汤善宏教授团队：从免疫的角度看待肝脏疾病发病机制

作者/鲜美玲 李春燕 汤善宏

单位/西部战区总医院 消化内科

门静脉血流主要来自于胃肠道，为人体中最“脏”血流，需经肝脏免疫处理及生物转化等 “解毒”作用后流入体循环。正常情况下肝脏固有免疫、适应性免疫均较为复杂，大量的免疫细胞群，在维持人体免疫稳态、免疫耐受的平衡中起重要作用。当在有害物质入侵时， 它可以产生快速且强烈的免疫反应，如果免疫反应减弱使个体容易发生感染、恶性疾病严重者甚至出现免疫缺陷病等。免疫失衡又可能引起肝脏的自身侵袭性免疫反应，如果不加以控制，可诱发自身免疫或自身炎症性疾病。因此，了解肝脏的免疫机制对于疾病的诊疗具有重大意义，本文就肝脏免疫系统及其在不同肝病中的机制做简述。

一、肝脏的免疫功能

1、固有免疫

肝脏的固有免疫系统包含物理和化学屏障、体液因子、吞噬细胞和淋巴细胞(NK和NKT细胞)，它们对致病性攻击做出快速反应，是抵御感染的第一道关键防线。固有免疫反应除了非特异性地杀死病原体外，最近的研究表明，固有免疫可以通过“模式识别受体”(PRRs)检测特定的感染。PRPs能识别病原体特定的结构，称为病原体相关分子模式(PAMPs)（如脂多糖、肽聚糖）。肝细胞在调控固有免疫中发挥重要作用。在全身炎症反应的急性期，各种促炎细胞因子（如IL-6、IL-1、TNF-α、IFN-γ）可刺激肝细胞产生大量的补体和PRRs，补体系统被激活后可介导各种生物活性，如调理素作用、促炎和细胞毒性作用，而这些生物活性作用同时可促进纤维化、酒精性肝病、缺血性肝损伤等多种肝脏疾病的发生发展。 肝脏NK细胞在对抗肿瘤、病毒、细胞内细菌和寄生虫的固有免疫反应中发挥着重要作用。NK细胞还可以通过直接杀死肿瘤细胞和刺激肿瘤特异性免疫来实现对原发性肝肿瘤和肝转移肿瘤的先天防御。但NK细胞的激活同时也导致了肝损伤、纤维化。固有免疫除了防御感染外，还可以检测非感染性肝损伤期间受损肝细胞发出的信号。肝部分切除术后可通过IL-1介导的无菌性中性粒细胞触发局部炎症反应来促进肝细胞增殖、肝再生。在健康的肝脏中，肝星状细胞通常不活跃，但肝损伤时，在转化生长因子β（TGF-β）和血小板衍生生长因子作用下被激活并分化为肌成纤维细胞从而促进肝纤维化，固有免疫系统在调节HSCs激活和肝纤维化中起着关键作用。Kupffer细胞通过产生细胞因子/生长因子（如TGF-β）激活HSC，而NK细胞对肝纤维化有抑制作用。  

2、适应性免疫

由于在健康肝脏中B细胞稀缺，还没有足够的关于B细胞在肝脏中的功能数据以获得预期信息。在肝脏的适应性免疫中，T细胞亚群在各种疾病的所有阶段都受到高度调控，参与适应性免疫的主要T淋巴细胞包括CD4+ T细胞、CD8+ T细胞和γδ细胞。CD4+ T细胞至少有五个功能亚群，包括辅助T (Th)、Th2、Th17、滤泡辅助T (Tfh)和T调节(Treg)细胞。肝脏中的固有和适应性免疫反应由Tfh细胞支持，而Tfh细胞通常被Treg细胞抑制。CD8+ T细胞由两个亚群组成：细胞毒性T (Tc)细胞和CD8+ Treg细胞。Tc细胞是适应性免疫的主要杀伤细胞，而CD8+ Treg细胞抑制对感染的免疫反应。Tγδ细胞参与固有和适应性免疫反应。

二、不同肝脏疾病的免疫机制

1、自身免疫性肝病

自身免疫性肝病（Autoimmune liver diseases AILD）是一组疾病，包括自身免疫性肝炎（Autoimmune hepatitis AIH）、原发性胆汁性胆管炎(Primary biliary cholangitis PBC)、原发性硬化性胆管炎(Primary sclerosing cholangitis PSC)和重叠综合征。尽管它们都影响肝脏，但自身免疫损伤的靶细胞、炎症的模式、临床表现和治疗方案都各不相同。

