肝纖維化過程中血液動力學(xué)因素對肝星狀細(xì)胞影響綜述

1、世界華人消化雜志 2008年 1月 18日; 16(2): 185-191 ISSN 1009-3079 CN 14-1260/R0 引言 既往研究表明 , 肝纖維化是各種原因?qū)е赂闻K 1-2 損害后的一種修復(fù)過程 , 是導(dǎo)致肝衰竭、門3 脈高壓的重要病變 , 進(jìn)展為肝硬化是肝纖維化4的必然結(jié)局 . 目前 , Parsons et al 學(xué)者普遍認(rèn)為 肝星狀細(xì)胞 (hepatic stellate cell, HSC) 是肝臟合 成細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 的主要細(xì)胞 , 不同病因?qū)?致肝纖維化的共同途徑是肝星狀細(xì)胞激活轉(zhuǎn)化 為肌成纖維細(xì)胞 , 合成大量的 ECM, ECM 分泌 增加 , 降解

2、減少 , 以致其在肝內(nèi)大量沉積 , 肝纖 維化逐漸形成 . HSCs 是伴有乙肝病毒、丙肝病 毒、遺傳性血色素沉著病、膽道閉鎖、囊腫性 纖維化、酒精性肝臟疾病的肝纖維化和肝硬化 5-6 7 的效應(yīng)細(xì)胞 . Safadi et al 研究表明 , 肝纖維化 在去除損傷因素后尚有逆轉(zhuǎn)的可能 , 大大激發(fā) 了人們對肝纖維化發(fā)病機(jī)制的研究 . 在肝纖維化過程中肝臟的組織壓力、血液 流動力學(xué)發(fā)生了明顯的變化 , 而處于肝血竇壁 的肝星狀細(xì)胞對肝臟血液循環(huán)的調(diào)節(jié)起重要作 用, 同時他也必然受到肝血流動力學(xué)變化的影 響. 而機(jī)械力對平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、血 管重建作用的研究卓有成效 , 激起了人們從力 學(xué)

3、的角度探討應(yīng)力對肝星狀細(xì)胞的影響 , 進(jìn)而 揭示機(jī)械力在肝纖維化過程中的作用 , 以從不 同的角度探討肝纖維化機(jī)制 . 1 肝臟血液循環(huán)的特點及肝星狀細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用 1.1 肝臟血液循環(huán)的特點 肝臟由門靜脈與肝動 脈雙重供血 , 成人休息狀態(tài)每分鐘流經(jīng)肝臟的血 液高達(dá) 1500-2000 mL, 約占心輸出量的 25%-30%. 正常肝臟門靜脈血供占 60%-70%, 肝動脈血供占 30%-40% .門靜脈經(jīng)多次分支形成入口微靜脈 , 入口微 靜脈管壁無平滑肌 , 但與血竇相連處內(nèi)皮細(xì)胞較 大, 富微絲 , 細(xì)胞舒縮形成肝腺泡的入口括約肌 (inlet sphincter), 調(diào)節(jié)肝腺泡內(nèi)的門

4、脈血流 . 肝動 脈與門靜脈分支在行程中可直接吻合 , 從而使肝 動脈終末端的血壓下降、血流減慢 , 而門靜脈終 末端的血壓升高、血流加速 , 使肝動脈與門靜脈 終末支進(jìn)入血竇前的血壓與流速得以平衡 , 加上 終末微動脈及入口靜脈壁內(nèi)皮細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用和吻合豐富的小葉周圍血竇的減壓作用 , 使進(jìn)入 小葉血竇的血液流量、流速得以控制 . 肝動脈的 血液僅有一小部分直接進(jìn)入血竇 , 大部分經(jīng)過各 種通路流經(jīng)門靜脈后再進(jìn)入肝血竇 . 在動脈分叉 處、終末微動脈與血竇連接處、肝動脈 -門靜脈 吻合支等均有括約機(jī)制 . 這些分支血管運動時對 血竇的血流及壓力起主要調(diào)節(jié)作用 . 肝血竇可開 口于中央靜脈 ,

