机体微环境失调在原发性胆汁性胆管炎发病机制中的作用.pdf

146国际消化病杂志 2023 年 6 月 25 日第 43 卷第 3 期 Int J Dig Dis，June 25，2023，Vol.43，No.3 综述 机体微环境失调在原发性胆汁性胆管炎发病 机制中的作用郭 晟 徐 俊 戚 璐 周莉涵 李逸雪 程良斌【摘要】原发性胆汁性胆管炎（PBC）是一种慢性进展性自身免疫病，其主要病理表现为肝内胆汁淤积，胆管上皮细胞炎症损伤及肝内中、小胆管的持续性炎症损伤，最终导致肝细胞发生不可逆损伤。PBC 的发病机制包括遗传、汇管区炎症损伤、黏膜免疫失调和胆管上皮细胞功能改变，肝脏和机体整体的微环境失调是诱发肝纤维化和肝硬化的始动因素。该文就机体代谢微环境、炎症反应微环境和免疫微环境失调在 PBC 发病机制中作用的研究进展作一综述。【关键词】原发性胆汁性胆管炎；微环境；发病机制DOI:10.3969/j.issn.1673-534X.2023.03.003原发性胆汁性胆管炎（PBC）是一种慢性进展性自身免疫病，流行病学调查结果显示，全球的PBC 发病率为 0.84/10 万2.75/10 万1。由于不同种族人群的相关基因存在差异，亚太地区的 PBC发病率明显低于欧美发达国家2-3。PBC 的早期症状较为隐匿，故确诊时患者多处于疾病晚期，发生失代偿期肝硬化和原发性肝癌的风险显著增高，预后较差4。近年来研究表明，PBC 患者的固有免疫稳定性和耐受性被破坏，导致免疫相关的上游基因和免疫细胞攻击肝内小胆管等靶组织，进而导致胆汁淤积5。PBC 的核心发病机制是胆管上皮细胞的过度自身免疫反应，而患者体内微环境失调与 PBC 的发病密切相关6-8。本文就机体代谢微环境、炎症反应微环境和免疫微环境失调在PBC 发病机制中作用的研究进展作一综述，以期为 PBC 的基础研究和临床防治提供新思路。1 代谢微环境1.1 胆汁代谢微环境目前已知胆管上皮细胞去分化、衰老、应激和DNA 损伤在 PBC 的发病机制中起着重要作用。胆管上皮细胞的自身免疫性损伤或因胆汁代谢异常造成的胆管上皮细胞损伤是 PBC 的主要病理表现，但在 PBC 发病早期，双方的因果关系尚未明确9。近年来的基础研究侧重于免疫调节对 PBC 发病机制的干预，但目前临床上治疗 PBC 的药物，无论是一线的熊去氧胆酸（UDCA）还是二线的奥贝胆酸（OCA），均通过调节胆汁酸合成代谢，进而促进胆汁排泄，以抑制 PBC 患者肝脏的炎症反应和纤维化10，这表明胆汁代谢微环境失调在 PBC 发病过程中起着重要作用。胆汁酸作为胆汁的重要组成部分，其合成与代谢的稳定是胆汁排泄通畅的前提条件。正常水平的胆汁酸作为信号分子，可通过肝肠循环使有限的胆汁得到充分利用，从而充分发挥乳化脂质的作用，促进脂质消化和吸收。如胆汁酸水平过高，则会导致胆汁代谢过程中发生细胞自噬、快速进食转变、脂质和葡萄糖代谢、免疫反应等肝脏代谢微环境失调11。随着 PBC 病程进展至中、晚期，患者的胆汁酸水平呈升高趋势12。当胆汁酸水平升高至临界点时，可通过激活 NF-B 信号通路、促进凋亡受体Fas 受体和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）受体激活，以及线粒体和内质网氧化应激等方式产生细胞毒性，导致细胞凋亡和坏死13-15。