長期以來,酒精一直被認為是許多疾病的關(guān)鍵危險因素。然而,由于酒精的成癮性和社會或文化需求,飲酒沒有得到很好的控制。不受控制、長期和狂歡的酒精消費導致全球范圍內(nèi)酒精相關(guān)疾病的增加,占全球疾病負擔的5.1%。
酒精性肝病 (ALD) 是導致大多數(shù)酒精相關(guān)死亡的原因。肝臟對酒精高度敏感,因為它是酒精代謝的第一個器官,并且具有高水平的酒精代謝酶。酒精在肝臟中的代謝會產(chǎn)生多種肝毒性副產(chǎn)物,并對肝臟產(chǎn)生顯著的氧化應激,導致肝細胞大規(guī)模死亡。氧化應激和過度細胞死亡會加劇肝臟炎癥。長期的細胞損傷和炎癥會激活肝星狀細胞 (HSC),這是肝臟纖維化發(fā)展的關(guān)鍵因素。
ALD包括從輕度到重度病理的不同范圍,包括脂肪變性、脂肪性肝炎、肝硬化和肝細胞癌 (HCC) 。鑒于ALD在世界范圍內(nèi)的流行,人們齊心協(xié)力控制飲酒。然而,酒精消費的趨勢正在穩(wěn)步增加。COVID-19大流行加速了ALD的流行。沒有食品和藥物管理局 (FDA) 批準的專門針對ALD的藥物,ALD的唯一治療方法是戒酒和肝移植。因此,迫切需要開發(fā)ALD療法。目前有幾種藥物被開給ALD患者,作為延緩死亡或維持健康直到肝移植成為可能的支持措施。然而,這些可用的選擇對患者來說是不夠的和/或無效的。
酒精性肝病的發(fā)病機制
酒精性肝病主要病因是長期大量飲酒,發(fā)病機制包括多種病理生理過程,如飲酒后乙醇主要在小腸上段吸收、肝內(nèi)乙醇代謝、降解、肝內(nèi)氧化還原狀態(tài)異常,近年發(fā)現(xiàn)酒精性肝病有免疫因素參與。
在肝臟中,酒精通過乙醇脫氫酶 (ADH) 和細胞色素P450 2E1 (CYP2E1) 代謝為乙醛。乙醛通過醛脫氫酶 (ALDH) 代謝為乙酸。當攝入過量酒精時,CYP2E1會被激活并升高乙醛和活性氧 (ROS) 的水平。乙醛和ROS都會通過增加氧化應激、脂質(zhì)積累和DNA加合物來損害肝細胞,從而導致肝細胞死亡。此外,酒精會破壞肝臟再生并加重肝細胞損傷。垂死的肝細胞釋放各種細胞因子和趨化因子,如腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、白細胞介素-6 (IL-6) 和單核細胞趨化蛋白-1 (MCP-1),它們會誘導炎癥細胞的活化?;罨难装Y細胞產(chǎn)生促炎細胞因子以加劇炎癥。肝星狀細胞 (HSC) 是肝纖維化的主要貢獻者,它也被垂死的肝細胞釋放的細胞因子激活,并產(chǎn)生細胞外基質(zhì)蛋白。活化的HSCs釋放促纖維化因子,如轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)和 Hedgehog(Hh),并以自分泌方式維持其活化狀態(tài)或以旁分泌方式促進滅活HSCs的活化。最終,酒精及其代謝物通過各種途徑和/或機制共同促進ALD的發(fā)病機制。(如圖1)
目前ALD療法的治療效果有限,目前還沒有FDA批準的ALD療法。臨床前和臨床試驗正在研究針對ALD進展中致病事件的各種策略。最近,間充質(zhì)干細胞 (MSC) 已成為ALD治療的有前途的候選者,并已在多項臨床試驗中進行了測試。
干細胞療法與酒精性肝病
干細胞的治療效果已在酒精性肝病、NAFLD和急性肝衰竭等慢性肝病中得到證實。多能干細胞、胚胎干細胞 (ESC) 和誘導多能干細胞 (iPSC) 可以分化為肝細胞樣細胞。與接受無ESC細胞培養(yǎng)基的對照組相比,源自人類ESC的肝細胞樣細胞移植通過替換受損細胞和促進肝再生減輕了CCl4誘導的肝損傷。移植iPSC衍生的肝細胞樣細胞也提高了急性肝衰竭小鼠的存活率。盡管它們不像ESC和iPSC那樣具有分化能力,但MSC也是多能的。