5、 開口處內(nèi)皮細(xì)胞的舒縮形成出口 括約 (outlet sphincter) 控制血竇內(nèi)血液的輸出 . 中 央靜脈與小葉基部的小葉下靜脈垂直連接 , 在同 一平面內(nèi) , 如有二條中央靜脈與肝靜脈屬支相 連, 則夾角為 120 度. 肝血竇 (hepatic sinusoid) 位于 肝板之間的陷窩內(nèi) , 是肝臟特殊形態(tài)的毛細(xì)血 管, 通過肝板孔而連接成網(wǎng) , 寬大而不規(guī)則 . 入血 竇呈囊狀 , 直徑 20-30 m. 腺泡帶血竇表面積 與腔容積之比較大 , 竇腔窄而彎曲 , 血流緩慢 , 便 于物質(zhì)交換 . 帶血竇較直而寬 , 血流快 , 易進(jìn)人 中央靜脈 . 竇內(nèi)血流速度不同 , 直竇快 ,

6、 而連接部8分慢 . 和末端肝微動脈 (the terminal hepatic arteriole, THAo). TPVns 直接與肝實質(zhì)中的毛細(xì)血管床即9 肝血竇相聯(lián)系 . THAo 和肝竇間急劇的壓力梯度 是通過 THAo 末端的毛細(xì)血管前括約肌的舒縮來 維持的 , 同時受到肝竇內(nèi)皮窗口的舒縮調(diào)節(jié) , 特 別是門管區(qū) (zone 1). 肝動脈是為肝竇血液、膽 管、門靜脈和門管區(qū)神經(jīng)提供氧所必須的 , 在肝 竇微循環(huán)的調(diào)節(jié)中 , 肝動脈系統(tǒng)為肝竇血流的平 穩(wěn)和恒定提供動力 , 肝門靜脈系統(tǒng)是肝血竇血流10 的主要調(diào)節(jié)者 .1.2 肝星狀細(xì)胞對肝臟血流的調(diào)節(jié)作用 HSC 占 人類肝臟全部

7、細(xì)胞的 5%-8%, 肝血竇細(xì)胞的 13%. 星狀細(xì)胞位于前肝血竇 Disse 隙內(nèi)皮屏障下 , 他 們有長的細(xì)胞質(zhì)突起與肝竇內(nèi)皮壁相平行 , 從突 觸上生出分支包繞竇狀隙 , 并且經(jīng)肝細(xì)胞間穿過11 到達(dá)相鄰的竇狀隙 . HSC 具有平滑肌特點 , 具 有收縮性 . HSC 在形態(tài)和超微結(jié)構(gòu)特點上與其他 器官中調(diào)節(jié)局部血流量的周細(xì)胞相似 , 顯示肝星 狀細(xì)胞是肝臟特殊的周細(xì)胞 . 對各種血管活性 物質(zhì)的收縮和舒張能力也說明這些細(xì)胞可能在 肝血竇水平對調(diào)節(jié)肝內(nèi)血管阻力和血流量起作 12-14用 . 內(nèi)皮素 (entothelin, ET) 、組胺、血管緊張 素等血管活性物質(zhì)使體外培養(yǎng)的星狀細(xì)胞

8、發(fā)生 收縮 ; 一氧化氮 (nitricoxid, NO) 、一氧化碳使其 舒張. 顯微鏡下活體觀察 , 也觀察到 ET 引起肝竇 收縮 , 并證明肝竇收縮部位與星狀細(xì)胞本身的熒15 光區(qū)是一致的 , 其中內(nèi)皮素 -1(ET-1) 的反應(yīng)最16 強(qiáng)烈 . 肝星狀細(xì)胞的解剖學(xué)位置及其對這些生 物化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)說明了他們在肝臟血液循環(huán) 中發(fā)揮了重要作用 . 2 肝纖維化過程中肝臟血流動力學(xué)的變化 肝纖維化是病毒性肝炎、2.1 肝纖維化的病因 酒精性肝病、非酒精性脂肪肝、中毒性肝病、 自身免疫性肝病、膽道阻塞等生物、化學(xué)、物 理因素導(dǎo)致肝臟損害后的一種修復(fù)過程 胞外 基質(zhì)過度積累而造成肝功能障礙 .

