慢性肝病患者的TWEAK和LTβ信号转导

摘要

介绍

肝脏具有从急性损伤（如组织切除或肝坏死）中协调肝细胞介导的再生的非凡能力。然而，肝细胞增殖受到严重和慢性损伤的损害或消融，这决定了需要另一种肝脏再生途径。通过化学和细胞介质的复杂网络，肝脏通过激活祖细胞室再生，在严重损伤条件下，祖细胞室保持增殖和恢复能力。早期慢性肝病的典型表现是肝细胞坏死、肝脏炎症，以及常驻和聚集的炎性细胞和死亡的肝细胞释放免疫调节分子，从而激活再生和纤维生成性伤口愈合反应。

再生反应包括“导管反应”（DR），其中胆管和肝祖细胞（LPCs）从肝细胞小管和胆道树之间的界面Hering管增殖(1)导致胆道增生和中间肝细胞的出现(2). 最近的血统标记研究表明，LPC起源于一群表达Sox9的导管细胞，这些细胞在某些慢性肝损伤条件下被激活增殖并分化为肝细胞(三,4). 这种扩张是由炎症细胞源性刺激如肿瘤坏死因子（TNF）启动和维持的(5,6)和干扰素（IFN）-γ(7). 重要的是，IFNγ已被证明与TNF刺激协同促进LPC扩张和抑制肝细胞增殖(7). 此外，转化生长因子（TGF）-β抑制肝上皮细胞增殖。然而，在慢性肝损伤和在体外(8). 除了炎症细胞的刺激外，濒死的肝细胞还会释放刺猬配体(9)最近研究表明，它通过初级纤毛阳性LPC中典型的平滑依赖信号级联传递信号，促进其增殖(10). 因此，慢性肝细胞损伤和随后的炎症反应的后果是肝脏微环境，它支持LPC扩张，同时禁用肝细胞介导的再生。

LPC扩张几乎与纤维化伤口愈合同步发生，主要由肝星状细胞（HSC）的作用驱动。在慢性肝病期间，静止的HSC被炎性细胞因子“激活”，并开始表达α-平滑肌肌动蛋白（αSMA），标志着它们向肌纤维母细胞表型的转变(11). 在这一转变之后，活化的HSC通过沉积细胞外基质（ECM）蛋白来驱动纤维化，这些蛋白有助于控制LPC的增殖和分化。金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP）蛋白的表达支持ECM的积累，TIMP蛋白抑制基质金属蛋白酶（MMPs），MMPs具有降解ECM蛋白的功能(12). 活化的HSC通过表达趋化因子，如细胞间黏附分子1（ICAM-1），并在活化后调节正常T细胞的表达和分泌（RANTES），进一步增强再生和修复反应，从而将更多的炎性和祖细胞吸引到损伤部位(13). 如果肝损伤得到解决，根据潜在的病理学，LPC成熟后可以替换丢失的上皮细胞类型、肝细胞和/或胆管细胞。与此同时，纤维化消退，恢复肝脏的结构和功能完整性。然而，如果损伤持续存在，再生和伤口愈合过程就会失控，变成病理性的。慢性刺激HSC会导致基质过度沉积导致纤维化。随着再生进一步受损，这可能会发展为肝硬化和肝衰竭。此外，炎症细胞的促增殖/存活细胞因子对LPC的长期刺激会产生一个利基，有利于遗传和表观遗传改变的积累，从而导致LPC的恶性转化，最终形成肝细胞癌（HCC）。

患者相关研究和啮齿动物通路操纵实验的结合表明，LPC是进行性慢性肝损伤的关键调节细胞。LPC在许多易患HCC的疾病中被观察到，包括慢性乙型肝炎（HBV）和丙型肝炎病毒（HCV）感染(14,15)，非酒精性脂肪肝(16)酒精性肝病和遗传性血色素沉着症(14). 重要的是，无论潜在的肝脏病理学如何，随着肝纤维化进展为肝硬化，LPC的数量都会增加(14,17). 由于LPC在人类肝脏肿瘤发生的不同阶段增殖，包括癌前病变(18)发展良好的HCC(19–21)他们被认为是肿瘤发展和维持过程中的致病因素。支持性证据来自小鼠干预研究，其中选择性抑制c-kit⁺甲磺酸伊马替尼的LPC导致肿瘤形成减少(6). 这些研究表明，LPC要么代表HCC的直接细胞前体，要么通过调节其他贡献细胞（如纤维瘤驱动的HSC）对疾病发展产生关键影响。无论哪种方式，它们都是慢性肝损伤HCC预防策略的理想化疗靶点。

