探秘肝纖維化機制，高活性肝星狀細胞開啟體外研究新維度

關鍵詞：原代肝細胞，肝星狀細胞，肝非實質細胞，肝靶向，肝遞送，肝類器官，肝3D成球，肝臟纖維化，肝細胞外基質，Primary Hepatocytes, Hepatic stellate cells，HSCs；Liver Non-Parenchymal Cells, NPCs； Liver-Targeted；Liver Delivery；Liver Organoid；Liver Spheroid；Liver Fibrosis；Liver Extracellular Matrix

肝臟（Liver）是藥物代謝的重要器官，體外代謝模型多以肝臟為基礎。其中，原代肝細胞作為一種肝臟體外模型，因具有較好的體外試驗重現性，基本維持了肝臟的代謝功能，特別是較好的保留了與體內一致的酶水平，成為了體外藥物試驗的“金標準"，廣泛應用于藥物代謝與毒理學等研究中。原代肝細胞（Primary Hepatocytes）可分為肝實質細胞和肝非實質細胞（Liver Non-Parenchymal Cells, NPCs），其中肝實質細胞是原代肝細胞（Primary Hepatocytes）中最主要的組成部分，約占肝臟細胞總數的70%。肝非實質細胞（Liver Non-Parenchymal Cells, NPCs）主要包括肝星狀細胞（Hepatic Stellate Cells, HSCs）、庫普弗細胞（Kupffer Cells）、?肝竇內皮細胞（Liver Sinusoidal Endothelial Cells, LSECs）及肝內膽管上皮細胞（Intrahepatic biliary epithelial cells,IBEpiCs)。其中，肝星狀細胞（Hepatic Stellate Cells, HSCs）在肝臟病理生理中扮演雙重角色：靜息狀態下儲存維生素A，激活后則參與肝纖維化進程。近年來，HSCs因其獨-特的生物學特性成為肝靶向（Liver-Targeted）和肝遞送（Liver Delivery）研究的熱點；此外，肝類器官（Liver Organoid）方向的應用也是近年來肝臟疾病研究的前沿方向之一。本文將從肝星狀細胞（Hepatic Stellate Cells, HSCs）介紹起，逐步展開對各個肝非實質細胞的認知和了解。

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01    肝星狀細胞（Hepatic Stellate Cells, HSCs

肝星狀細胞（Hepatic Stellate Cells, HSCs），位于肝臟竇周隙（Disse間隙） 中，即存在于肝細胞與肝血竇內皮細胞之間的狹小空間，屬于肝非實質細胞的一種，約占30%左右。在正常狀態下，HSCs形態不規則，有多個長的樹突狀突起，部分突起包繞肝血（類似于周細胞），且其最-顯著的特征之一是其胞質內含有大量富含維生素A（視黃醇）的脂滴。

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正常情況下HSCs表現為富含VitA脂滴的靜止型，其主要功能和特征如下：

【代謝和貯存VitA】

肝臟儲存有體內80%左右的維生素A，對體內維生素A的代謝起著重要作用。視黃醛在小腸內酯化后被運輸到肝臟并與特異的視黃醛結合蛋白結合，然后轉運到鄰近的HSC儲存。

【儲存脂肪】

正常HSC胞質內的脂滴含有大量的甘油三酯，為肝細胞提供能源。

【合成和分泌膠原及糖蛋白、蛋白多糖等基質成分】

HSC是正常及纖維化肝臟中細胞外基質（Extracellular matrix，ECM）的主要合成細胞。HSC還能合成纖維連接蛋白、層連蛋白和粗纖維調理素等糖蛋白成分，以及硫酸皮素、硫酸軟骨素和透明質酸等蛋白多糖。