(1)原发性胆汁性胆管炎

原发性胆汁性胆管炎(PBC)是一种典型的器官特异性自身免疫性疾病，其主要破坏靶点是胆道。PBC患者的症状包括淋巴细胞性胆管炎伴胆汁淤积、胆淤性纤维化和进行性导管减少。针对丙酮酸脱羧酶E2 (PDC-E2)的抗线粒体抗体(AMA)的是PBC诊断的血清学的特征。PBC患者的肝组织免疫组化检查显示：汇管区胆管主要为CD4+ 和CD8+ T细胞。PBC中涉及的固有和适应性免疫机制如下。

➤适应性免疫和原发性胆汁性胆管炎

肝汇管区中小胆管周围单核细胞浸润是PBC的特征性组织病理学特征之一。对PDC-E2的耐受性丧失是临床胆道病变的起因，PDC-E2特异性的CD4+ 和CD8+ T细胞在PBC患者肝脏中大量存在。

在PBC患者中，大量CD8+ T细胞浸润于汇管区，疾病早期即可在患者外周血中检测到PDC-E2特异性CD8+ T细胞。在PBC的实验模型中，发现肝脏病变主要包括：肝门区大量CD8+ T细胞浸润、肉芽肿甚至纤维化。CD4+ T细胞的不同亚群也参与PBC的发病。在PBC患者的肝脏样本中，在炎症期间，汇管区可见大量PDC-E2特异性CD4+ T(Th17)细胞的浸润。虽然患者血清中Treg细胞含量较低，但在汇管区淋巴细胞聚集物中也检测到Treg细胞。

PBC患者的Treg细胞在低剂量IL-12刺激下可引起STAT4快速而有效的磷酸化从而促进Treg转化为Th1，IFN-γ的分泌显著增加并且Treg数量减少使其对效应T淋巴细胞增殖与分化的抑制能力减弱，从而间接导致胆管上皮的损伤。

➤固有免疫和原发性胆汁性胆管炎

大量研究都证实固有免疫在PBC发病中起一定作用。胆管细胞能够表达各种TLRs、固有免疫细胞激活因子和其他模式识别受体（PPRs），尤其胆管细胞的TLR4和TLR9上调以及在早期 PBC 的门静脉和肝实质中TLR3和I型IFN-γ信号通路上调是PBC的特点，TLRs与PAMPs结合后可启动固有免疫。作为固有免疫反应的结果，胆管上皮细胞可以产生诱导Th17产生和成熟的细胞因子，如IL-6、IL-β和IL-23。并且一些 IL-17 阳性细胞浸润于受损胆管，分泌IL-17可促进炎性细胞向胆管周围的迁移，最终介导胆管上皮细胞损伤。过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ） 能够改变T 细胞的平衡， 调节巨噬细胞和树突状细胞的反应和表型， 进而改善AID。PPARγ在正常肝内小胆管的胆管上皮细胞中呈结构性表达，但在PBC患者的胆管中其表达下调。

(2)自身免疫性肝炎

AIH是一种慢性炎性自身免疫性肝病，其特征是存在多种自身抗体、血清转氨酶水平升高、大量淋巴-浆细胞浸润。自身抗体阳性是AIH诊断的必要条件，T细胞是AIH免疫发病的主要介质。穿入现象是AIH的组织病理学和诊断特征之一，其定义为：淋巴细胞进入到肝细胞，发生穿入的细胞主要为CD8+T细胞，可导致严重的炎症坏死和纤维化。 AIH患者早期CD4+ T细胞浸润量多于CD8+ T细胞，CD4+ T细胞的自发凋亡在AIH患者中明显减少，但患者的CD8+ /CD4+ T细胞比值(Tc/Th)随疾病活动性的增加而增加。不同亚群的CD4+ T(Th)细胞，特别是Treg细胞，在AIH中发挥着显著的作用。研究表明，Treg细胞可通过直接接触CD4+CD25- T细胞和分泌调节细胞因子IL-4、IL-10、TGF-β等抑制自身免疫，也可通过CD39和CD73的表达介导免疫抑制。然而在AIH患者中的Treg细胞表现出NTPDase-1活性降低以及抑制Th17细胞分泌IL-17的能力降低，从而有助于自身免疫性肝炎的发展。目前关于Treg细胞在AIH免疫疾病中的数量是否降低仍然存在争议。 除Treg细胞外，Thf细胞也参与AIH发生发展。Thf分泌的IL-21有助于B细胞的发育，进而产生相应的自身抗体。AIH患者Tγδ细胞数量也有所增加，分泌更高水平的IFN-γ和颗粒酶B，导致AIH患者的自身免疫性损伤。

