肝脏,作为人体内最大的腺体,同时也是重要的免疫器官,富含大量固有免疫和适应性免疫细胞,在机体的各项生理活动中占据着举足轻重的地位[1]。肝脏疾病,包括病毒性肝炎、药物性肝炎及自身免疫性肝炎等均可发展为慢性肝炎、肝硬化和肝癌,严重威胁人类健康。研究发现,免疫因素在各种肝病的发生与发展进程中起着关键作用。免疫相关肝损伤是指由免疫系统异常激活或免疫调节失衡引起的肝脏损伤,这种病变可由多种原因引起,如病毒感染、药物、自身免疫性疾病等[2]。近年来,随着免疫检查点抑制剂(Immune Checkpoint Inhibitors, ICIs)的临床应用,在欧洲、美国以及亚洲等地,免疫介导的肝炎病例呈现出逐渐增多的态势,我国此类疾病患者的检出率亦逐年攀升[3]。但目前临床治疗面临诸多困境,现有的治疗手段对免疫系统及内分泌系统均存在较为显著的副作用。因此,进一步深入阐明该类疾病的发病机制并探索新的治疗手段,对于疾病的防治具有重要意义。
一、免疫相关肝损伤的发病机制
免疫相关肝损伤(immune-related liver injury, IRLI)在多种病理状态下发生,尽管其临床表现和具体诱因不同,IRLI的核心机制均涉及适应性免疫和固有免疫的失调、促炎性细胞因子的过度释放及肝脏炎症微环境的紊乱。
1. 肝脏免疫系统的独特性与IRLI的发生基础
肝脏是体内最大的代谢器官,也是一个免疫耐受器官,其独特的免疫微环境使其能够容忍大量的抗原性物质(如肠道来源的细菌、毒素和食物抗原)。这一免疫耐受环境主要由肝脏固有免疫系统和适应性免疫系统的协调作用维持[2],包括以下特点:(1)肝脏内抗原递呈细胞的作用:肝脏内存在大量抗原递呈细胞,如Kupffer细胞、肝窦内皮细胞和树突状细胞,它们通过表达低水平的共刺激分子和高水平的免疫抑制分子(如PD-L1)维持免疫耐受[3]。(2)T细胞的免疫调控:肝脏中效应性T细胞的功能通常受到抑制,调节性T细胞(Regulatory T cells,Tregs)比例较高,进一步增强了免疫耐受。(3)固有免疫的特性,肝脏固有免疫系统以Kupffer细胞、自然杀伤(Natural Killer,NK)细胞和自然杀伤T(Natural Killer T,NKT)细胞为主,它们在病原体感染或免疫刺激条件下迅速响应。然而,当肝脏遭遇免疫检查点抑制剂、病毒感染或其他刺激时,这一免疫平衡被破坏,肝脏从免疫耐受状态转向炎症性免疫激活状态,从而引发IRLI[4]。
2. 适应性免疫的异常激活
适应性免疫的失控是IRLI发生的关键驱动力,主要涉及效应性T细胞(Effector T cells,Teff)的过度活化和Tregs的功能失调。在IRLI中,CD4+T细胞通过分泌促炎性细胞因子(如IFN-γ和IL-2)调控炎症反应,尤其是辅助性T细胞(Helper T cells,Th)1和Th17细胞的激活起着至关重要的作用。Th1细胞通过分泌干扰素(Interferon,IFN)-γ和肿瘤坏死因子(Tumor Necrosis Factor, TNF)-α,直接促进炎症反应和肝细胞损伤。Th17细胞分泌白介素(Interleukin,IL)-17,招募中性粒细胞和单核细胞至肝脏,进一步加重炎症。CD8+T细胞作为细胞毒性T细胞(Cytotoxic T cells,CTLs),在IRLI中直接攻击肝细胞。通过分泌穿孔素和颗粒酶B,它们可以诱导肝细胞凋亡。此外,活化的CD8+T细胞也能释放IFN-γ和TNF-α,放大炎症反应。Tregs通过分泌抗炎性细胞因子(如IL-10和TGF-β)维持免疫耐受。然而,在IRLI中,Tregs的数量减少或功能受损会导致效应性T细胞的失控,进一步加剧肝脏的炎症损伤[5]。