9、 其間 HSC 激 活、轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞 , 合成大量的細(xì)胞外 基質(zhì) (ECM), 從而使 ECM 降解減少 , 以致其在肝 內(nèi)大量沉積 , 肝纖維化逐漸形成 .11 活化的 HSC 特征發(fā)生一系列改變 , 包括 : (1)增生頻率增加 ; (2)由靜止的 HSC 轉(zhuǎn)分化為 MFB; (3) 儲存的脂滴、維生素 A 減少或消失 ; (4)表達(dá)標(biāo)志性蛋白 - -肌動蛋白和細(xì)胞珠蛋白 (Cygb); 表達(dá)波形蛋白 (vimentin) 及結(jié)蛋白 (desmin); (5)收縮性增強(qiáng) : 肝臟損傷時內(nèi)皮細(xì)胞及活化的 HSC合成ET增加, 作用于 HSC表面的 特異 性內(nèi)皮素受體 (endothel

10、in receptor, ETR), 引起 細(xì)胞收縮 , 導(dǎo)致肝內(nèi)微循環(huán)收縮和肝竇血管阻 力升高 , 促進(jìn)肝硬化門靜脈高壓的發(fā)展 ; (6)分泌ECM 增加: 活化的 HSC 是 ECM 生成的主要來源 , 可分泌、型膠原、層粘連蛋白、纖維 連接蛋白、透明質(zhì)酸等多種 ECM 成分. TGF- 1 是增加 ECM 分泌的最強(qiáng)因子 ; (7)分泌趨化因子 及細(xì)胞因子 , 如單核細(xì)胞趨化蛋白 -1(MCP-1) 、 HGF 、白細(xì)胞介 10(IL-10) 等; (8)TIMP 合成和分 泌增加 : HSC 激活后分泌 TIMP-1 、TIMP-2 增加, 抑制 MMP 對 ECM 的降解 , 從而促

11、進(jìn)肝纖維化的 形成 . 其中細(xì)胞增殖與纖維生成增強(qiáng)是重要特征 . 膠原約占肝臟蛋白總量的 5%-10%, 當(dāng)肝臟 發(fā)生纖維化時 , 膠原蛋白可增加到 50%左右 . 正 常肝臟一般以 , 型膠原各占 40%, /型比例約為 1. 肝硬化時 / 型比例增加 , 晚期肝硬 化 /型比例可增至 3 左右. 肝臟慢性損傷時 , 型膠原顯著增多 , 使正常肝內(nèi) /型膠原比 例倒置 , 取代狄氏間隙的膠原 , 導(dǎo)致肝竇毛細(xì)17 血管化與肝纖維化 . 轉(zhuǎn)化生長因子 1(TGF- 1) 是促肝纖維化的關(guān)鍵細(xì)胞因子 , 慢性肝損傷時 TGF-1以自分泌和旁分泌兩種形式促進(jìn) HSC 活 化 , 使 HSC 細(xì)胞向

12、肌成纖維細(xì)胞 (myofibroblast,18MFB) 轉(zhuǎn)化并生成大量 ECM, 導(dǎo)致肝纖維化 . 2.2 肝纖維化病因?qū)Ω闻K血流動力學(xué)影響 幾 乎 所有慢性乙肝患者均有肝臟微循環(huán)障礙 , 包括 肝功能正常的患者 , 主要表現(xiàn)在肝竇腔狹窄 . 輕 度時即見肝細(xì)胞腫脹 , 氣球樣變性 , 壓迫肝竇 , 造成肝竇腔狹窄 , 偶爾見肝竇腔不規(guī)則狹窄與 擴(kuò)張并存 . 重度慢性乙型肝炎 (chronic viral hepatitis B, CHB) 患者肝竇部位被膠原纖維填充 , 嚴(yán) 重者肝竇腔閉塞、消失 . 隨著病情加重 , 微血栓 形成率增加 , 微血栓周圍肝細(xì)胞有溶解壞死表18 現(xiàn). 個別患者