炎症、纤维化和LPC诱导的过程受到严格的调控，并且发生在紧密的空间关联中（图​（图1），1)，表明了蜂窝通信的潜力（图​（图2）。2). 肝脏创伤愈合和再生反应之间的交叉通过多种因素发生，包括ECM蛋白、生长因子和细胞因子，尤其是TNF超家族的细胞因子。在这篇综述中，我们将讨论两个TNF超家族成员淋巴毒素-β（LTβ）和TNF-like弱凋亡诱导剂（TWEAK）在调节肝脏再生和伤口愈合中的作用。

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图1

CDE诱导小鼠慢性肝损伤的肝内伤口愈合和再生生态位2周CDE损伤小鼠肝脏的共焦显微镜显示PanCK与⁺含有αSMA的肝祖细胞⁺活化的肝星状细胞和CD45⁺炎症细胞。所有三种细胞类型在空间上的接近性表明，可能存在细胞间的相互干扰以及炎症、纤维生成和祖细胞反应的共同调节。细胞核用DAPI染色（蓝色）。比例尺代表50μm。

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图2

通过TWEAK和LTβ介导的细胞串扰共同调节肝创伤愈合和再生反应在慢性肝损伤中，肝祖细胞（LPC）的增殖是通过巨噬细胞/自然杀伤细胞（NK）产生的TWEAK对NFκB通路的激活来诱导的。LPC与活化的肝星状细胞（HSC）/肌成纤维细胞之间通过Notch通路和其他潜在介质的相互作用可能会驱动LPC向胆管细胞分化。LPC和导管反应细胞产生趋化因子，如CCL2（红色）和CX_三CL1（橙色），促进炎症/肌纤维母细胞的趋化性。LPC上表达的淋巴毒素-β（LTβ）与活化HSC上的LTβ受体（LTβR）之间的相互作用触发HSC表达NFκB驱动的趋化相关因子ICAM-1（蓝色）和RANTES（绿色），可能在调节LPC、HSC和白细胞的募集以促进伤口愈合中发挥作用，慢性肝损伤中的纤维生成与再生(13,22–27).

TWEAK/FN14信号

通过LTβ信号传递的LPC/HSC交叉通话

为了理解LPC和HSC在控制再生和伤口愈合与纤维化进展和致癌过程中的相反作用，目前正在研究LPC/HSC相互作用的途径。正如我们所讨论的，通过TWEAK信号调节LPC反应会影响HSC介导的肝纤维化动力学。此外，Boulter等证明了活化的HSC通过在相邻LPC中表达Notch配体Jagged 1和Notch依赖性胆汁规范来调节LPC分化(24). 相反，慢性胆汁淤积性肝病中增生或成熟胆管内胆管细胞表达MCP-1可驱动HSC/肌成纤维细胞趋化性(25). 这些研究表明，在进行性慢性肝损伤期间，LPC和HSC之间存在明显的相互作用。因此，针对调节LPC/HSC相互作用的途径的干预可能对慢性肝病患者有治疗益处。其中一个新的靶点是TNF家族成员LTβ，它是最近发现的LPC/HSC串扰的关键调节因子，由NFκB依赖的下游信号传导促进(13).

