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初見端倪的肝纖維化靶向治療

  肝纖維化原因眾多,其病理過程屬損傷修復反應。由於致病因子持續刺激,導致肝內細胞外基質(ECM)過度沉積,進一步發展將轉變為肝硬化甚至肝癌。經動物實驗及臨床觀察,已發現該病是可逆的,但在臨床上,自然逆轉的病例較少,所以仍須積極治療。因受制於肝髒的代謝與排泌作用,與肝細胞相比,促纖維化細胞吸收藥物不多,常缺乏靶向效應,故多數抗纖維化新藥在臨床前動物實驗階段即告無效。除了少數中藥復方外,至今,尚無用於臨床的抗纖維化藥物。因此,欲實現肝纖維化逆轉,須要針對特定的肝髒細胞進行靶向給藥。

  近年來,越來越多的研究嘗試將靶向藥物遞送系統應用於肝髒疾病的顯像檢測以及藥物/基因治療,並取得了十分顯著的成績。顯然,這些成果給肝纖維化治療帶來了新的希望,不過距離實際應用仍存在一些障礙。本文在此就肝纖維化靶向治療相關的幾個問題作簡要梳理。

  1  肝纖維化靶向治療的必要性

  肝纖維化靶向治療的提出主要基於以下幾個理由:(1)肝髒易吸收藥物,但藥物進入肝髒後主要被肝細胞和/或枯否細胞所吸收,而在纖維化中起主要作用的肌纖維母細胞由於其在肝內細胞群體中所占比例較小,又處於基質包繞之微環境中,藥物吸收困難,故治療效果並不理想。(2)參與肝纖維化的細胞因子眾多,其受體分布廣泛,抗纖維化藥物使其非特異性表達可能誘發意想不到的副作用。(3)非靶向抗纖維化藥物的長期應用可能干擾其他器官正常基質代謝和創傷愈合。(4)纖維化多由炎症引起,抑制炎症可能導致免疫系統失衡、巨噬細胞及Th2淋巴細胞反應發生改變,或轉化生長因子(TGF)β產生異常,可能干擾細胞外基質的正常更新,反而加重纖維化。(5)長期用免疫抑制劑抗炎抗纖維化可能增加機會感染。(6)使用抗凋亡或增加基質金屬蛋白酶(MMP)活性的藥物可能增加肝細胞癌變或轉移的危險性。(7)肝硬化階段應用降低門靜脈壓力的藥物恐會導致本已較低的內髒和外周血壓進一步下降,影響其他生理功能。正因為如此,所以在肝纖維化治療過程中,上述諸方面均須加以考慮,否則難以收到實效,而靶向給藥可能是提升療效、減輕副作用的理想策略。

  2  靶點選擇

  靶向治療的關鍵之一是選擇靶點。在肝纖維化發展過程中,多細胞參與、多因子釋放、多種信號通路激活是其突出的病理特點,所以靶點選擇應該有兩個層次,首先確定靶細胞,其次確定靶分子。

  2.1 靶細胞選擇

  靶細胞選擇的原則是在明確發病機制和肝組織病理變化基礎上,選擇起關鍵作用的靶細胞,同時了解疾病進程,不同階段選擇不同的靶細胞。

  2.1.1 肌纖維母細胞 活化的肌纖維母細胞可源自肝星狀細胞(HSCs)、纖維母細胞、骨髓以及膽管上皮或肝細胞間質轉分化,因其能產生大量細胞外基質,故被確定為主要靶標,其中又以HSCs最為引人注目。

初見端倪的肝纖維化靶向治療

  HSCs又稱Ito細胞或貯脂細胞,約占肝固有細胞數量的15%,其活化是肝纖維化發生發展的關鍵環節。正常生理狀態下,HSCs增殖很慢,主要參與維生素A(VitA)的代謝,並產生少量的細胞外基質。當肝髒損傷時,在各種炎症介質刺激下HSCs發生活化,轉變為肌纖維母細胞表型。活化的HSCs過度增殖,並分泌大量的ECM、細胞因子及其他活性物質,通過自分泌和旁分泌效應,進一步促進HSCs活化、增殖及ECM合成。

  因為在致病因子作用下,特別是病毒性肝炎、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝炎、中毒性肝病時,HSCs活化後能產生大量細胞外基質,所以目前針對肝纖維化的治療研究主要集中於該細胞。但在血吸蟲性肝病、自身免疫性肝病、膽汁性肝病、肝內慢性膽管炎等情況下,匯管區纖維母細胞活化、增殖是肝纖維化的關鍵事件,亦即此種細胞是主要治療靶標,而不是HSCs。

