Gastroenterology ：代谢功能障碍相关脂肪性肝炎中肝星状细胞表型的调控

代谢功能障碍相关脂肪性肝炎是一种与肥胖、胰岛素抵抗和代谢综合征密切相关的慢性肝病，其特征包括肝细胞脂肪变性、气球样变、小叶炎症和进行性纤维化，最终可能发展为肝硬化和肝细胞癌，在全球范围内影响着数千万人口，成为日益严重的公共卫生问题。肝星状细胞作为肝脏中特有的间充质细胞，位于肝窦周围的狄氏间隙内，在正常生理状态下处于静止表型，主要负责维生素A的储存和细胞外基质的稳态维持，但在慢性肝损伤和代谢应激的驱动下，这些细胞会发生深刻的表型转变，激活为肌成纤维样细胞，大量合成和分泌胶原等细胞外基质成分，从而推动肝纤维化的进程。

近年来，随着单细胞技术和表观遗传学分析的快速发展，研究者们逐渐认识到肝星状细胞在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎中展现出的高度异质性和可塑性，这不仅涉及经典的激活和静止状态，还包括炎症性、衰老、凋亡和失活等多种表型，这些不同状态的细胞在疾病进展和回归过程中发挥着各自独特的作用，构成了一个复杂的细胞行为网络。

为了深入解析肝星状细胞在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎中的表型多样性及其调控机制，研究者采用了多种先进的技术手段，包括单细胞RNA测序、单核多组学分析、表观遗传谱分析如染色质免疫沉淀测序和转座酶可及染色质测序，以及体外细胞培养和体内动物模型实验。单细胞RNA测序技术使得研究人员能够在高分辨率下揭示肝星状细胞群体的转录组异质性，通过对来自健康个体、代谢功能障碍相关脂肪肝病患者和代谢功能障碍相关脂肪性肝炎患者的肝组织样本进行分析，识别出多个不同的肝星状细胞亚群，包括静止型、激活型、炎症型、增殖型、中间激活型和失活型等。表观遗传学方法如染色质免疫沉淀测序用于检测组蛋白修饰如H3K4me2和H3K27ac的富集情况，从而推断增强子活性和调控元件动态，而转座酶可及染色质测序则揭示了染色质可及性景观与基因表达之间的关联。

在动物模型方面，研究者使用了多种小鼠模型如高脂饮食诱导的代谢功能障碍相关脂肪性肝炎模型、四氯化碳毒性纤维化模型以及遗传修饰模型如foz/foz小鼠，这些模型模拟了人类疾病的病理特征，包括脂肪积累、炎症反应和纤维化形成，为在体内环境中研究肝星状细胞行为提供了重要平台。此外，体外实验如原代肝星状细胞培养、细胞共培养系统和细胞因子刺激实验被用于验证特定信号通路和分子机制，例如通过转化生长因子β处理诱导肝星状细胞激活，或通过去除刺激因子观察细胞失活过程。配体-受体相互作用分析工具如CellChat被应用于预测不同肝星状细胞亚群之间的自分泌和旁分泌通信网络，从而揭示细胞间信号传导的潜在模式。代谢组学和酶活性测定则用于评估肝星状细胞在激活过程中的能量代谢重编程，包括糖酵解、谷氨酰胺分解和脂肪酸氧化等途径的变化。

单细胞RNA测序分析揭示了肝星状细胞在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎肝脏中存在显著的异质性，研究者在小鼠和人类样本中均鉴定出多个不同的肝星状细胞簇，包括静止簇、激活簇、炎症簇、增殖簇和失活簇。在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎小鼠模型中，激活的肝星状细胞可进一步分为纤维化生成簇A1、增殖簇PROLIF和中间激活簇A2，其中A1簇高表达胶原蛋白和α平滑肌肌动蛋白等经典纤维化相关基因，PROLIF簇表现出细胞周期相关基因的上调，而A2簇则显示出部分激活特征并表达干扰素调节因子等基因。炎症簇INF是一个新发现的表型，其特点是低表达纤维化基因但高表达炎症相关基因如CD36和清道夫受体，类似于在胰腺导管腺癌中观察到的炎症性成纤维细胞，尽管其在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎纤维化中的具体功能尚不完全清楚。

配体-受体相互作用分析表明，这些肝星状细胞亚群之间存在复杂的通信网络，其中自分泌样相互作用主要针对炎症簇，而旁分泌相互作用则更多地指向纤维化生成簇和增殖簇，例如层粘连蛋白与CD44的相互作用特异性地针对A1和PROLIF簇，这可能通过转化生长因子β信号促进肌成纤维细胞分化和细胞外基质产生。在人类代谢功能障碍相关脂肪性肝炎肝脏中，研究者同样识别出静止簇、两个激活簇和一个炎症簇，其中激活簇包括中间激活簇A2和纤维化生成簇，后者高表达核心纤维化基因如SERPINE1和SPON1，而炎症簇则表达免疫调节和细胞信号相关基因如CD36和HLA分子。

