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非酒精性脂肪性肝炎的免疫发病机制
2011年11月21日 04:18 作者:刘静,施军平 访问量:2812
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在非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)漫长的病程中,非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis NASH)是单纯脂肪肝发生肝硬化的限速步骤。二次打击学说的发病机制为大多数学者接受 [1],但并不能解释所有的问题。近年来免疫系统在NASH的发病中的作用越来越受到重视,肝脏免疫与NASH的关系成为当前国内外一个研究热点。

1  肝脏与免疫

肝脏作为重要的免疫器官,内含众多免疫细胞,包括Kupffer细胞(Kupffer cell,KC)、自然杀伤细胞(natural killer cell,NK)、自然杀伤T细胞(natural kill T cell,NKT)、树突状细胞(dendritic cell ,DC)、T淋巴细胞及肝窦内皮细胞,这些细胞介导了肝脏天然免疫应答和适应性免疫答。天然免疫应答采用进化保守型识别受体方式,如C型凝集素和Toll样受体识别许多细菌和真菌的病原相关分子,如脂多糖(lipopolysaccharideLPS)、脂肽、非甲基化DNA。适应性免疫应答则由携带克隆抗原受体的T细胞和B细胞介导。同时,肝脏也是免疫损伤的靶器官,免疫系统参与肝脏的损伤、修复、纤维化等,这些免疫反应对维持和介导一系列病理过程有着重要意义[2]。此外,肝脏还具有高血流灌注和体循环加门脉循环双重供血及多孔动态内皮,可使其最大程度的暴露于病原体和外来抗原,便于肝脏发挥天然免疫应答和适应性免疫答。

2  天然免疫与NASH

肝脏作为重要的天然免疫器官,在宿主防御微生物入侵和肿瘤转化、肝损伤以及修复方面发挥重要作用。此外。肝脏天然免疫异常可促进胰岛素抵抗(Insulin resistanceIR)和NASH发生。游离脂肪酸和LPS与固有免疫细胞上的Toll样受体(TLR4结合[3],激活TLR4信号传导路径,导致肝内固有免疫细胞活化,表达其相关功能,释放免疫效应分子。这些免疫细胞及其下游的细胞因子和趋化因子是NASH发生和发展的物质基础。

2.1 Kupffer细胞

Kupffe细胞是肝内的巨噬细胞,占肝非实质细胞的20%,占体内巨噬细胞总量的80-90%KC表达TLR4并在天然免疫应答中发挥关键作用,吞噬和处理抗原的同时TLR识别病原微生物PAMP,产生细胞因子增强肝内局部炎性反应应答。同时直接或间接募集或触发其他天然免疫细胞,进一步扩充肝损伤中的下游事件,是参与NASH发病的重要固有免疫细胞。研究显示MyD88依赖的TLR4信号途径活化的Kupffer细胞,通过以下机制促进NASH发生和发展 [4]:(1)活化的Kupffer细胞产生ROSIL-6TNF-α,诱导胰岛素抵抗,引起肝细胞脂肪变性;(2Kupffer细胞活化后产生的ROSTNF-α引起氧化应激和脂质过氧化损伤,促进脂肪性肝炎的发生;(3)活化Kupffer细胞产生的TGF-β1激活肝星形细胞,产生大量细胞外基质,引起肝纤维化[4-5]。另外,在NASH的兔子模型中,红细胞的脆性增加,Kupffer细胞的噬红细胞作用促使其肝内的氧应激、炎症和纤维化[6]。在高脂诱导的NASH大鼠模型中,Kupffer细胞大量聚集并活化,而破坏Kupffer细胞可以减轻肝脏脂肪变性、炎症和坏死。Kupffer细胞中来自还原型辅酶NADPH)氧化酶自由基致NF-kB活化并产生TNF-α,这些机制在NASH发病中起了非常重要的作用[7]

活化的Kupffer细胞是参与NASH发生和发展过程中各种重要细胞因子的主要来源:(1)肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF):低浓度TNF-α的主要作用是诱导炎症反应及刺激单核巨噬细胞等合成、分泌细胞因子(如IL-1,IL-6,IL-8,TNF-α等),导致炎性细胞的浸润和增强吞噬细胞的杀伤功能,可与靶细胞(TNF受体)结合,形成TNF-R三聚体导致胞浆内死亡结构域相聚成簇,激活caspase8导致靶细胞凋亡;高浓度TNF-α主要作用有引起发热,协同IL-1IL-6诱导肝细胞合成急性期蛋白,引起代谢紊乱导致恶病质;此外,TNF-αIL-1还有促纤维化和导致胰岛素抵抗的作用。(2)干扰素(interferon,IFN):在NASH发病中,其主要作用是活化巨噬细胞,增强NK细胞的杀伤活性,促进B细胞的分化增殖,抑制Th2细胞的活化和细胞因子的合成。(3 白细胞介素(interleukins ILs):IL-1(又称淋巴细胞刺激因子)在局部低浓度起免疫调节作用协同刺激APCT细胞活化,促进B细胞增殖和分泌抗体;高浓度可诱导肝脏急性期蛋白的合成及引起发热和恶病质。IL-6能促使B细胞和T细胞增殖活化,刺激肝细胞合成急性期蛋白,参与炎症反应,抑制Th1活化及分泌细胞因子,协调IL-3刺激肥大细胞增殖等[8]

