上海市闸北区中心医院消化科(200070) 陆伦根
肝脏由实质细胞(肝细胞)和非实质细胞或间质细胞组成,后者包括肝窦周存在的
肝星状细胞(HSC),枯否氏细胞(KC),窦内皮细胞(SEC),pit细胞等。在脂质代谢中起中心地位作用的是肝细胞,近来发现肝非实质细胞与
脂肪肝的发生发展亦有一定的关系。
HSC有多种名称,如Ito细胞、贮脂细胞、窦周细胞等。在正常肝脏中 ,HSC与肝细胞数量之比为1:20,其总体积占肝体积的1.4%。HSC在肝小叶周围带中较多,中央带则较少,且脂滴也相对较少,甚至无脂滴。正常状态下,HSC主要能储存和代谢维生素A、合成载脂蛋白(APO E、A-I和A-IV)和前列腺素(PGF2a、D2、I2和E2)、合成与分泌细胞外基质、产生细胞因子和表达膜受体。近来发现HSC的收缩可调节肝微循环。
HSC胞浆含有特征性脂滴,其数目和直径在不同的生理状态下变化较大。脂滴可分为I型和II型,I型脂滴为电子致密性的,膜包裹的且体积变化大,但总是小于II型脂滴。这些膜包裹的I型脂滴由含酸性磷酸酶活性的糖蛋白包绕,很易被溶酶体降解。II型脂滴位于胞浆的基质中,无膜包裹,大多数脂肪滴是II型。在高维生素A血症的大鼠,I型脂滴通常见于肝小叶的周边区和中心区的HSC中。
HSC在肝内维生素A和视黄酯的形成和贮存中发挥重要的作用。饮食中维生素A由肠粘膜细胞借长链脂肪酸(主要是油酸和棕榈酸)酯化,通过淋巴通路以乳糜微粒进入体内。乳糜微粒残粒(CMR)含有几乎所有的酯化维生素A ,由残粒受体被肝细胞摄取,然后转运到HSC中.在正常大鼠,体内全部的维生素A中约90%贮存于肝中。HSC、肝细胞、SEC、KC中维生素A含量分别约为75%、21%、3%和1%。维生素A通过HSC内的特异性维生素A结合蛋白(RBP)转运到HSC中。细胞内RBP浓度较肝细胞高约20倍。其是通过浓度依赖的梯度摄取维生素A和视黄酯。HSC脂滴中,视黄酯和甘油三酯是脂滴中的主要成分,占脂滴脂质成分的70-85%,其中视黄酯约占42%,甘油三酯约占30%,脂滴中少量成份是未酯化的维生素A,约占3%,胆固醇酯和胆固醇约为13 %,游离脂肪酸约为4%,各种磷脂约占4%。饮食中维生素A摄取的变化可明显影响HSC中脂滴的成份和含量,而饮食中的甘油三酯对此无影响。与肝细胞相比,HSC中有不同的机制调节着脂质的成份和含量。动物实验表明,高维生素A饮食的大鼠HSC中,视黄酯的增加10倍于对照组,脂质维生素A量增加39.5%-65.4%。视黄酯和维生素A的增加伴随着HSC的甘油三酯、胆固醇酯和游离脂肪酸的增加,最后整个脂质与对照组相比约增加5倍;而在低维生素A饮食中,则出现相反的变化。因此,HSC中的维生素A和总脂质水平受饮食维生素A摄取的影响。高和低甘油三酯饮食影响着整个肝中的甘油三酯、胆固醇酯和总脂质的量,可能主要反映肝细胞的脂质量和成分,也影响着KC、SEC中的甘油三酯水平。而对HSC的脂质水平和成分无影响,但过量的饮酒可使HSC中的脂滴大小和数目减少[5]。在慢性肝损伤时,HSC转变成纤维母细胞样型,HSC渐渐地失去维生素A脂滴。
近来研究证实,HSC表型转化中,与脂质合成有关的两种主要酶活性可发生改变,一种为介导脂质重新合成的葡萄糖-3-磷酸脱氢酶(GPDH),另一个为介导血浆脂质重新掺入的脂蛋白脂酶(LPL)。在HSC表型早期转化中,脂质合成的两条通路都被激活。当HSC已产生脂滴时,LPL途径减低,而GPDH途径仍然高。据报道成人肝脏缺乏LPL,但在应急状态下,在肝窦的HSC和SEC表面及周围可见LPL。在某些情况下,HSC脂滴中胆固醇和甘油三酯的存在和脂质的消失与维生素A消失一起提示HSC具有合成脂蛋白(如LDL和HDL)的能力。Ramador等发现HSC能分泌和合成ApoE、ApoAI、ApoIV和少量的ApoC,这些载脂蛋白大多数是高密度的载脂蛋白,但HSC产生的量要较肝细胞为少。许多研究证实,大鼠HSC膜上有VLDL受体、HDL受体、LDL受体和ApoCIII结合位点等。提示其亦参与肝脏的脂质代谢和转运。
我们近来的研究结果发现,在体外,甘油三酯、极低密度脂蛋白、花生四烯酸和亚油酸可影响
肝星状细胞的增殖。在一定浓度下,甘油三酯、极低密度脂蛋白、花生四烯酸和亚油酸可促进