  2.1.2 肝細胞 為肝髒的主體細胞,在缺氧和氧化應激損傷情況下,不僅能釋放大量的促炎和促纖維化因子,推動肝髒炎症發展以及活化HSCs;而且在疾病後期,缺氧肝細胞還抑制MMP-2活化,減少肝髒ECM降解;再加上肝細胞代謝活躍,對缺氧極為敏感,以及易吸收藥物等諸多因素,因此,可將其作為肝纖維化治療的關鍵靶點。特別是在纖維化早期,肝細胞損傷占主導地位時,以及晚期,肝內血管改建,肝細胞缺氧明顯時。

  2.1.3 枯否細胞 亦稱庫普弗細胞,貼附於肝窦壁,為肝內固有巨噬細胞。肝細胞損傷、血中內毒素水平升高、顆粒狀異物、致敏淋巴細胞、損傷的內皮細胞等均可使之活化,繼之產生各種炎症介質,包括活性氧自由基、花生四烯酸代謝產物、NO、CO、腫瘤壞死因子TNF-α、TGFβ等,不僅損傷肝細胞,介導炎症發展,而且促進HSCs活化和增殖,推動纖維化發展。因此,該細胞也是抗纖維化的重要靶標。

  2.1.4 肝窦內皮細胞 肝髒血管網豐富,有大量內皮細胞,其中肝窦內皮細胞(SEC)具有極強的內吞能力,包括多種糖蛋白配體、細胞外基質成分(透明質酸、膠原片斷、纖維連結蛋白、硫酸軟骨素)、免疫復合物、轉鐵蛋白和銅藍蛋白等均可被吞入。該類細胞還有抗原遞呈能力,並能分泌多種細胞因子、花生四烯酸代謝產物(如前列腺素、白三烯)、內皮素、NO和某些細胞外基質成分。內皮細胞增生、血管生成也是纖維間隔形成的必備條件。最近還發現SEC的旁分泌作用還能調節肝細胞內丙型肝炎病毒復制。顯然,該類細胞也是抗纖維化備選靶標。

  上述細胞中,除了HSCs,把其他細胞作為靶點的肝纖維化靶向治療研究甚少,孰優孰劣尚不清楚。膽管上皮細胞也與某些類型肝纖維化有關,也是備選靶標之一。

  2.2 靶點分子選擇

  靶點分子選擇的原則是保護肝實質細胞免受進一步損傷(即干擾致病因子關鍵作用環節、抗缺氧和氧化應激)、抑制促纖維化因子產生或拮抗其作用、抑制細胞外基質合成、促進其降解。下面幾個靶點分子及其相關信號通路,近年研究較多,具有代表性。

  2.2.1 轉化生長因子β是肌纖維母細胞激活因子,具有強大的促纖維化作用。在纖維化過程中,TGFβ與細胞分化和細胞外基質沉積密切相關。其能增加多種細胞外基質合成,減少基質降解酶產生並促進酶活性抑制物的合成,還調節整合素的表達。TGFβ信號通路有兩條,即Smad依賴性通路和p38/MAPK信號通路。抑制TGFβ活性或阻斷其信號通路來治療肝纖維化、腎間質纖維化和肺纖維化已有嘗試。

  2.2.2 血小板源性生長因子 是HSCs最強的促增殖因子,也可通過上調組織金屬蛋白酶抑制因子(TIMP)使MMPs活性受抑,減少ECM的降解;此外還通過和其他細胞因子相互作用而促進肝纖維化進程。PDGF結合到HSCs膜上特異性受體後,激活細胞內相應的信號分子,通過p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)途徑、磷脂酰肌醇3激酶PI3K/AKT途徑、Ras蛋白/酪氨酸蛋白激酶途徑等將信號轉導入核,促進相應靶基因的轉錄和表達,從而活化HSCs,促進其增殖。因此抑制PDGF及其受體的活性可阻斷肝纖維化。

  2.2.3 結締組織生長因子(CTGF) 為TGFβ下游分子,主要由活化的HSCs產生,是HSCs增殖的重要刺激因子,在肝纖維化中,激活的HSCs可產生CTGF,反過來CTGF又促進成纖維細胞的增殖、遷移、粘附和ECM的產生。經研究證實CTGF還可以上調I型膠原及α-SMA表達。顯然,該因子也是抗肝纖維化治療的靶點之一。

  2.2.4 腎素-血管緊張素系統(RAS) RAS參與肝星狀細胞活性氧的釋放並加速肝纖維化進程,且在纖維化的肝髒中血管緊張素轉換酶和血管緊張素Ⅱ受體1(AT1受體)表達上調。已有實驗研究證實,采用血管緊張素轉換酶抑制劑(ACEIs)或血管緊張素受體阻斷劑(ARBs)干擾RAS系統均可抗肝纖維化發展。

