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编号:10214746
重视肝纤维化血清学诊断的研究
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 2000年第8期
     作者:孔宪涛

    单位:孔宪涛(第二军医大学长征医院临床实验科,上海 200003.)

    关键词:肝纤维化;血清学;细胞外基质

    第二军医大学学报000801 [中图分类号] R 392 [文献标识码] A

    [文章编号] 0258-879X(2000)08-0701-03

    肝过度纤维化(肝硬化)是由多种原因引起肝脏慢性损伤后,肝内细胞外基质(extracellular matrix,ECM)成分异常沉积,进而导致肝功能受损的一个综合征。肝纤维化是个生理病理过程,肝硬化则是过度纤维化的一个不良结局。在国人中,至少有10%的人有HBV感染,其中有相当部分的人将按:急性肝炎→慢性肝炎→肝硬化的三步曲发展。近来又发现丙型、丁型、戌型甚至庚型肝炎也会导致肝硬化。更令人不安的是,嗜酒之风日盛,酒精性肝硬化在我国也在不断增加。对肝硬化的发病机制、诊断及治疗的研究,正是目前肝病界探索的热点。临床上需要有一个方便、准确地反映肝纤维化发生、进展的指标以指导诊断、治疗和判断预后。
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    判断慢性肝病的肝纤维化程度及其活动度,最可靠的仍属肝活检标本的组织图像,即所谓的组织学活动指数(HAI)。但是,普遍进行肝活检不易为患者所接受,而且存在着取材误差,难以进行重复性比较。因此,HAI虽属“金指标”,但在实际应用中却有相当大的局限性,故肝纤维化判断指标的最佳途径应是血清学指标。肝纤维化形成是极为复杂的病理、生理过程,牵涉到致病机体反应、反应细胞、细胞因子、细胞过量表达产物、抑制因素以及降解酶等等。任何单独从某一角度强调某个指标作用的观点,都是片面的。因此,研究血清学的指标,也是给综合分析作参考。现对血清学指标的临床价值作一评述。

    1 有关细胞因子与肝纤维化的研究

    经研究并报道的与肝纤维化有关的细胞因子已有20余种,它们分别来自肝细胞、库普弗细胞、肝窦内皮细胞和贮脂细胞(Ito细胞)等。另外,在炎症时,大量肝外单个核细胞的侵入,也是细胞因子的主要来源,包括淋巴细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、血小板等,直接涉及肝纤维化并证实较有价值的细胞因子是转化生长因子(TGF-β1),它对库普弗细胞、Ito细胞等的激活、增殖、ECM表达,以及TGF-β受体基因表达均有促进作用。IFN-γ对肝星形细胞、Ito细胞的增殖、胶原合成及分泌等均有抑制作用。对其他细胞因子,如PDGF(血小板衍生生长因子),IL-2,IL-4,IL-10,TNF-α等,也皆有不同的作用,但不占主导地位。测定血清TGF-β1,IFN-γ和TNF-α对诊断肝纤维化的程度和预后有较大的价值。
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    2 ECM的研究和应用

    早先认为,ECM是一种纤维化的结果,即被动沉积所致,但近来有关ECM及其受体在信号转导和细胞之间互相作用,已有许多新的发现,如透明质酸(HA)和其受体(CD44)在肿瘤的转移机制中最为突出。因此,对ECM的研究,已不只停留在肝纤维化上,而是更多地注意其更深层次的作用。ECM是个大家族,其分类也在不断进展,就目前的资料可将其分为以下几大类。

    2.1 胶原蛋白 人体各部分皆有胶原蛋白存在,目前已发现19种,肝脏中存在Ⅰ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅵ,Ⅷ,Ⅹ,Ⅺ和Ⅹ Ⅲ 等8种。经我们研究,认为其中Ⅲ,Ⅳ和Ⅵ价值最大。