肝星状细胞增殖,花生四烯酸高浓度对
肝星状细胞有毒性作用。在Kupffer细胞生长接近80%融合时培养基中分别加入甘油三酯(25mg/l)、极低密度脂蛋白(5mg/l)、花生四烯酸(5mg/l)和亚油酸(5mg/l),培养48小时,收集培养液,用透析袋透析,制得不同的Kupffer细胞培养的上清液(KCCM),然后以MTT法分别观察不同的KCCM对
肝星状细胞增殖效应。结果发现,与正常和KCCM组相比,KCCM+极低密度脂蛋白组、KCCM+甘油三酯组、KCCM+花生四烯酸组和KCCM+亚油酸组对
肝星状细胞增殖有促进作用(
P<0.01); KCCM+极低密度脂蛋白组和KCCM+甘油三酯组之间无差异(
p>0.05),而KCCM+花生四烯酸组较KCCM+亚油酸组促
肝星状细胞增殖作用明显(
P<0.05);KCCM组高于正常组,但统计学无差异(
p>0.05);结果表明脂质和脂肪酸可通过Kupffer细胞而影响
肝星状细胞,Kupffer细胞和
肝星状细胞一起参与
脂肪肝肝纤维化的发生。
应用
125I-LDL和
125I-HDL
3配体进行放射性配基结合实验测定脂质对
肝星状细胞膜LDL、HDL受体的影响。结果发现
肝星状细胞膜表面存在LDL、HDL受体,
肝星状细胞与浓度递增的
125I-LDL和
125I-HDL
3共同孵育进行饱和试验,
肝星状细胞LDL、HDL受体特异性结合LDL、HDL的浓度效应曲线,呈可饱和性指数曲线,将特异结合用于Scatchard作图,r分别为-0.9751和-0.9616,解离常数分别为8.4736nM和9.1256nM,最大结合容量分别为439.32和259.34fmol/mg蛋白。甘油三酯(25ug/ml)、极低密度脂蛋白(25ug/ml)对
125I-LDL结合LDL受体的影响及Scatchard作图后,得出甘油三酯、极低密度脂蛋白的r分别为-0.9771、-0.9849,KD分别为7.8899、7.0249,最大结合容量(Bmax)分别为489.95、455.30fmol/mg蛋白。甘油三酯(25ug/ml)、极低密度脂蛋白(25ug/ml)对125I-HDL3结合HDL受体的影响及Scatchard作图后,得出甘油三酯、极低密度脂蛋白的r分别为-0.9313、-0.9736,KD分别为10.4282、10.2863,最大结合容量(Bmax)分别为287.43、259.03fmol/mg蛋白。结果表明
肝星状细胞膜表面存在LDL、HDL受体;脂质可增加LDL受体对LDL的亲合力,但降低HDL受体对HDL
3的亲合力。
肝星状细胞膜上的 LDL、HDL受体对脂蛋白代谢及胆固醇的调节有重要作用,为阐明
脂肪肝肝纤维化的发生提供了新的实验依据。
脂质对
肝星状细胞前胶原I、III mRNA表达有影响,
肝星状细胞分别用甘油三酯(25mg/l)和极低密度脂蛋白(25mg/l)共孵育10天后,分别提取
肝星状细胞的RNA,用Northern blot杂交观察甘油三酯和极低密度脂蛋白对
肝星状细胞前胶原I、III mRNA表达。结果发现
肝星状细胞经甘油三酯和极低密度脂蛋白刺激后其前胶原I、IIImRNA表达均明显增加。结果显示脂质可直接增加
肝星状细胞前胶原I、III mRNA表达,脂质可通过刺激
肝星状细胞而与
脂肪肝肝纤维化的发生有关。
有研究表明,酒精性肝损伤在早期
脂肪肝阶段,肝组织炎症、坏死不明显或缺乏时,
肝星状细胞即已激活。Tsukamoto等研究发现,实验动物同等量的酒精摄入,饮食中脂肪含量高者更易形成
脂肪肝和肝纤维化,且两者常相继或同时发生于同一部位。因此肝内脂质可能与
肝星状细胞激活及肝纤维化的形成有关。在人类酒精性
肝病,Reeves 等对38例无酒精性
肝炎和
肝硬化表现的饮酒患者,肝活检组织学研究发现活化的HSC数目与Kupffer细胞或肝纤维化的量无关,而与
脂肪肝的严重度有关。说明在酒精性肝病中,坏死炎症或Kupffer细胞增加及继发的肝纤维化不是HSC 活化的必备条件,而酒精诱导的HSC活化和
脂肪肝的严重度有关。
就目前的研究,我们还不能证明在HSC中脂质的聚积量以及HSC活化与肝实质细胞
脂肪肝程度或血清水平之间的关系。因此,尚有许多工作需要进一步探索和研究。