图1 单细胞RNA测序对MASH中HSC聚类的简化

肝星状细胞的激活受到多种细胞类型的旁分泌信号调控，受损的肝细胞通过释放线粒体损伤相关危险信号和含铁的小细胞外囊泡直接促进肝星状细胞激活，后者导致肝星状细胞内铁超载和活性氧积累。库普弗细胞作为肝脏常驻巨噬细胞，在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎中其miR690表达下降，这种微小RNA通常通过抑制NADK来增加NAD+水平，从而抑制肝星状细胞激活，而补充miR690或烟酸可以恢复这一保护性效应。肝窦内皮细胞在正常状态下通过血管内皮生长因子一氧化氮通路抑制肝星状细胞激活，但在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎中发生毛细血管化，失去其抑制功能并转而分泌激活性因子如血管细胞粘附分子1和白介素6，其中可溶性血管细胞粘附分子1通过诱导Hippo通路靶蛋白Yap1促进肝星状细胞激活。巨噬细胞的激活和募集也在肝星状细胞调控中扮演重要角色，脂质相关巨噬细胞高表达Trem2并分泌转化生长因子β1和前列腺素E2，后者通过EP4受体刺激肝星状细胞激活。

在细胞内信号通路方面，转化生长因子βSmad通路是最强的肝星状细胞激活诱导途径，其他如Hedgehog、Wntβcatenin和Hippo通路也参与其中。Hippo通路的关键效应分子YAPTAZ在去磷酸化后进入细胞核与TEAD转录因子结合，促进纤维化基因如结缔组织生长因子和α平滑肌肌动蛋白的表达，TM7SF3通过调控TEAD1的可变剪接影响其活性，在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎中TM7SF3表达下降导致更活跃的TEAD1异构体产生，从而驱动肝星状细胞激活。肝星状细胞在激活过程中发生显著的代谢重编程，从氧化磷酸化转向糖酵解，上调丙酮酸激酶M2和己糖激酶2的表达，增加乳酸生成，后者通过组蛋白乳酸化修饰如H3K18la调节基因表达。谷氨酰胺分解途径也被激活，谷氨酰胺酶将谷氨酰胺转化为 glutamate，进而进入三羧酸循环产生能量和生物合成前体，抑制谷氨酰胺酶可有效阻断肝星状细胞激活。新生脂质生成和脂肪酸氧化同样参与肝星状细胞激活，乙酰辅酶A羧酶和肉碱棕榈酰转移酶1A的表达上调，促进脂肪酸合成和氧化，从而支持肝星状细胞的能量需求和生物合成。

图2 MASH中HSC表型之间预测的相互作用组

表观遗传调控在肝星状细胞表型转换中发挥核心作用，组蛋白修饰和染色质可及性的变化控制着关键转录因子的招募和靶基因的表达。研究者通过整合分析确定了肝星状细胞谱系决定转录因子如ETS1、GATA4、JUNB和AP1，这些因子在不同表型中表现出特异性富集，例如ETS和IRF motif与静止表型相关，而AP1和TEAD motif与激活表型相关。簇特异性转录因子如Lhx1/2和RUNX1/2进一步调控这些谱系决定因子的活性，从而精细调节肝星状细胞的表型状态。在纤维化回归过程中，部分激活的肝星状细胞可以转化为失活表型，这些细胞下调纤维化基因表达，但上调部分静止相关基因如过氧化物酶体增殖物激活受体γ和Bambi，然而它们并不完全回归到原始静止状态，而是保留了对纤维化刺激的更高敏感性，这使得它们在再次损伤时更容易被重新激活，可能解释了慢性肝病中纤维化反复出现的现象。

综上，针对肝星状细胞的治疗策略主要包括抑制其激活、诱导细胞死亡或促进失活，传统方法靶向胶原生成或代谢途径如己糖激酶2和乙酰辅酶A羧酶抑制剂，新兴方法则探索特异性清除致病性肝星状细胞亚群如衰老细胞或使用嵌合抗原受体T细胞靶向表达特定表面标志的细胞。然而由于肝星状细胞与其他细胞类型共享许多标志物，实现特异性靶向仍面临挑战，未来需要进一步识别簇特异性受体或采用双受体识别策略来提高治疗选择性。总体而言，肝星状细胞在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎中表现出高度的可塑性和异质性，其表型调控涉及复杂的细胞间通信、细胞内信号通路、代谢重编程和表观遗传机制，深入理解这些过程将为开发精准抗纤维化疗法提供新的理论基础和治疗靶点。

原始出处：

Kisseleva T, Ganguly S, Murad R, Wang A, Brenner DA. Regulation of Hepatic Stellate Cell Phenotypes in Metabolic Dysfunction–Associated Steadolepatitis. Gastroenterology. 2025;169(5):797-812.

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