    2.1.1 Ⅲ型前胶原氨基端肽(PⅢNP,PⅢP) 血清PⅢP是Ⅲ型前胶原在细胞外形成原胶原前,被相关酶切下后进入血循环的氨基端尾肽,故被视为肝纤维生成的血清学指标。血清PⅢP增高,对肝病而言,提示活动性肝纤维化,其临床价值已被公认。血循环中的PⅢP除由肾脏排泄外,也由肝窦内皮细胞经受体介导而摄取,故急性肝炎、胶原纤维降解和肝功能损伤时,血清PⅢP也增高。有人报道,在CCl4诱导大鼠肝纤维化过程中,肝内Ⅲ型前胶原mRNA明显下降,但血清PⅢP仍持续处于高水平,这除反映仍存在活动性肝纤维化外,部分原因可能与肝脏摄取和排泄能力降低有关。此外,需要指出的是,在年幼儿童,由于生长发育而导致全身间质胶原的更新也可使其血清PⅢP水平明显增高,故血清PⅢP检测对儿童肝纤维化没有判断价值。
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    2.1.2 Ⅳ型胶原 Ⅳ型胶原是构成基底膜的主要成分。肝纤维化时肝内Ⅳ型胶原合成增多并大量沉积,致使肝窦毛细血管化。组织中的Ⅳ型胶原是以原胶原形式交联组成三维网状结构而存在的,故其网状结构中不仅含Ⅳ型胶原的主三螺旋区,也含其氨基端的四聚体(PⅣ-ⅣNP,7S胶原)和羧基端的二聚体(PⅣCP)。故血清7S胶原、PⅣCP或Ⅳ型胶原主三螺旋区含量,是反映Ⅳ型胶原降解的指标。但降解的增加常伴有更多的再合成,因此,确切地说,它们是反映基底膜胶原更新率的指标。研究表明,慢性肝病患者血清Ⅳ型胶原主三螺旋区、7S胶原以及PⅣCP的增高程度,与组织学上的肝纤维化程度相关。血清7S胶原用于判断肝硬化的敏感性为79%,特异性为82%, 被认为是反映活动性肝纤维化的最佳指标。7S胶原与PⅢP联合检测,可提高判断的敏感性。

    2.1.3 Ⅵ型胶原 Ⅵ型胶原以原胶原的形式形成纤丝而存在于组织中。过去认为肝内的含量甚微,晚近的研究表明肝内亦广泛存在。肝纤维化时显著增加,尤以纤维隔周围明显,并主要由贮脂细胞合成。Ⅵ型胶原释放入血的机制尚不清楚,一般认为血清中的Ⅵ型胶原含量明显升高,尤以慢活肝、肝硬化为显著,两者联合检测,对评估纤维生成与降解有较大帮助。
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    2.2 非胶原蛋白 目前已发现非胶原蛋白有10余种,主要有以下几种。

    2.2.1 层粘连蛋白P1片段(laminin P1,Lam P1) 层粘连蛋白是基底膜成分中的主要糖蛋白,在肝内与Ⅳ型共同分布,大量沉积则引起肝窦毛细血管化,故其血清值被认为是反映基底膜更新率的指标,可反映肝窦的毛细血管化和汇管区纤维化。血清Lam P1用于判断肝纤维化的敏感性、特异性和正确率分别为63%,98%和92%,说明其可作为肝纤维化判别的无创性指标,但其敏感性不及PⅢP和7S胶原。有报道肝病患者血清Lam P1水平还与门静脉高压呈正相关,与食管静脉曲张程度亦相关,提示其血清含量尚可反映慢性肝病患者门静脉高压程度。