13、還見中央靜脈內(nèi)有微血栓形成及肝血竇毛細(xì)血管化等 , 引起肝竇阻力增加 , 這些 因素均可導(dǎo)致門靜脈壓力升高 . 門脈高壓是側(cè) 支循環(huán)形成的始動因素 . 在正常情況下 , 絕大 部分的門靜脈血經(jīng)肝靜脈回流 , 而在肝硬化過 程中經(jīng)肝靜脈回流的血流量可降低至門靜脈19 血流量的 13%, 其余進(jìn)入側(cè)支循環(huán) . 門靜脈 壓力的增高是門脈阻力增高與血流量增多的20 共同作用的結(jié)果 . 肝臟纖維化對門靜脈系統(tǒng)小分支及肝竇造不同程度的壓迫 , 導(dǎo)致肝內(nèi)血 管阻力增加 , 門脈血流量增加 , 引起門靜脈高壓 , 表現(xiàn)為門靜 22 脈和脾靜脈增寬、脾臟增厚 .狗的肝臟血流動力學(xué)變化會迅速地反應(yīng)在 膽道壓力上

14、, 楔形肝靜脈壓 (wedged hepatic venous pressure)和門脈壓隨膽管壓力升高則都升 高, 相反膽管快速減壓則兩者也緊跟著下降, 顯示膽管壓力的變化可通過肝血竇影響肝臟血流23 動力學(xué) , 反映了膽道閉塞能夠引起肝血竇血壓 上升.體外實驗也表明 , 高濃度乙醇減弱空腸環(huán)行 肌條收縮振幅 , 平滑肌收縮蛋白的合成速率減慢, 對空腸平滑肌收縮具有直接抑制作用 . 在另 外的研究中也發(fā)現(xiàn)乙醇抑制了膀胱平滑肌和血 管平滑肌的收縮 . 十二指腸和靜脈灌流乙醇都 減弱 Oddi 括約肌的運動 , 抑制 Oddi 括約肌的收24 縮振幅 . 乙醇是引起肝硬化的常見病因 , 由這 些

15、研究可推斷他也會改變肝臟的血液循環(huán)狀態(tài) 2.3 機(jī)械力對相關(guān)細(xì)胞的影響 肝星狀細(xì)胞是 肝 臟特殊的血管周細(xì)胞 , 激活后表現(xiàn)為成纖維細(xì) 胞、肌成纖維細(xì)胞表型 , 具有平滑肌細(xì)胞和成 纖維細(xì)胞的性質(zhì) , 且星狀細(xì)胞在內(nèi)臟中廣泛分 布. 因此 , 我們有必要了解這些相關(guān)細(xì)胞的一些 力學(xué)響應(yīng)特性 .機(jī)械力作為各種組織中細(xì)胞形態(tài)和功能的 重要調(diào)節(jié)因素 , 能快速誘導(dǎo)血小板衍生生長因 子 (platelet derived growth factor, PDGF) 受體磷 酸化、整合素受體活化、拉伸激活陽離子通 道、 G-蛋白. 他們可以作為力學(xué)傳感器 , 一旦 感受到機(jī)械力 , 蛋白激酶 C 和有絲分

16、裂原活性 蛋白激酶 (MAPKs) 被激活 , 導(dǎo)致 c-fos 和 c-jun 基 因表達(dá)并提高轉(zhuǎn)錄因子 AP-1 DNA- 結(jié)合活性 . 機(jī)械應(yīng)力能夠直接拉伸細(xì)胞膜并改變受體或 G 蛋白的結(jié)構(gòu) , 從而激活生長因子等信號傳輸途25 徑 . . 機(jī)械力對心血管系統(tǒng)的正常生理功能有重 要影響 , 他能使血管平滑肌細(xì)胞 (vascular smooth muscle cell, VSMC) 肥大和增殖而促進(jìn)動脈硬 化、高血壓、心血管再狹窄的發(fā)生、發(fā)展 . 高 壓力和高血流量均可引起血管重建 , 前者導(dǎo)致 的血管重建是正反饋過程 , 其管壁增厚、管腔 變窄 , 使血壓進(jìn)一步升高 ; 高流量則引起內(nèi)

