可作为抗肝纤维化治疗的一种重要手段。多种药物已被证实可诱导 aHSC 凋亡，包括作用机制已明确为经典细胞凋亡通路的药物，以及一部分虽有促凋亡效果但作用机制尚未明确的药物。促 aHSC 凋亡药物的研发除了传统的化合物和草本药物外，还包括免疫治疗等创新疗法，如应用 CD8+TRM细胞可诱导 aHSC 凋亡，并显著改善小鼠肝纤维化。虽然部分促进 aHSC 凋亡的药物在肝纤维化模型动物中显示出良好的抗肝纤维化效果，但目前尚无抗肝纤维化药物或疗法被批准用于临床治疗。因此，将能够促进 aHSC 凋亡的药物成功转化用于临床治疗是今后亟待解决的问题。参 考 文 献1 Parola M,Pinzani M.Liver fibrosis:Pathophysiology,pathogenetic targets and clinical issuesJ.Mol Aspects Med,2019,65:37-55.2 Knop V,Hoppe D,Welzel T,et al.Regression of fibrosis and portal hypertension in HCV-associated cirrhosis and sustained virologic response after interferon-free antiviral therapyJ.J Viral Hepat,2016,23(12):994-1002.3 Sun Y,Wu X,Zhou J,et al.Persistent low level of hepatitis B virus promotes fibrosis progression during therapyJ.Clin Gastroenterol Hepatol,2020,18(11):2582-2591.e6.4 Zhang Q,Xu M,Qu Y,et al.Analysis of the differential expression of circulating microRNAs during the p