    2.2.2 纤维连接蛋白(fibronectin, FN)及其受体(FNR) FN在体内有两种形式,即细胞型和血浆型。血浆型FN绝大部分由肝细胞合成,FN与 Ⅳ型胶原、Lam等共同组成基底膜成分。肝纤维化及肝硬化时,肝组织中细胞型FN含量明显增加,但血浆FN水平则明显降低,后者反映了肝细胞合成蛋白质功能的减退。故血浆型FN对肝纤维化的判断价值尚不能肯定。最近有人用ELISA法研究了慢性肝病患者的FNR,发现慢活肝、肝硬化、酒精性肝病和肝细胞癌患者血清FNR水平显著升高,并与血清PⅢP水平相关,认为其是反映肝纤维化的一种有价值的指标。
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    2.2.3 粗纤维调节素(undulin,UN) UN是新近从人胎盘和新生猴皮肤组织中分离到的一种细胞外基质糖蛋白,与FN和细胞粘合素属同一超基因家族。正常肝内UN主要沿肝窦周隙的单纤维及汇管区纤维束中分布,提示其与原纤维组成纤维束有关。它可作用于Ⅰ型胶原α2链的酶切点,提示其有调节成熟胶原纤维降解的作用。初步研究结果表明,血循环中的UN系来自成熟结缔组织的降解。其血清含量是反映肝脏结缔组织结构改建和降解的指标。有人测定血清中的UN发现,活动性肝病患者UN增加可达正常值8倍以上,以酒精性肝炎、原发性胆汁性肝硬化(3~4期)患者增高显著,但与 PⅢP、7S胶原和PⅣCP均不相关。

    2.3 糖胺多糖(GAG) 已发现的GAG也有多种,其中HA最多,且已成为临床常规检测指标。HA在肝硬化形成机制中的作用尚不清楚,因其有协同胶原聚合、沉积和激活Ito细胞、肝细胞的作用,推测肝间质内HA对促进肝纤维化有直接作用。HA除肝脏合成外,其他许多体细胞皆可合成,但其代谢主要是在肝内皮细胞。因此,HA血清中含量升高可间接推测肝脏的功能。但分析其临床价值时应全面考虑,这是因为:(1)血清HA与肝分泌能力及肾排泄速率相关,并与门脉压力相关;(2)血清HA水平升高亦见于肺纤维化、硬皮病、晚期恶性肿瘤、类风湿性关节炎等;(3)在急性肝炎及大量肝细胞坏死时(药物、酒精、炎症等)HA水平可很高,但此时最多是肝纤维化早期或者有肝纤维化形成的可能;(4)真正到假小叶形成,肝脏已缩小时(肝纤维化晚期),HA水平反而并不太高,甚至正常。从这里也可看出,任何一项指标,皆不能绝对化。其他属于GAG的成分还有硫酸软骨素A和C(CSA,CSC)、硫酸角质素(KS)、硫酸肤质素(DS)、肝素(HP)、硫酸乙酰肝素(HS)等,皆有不少报道,但其确切价值还不清楚。
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    2.4 蛋白多糖(PG) PG由一个核心蛋白侧链连接多个数目不等的GAG而构成,可存在于细胞表面、细胞内或与其他ECM结合。近来不断有新的PG被发现,其命名根据PG链上GAG的类型和组织来源而确定,例如基膜硫酸肝素蛋白多糖(HS),则是含硫酸肝素。现认为PG分为:(1)基质相关PG,包括aggrecan(CS/KS),versican(CS/DS),biglycan(CS/DS),decorin(CS/DS),fibromodulin(CS/DS),perlican(HS),betaglycan(HS/CS)和lumican(CS/KS)等。它们的作用是组织的水合作用和结合其他活性蛋白从而调节其生物活性,例如,通过核心蛋白decorin与TGF-β1结合,调节胶原形成。(2)膜相关PG,属跨膜蛋白一种,其中有syndecan家族、glycipan家族及thrombomodulin,betaglycan和CD44(HA受体),它们的作用是充当细胞间、细胞与基质间相互作用的介质、生长因子受体和蛋白酶抑制剂等。decorin由核心蛋白和一条硫酸软骨素(皮肤软骨素)组成,正常肝组织中含量很低,随肝纤维化进展,含量稳定增加。decorin与多种物质相结合,调节肝纤维化过程,如:与TGF-β1结合来调节细胞增殖、分化;与Ⅰ型胶原结合,抑制胶原的合成;结合FN,介导细胞粘附。因此,decorin是一种抗纤维化的间质成分。有关decorin与TGF-β1结合的研究最多,因为TGF-β1可促进细胞增殖、分化,而decorin与之结合后是仅仅加强了TGF-β1的作用,还是直接抑制了纤维化进程,这是大家所关心的。有人猜测是否结合后将TGF-β1活性基隐蔽了,或是形成了复合物,被细胞内吞,这些都是值得探讨的问题。
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    3 肝纤维化形成的抑制物——降解酶(金属蛋白酶)