17、外26 徑增大 , 使流量降低以達(dá)到一種穩(wěn)定值 . 血流 狀態(tài)變化也調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞的數(shù)量 . 跨壁 壓能直接作用于血管中膜平滑肌 , 使之自身生 長調(diào)節(jié)因子基因表達(dá)增強(qiáng) , 促使 DNA 和細(xì)胞外27 基質(zhì)合成而影響血管壁的構(gòu)建 . 許多研究表 明 , 壓力、切應(yīng)力與周向張力升高 , 可引起血管平滑肌細(xì)胞多種基因轉(zhuǎn)錄及表達(dá)上調(diào) , 包括 血 小板衍生生長因子 (PDGF)、TGF- 、抑癌基因 p53等, 從而參與調(diào)節(jié) VSMCs 的增殖 . 一定強(qiáng)度 的靜壓力對細(xì)胞增殖、肌動蛋白和膠原蛋白的 表達(dá)等也有重要影響 .機(jī)械力中的壓力和流體剪切力是高血壓 和動脈硬化癥的重要病因 . 140-1

18、80 mmHg 的壓 力作用于人類大動脈平滑肌細(xì)胞 (human aortic smooth muscle cells, HASMC), DNA 的合成呈 壓力依賴性的方式 , 而小于或等于 120 mmHg 沒有顯著的變化 , 超過 160 mmHg, 則胞外信號28 調(diào)節(jié)激酶和 c-jun N- 端激酶活化 . O'Callaghan29 et al 發(fā)現(xiàn) , 機(jī)械應(yīng)變誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞 TGF-1的增加. 另有研究認(rèn)為 , 高血壓狀態(tài)下 , TGF- 1 增加可以增強(qiáng)其他生長因子 (如 PDGF、30 bFGF、 EGF 等)對 VSMCs 增殖的促進(jìn)作用 , 與 體外高血壓動物

19、模型所觀察到的結(jié)果相似 , 顯 示壓力升高是引起高血壓動脈重建中 VSMC 增31 殖加強(qiáng)的重要原因 . Roelofsen et al 采用最大為 13 kPa, 0.3 Hz 的間斷壓力作用于成骨細(xì)胞 , 其肌 動蛋白和膠原蛋白的表達(dá)上調(diào) . 靜息的膜系細(xì) 胞受到 Flexercell Strain Unit 100B 拉伸 / 松弛 48 h, 用熒光標(biāo)記的 , 和型膠原抗體免疫染色 檢測胞外基質(zhì) 48 h 后、型膠原、纖連 蛋白和層粘連蛋白也增加 . 膜系細(xì)胞持續(xù)拉伸 /松弛導(dǎo)致其細(xì)胞形態(tài)從正常的星形變?yōu)閹钔?觀, 細(xì)胞的長軸垂直于應(yīng)力方向排列 , 拉伸 /松弛 12 h TGF-

20、1 mRNA 水平?jīng)]有顯著的變化 , 而 2432 h 則顯著增加 . 很多信號分子都與機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)過程有關(guān) , 已 + + 證明整合素、 G 蛋白和 Na /H 泵是潛在的力傳 感器 , 而細(xì)胞內(nèi)鈣和細(xì)胞骨架是最為重要的力33 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)組分 . MAPK 和 JAK/STAT 途徑作為 機(jī)械應(yīng)力誘導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)潛在的參與者 , 對機(jī)械 力在細(xì)胞中的轉(zhuǎn)導(dǎo)具有重要的作用 . 張應(yīng)力比 壓應(yīng)力對 ERK, c-fos mRNA 和 c-fos 蛋白顯示更 敏感和強(qiáng)烈的影響 . 這個發(fā)現(xiàn)指出 , 不同力學(xué)環(huán) 境下的實驗結(jié)果可能沒有可比性 . 此外 , 因細(xì)胞 加載同一幅度的壓力和張力得出一些不同的結(jié) 果,