如胆汁酸长期维持高水平，会引起参与胆汁代谢的关键受体发生应激性改变，继而基金项目：国家自然科学基金（82274367）；国家中医药管理局国家中医临床研究基地业务建设科研专项（JDZX2015179）作者单位：430065 湖北武汉，湖北中医药大学中医临床学院（郭晟、徐俊、周莉涵、李逸雪）；443008 宜昌市中心人民医院中医科（戚璐）；430061 湖北武汉，湖北省中医院 湖北中医药大学附属医院 湖北省中医药研究院肝病科（程良斌）通信作者：程良斌，Email:147国际消化病杂志 2023 年 6 月 25 日第 43 卷第 3 期 Int J Dig Dis，June 25，2023，Vol.43，No.3引起下游信号通路和蛋白表达异常。法尼醇 X 受体（FXR）、过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）和孕烷 X 受体及相关靶基因的表达异常是机体胆汁酸局部微环境失调的核心环节。脂质代谢、胆固醇转运与胆汁排泄之间存在密切联系，胆汁淤积时导致有毒的胆汁酸在肝内累积，诱发 PBC 患者脂质代谢紊乱。有研究发现，在使用 FXR 激动剂促进胆汁酸排泄后，能够降低高脂饮食喂养的小鼠体内的三酰甘油和胆固醇水平16。另有研究发现，在 Cyp8b1-/-小鼠中，Cyp8b1 缺失可使其糖耐量、胰岛素敏感性和 细胞功能得到改善17。上述研究为未来探讨 PBC 与糖脂代谢性疾病之间的联系提供了参考依据。近年来的研究结果显示，胆管上皮细胞中膜转运蛋白的表达水平降低后，富含碳酸氢盐的保护屏障被破坏，导致疏水性胆汁酸累积，并使胆管上皮细胞发生凋亡18。1.2 肠道微环境由于肝肠轴的双向反馈作用，肠道微环境改变可能会影响胆汁淤积的过程并调节肝损伤19。肠道菌群对胆汁酸的调节作用主要通过改变胆汁酸池组成和影响胆汁代谢这 2 种方式。胆盐水解酶是肠道菌群代谢产物，除可影响肠道细菌增殖外，还可通过胆汁酸解偶联除去牛磺酸分子，以促进结合胆汁酸向非结合胆汁酸转化，从而降低胆汁酸毒性，而胆盐水解酶的活化表达与部分肠道益生菌的丰度有关20-21。此外，部分肠道细菌还能对FXR 信号通路产生影响，进而促进胆汁排入胆管，以减少胆汁在肝脏和肠黏膜细胞的淤积22-24。PBC 患者发生肝硬化的过程中，肠道菌群紊乱会促进疾病进展25。调整肠道菌群可有效预防肝纤维化，如提高鼠李糖乳杆菌 GG 的丰度能抑制小鼠胆汁酸合成并促进胆汁排泄，可显著改善胆汁淤积诱发的肝损伤和肝纤维化26。临床随机对照研究结果显示，在接受UDCA治疗的PBC患者中，肠道菌群结构与预后密切相关27。近年来的 PBC相关基因队列研究发现，人白细胞抗原（HLA）基因能影响 PBC 患者特定肠道细菌的丰度，从而改变肠道组织和细胞的内环境稳态28。早期 PBC 患者的部分肠道有益菌丰度显著下降，而致病菌丰度则显著升高，这种肠道微环境失调与胆汁淤积密切相关29-30。当 PBC 患者病情进展为肝硬化时，肠道中的致病菌及其内毒素（LPS）可使肠黏膜屏障功能受损。晚期 PBC 患者的肝脏合成功能下降，肠道内胆汁酸匮乏及胆汁酸成分异常会诱发内质网应激，导致肠黏膜细胞损伤、凋亡，使肠黏膜屏障功能受损31-32。Kitahata 等33的研究发现，PBC 患者的回肠黏膜相关菌群中鞘氨醇单胞菌科和假单胞菌过度生长，使回肠黏膜相关菌群稳态失调，该结果表明小肠黏膜菌群改变与 PBC 发病相关。2 炎症反应微环境PBC 的主要病理特征为肝脏汇管区及门静脉周围出现淋巴细胞炎症浸润，小叶间胆管上皮细胞发生非化脓性坏死。PBC 患者的固有免疫紊乱，使机体分泌大量炎症细胞因子和趋化因子，在肝脏局部形成炎症反应微环境，促使肝脏在自我修复过程中合成促纤维化因子，导致肝纤维化和肝硬化发生。