此外,它們的免疫原性較低。因此,間充質(zhì)干細胞是治療肝病中常用和廣泛研究的。在高脂肪飲食誘導的NAFLD小鼠中,MSC移植通過抑制CD4+T細胞的活化或挽救線粒體功能障礙顯著減少炎癥和脂肪變性。
最近,對EVs對肝臟疾病的治療效果進行了綜合研究。因此,間充質(zhì)干細胞的療法成為酒精性肝病的一種有吸引力的治療選擇。需要了解間充質(zhì)干細胞的保護作用和潛在機制,以開發(fā)安全有效的間充質(zhì)干細胞的酒精性肝病的治療劑。在本節(jié)中,我們回顧了間充質(zhì)干細胞和間充質(zhì)干細胞衍生因子對酒精性肝病進展的影響(圖2)。
間充質(zhì)干細胞 (MSC) 和MSC衍生的分泌蛋白組具有治療酒精性肝損傷的潛力。MSC移植可降低細胞色素 P4502E1 (CYP2E1) 的表達并增加乙醛代謝酶乙醛脫氫酶 2 (ALDH2) 的活性,從而降低酒精誘導的活性氧 (ROS) 和乙醛水平。ROS和乙醛的減少降低了肝細胞中的氧化應激和脂質(zhì)積累。MSCs通過抑制免疫細胞(包括 Kupffer 細胞和自然殺傷 (NK) 細胞)的激活以及促炎細胞因子的分泌來發(fā)揮抗炎特性。MSC 衍生的分泌蛋白組,例如細胞因子、趨化因子、游離核酸和細胞外囊泡,通過促進Kupffer細胞向抗炎M2表型的極化來減輕肝臟炎癥。此外,MSC衍生的分泌蛋白組可直接提高酒精損傷的腸上皮細胞的活力,強化腸道屏障,阻止內(nèi)毒素從腸道滲漏。
在酒精性肝病治療中直接移植間充質(zhì)干細胞
包括MSCs在內(nèi)的干細胞已被直接移植,其在多種疾病中的成功修復作用已被證明。越來越多的證據(jù)表明,源自各種來源的MSCs在肝病(包括 ALD)中具有治療功能。
在幾項臨床試驗中,通過靜脈注射給藥的BM-MSC顯著改善了肝臟組織學和Child–Pugh評分,表明肝功能更好。此外,BM-MSC治療后患者的纖維化相關(guān)標志物(如TGF-β1、1型膠原蛋白和α-平滑肌肌動蛋白)的表達顯著下調(diào)。
無細胞策略治療酒精性肝病的潛力
MSC分泌多種因子,包括細胞因子、趨化因子、游離核酸和細胞外囊泡 (EV),以響應生理或病理刺激。這些源自 MSC 的分泌蛋白組和 EV 與其起源 MSC具有許多相同的特征。它們模仿 MSC 的治療功能,包括調(diào)節(jié)免疫通路、細胞增殖和遷移,從而產(chǎn)生有利于再生的微環(huán)境。
MSC衍生因子已在多種肝病中得到廣泛研究,包括NAFLD、急性肝衰竭和肝纖維化,研究重點是它們的免疫調(diào)節(jié)作用。大量研究表明,MSC衍生的外泌體通過減少炎性細胞因子或促進巨噬細胞的M2極化來降低炎癥。
因此,越來越多的數(shù)據(jù)表明,源自MSCs的分泌蛋白組和EVs介導了各種類型肝病的治療作用,并暗示它們在ALD治療中具有治療潛力。需要進一步研究以獲得有關(guān)MSC釋放因子的特征和作用機制的更多數(shù)據(jù),以支持其治療潛力。
結(jié)論
考慮到酒精消費對人類文化和社會的重大影響,酒精可以被認為是人類不可或缺的因素。相應地,酒精長期威脅著人類健康,酒精性肝病的發(fā)病率不斷上升。盡管有多種藥物用于治療ALD,但目前還沒有有效的藥物治療ALD。目前使用的藥物作為支持療法來延緩肝病的惡化和肝移植的時機。其中一些藥物旨在通過針對ALD發(fā)病機制中的特定步驟來減少氧化應激、增強肝臟再生和減輕炎癥。MSC和MSC釋放的因子,如分泌蛋白組和EV,被認為具有作為 ALD治療劑的潛力。然而,從ALD動物模型獲得的數(shù)據(jù)有限,MSC和MSC分泌因子的臨床應用仍然存在一些障礙。
然而,考慮到它們對各種肝病的保護作用,很明顯它們是開發(fā)ALD治療的有前途和有吸引力的資源。需要更深入的研究來解決當前與MSC和MSC衍生因子應用相關(guān)的挑戰(zhàn),并支持它們在ALD治療中的治療潛力。