21、可以推測他們的機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制可能不完全 相同 . 不同特點的應(yīng)變可能激活不同的信號轉(zhuǎn) 導(dǎo)途徑或不同程度地活化同一途徑 . 在張應(yīng)力 誘導(dǎo)下, RTK 發(fā)揮的作用比細(xì)胞骨架重要得多 .但是在壓應(yīng)力誘導(dǎo)下 , 細(xì)胞骨架更為重要 , 完整34 的細(xì)胞骨架是壓力信號轉(zhuǎn)導(dǎo)所必須的 .2.4 肝星狀細(xì)胞相關(guān)的體外力學(xué)研究 采用旋轉(zhuǎn)輻流式生物反應(yīng)器作為機(jī)械應(yīng)力加載裝置 對 復(fù)合培養(yǎng)的、分離自大鼠的肝實質(zhì)細(xì)胞和非實 質(zhì)細(xì)胞提供機(jī)械應(yīng)力加載 , 當(dāng)轉(zhuǎn)速 30 r/min 時 , 6 h 后 , 白蛋白的產(chǎn)生量達(dá)到最多 ; LDH 的測定作 為細(xì)胞損壞的一個標(biāo)記物 , 在靜態(tài)培養(yǎng)和應(yīng)力 加載條件下肝實質(zhì)細(xì)胞和非實質(zhì)

22、細(xì)胞復(fù)合培養(yǎng) 物中沒有顯著的變化 ; 而 IL-6 在應(yīng)力加載條件下 所有的時間點均有顯著升高 ; HGF 在應(yīng)力加載 培養(yǎng)早期產(chǎn)生 , 3-6 h可以檢測到 , 隨后降低到檢 測極限水平以下 , 靜態(tài)培養(yǎng)實驗中 HGF 一直處 于檢測極限水平以下 . 應(yīng)力加載培養(yǎng) 36 h后電子 顯微鏡觀察 , 顯示肝細(xì)胞有良好的保護(hù)結(jié)構(gòu) , 細(xì) 胞表面有微絨毛 , 靜態(tài)培養(yǎng)細(xì)胞表面有其破壞35 的顯著空隙 . 用 Flexer( 四點彎曲 )細(xì)胞應(yīng)力裝置 0.5 Hz 、 10%的振幅循環(huán)拉伸人肝星狀細(xì)胞系 LI90, 拉伸 的 LI90 細(xì)胞, MMP1 的濃度相對不拉伸細(xì)胞增用 Flexer(四點彎曲

23、 )細(xì)胞應(yīng)力裝置 0.5 Hz、 10%的振幅循環(huán)拉伸人肝星狀細(xì)胞系 LI90, 拉伸 的 LI90 細(xì)胞 , MMP1 的濃度相對不拉伸細(xì)胞增 加, 而 MMP2, TIMPl 和 TIMP2 濃度顯示下降 . 但 是型膠原 C 末端肽 ( CTP), 型膠原前肽 (P36 P)、和透明質(zhì)酸的變化沒有顯著差別.使用 Flexercell 加載裝置 FX-2000 對人工培 養(yǎng)的人肝星狀細(xì)胞系 LI90 0.5 Hz 、 10%振幅周 期性拉伸 , 從 2 h 到 24 h, 拉伸的肝星狀細(xì)胞與未 拉伸的肝星狀細(xì)胞相比 , TGF- 的濃度呈時間依 賴性增加 , 轉(zhuǎn)化生長因子 mRNA 的表達(dá)

24、也有所 增加. 轉(zhuǎn)染 Rho因子的陰性突變體后 , 則抑制了 拉伸誘導(dǎo)的 TGF-合成. Rho因子是一種與細(xì)胞 黏附性和細(xì)胞骨架密切相關(guān)的分子 , 在力 傳導(dǎo) 中扮演非常重要的角色 , 說明在肝星狀細(xì)胞中 ,37 Rho 與拉伸誘導(dǎo)的 TGF- 合成有密切關(guān)系 . 胰腺星形細(xì)胞在胰臟纖維化過程中起中 心作用 . 在慢性胰腺炎中 , 胰腺組織壓力比正 常胰腺的壓力高 , 采用添加壓縮氦氣給壓力加 載裝置中增加壓力 . 在給定的壓力水平分別為 40 mmHg 、80 mmHg 、120 mmHg 條件下 , 對胰星狀細(xì)胞作用 60 min, 壓力顯著促進(jìn) BrdU 滲入, 特別是 80 mmHg