2.2 自然杀伤T细胞(natural killer T cells NK T细胞)

NK T细胞是一类新型的免疫细胞,起源于胸腺,在肝脏中聚集。它既有T细胞的特征又有NK细胞的特征,可产生Th1促炎性因子和Th2抗炎性因子,是连接天然免疫应答和适应性免疫应答的一个重要桥梁。NKT细胞表面表达IL-12INF-γ 等细胞因子受体,在相应细胞因子和LPS作用下被激活。有研究显示在瘦素缺乏或高脂饮食诱导的NASH小鼠,NKT细胞总数明显增多,而有Th2倾向的NKT细胞减少[9-10]。原因可能是Kupffer细胞源性IL-12引起的NKT细胞激活诱导死亡,以及因肝细胞表面暴露的CD1d减少而致的NKT细胞生存下降[11]。相反食物诱导的NASH的小鼠体内Th1倾向的NKT细胞增多,产生Th1炎性因子诱导肝细胞炎症[12]。活化的NKT细胞发挥如下效应:(1)分泌穿孔素或通过Fas/FasL途径杀伤靶细胞;(2)分泌大量的INF-γIL-12诱导CD4+ Th0细胞向CD4+ Th1细胞分化,增强细胞免疫应答,并可激活巨噬细胞和NK细胞。(3)分泌MCP-1αMIP-1β等多种趋化因子参与炎症反应。其中Th1产生促炎性因子TNF-α IFN-γ  TNF-βTh2产生抗炎性因子IL-4,生理情况下Th1Th2通过其产物保持相对平衡,而Th1促炎因子的相对过度表达和Th2抗炎因子的相对缺失则会引起胰岛素抵抗及NASH。可见NK T虽能表达穿孔素、FasL及其它受体,但自然杀伤活性并不是NK T细胞在NASH中的主要作用,其主要作用是引起相关免疫应答反应。

2.3 自然杀伤细胞(natural killer cellNK细胞)

NK细胞是不同于TB淋巴细胞的第三类淋巴细胞,不表达特异性抗原识别受体.主要通过细胞表面激活性受体和抑制性受体的平衡来调控自身功能。NK细胞无需抗原预先致敏,即可直接杀伤某些靶细胞。近期研究显示NK细胞也参与NASH的发生[4]NK细胞可以被IFN-α/βIL-2IL-12IL-15IL-18等细胞因子所激活,活化的NK细胞可分泌IFN-γIFN-α等细胞因子,NK细胞与靶细胞密切接触,可通过三种途径发挥杀伤效应,即穿孔素/颗粒酶途径、Fas/FasL途径和TNF-α/TNFR-1途径。Kahraman等报道, NASH患者肝脏内NK细胞数量明显增多,在单纯性脂肪性肝病仅有少量的NK细胞,而正常人肝内几乎没有NK细胞[13]NK细胞在NASH的发病中扮演者两个不同的角色,一方面在对肝硬化的老鼠的研究中显示,NK细胞有抗纤维化的作用[14],同时NK细胞也可以在NASH中保护肝细胞免受损伤;另一方面,NK细胞是IFN-γ的主要来源,其释放IFN-γ诱导肝星状细胞循环障碍和肝细胞凋亡[15],而肝细胞的凋亡是NASH的标志性病理反应之一。同时NK细胞产生的IFN-γ还可能是损伤肝再生的效应分子,IFN-γ主要通过激活STAT1抑制STAT3信号传导,而后者是肝再生的必需信号途径由此可见活化的NK细胞对肝细胞再生起抑制作用。

2.4 补体系统

补体约90%由肝脏合成,是急性期反应物之一,其中含量最高的成分是C3。多种促炎细胞因子(如IFN-γTNF-αIL-1IL-6等)可刺激补体基因转录和表达,使其含量增多。有多种因素可以激活补体系统,从而促进NASH 的发病[16]。在游离脂肪酸(FFA)的刺激下,可以通过旁路途径激活补体系统,同时发生正反馈放大效应。另外,由TNF-αIL-1IL-6诱导的急性期蛋白,即C反应蛋白和甘露聚糖结合凝集素可通过MBL途径激活补体系统。脂肪细胞能分泌C3,表达C3a受体,将补体C3加工转化生成促酰化蛋白(C3a des Arg 77acylation stimulating protein, ASP),ASP进一步刺激脂肪细胞摄取血液中游离脂肪酸(FFA),促进脂肪细胞合成三酰甘油(triacylglycerol,TG[17,18]。同时C3aASP可结合受体C5L2,并促进TG的合成。可见补体C3参与肝内脂肪沉积的起始过程,而其代谢产物可加重脂质沉积,在NASH的发生发展中均起到重要的作用。另外,C5a对中性粒细胞等有很强的趋化活性,可诱导中性粒细胞表达粘附分子,刺激中性粒细胞产生氧自由基、前列腺素和花生四烯酸,引起血管扩张和毛细血管通透性增高,同时C5还有促肝纤维化的作用[19]。此外,已被激活的补体系统还可以通过各种途径激导致肝脏促炎症(Th1)和抗炎症(Th2)细胞因子失调引起胰岛素抵抗及NASH[20]