3. 固有免疫的放大效应
先天免疫系统在IRLI的早期阶段起重要作用,主要涉及固有免疫细胞(如Kupffer细胞、NK细胞和NKT细胞)的异常激活和促炎性细胞因子的释放。Kupffer细胞是肝脏中重要的巨噬细胞,能够识别病原相关分子模式(Pathogen-Associated Molecular Patterns,PAMPs)和损伤相关分子模式(Damage-Associated Molecular Patterns,DAMPs)。在IRLI中,Kupffer细胞被激活后,释放大量促炎性细胞因子(如IL-1β、TNF-α和IL-6)以及趋化因子,吸引其他炎症细胞进入肝脏[6]。此外,Kupffer细胞还能通过表达共刺激分子(如CD80和CD86)激活T细胞,进一步放大炎症反应。NK细胞在IRLI中具有双重作用。被激活的NK细胞通过分泌穿孔素和颗粒酶B直接诱导肝细胞凋亡,同时释放IFN-γ和TNF-α,进一步激活效应性T细胞[7]。NKT细胞是IRLI的重要参与者,它们通过识别脂类抗原和糖脂抗原被激活,快速分泌大量的IFN-γ和IL-4。
4. Con A诱导的小鼠肝损伤模型
Con A诱导的小鼠肝损伤模型是研究T细胞介导肝损伤和免疫相关肝损伤的重要工具[5]。该模型的核心机制是通过激活T细胞和NKT细胞,引发细胞因子风暴和免疫介导的肝损伤。Con A作为一种特异性的T细胞激活剂,通过结合肝窦内皮细胞和树突状细胞表面的甘露糖受体,诱导抗原递呈细胞的激活,进一步刺激效应性CD4+ T细胞和CD8+ T细胞的活化。被激活的T细胞分泌大量的IFN-γ和TNF-α,这些细胞因子不仅直接损伤肝细胞,还通过招募其他免疫细胞(如中性粒细胞、巨噬细胞、NK细胞等)加剧肝脏的炎症反应。近年来的研究发现,Th1细胞主导的免疫反应在Con A诱导的肝损伤中起核心作用,而Th17细胞通过分泌IL-17进一步扩大了炎症反应范围。另外,在Con A诱导的肝损伤中,调节性T细胞和MDSCs等免疫调节细胞的功能失衡是损伤加剧的重要原因[9]。研究表明,Con A模型中Tregs的比例显著降低,其抑制效应性T细胞和调控免疫反应的能力受损。此外,MDSCs数量减少或功能障碍导致其对炎症反应的抑制作用减弱,这些变化共同推动了肝脏的免疫介导性损伤。
二、髓源性抑制细胞(MDSCs)在免疫相关肝损伤中的作用
1. MDSCs的来源与特征
MDSCs是一类来源于骨髓的免疫抑制细胞群,包括髓系前体细胞、不成熟的粒细胞、单核巨噬细胞及树突状细胞等。在机体处在炎症、肿瘤或者感染等病理状态时发挥着重要的调节作用。在小鼠中,MDSCs表达Gr-1和CD11b两种表面标志,根据Gr-1表位(Ly6G和Ly6C)的不同,可将MDSCs细分为2个亚群:粒细胞样MDSCs(CD11b+ Ly6G+ Ly6Clow,G-MDSCs)和单核细胞样MDSCs(CD11b+ Ly6G- Ly6Chi,M-MDSCs)。MDSCs的扩增与活化与多条信号通路有关,包括NF-κB通路、JAK-STAT3通路以及PI3K-Akt通路等;G-MDSCs形态和功能类似中性粒细胞,主要通过释放活性氧(reactive oxygen species,ROS)抑制T细胞活性[10]。M-MDSCs形态和功能接近单核细胞,能够通过释放精氨酸酶-1(Arginase-1,Arg-1)和诱导型一氧化氮合酶(Inducible Nitric Oxide Synthase,iNOS)介导的机制抑制免疫反应。 MDSCs在免疫逃逸、免疫耐受以及炎性反应等多种病理过程发挥重要作用。