25、 時 ; 80 mmHg 壓力還顯著提 高 -SMA 水平; 80 mmHg 60 min 后, 型膠原 mRNA 的表達(dá)增多 , 加載后培養(yǎng) 48 h 期間胰腺星 形細(xì)胞分泌到培養(yǎng)基中的膠原與對照組相比有38 顯著的增加 .進(jìn)行性的腎臟疾病導(dǎo)致腎小球長期處于高 血壓環(huán)境 , 這誘導(dǎo)了腎小球膜系細(xì)胞的增殖 . 這 種增殖被認(rèn)為與腎臟損傷的發(fā)展相關(guān) . 在壓力 加載 MAPK(Tyr-204) 后, 磷酸化水平在 1 min 內(nèi) 快速達(dá)到一個峰值 . 發(fā)現(xiàn)壓力加載是一種新的 MAPK 激活因素 , 誘導(dǎo)酪氨酸激酶的活性 , 增 加 腎小球膜系細(xì)胞的增殖 , 可能是通過細(xì)胞周期39 蛋白 D1 的

26、表達(dá)來實現(xiàn) . 這些研究均表明 , 外力的變化不僅會促進(jìn)肝 星狀細(xì)胞的增殖 , 還會提高其膠原等胞外基質(zhì) 的表達(dá)水平 .2.5 胞外基質(zhì)對肝星狀細(xì)胞的影響 胞外基質(zhì) (extracellular matrix, ECM) 是細(xì)胞黏附、生長、 分化的底物 , 并且為組織提供機(jī)械支持 . 已熟知 的結(jié)締組織細(xì)胞在機(jī)械加載中隨其胞外基質(zhì)的 變化而變化 . 這必然存在一種反饋機(jī)制 , 即通過 細(xì)胞調(diào)整蛋白表達(dá)的模式來感知機(jī)械應(yīng)力 , 以 重建胞外基質(zhì)的模式去適應(yīng)機(jī)械力變化的需40 求 . 肝星狀細(xì)胞的形態(tài)、增殖、膠原合成根 據(jù)基底的性質(zhì)而不同 . 在基底膜凝膠上 , 肝星狀 細(xì)胞形成網(wǎng)孔狀結(jié)構(gòu)且增殖慢

27、 . 在沒有涂聚苯 乙烯和有型膠原涂層的培養(yǎng)皿上細(xì)胞分散良 好且伸出細(xì)胞突起 . 生長在涂有型膠原涂層 上細(xì)胞較生長在聚苯乙烯器皿中的細(xì)胞增殖快 ,41 且合成的膠原的量也更多 . 在聚苯乙烯表面 或氨基烷基硅烷涂層的玻璃上 , HSC 顯示一種平 的、成纖維狀形態(tài) , 應(yīng)力纖維發(fā)育良好 , 沒有細(xì) 胞突起 . 而培養(yǎng)在型膠原凝膠上可導(dǎo)致 HSC 變 長, 多極細(xì)胞突起 , 培養(yǎng)在基質(zhì)凝膠上則保持圓 形. 而培養(yǎng)于型、型膠原涂層容器中的HSC沒有觀察到突出 . 在型膠原、層粘連蛋白、 蛋白聚糖、巢蛋白組成的基質(zhì)凝膠上 HSC 保持 圓形 . 不同的培養(yǎng)基質(zhì)對肝星狀細(xì)胞的細(xì)胞骨 架也有影響 .在