    业已证明,在肝脏急性损伤期ECM合成大量增加,并无肝纤维化的形成。实际上,正常时也有ECM形成,但不称作纤维化,这是因为纤维化的“形成-降解”是一对矛盾,当这种矛盾失去平衡时,如ECM大量增加,降解相对减少或降解减低,皆可促使纤维化的形成。因此,研究这种平衡似乎更重要。ECM各成分的降解速度各不相同,PG代谢较迅速,胶原类则较难。胶原的降解经历交联纤维的解聚、三螺旋区的切割和变性胶原的解离等步骤,这需多种酶参与,其中关键的、也是特异的是切割三螺旋区的组织胶原酶。基质金属蛋白酶(MMPs)是最重要的胶原降解酶。

    3.1 MMPs的分类 目前应用分子克隆技术已探明有13种MMP,命名是从MMP-1到MMP-13。分为3类:(1)间质胶原酶类,包括间质胶原酶(MMP-1)、中性粒细胞胶原酶(MMP-8)和胶原酶-3(MMP-13),主要作用于Ⅰ,Ⅲ型胶原纤维;(2)Ⅵ型胶原酶类,包括明胶酶A(相对分子质量7.2万的Ⅳ型胶原酶,MMP-2)和明胶酶B(相对分子质量9.2万的Ⅳ型胶原酶,MMP-9),主要作用于Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ型胶原和FN弹力纤维等;(3)基质溶解素类,包括基质溶解素MMP-3和Matrilysin(MMP-7),作用于Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ型胶原,以及LN,FN,PG等。
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    3.2 MMPs的调控 调控是研究肝纤维化的重要内容,现对MMPs酶原的生成、激活及特异性抑制物已有不少报道。

    3.2.1 MMPs的生成调节 TNF-α,PDGF,bFGF,EGF和IL-1对MMPs的表达具有上调作用,而TGF-β1,IL-4则有下调作用。其他抑制MMPs基因表达的因素包括皮质激素和维甲酸。此外,基质蛋白降解产物以及它们合成的类似物通过与细胞膜受体的相互作用亦可刺激MMPs的表达,这是一个加速基质降解的正反馈机制。

    3.2.2 酶原的激活 多数MMPs是以无活性的酶原形式分泌的,只有被活化后才能降解基质蛋白。体内主要活化系统可能是纤维蛋白的溶解酶原、胰蛋白酶、有机汞等。

    3.2.3 酶活性的特异抑制物(TIMP) TIMP能与MMPs非共价结合而抑制后者的活性,也可与酶原结合,阻止其活化。目前,已发现至少3种TIMP。EGF,bFGF,TGF-β1、维甲酸等可刺激细胞TIMP-1基因表达增加,而皮质醇则起抑制作用。TGF-β1可抑制TIMP-1的表达。此外,α2巨球蛋白可抑制间质胶原酶和基质溶解素。目前,TIMP-1的水平已可用EIA法测定并用作血清学的检测指标。有人对268例肝病患者进行检测,发现TIMP-1水平较正常人明显升高,且与PⅢP,Ⅳ型胶原密切相关。TIMP异常升高可反映体内ECM降解减少。也有人报道,TIMP-1含量升高时,胶原酶活性减少,且两者呈负相关。因此,血清中的TIMP-1含量和胶原酶活性是有价值的检测指标。

    [作者简介] 孔宪涛(1932-),男(汉族),教授,博士生导师.

    [收稿日期] 2000-03-13

    [修回日期] 2000-06-03, http://www.100md.com