2. MDSCs在肝损伤中的作用
虽然MDSCs的研究最初主要集中在其在肿瘤中的作用,但随着MDSCs研究的深入,目前发现其在感染疾病、自身免疫病、妊娠、移植以及肥胖中也会积累并发挥作用。关于MDSCs与肝脏疾病关系的研究取得了一定进展。在慢性肝病如肝硬化、肝癌等疾病中,研究发现MDSCs的数量和功能发生了显著变化。在肝炎患者中,IL - 6 迅速大量分泌,通过与膜结合型 IL - 6 受体(IL - 6R)或可溶性 IL - 6R 结合,激活 JAK - STAT 等信号通路,与粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor,GM-CSF)发挥协同作用,从而使机体内MDSCs数量增多,其可能通过抑制机体的免疫反应,参与肝脏免疫耐受的形成,这不利于机体对病毒感染的清除以及对肿瘤细胞的免疫监视[11]。在慢性丙型肝炎病毒感染病人中MDSCs通过抑制T细胞增殖和IFN-γ的产生发挥作用;另外,在人肝癌发病过程中MDSCs还可通过抑制NK细胞功能发挥作用;同时MDSCs还能通过分泌IL-10和TGF-β,促进巨噬细胞从促炎的M1型向抗炎的M2型极化,进一步缓解炎症反应。
研究表明,在Con A诱导的肝损伤模型中,MDSCs也扮演重要角色,可以通过抑制T细胞增殖和炎症反应保护Con A诱导的肝损伤。增加MDSCs的数量或增强其功能,可以显著减少肝脏炎症、降低血清转氨酶水平及改善肝组织病理学变化[12]。
三、8-O-乙酰哈巴苷的药理作用与研究进展
根据免疫相关肝损伤发病机制的复杂性,研究表明,靶向调节免疫系统的某一或多个环节,有望成为其防治的新策略。因此,具有多靶点免疫调节作用的中医药无疑为人们带来了新的希望。8-O-乙酰哈巴苷(8 - O – acetylharpagide,8-O-AHG,分子式C17H26O11)是一种天然来源的环烯醚萜苷类化合物,主要存在于玄参科植物如地黄、玄参等中。近年来,随着天然产物在抗炎、抗氧化及免疫调节领域的广泛应用,8-O-乙酰哈巴苷因其独特的药理特性受到越来越多的关注。研究表明,8-O-乙酰哈巴苷具有显著的包括抗肿瘤、抗炎、抗氧化、神经保护及免疫调节作用[13],尤其在免疫相关疾病和慢性炎症性疾病中的应用潜力已成为研究热点。
1. 8-O-乙酰哈巴苷的药代动力学特征与肝脏代谢
8-O-乙酰哈巴苷在体内的药代动力学特征对其在肝脏疾病中的应用具有重要意义。研究显示,8-O-乙酰哈巴苷在大鼠体内的分布和代谢具有一定的规律[14]。通过尾静脉注射给药后,8-O-乙酰哈巴苷在肝脏中的质量浓度在给药后30分钟达到峰值。此外,其在体内的消除相对较慢,主要通过尿液排出。这种药代动力学特征表明,8-O-乙酰哈巴苷在肝脏中具有一定的滞留时间,为其发挥药理作用提供了基础。
2. 8-O-乙酰哈巴苷的生物学功能