28、培養(yǎng)于型膠原凝膠上的細(xì)胞中黏附斑分布于接近細(xì)胞與膠原纖維接觸的底面和伸入 膠原凝膠的細(xì)胞突出中 . 酪氨酸磷酸化蛋白與 黏附斑有相似的分布 , 在型膠原凝膠上培養(yǎng) 的肝星狀細(xì)胞突出的尖端絲狀偽足的信號特別 強(qiáng)烈 . 暗示在細(xì)胞突出擴(kuò)張期間一種活性蛋白42 磷酸化 . 這些結(jié)果顯示肝星狀細(xì)胞的形態(tài)、增 殖和膠原代謝受到胞外基質(zhì)調(diào)節(jié) .3 結(jié)論 26 根據(jù)馮元楨 提出的應(yīng)力 -生長法則 , 組織的生 長取決于應(yīng)力和應(yīng)變 . 根據(jù)這一法則 , 肝臟血液 動力學(xué)的改變必然對肝臟內(nèi)的結(jié)構(gòu)重建產(chǎn)生重 要影響 , 肝星狀細(xì)胞也相應(yīng)受到力學(xué)環(huán)境變化 的影響 . 如血液對肝臟內(nèi)血管壁的壓力、周向 拉伸及血液的剪

29、切作用 . 且隨著肝纖維化的發(fā) 展 , 肝竇愈來愈狹窄 , 壓力不斷升高 , 甚至出現(xiàn)肝竇血液向門脈倒流現(xiàn)象 , 因而血液壓力的 影 響相對變得重要 . 相關(guān)的細(xì)胞力學(xué)研究表明 , 應(yīng) 力對于細(xì)胞的激活、增殖、胞外基質(zhì)的表達(dá)、 血管重建均有重要的影響 . 據(jù)此 , 根據(jù)肝星狀細(xì) 胞本身的生物學(xué)特性及其在肝纖維化中的性狀 變化 , 我們推測 : 肝臟血液動力學(xué)的改變可能對 肝星狀細(xì)胞的激活、增殖和胞外基質(zhì)的表達(dá)存 在重要的影響 . 由于肝臟血液循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身和供血的 復(fù)雜性 , 目前在肝臟血液動力學(xué)方面還缺乏微 觀、系統(tǒng)的力學(xué)分析 . 肝星狀細(xì)胞的力學(xué)響應(yīng) 方面的研究仍是初露端倪 , 且體外不

30、同的力及 加載方式對細(xì)胞有不同響應(yīng) , 因此還需要了解 在肝纖維化過程中血液動力學(xué)特點的基礎(chǔ)上 , 弄清各種應(yīng)力肝星狀細(xì)胞的增殖、 細(xì)胞因子和 CM 表達(dá)等規(guī)律 . 在肝纖維化過程中機(jī)械力對 肝星狀細(xì)胞是通過什么途徑對肝纖維化起作用 , 機(jī)械力能引起胞外基質(zhì)成分的變化 , 胞外基質(zhì) 成分的變化對體內(nèi)肝星狀細(xì)胞有何影響 , 機(jī)械 力對肝星狀細(xì)胞貯存維生素 A 有無影響 , 都有待 進(jìn)一步研究 .肝纖維化的治療主要是祛除病因、防止 肝細(xì)胞壞死和損傷、抑制肝星狀細(xì)胞 (HSC) 活 化和增殖、促進(jìn) HSC 凋亡、促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì) ECM) 降解等多環(huán)節(jié) . 這些現(xiàn)象大多也出現(xiàn)在 細(xì)胞力學(xué)的研究中 ,

31、因而從力學(xué)細(xì)胞生物學(xué)角 度探討肝纖維化的病理機(jī)制或許能夠為闡明肝 纖維化發(fā)生發(fā)展機(jī)制提供新的依據(jù) , 為新型抗 肝纖維化藥物的研究開發(fā)提供新的思路 , 為臨 床治療門脈高壓的血流分流手術(shù) , 如血流分流量、血壓分配量等提供參考 , 為肝纖維化的臨 床早期診斷提供新的思路和力學(xué)細(xì)胞生物學(xué)依 據(jù). 比如 , 結(jié)合肝門靜脈形態(tài)變化監(jiān)測 , 建立相 關(guān)數(shù)學(xué)模型 , 通過預(yù)測肝內(nèi)血壓預(yù)報肝纖維化 發(fā)生的可能性或程度 4 參考文獻(xiàn) 1 Friedman SL. Liver fibrosis - from bench to bedside. J Hepatol 2003; 38 Suppl 1: S38-S

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