  2.2.5 氧自由基(ROS)和Nrf2-Keap-1系統 ROS過度產生不僅損傷肝細胞,還活化RohA,控制細胞粘附和移行。Rho激酶為Rho效應分子,Rho/Rho激酶通路參與多種細胞功能活動,阻斷該通路亦有抗纖維化效應。細胞缺氧狀況下自由基產生增多,將導致氧化應激損傷;而細胞內轉錄因子Nrf2隨之表達增加,該因子能調節多種抗氧化應激基因的基礎性和誘導性表達,以保護細胞。Nrf2活性受Keap1調節,後者為胞內氧化應激感受器,促進Nrf2失活。最近有報道,定位於核內的Nrf2能使肌纖維母細胞去分化。Keap1-1對Nrf2胞內定位有調節作用,因此Nrf2-Keap1-1系統是抗纖維化的又一潛在靶點。

  2.2.6 MicroRNA(miRNA) 是一類內生的、長度約為20~24個核苷酸的小RNA,其在細胞內具有多種重要的調節作用。每個miRNA可以有多個靶基因,而幾個miRNA也可以調節同一個基因。目前已發現多個肝纖維化相關miRNA,如miRNA-132、miRNA-156、miRNA-16、miRNA-150、miRNA-17-92、miRNA-194、miRNA-200、miRNA-335等有抗肝纖維化作用;miRNA-155、miRNA-199a/b、miRNA-27a、miRNA-27b、miRNA-34a、miRNA-122、miRNA-29等有促肝纖維化作用。隨著研究的深入,將會發現更多的肝纖維化相關miRNA。

  2.2.7 基質降解靶點 MMPs是降解ECM的主要酶,TIMPs能抑制MMP的活性,被認為是肝纖維化產生的原因之一。因此,可通過抑制TIMPs和增加MMP活性,使ECM降解增加、合成減少來治療肝纖維化。

初見端倪的肝纖維化靶向治療

  2.2.8 其他Toll樣受體家族與固有免疫有關,由多種進化保守的識別受體構成。TLR4在肝纖維化中作用基本闡明,該受體分子也是值得關注的抗纖維化靶點。瘦素是近年來研究較熱的細胞因子,其為肥胖基因編碼產物,主要由脂肪細胞表達。活化的HSCs可表達瘦素及其功能性受體,瘦素能提高TGFβ、TNFα等細胞因子的活性促進肝纖維化發展,因此瘦素可作為肝纖維化治療一個較好的新靶點。肌纖維母細胞上表達的G蛋白藕聯大麻素受體(CB)也參與肝纖維化形成。CB1促纖維化而CB2抗纖維化。CB1受體拮抗劑可減少急性肝損傷的基質重塑,促進凋亡和抑制肝髒纖維性細胞的增殖。此外TNFα也已被學者用來作為抗纖維化靶點。

  如前所述,肝纖維化發展涉及多種細胞、多種因子、多種信號通路激活,所以在今後的研究中,除了尋找關鍵靶點之外,還應比較單一靶向和多靶向治療的療效差異。

  3  載體選擇和修飾

  上述靶細胞和靶點分子確定後,下一步就應該構建特異、高效、低毒的靶向投遞系統。其中包括選擇合適的效應分子(攻擊分子),然後再選擇合適的載體,並對其進行修飾,最後負載效應分子。siRNA、人源化抗體、干擾素γ、反義寡核苷酸以及其他化學藥物[如霉酚酸、己酮可可鹼、18β-甘草次酸、格列威衍生物PAP-19、Rho激酶抑制劑(Y27632)、多柔比星、膠霉毒素、白細胞介素-10、氯沙坦、15d-前列腺素J2等均可作為效應分子,可以根據實際情況取捨。新型靶向給藥載體種類很多,包括脂質體、乳劑、微球、納米粒(聚乙烯亞胺納米粒、磁性納米粒等)、納米囊、膠束、紅細胞載體以及前體藥物、單克隆抗體等。入血的靶向藥物應有足夠長的循環時間,若被快速清除則難以發揮治療效果。經研究,親水性聚合物聚乙二醇(PEG)是應用最廣泛的長循環修飾材料,並已獲得美國食品及藥物管理局(FDA)的批准。目前,PEG化修飾已經成為人們公認的實現載體靶向給藥的一個先決條件。