LTβ是一种II型跨膜蛋白，以细胞表面锚定的异三聚体与LTα（即LTα2:β1或主要为LTα1:β2）发出信号(46). 包括胆管结扎在内的各种动物慢性肝损伤模型中LTβ水平升高(47)和CDE引起的损伤(48,49)其表达与人类慢性HCV感染中纤维化的严重程度相关(50). 它已经在淋巴细胞谱系的细胞表面被证明，包括活化的B细胞和T细胞以及自然杀伤细胞(51)但有趣的是，在慢性肝损伤期间，小的门脉肝细胞和增生的LPC也受到影响(50). 在我们的CDE损伤模型中，这些LTβ⁺LPC与表达LTβ受体（LTβR）的活化HSC非常接近。体外研究表明，受体结合后，LTβ在HSC中启动NFκB依赖性信号级联，导致趋化相关介质ICAM-1和RANTES的表达，进而招募RANTES受体（C-C趋化因子受体5型，CCR5）阳性的LPC(13). 因此，这种旁分泌细胞因子/趋化因子的相互作用除了通过招募新的白细胞、LPC和HSC促进伤口愈合外，还能够促进LPC和HSC通过肝实质迁移到损伤部位。由于慢性损伤的LTβR基因敲除小鼠显示αSMA数量减少，LTβ信号通路也在纤维生成中起作用⁺天狼星红染色减少证明HSC和胶原沉积减少(13). 同时，A6的数量⁺和肌肉丙酮酸激酶2（M₂PK）⁺LPC减少(48)，这再次表明在慢性肝损伤中纤维化和祖细胞反应的共同调节。Haybaeck等人分析了肝脏中过度表达淋巴毒素的tg1223小鼠，强调了LTβ途径在肝脏疾病和肝癌发生中的重要性，并表明持续表达会导致慢性肝炎，最终导致肝癌。为了证实结果，通过药物阻断LTβR可以中和LTβ的过度表达，从而显著减少肝损伤并阻止HCC的形成(19). 因此，抑制该途径可能有益于通过LTβR发出信号的细胞因子的慢性过表达的肝病，包括LTα和LTβ或LTβ相关的诱导配体竞争糖蛋白D与T细胞上的疱疹病毒进入介质结合（LIGHT），如慢性HBV或HCV感染。

治疗潜力和未来方向

在西方世界，慢性肝损伤的发病率不断上升。包括慢性HBV/HCV感染和非酒精性脂肪性肝病在内的多种病因可导致纤维化，继而导致肝硬化和HCC。世界卫生组织（WHO）将慢性肝病（CLD）列为全球第九大常见死因，肝硬化和肝癌导致终末器官衰竭，各占死亡率的一半(52). 大多数HCC病例发生于已确诊的肝硬化，如果未经治疗，中位生存期为6-16个月(53). 目前，包括抗病毒治疗和减肥策略在内的一系列初级治疗方案在这些情况下的疗效各不相同。不幸的是，仍有大量患者进展为终末期肝病，许多患者需要原位肝移植。然而，供体器官的有限供应以及宗教和/或经济原因可能会限制接受移植手术。等待供体器官的时间过长往往会导致疾病进展和最初可治疗疾病的患者死亡。因此，迫切需要开发新的治疗策略来预防或治疗肝硬化和肝癌的肝纤维化及其后遗症。

致癌和纤维生成过程容易被干扰这些过程的药物所操纵，但迄今为止，方法有限，新的靶向治疗如酪氨酸激酶抑制剂并没有显著提高生存率(54,55). 确定预防性治疗的新细胞靶点，以最大限度地减少纤维化或致癌，代表着治疗进展的未来，而了解此处定义的串扰和信号通路，对于此类进展至关重要。关键将是平衡减少纤维化和致癌的有利影响与健康肝细胞或胆管细胞替换受损的有害影响，如以下基于干扰素的慢性病毒性肝炎治疗方法所示(56).

总结

肝脏对慢性损伤的反应是启动炎症反应，通过激活纤维化和损伤组织的再生，包括LPCs的激活和分化，从而实现解决损伤的双重作用。这些过程是密不可分的，并协同作用以加强和推进慢性损伤反应，直到损伤减轻为止。由于这些过程是相互联系的，影响一个人的生物学必然会影响整个系统的动力学。正如我们在这篇综述中所讨论的，TWEAK/Fn14信号在调节LPC扩张中起着主要作用，并且在这一过程中，通过细胞串扰影响肝脏的炎症和伤口愈合反应。通过LPC和免疫系统之间的相互作用，TWEAK对LPC数量的调节可能会增强再生部位的炎症反应，加强LPC的扩张。同样，LPC通过LTβ信号与HSC的相互作用也可能促进白细胞募集到损伤部位，放大肝脏的纤维化反应。因此，TWEAK信号可能是一个重要的“阀门”，通过它我们可以调节慢性肝损伤的情况。因此，我们认为，针对慢性肝损伤中TWEAK信号的治疗可能有助于通过LPC对炎症和HSC腔室的双重作用降低纤维化的严重程度。这样做可能会减少肝硬化和肝衰竭的进展，并限制再生生态位支持LPC中存在的促肿瘤环境。

利益冲突声明

作者声明，该研究是在没有任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或金融关系的情况下进行的。

致谢

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