巨噬细胞、NK 细胞和树突状细胞（DC）均参与了 PBC 患者肝脏的过度免疫反应，是诱发肝损伤的重要“驱动器”34-36。而 IL 家族、炎症小体、干扰素-（TNF-）等促炎因子则被视为引发 PBC相关肝纤维化的“效应器”37。肝脏炎症反应稳态的维持依赖于各种免疫细胞的占比稳定。当单核巨噬细胞在肝脏中聚集成为优势细胞亚群时，会激活 IL-23/Th17 信号通路，导致促炎因子 IL-23 分泌过多；晚期 PBC 患者血清IL-23 水平与疾病严重程度呈正相关38。此外，转录组学分析结果显示，肝巨噬细胞（即库普弗细胞）和肝细胞比例的变化可能会触发补体系统的促炎信号通路39。NK 细胞作为固有免疫细胞与适应性免疫系统相互作用，其在 PBC 发病时被激活，进而触发 IL-12/信号转导和转录激活因子 4（STAT4）信号通路，对 PBC 患者体内的炎症反应微环境产生影响40。除炎症细胞微环境失调外，PBC 患者血清和胆汁中 LPS 和 NLRP3 炎症小体等炎症因子增多也可促发炎症反应，使血清 LPS 水平升高，胆汁中促炎介质微环境失调可能反映了胆管细胞的持续炎症损伤，导致肝纤维化发生41。贝特类药物是 PBC 的二线治疗药物，除可抑制胆汁酸分泌外，还可抑制 NF-B 信号通路，拮抗 LPS 引发的促炎因子水平升高，从而减轻 PBC 患者的炎症反应34。NLRP3 炎症小体存在于库普弗细胞中，Toll 样受体4（TLR4）是 LPS 的受体，其广泛分布于库普弗细胞表面，以上均表明库普弗细胞在肝脏炎症反应中起着重要作用。研究表明半乳糖凝集素-3（Gal-3）148国际消化病杂志 2023 年 6 月 25 日第 43 卷第 3 期 Int J Dig Dis，June 25，2023，Vol.43，No.3能促进 NLRP3 炎症小体活化和 IL-1 分泌，抑制Gal-3 信号转导能阻断 PBC 模型小鼠的自身免疫反应过程，减轻胆管炎症损伤，是治疗 PBC 的潜在靶点7。3 免疫微环境肝脏是最大的免疫耐受器官，维持着机体的免疫稳态42。当肝脏免疫耐受性由于基因或环境因素而降低，可引起体内多种免疫细胞和效应因子汇集于肝脏周围，损伤肝脏、胆管和门静脉，导致 PBC、自身免疫性肝炎（AIH）等自身免疫性肝病发生。免疫细胞和抗体是免疫微环境的重要组成部分，以下从细胞免疫和体液免疫 2 个方面来阐述免疫微环境失调在 PBC 发病机制中的作用。3.1 细胞免疫微环境细胞免疫的作用方式是通过效应T细胞及其分泌的淋巴因子与靶细胞密切接触，使其裂解。PBC患者体内的主要靶细胞为胆管上皮细胞，CD4 T 细胞和 CD8 T 细胞是参与 PBC 免疫损伤过程的关键免疫细胞。CD4 T 细胞主要通过分泌细胞因子形成炎症反应微环境，初始 CD4 T 细胞可在不同微环境中分化为 Th1、Th2、Th17 和 Treg 细胞43，CD8 T 细胞可在不同细胞因子作用下分化为 Tc1、Tc2、Tc9 和 Tc22 细胞44，这些细胞对胆管上皮细胞和肝实质细胞等靶细胞有杀伤作用45-46。既往研究表明，Th1 细胞可介导 PBC 发生，而Th1 细胞向 Th17 细胞转化是 PBC 向晚期进展的标志35,47。Th17 细胞经相关核孤儿受体活化后分泌大量 IL-17 48。在全身免疫微环境层面，IL-17 不仅可诱发炎症反应，还可促进免疫细胞过度增殖；在肝脏局部免疫微环境层面，IL-17 可激活肝脏非实质细胞参与免疫应答，是诱发自身免疫性肝病的关键因子。