  3.1 載體選擇和修飾的一般原則 載體選擇和修飾絕非易事,必須符合下述要求,方有可能進入臨床應用。(1)靶受體特異表達。(2)藥物載體與受體親和力高。(3)靶細胞上受體密度高。(4)載藥顆粒血清中穩定性好。(5)活性物質在胞內釋放:內吞及胞內分離是必要的。這就要求藥物與載體間適當連接,藥物本身不至於在內吞過程中被破壞或釋放於胞外。(6)載體結合足夠量的藥物。(7)載藥復合體低免疫原性。(8)載藥復合體大小適中,既不會被腎髒很快清除,又能夠穿透至病變組織。(9)低毒、給藥方便、生物半衰期適中,以便於長期用藥。(10)合成簡單,符合藥品生產質量管理規范(GMP)標准。

  3.2 常用的載體修飾方法

  3.2.1 靶標1:活化的肝星狀細胞/肌纖維母細胞 用蛋白/多肽/糖類靶向性分子修飾載體。(1)環肽RGD修飾載體可靶向作用於細胞表面Ⅳ型膠原受體。(2)環肽pPB修飾載體能結合到細胞表面PDGFβ受體。有報道用環肽pPB修飾脂質體包裹干擾素γ,可特異作用於HSCs,抑制其增殖、活化,促進凋亡。(3)甘露糖-6-磷酸修飾載體可作用於細胞表面甘露糖-6-磷酸-胰島素樣生長因子Ⅱ受體(M6P/IGFⅡ);HSCs活化後其胞膜上M6P/IGFⅡ受體表達增加。曾有報道把M6P連接到人血清白蛋白(HSA)上以構建M6P-HSA,用其包裹某些藥物可達到靶向治療肝纖維化的目的。

  蛋白修飾病毒載體。帶有PDGF-β結合蛋白的修飾病毒或腺病毒,轉染HSCs,可作用於特異性啟動子和基因。神經生長因子修飾的腺病毒載體可與HSCs表面p75神經營養因子受體結合。

  其他。人源抗突觸素單鏈抗體(C1-3ScAb)修飾載體可與HSCs表面突觸素受體結合。VitA修飾的陽離子脂質體可與HSCs表面VitA受體結合。

  3.2.2 靶標2:枯否細胞和窦內皮細胞 甘露糖修飾載體可靶向作用於枯否細胞(M2巨噬細胞)表面的CD206分子;海藻糖殘基修飾載體可靶向作用於枯否細胞海藻糖受體;琥珀酰化/烏頭酰化蛋白修飾載體可靶向作用於窦內皮細胞和/或枯否細胞相關分子;透明質酸修飾載體可靶向至窦內皮細胞上透明質酸受體CD44;納米顆粒-吸附性胞飲可達到非受體介導的高分子量顆粒攝入。如氯膦酸脂質體可作用於枯否細胞。

  3.2.3 靶標3:肝細胞 肝細胞表面有豐富的去唾液酸糖蛋白受體(ASGP-R),能與有半乳糖末端的去唾液酸糖蛋白結合,對納米載體進行半乳糖改性修飾,可使其具有肝細胞靶向性。甘草酸/甘草次酸受體介導的肝細胞靶向給藥系統也有較多研究報道。此外腺病毒或與之相關的病毒載體可結合到肝細胞表面柯薩奇病毒和腺病毒受體或CD46分子。

  3.2.4 靶標4:活化的膽管上皮細胞/肝祖細胞 RGD類似物可靶向作用於胞膜整合素αⅴβ6;胰泌素修飾載體可靶向作用於膽管上皮細胞/肝祖細胞胰泌素受體。

  4 療效和毒副作用檢測

  肝纖維化靶向治療是否有效不僅要看細胞培養和動物模型的研究結果,而更要看臨床患者使用效果。療效檢測指標應包括肝髒組織細胞形態、膠原免疫組化染色、肝組織勻漿羟脯氨酸含量測定、肝組織天狼星紅染色結合圖像分析測纖維化水平以及肝功能改善相關指標的檢測等;小動物活體成像和臨床影像學檢查亦有重要幫助。毒副作用檢測須結合傳統的毒理學方法和病理形態學方法了解全身各器官形態和功能變化,同時要利用培養細胞對新材料的細胞毒理學進行細致觀察,深入探究其作用原理和可能危害。

  肝纖維化靶向治療寄托了太多的理想和期待,盡管前人已取得顯著進步,但由於病變的復雜性,如何把握治療的時機、如何選擇靶點、如何選擇載體以及如何選擇效應分子,乃至給藥途徑等一系列問題,仍然須要進一步探索,盡可能找出最佳方案。

 

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