【合成基質金屬蛋白酶及其組織抑制劑】

正常情況下，HSC能分泌多種膠原酶和基質降解蛋白酶如基質金屬蛋白酶（matrixmetalloproteinase，MMP）-1、MMP-2等以降解各種細胞外基質,同時分泌組織金屬蛋白酶抑制劑（tissueinhibitorofmetalloproteinase，TIMP-1）防止膠原過度降解,使肝臟ECM的合成和分解處在一個動態平衡中。

【表達細胞因子及受體】

正常情況下，HSC可以分泌肝細胞生長因子（HGF），參與肝細胞再生的調控。此外，HSC還能表達少量的轉化生長因子（transforminggrowthfactor-β，TGF-β）、血小板衍生的生長因子（Plateletderivedgrowthfactor，PDGF）和胰島素樣生長因子（IGF）等，同時HSC能表達TGF-β1的II、III型受體和PDGF受體的α亞單位等。

【參與肝竇血流調節】

HSC伸出胞突包繞著肝竇，通過其纖長突起的收縮功能調節肝竇內微循環，從而影響著肝臟的血流分布和門靜脈壓力。

然而，當肝臟受到炎癥或機械刺激等損傷時，肝星狀細胞被激活，其表型由靜止型轉變為激活型，是形成肝肌成纖維細胞和引發多種疾病的關鍵。

當肝臟受到各種損傷（如病毒性肝炎、酒精、非酒精性脂肪性肝炎、膽汁淤積、毒素、代謝性疾病等）時，肝星狀細胞會從靜息狀態激活轉化為肝肌成纖維細胞樣細胞。這是肝纖維化（Liver Fibrosis）發生的核心步驟。主要包括兩個階段：啟動階段及持續階段。持續階段則是這些刺激因素維持肝星狀細胞的活化表型，結果引起肝纖維化（Liver Fibrosis）的形成。啟動階段主要是依賴于旁分泌刺激因素。而持續階段則與旁分泌、自分泌刺激因素均有關。當激活后，肝星狀細胞就出現了增殖、遷移、收縮性增強、失去維生素A脂、大量合成細胞外基質（Extracellular matrix，ECM）、分泌促炎和促纖維化因子及調節免疫應答等多方面現象。其中，大量合成細胞外基質（Extracellular matrix，ECM）是最關鍵的病理改變！激活的肝星狀細胞大量合成并分泌纖維化的ECM成分，尤其是I型、III型膠原纖維（替代了正常的基底膜膠原），以及纖連蛋白、透明質酸等。這些異常沉積的ECM就是肝纖維化的物質基礎。

近年來，HSCs因其獨-特的生物學特性成為肝靶向（Liver-Targeted）和肝遞送（Liver Delivery）研究的熱點。活化的HSCs高表達PDGF受體、膠原蛋白（如Collagen I）、整合素（如αvβ3）及趨化因子受體（如CXCR4），可作為靶向位點。同時，HSCs易富集于損傷或纖維化區域，適合作為活細胞載體；且其具有負載多樣性，可攜帶基因（如CRISPR-Cas9）、外泌體或納米藥物。此外，肝類器官（Liver Organoid）方向的應用也是近年來肝臟疾病研究的前沿方向之一。通過將HSCs整合到肝類器官（Liver Organoids）或單獨構建HSCs類器官（肝3D成球，Liver Spheroid）模型，可以更精準地模擬肝纖維化、肝硬化、肝細胞癌（HCC）等疾病的病理過程，并為藥物篩選和再生醫學提供新工具。

簡而言之，肝星狀細胞是肝臟的“雙-刃劍"細胞。在生理狀態下，它們是重要的維生素A倉庫和正常ECM的維護者。但當肝臟受損時，它們被激活并轉化為肝纖維化/肝硬化的主要“執行者"，通過大量分泌異常的細胞外基質導致瘢痕組織形成。因此，深入了解肝星狀細胞的生物學特性和調控機制，對于預防和治療肝纖維化、肝硬化及其相關并發癥（如門靜脈高壓、肝癌）具有極其重要的意義。它們是當前肝病研究領域的熱點靶標。

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