3  适应性免疫和NASH

目前国内外有关适应性免疫在NAFLD中的作用研究较少,但近年来适应性免疫在NASH发生中也受到越来越多的关注,尤其是Foxp3+ CD4+ CD25+ TregsTH17细胞。

3.1 Foxp3+ CD4+ CD25+ Tregs

CD4+ CD25+ T调节细胞(regulatory T cellTreg)为某些组成性表达CD25CD4+T细胞,可抑制性调节T辅助细胞及CD4+ CD8+ T细胞活化与增殖,细胞因子和细胞毒活性等,它们能阻止免疫细胞向靶器官的迁移,抑制效应细胞与抗原提呈细胞相互接触,最终达到抑制炎症反应的目的。同时可与CD4- CD8- DN T细胞和CD4+CTL及其靶细胞一起形成严密的抑制性调节网络,并在维持免疫自稳中发挥重要的作用。因此Treg在免疫损伤性疾病中对机体起保护性作用,其数量的减少和功能的降低则会加重损伤。Treg细胞可特殊表达Foxp3转录因子,肝内大多数CD4+ CD25+ T调节细胞表达转录因子Foxp3,转录因子Foxp3Treg生长和功能的主要调控器[21]。有研究显示,在高脂诱导的NASH小鼠体内氧化应激引起Foxp3+ CD4+ CD25+ Tregs凋亡,导致肝脏内Foxp3+ CD4+ CD25+ Treg细胞数量逐渐减少,对炎性反应的抑制性降低而抗氧化治疗可以减少Tregs细胞凋亡,增加肝内Tregs细胞数量,减少LPS引起的肝脏损伤[22]。另外Foxp3+ CD4+ CD25+ Treg还可以通过诱导巨噬细胞分化为M2,分泌抗炎性因子IL-10,肝组织中IL-10水平的提高可以使其对胰岛素的敏感性增强,NASHFoxp3+ CD4+ CD25+ Treg数量的减少可以引起胰岛抵抗进一步加重NASH[23]

3.2 TH17细胞与NAFLD

辅助性T细胞TH17可特征性分泌细胞因子IL-17在抵抗胞外细菌、真菌感染的宿主防御以及各种自身免疫性疾病发病中起到了重要的作用。近期研究显示,在NAFLDTH17的功能与Tregs正好相反,对肝脏损伤中起促进作用,TH17与肝脏潜在的脂肪变性有关[24]IL-17能够诱导IL-6IL-1βTNFα等促炎症因子的产生。特别是IL-6,又能够通过正反馈机制促进TH17细胞分化和激活急性期反应与补体[25]TH17分泌的IL-17还能诱导促进多形核白细胞增殖和存活的细胞因子G-CSF及趋化因子CXCL1CXCL2CXCL5来调节中性粒细胞。此外,IL-17还可以促进人成纤维细胞表达细胞间黏附分子-1ICAM-1)及参与血管形成,在各种炎性反应中起到重要的作用。TH17除了可以分泌IL-17外还可以分泌IL-22IL-22NAFLD的肝脏损伤中起着重要的作用[26]。高脂诱导的NAFLD小鼠TH17较对照组明显增多,TH17IL-17可促进单纯性脂肪性肝病向NASH进展[27]

4  展望

NASH作为单纯性脂肪性肝病向肝硬化进展的重要阶段,如能及早发现、积极治疗,可以有效阻断疾病进展,否则一旦发展为肝硬化则其预后较差,最终可进展为失代偿或肝癌[28],并与2型糖尿病和动脉粥样硬化的发病密切相关[4]。因此,如何有效预防和治疗NASH显得极为重要,当前的困境是大多数药物包括胰岛素增敏剂、抗氧化剂等临床研究结果并未达到预期目标,究其原因对NASH的关键发病机制并未清楚,以及治疗时间节点是否合适等等。从肝脏免疫发病机制来阐明NASH的发生和发展,尤其是在炎症启动早期阶段中的作用进行研究,为其临床治疗提供作用靶点,如阻断TLR4信号传导路径、抑制固有免疫细胞和补体系统的活化、特异性破坏Kupffer细胞、阻止TH0TH17转化、阻断免疫分子对靶细胞的作用及在病人体内植入Tregs等,从而阻止NASH的发生,甚至使NASH得到完全逆转。

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