Treg 细胞在自身免疫病中发挥抑制免疫反应的作用，其作用机制是通过抑制 DC 对抗原的错误识别，或直接调节抗原提呈细胞（APC）的成熟和功能来抑制免疫反应49。在 AIH 的发病过程中，Treg 细胞的数量减少且活性减弱，Treg 细胞损伤与其细胞表型和功能可塑性密切相关，这导致 Treg 细胞对 CD4 T 细胞和 CD8 T 细胞的抑制作用减弱，从而加剧了肝脏和胆管组织的损伤50。在肝脏微环境中，Treg 细胞与 Th17 细胞维持着免疫耐受性和炎症反应之间的平衡，病理学观察发现，Th17 细胞和 Treg 细胞在 PBC 患者和 PBC 模型动物的肝组织中呈高表达且分布不平衡51，这为PBC 的免疫治疗提供了潜在靶点。3.2 体液免疫微环境在体液免疫微环境中，抗原进入机体后可诱导特异性 B 细胞活化、增殖并分化为浆细胞，分泌 IgG、IgM、抗线粒体抗体（AMA）和抗核抗体（ANA）等特异性抗体发生免疫反应。B 细胞可分泌特异性自身抗体，其分化和激活与 PBC 发病密切相关。在 PBC 患者的肝脏炎症反应继发肝纤维化过程中，尽管小胆管附近的 B 细胞浸润较少（约10%），但血清 AMA 水平特异性升高也会损伤胆管上皮细胞，这表明以 B 细胞为主的体液免疫在PBC 免疫应答中也发挥了作用52。有研究发现，采用抗 CD20 单克隆抗体清除 B 细胞时，尽管 PBC模型小鼠的血清 AMA、ANA 水平降低，但肝门附近的 T 细胞浸润增多，促炎细胞因子水平升高，这表明 B 细胞在 PBC 免疫微环境失调中起着重要作用53。调节性 B 细胞（Breg 细胞）通过多种机制参与 PBC 的发病，如通过抗原提呈、产生细胞因子或趋化因子促进 T 细胞活化，或者产生自身抗体导致补体活化发挥吞噬作用，从而促进自身免疫54。有 研 究 发 现 PBC 患 者 体 内 CD19 CD24hi CD38hi B 细胞数量增多且功能异常，该细胞与 Th1细胞分化引起的促炎因子表达升高密切相关55。此外，体液免疫应答过程中，PBC 患者的记忆 B细胞向产生抗体的效应 B 细胞转化的过程是促炎、促纤维化的关键环节，当某些影响 Breg 细胞转化的信号通路（如 IL-21/STAT3、TLR、B 细胞受体通路）受到刺激时，通过 Breg 细胞维持的免疫微环境稳态被破坏，从而诱发 PBC 等自身免疫病。4 小结PBC 从发病至进展为肝硬化是一个复杂的过程，患者的自身抗体表达升高、肝脏汇管区出现炎症淋巴细胞浸润、胆管上皮细胞发生上皮-间充质转化，导致细胞凋亡等病理过程可归因于机体微环境失调。在肝脏及胆管组织发生炎症反应和自限性修复的过程中，代谢微环境、炎症反应微环境和免疫微环境之间存在协同作用，共同促进了 PBC 的进展。今后的研究应进一步探索 PBC 的发病机制及对机体微环境的靶向调控，以期优化PBC 治疗方案。参 考 文 献1 Lv T,Chen S,Li M,et al.Regional variation and temporal trend of 149国际消化病杂志 2023 年 6 月 25 日第 43 卷第 3 期 Int J Dig Dis，June 25，2023，Vol.43，No.3primary biliary cholangitis epidemiology:A systematic review and meta-analysisJ.J Gastroenterol Hepatol,2021,36(6):1423-1434.2 Lleo 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