8-O-乙酰哈巴苷在抗肿瘤方面表现出显著的活性。研究表明,它可以通过多种机制抑制肿瘤细胞的增殖和诱导细胞凋亡。例如,在结肠癌HCT116细胞实验中,8-O-乙酰哈巴苷能够阻滞细胞周期于G1期,并显著增加细胞凋亡率。其作用机制主要涉及抑制Wnt信号通路,导致β-catenin、CyclinD1、Survivin、c-Myc和Bcl-2等蛋白的表达显著降低,同时上调凋亡相关蛋白Bax和cleaved-caspase3的表达。此外,在乳腺癌小鼠模型中,8-O-乙酰哈巴苷能够显著减少肿瘤体积和重量,其机制可能与调节初级胆汁酸生物合成和花生四烯酸代谢以及调节肠道菌群的丰度有关[15]。
8-O-乙酰哈巴苷可通过多种方式发挥抑炎作用,研究表明,8-O-乙酰哈巴苷可抑制NF-κB信号通路的活化,减少促炎性细胞因子的表达(如TNF-α、IL-1β和IL-6),显著缓解炎症反应[16]。在脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)诱导的巨噬细胞炎症模型中,8-O-乙酰哈巴苷显著抑制了炎性因子的产生,并降低了下游炎症介质(如环氧合酶-2)的水平。在关节炎模型中,8-O-乙酰哈巴苷通过调控MAPK通路,显著减少关节炎症状和软骨损伤。炎症小体(如NLRP3炎症小体)是许多炎症性疾病的重要靶点。8-O-乙酰哈巴苷还可通过抑制NLRP3炎症小体的组装,减少IL-1β和IL-18的分泌,从而发挥抗炎作用。
3. 8-O-乙酰哈巴苷在肝脏疾病中的作用
肝脏炎症是多种肝脏疾病的共同病理特征,8-O-乙酰哈巴苷的抗炎作用为其在肝脏疾病中的应用提供了理论依据。研究表明,8-O-乙酰哈巴苷能够抑制人肝癌细胞(HepG2)中由脂多糖(LPS)诱导的环氧化酶2的表达,其机制与抑制核转录因子κB(Nuclear Factor-kappa B,NF-κB)的核转移和NF-κB抑制蛋白激酶α(IκBα)的降解有关。此外,其抗氧化作用也可能对肝脏具有保护作用,尤其是在氧化应激相关的肝损伤中。肝脏纤维化是慢性肝病进展的重要阶段,其特征是细胞外基质的过度沉积。虽然目前尚未有直接研究8-O-乙酰哈巴苷对肝脏纤维化的治疗作用,但其抗炎和抗氧化特性提示其可能对肝脏纤维化具有一定的干预潜力。例如,通过抑制炎症反应和氧化应激,8-O-乙酰哈巴苷可能有助于减轻肝细胞损伤和抑制肝星状细胞的活化,从而延缓纤维化进程。另外,8-O-乙酰哈巴苷可能通过调节肝脏代谢途径对肝脏疾病产生影响。已有研究显示,其对胆汁酸代谢和花生四烯酸代谢具有调节作用。这种代谢调节作用可能对肝脏功能的恢复和改善具有重要意义,尤其是在非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)和肝硬化等代谢性肝脏疾病中[17]。
虽然8-O-乙酰哈巴苷在肝脏保护作用方面已经有了部分研究成果,但具体机制尚未完全阐明,尤其是8-O-乙酰哈巴苷是否可以通过调控免疫细胞发挥保肝作用,还未发现相关报导。我们的前期利用小鼠Con A诱导的肝损伤模型,采用8-O-乙酰哈巴苷进行预处理,发现8-O-乙酰哈巴苷可以显著降低血清中转氨酶ALT、AST的水平,明显改善肝脏组织病理损伤,同时8-O-乙酰哈巴苷预处理可显著增加肝脏中MDSCs比例。以上结果提示8-O-乙酰哈巴苷有可能通过提高MDSCs的比例发挥保肝作用。结合以上工作基础,本课题拟通过体内外实验进一步明确8-O-乙酰哈巴苷是否通过调控MDSCs发挥肝脏保护作用及其具体机制,为人们研究免疫相关肝损伤的作用机制提供理论支撑,并为临床治疗相关疾病提供实验依据。
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