2、病毒性肝炎

乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒（HCV）感染期间的肝细胞坏死主要是由适应性免疫反应引起的。一般情况下在适应性免疫的初始阶段，抗原特异性的初始T细胞通常由淋巴结内的抗原提呈细胞（APC）制备、再分化为效应细胞，然后迁移到靶点(肝脏)。然而，乙肝病毒特异性幼稚T细胞可以在分化成熟之前直接进入肝脏发挥抗乙肝病毒的作用。在HBV感染患者中，血液和肝脏中Th17细胞数量增加，同时IL-17和IL-22水平增高从而有助于肝脏损伤；相反，HBV特异性CD4+ CD25+ foxp3+ Treg细胞在HBV感染期间具有免疫抑制作用。 有证据表明HBV特异性CD8+ T细胞在病毒清除和HBV感染的预后中起着重要作用。当HBV特异性CD8+ T细胞被激活时，它们产生IFN-γ和TNF-α，从而抑制HBV在受感染肝细胞中的复制，使病毒清除成为可能。然而，对HBV感染小鼠的研究表明，HBV成分也可通过克隆清除、克隆忽视和克隆失能诱导特异性免疫耐受。有报道称，慢性乙型肝炎患者肝脏中存在较多CD11b+ Gr-1+骨髓源性抑制细胞(MDSCs)， MDSCs对T细胞的抑制作用导致HBV特异性CD8+ T细胞功能障碍。此外，γδ-T细胞可能通过招募MDSCs到肝脏促进这些患者的CD8+ T细胞衰竭。

3、肝细胞癌

大多数肝细胞癌(HCC)发生在HBV或HCV感染且伴或不伴肝硬化的个体中。病毒感染与HCC密切相关的两个主要机制如下：病毒感染导致免疫抑制；病毒基因整合。HCC的发生及预后与T细胞介导的免疫密切相关。已知CD8+ T细胞是适应性免疫的主要细胞，通过组织相容性白细胞抗原I类分子对肿瘤细胞的限制而杀伤肿瘤细胞。甲胎蛋白(AFP)是HCC患者最常见的肿瘤相关抗原（TAA）。据报道，AFP可将DCs转化为耐受性DCs，从而抑制肿瘤特异性CD8+ T细胞的产生。HCC中的CD4+ T细胞亚群中的CD4+ CD25+ Foxp3+ Treg细胞起着重要的免疫调节作用，随着Treg细胞数量的增加，肝脏中CD8+ T细胞数量减少。 除此以外，HCC患者外周血淋巴组织和血液中MDSCs的数量增加，而MDSCs增多可抑制NK细胞导致固有免疫抑制，并通过产生抑制性细胞因子（如IL-10）等间接途径抑制CD8+ T细胞，从而抑制其对肿瘤细胞的杀伤作用。程序性死亡受体1(PD-1)在浸润于肝脏肿瘤中的T细胞上呈高水平表达，PD-1配体(PD-L1)在肿瘤细胞上也高表达。PD-1表达增加使CD8+ T细胞分泌IFN-γ增加，IFN-γ可诱导癌细胞中PD-L1的高水平表达，这可能导致TAA特异性CD8+ T细胞通过肿瘤细胞免疫逃逸而衰竭。 

三、结论

肝脏是固有免疫系统和适应性免疫系统的主要器官。肝脏免疫在保护机体免受从肠道传递到门静脉的潜在病原体的侵害，同时保持低敏感性的一般状态。免疫耐受和有效免疫反应之间的平衡是通过存在于肝脏或募集到肝脏中的众多免疫细胞之间的相互作用来维持的。如果不适当的免疫反应破坏了这种微妙的平衡，就会发生自身免疫性肝病。而未能启动有效的免疫反应又会导致慢性病毒感染或无法清除癌细胞。

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