肝脏衰老的标志，成都研究团队揭示肝纤维化的发生和干细胞治疗
肝脏纤维是化肝细胞被反复破环、再生后的结果，可以理解为肝脏炎症后的瘢痕。肝纤维化的进一步发展可能引起一种常见的肝病——肝硬化。
在中国六十余个课题组联合发布的“衰老标志物”综述中，肝纤维化增加被列入肝脏衰老的生物标志物之一[1]。并且，研究也的确发现，老年人肝纤维化的水平越高，他们出现健康问题的风险也会随之升高[2]。
图注：肝脏衰老的生物标志物[1]
研究表明，衰老会增加患肝纤维化的风险[3]，其原因之一是体内的纤维产生和分解平衡被打破，纤维的产生增多，分解减少[4]。这个纤维物质就是活化肝星状细胞（HSC）产生的细胞外基质（ECM）。
简而言之，我们可以将肝纤维化看成是肝脏的伤疤，伤疤没有愈合又添新的伤疤，如此持续下去，肝脏会因为伤疤过多而发生结构和功能的改变，也就是肝纤维化的严重后果肝硬化和肝功能受损。
那么是什么导致肝脏中纤维物质的过度沉积，引发肝纤维化？又要怎样缓解肝纤维化呢？我国成都中医药大学研究团队在国际免疫药理学杂志上发表的一篇综述文章给了参考[5]。
一、细胞衰老和自噬——肝纤维化中的两把双刃剑
我们一般认为细胞衰老和自噬不足不利于机体健康，甚至加速衰老，但是在肝纤维化过程中似乎不能这样简单地下结论。
1. 细胞衰老
肝纤维化的关键是肝星状细胞（HSC）的活化[6]。HSC被激活后会产生细胞外基质(ECM)，这就是肝纤维化中的纤维物质。ECM的过度沉积就是肝脏纤维化的主要表现。导致HSC活化的主要原因有两个，一个是肝损伤，另一个就是肝细胞衰老。
l 衰老细胞对肝纤维化的负面影响
除了肝损伤之外，衰老细胞肝也会诱导HSC激活。肝细胞衰老有两个来源，一是肝细胞自身因氧化应激、DNA损伤等因素衰老，二是衰老的胆管细胞可以募集肌成纤维细胞和巨噬细胞诱导肝细胞衰老。衰老的肝细胞会激活HSC，最终导致肝纤维化。
l 衰老细胞对肝纤维化的正面影响
当活化的HSC衰老，它所造成的肝纤维化也会减轻。具体表现是衰老的HSC会抑制ECM成分的产生，并且刺激ECM降解酶的分泌。而且衰老的HSC会增强免疫监视，促进免疫系统对其的清除，使得肝纤维化得到缓解[7]。
图注：细胞衰老在肝纤维化中的作用。肝损伤会诱导静止状态的HSC激活，同时导致肝细胞衰老。活化的HSC增殖并产生ECM，大量ECM沉积后造成肝纤维化。衰老的胆管细胞会加速肝细胞的衰老，衰老的肝细胞也会诱导HSC的激活。
2. 自噬
自噬可以降解、回收蛋白质和受损的细胞器，以维持细胞的稳态。在多个物种中发现自噬的活性会随着年龄的增长而降低[8-11]，自噬激活可以延长动物的寿命[12]，自噬抑制会导致衰老[13]。
在肝脏中，不同类型的细胞其自噬对肝纤维化也有不同的影响。自噬抑制所表现的也不完全是负作用。
l 自噬对肝纤维化的负面作用
研究发现，在活化的肝星状细胞中自噬功能增加，而且抑制自噬活性能显著降低纤维化基因的表达，进而减弱纤维化活性。而且抑制自噬或自噬缺陷会损害肝星状细胞的能量产生，进而减弱肝星状细胞的活化[14]。
l 自噬对肝纤维化的正面作用
与肝星状细胞相反，抑制自噬在巨噬细胞中会加重肝纤维化。巨噬细胞的自噬缺陷会增加炎症细胞的聚集和肝脏炎症，还会加重肝纤维化和肝损伤。改善巨噬细胞的自噬能力后，肝纤维化和肝损伤得到了缓解[15]。
图注：自噬的主要步骤，起始和吞噬体形成、伸长和闭合、溶酶体融合。
二、间充质干细胞——治疗肝纤维化的全能选手
间充质干细胞（MSC）修复再生和抗炎的特性。在抗衰界，MSC治疗对衰老相关的疾病，阿尔兹海默症[16]、骨质疏松[17]等有帮助，对缓解细胞衰老[18]和线粒体功能障碍[19]也有一定益处。
既然衰老会导致肝纤维化的风险增加，MSC能治疗衰老，那么我们可以顺理成章地推测，MSC对治疗肝纤维化也有作用，事实也确实如此。而且MSC不仅自身能能缓解肝纤维化，还能影响上文说到的肝星状细胞和巨噬细胞，让它们也向减少肝纤维化的方向发展。
图注：间充质干细胞在肝纤维化治疗中的潜在机制。间充质干细胞可抑制ECM的过度沉积，减弱炎症和免疫反应，促进肝纤维化过程中肝细胞再生。
MSC对肝纤维化的治疗机制可以概括为以下几个方面：
l 抑制细胞外基质（ECM）的沉积
缓解纤维化最朴实的思路是避免新纤维化的产生和清除已产生的纤维化，这两点MSC都能实现。
间充质干细胞（MSC）分泌蛋白组能抑制几种纤维化因子的表达[20]。还有研究表明，MSC衍生的外泌体可以抑制HSC的活化，减少活化HSC产生的ECM，进而缓解肝纤维化[21]。
在清除已产生的纤维化方面，MSC通过上调抗纤维化因子（如MMP）和再生因子（如OSM和VEGF）来促进肝纤维化消退[22]。
l 减少炎症反应
MSC的抗炎特性也可以治疗肝纤维化。MSC外泌体能抑制促炎巨噬细胞，降低肝纤维化中的炎症和肝损伤，促进免疫抑制因子的表达[23-25]。肝脏炎症少了，肝损伤就减少了，因肝损伤而激活的肝星状细胞（HSC）和产生的ECM就少了，肝纤维化自然就得到了缓解。
l 间充质干细胞（MSC）程序性死亡所引起的免疫反应能减少肝纤维化
在自然界有一句话“一鲸落，万物生”，说的是鲸鱼死亡沉底后的尸体可以滋养大量海洋生物。MSC的程序性死亡（包括细胞凋亡、自噬、铁死亡和焦亡）在肝纤维化中也有异曲同工之妙。
MSC的凋亡可诱导巨噬细胞产生免疫抑制，并且抑制促炎因子和促纤维化细胞因子的分泌[26]；MSC焦亡期间miR-200b-3p表达的降低可能使得肝纤维化减少[27]。
l 促进肝细胞再生
Notch信号通路会抑制肝脏再生，而间充质干细胞（MSC）移植可使得Notch通路下调，进而促进肝脏再生并抑制纤维化[28-29]。另外，MSC来源的细胞外囊泡（MSC-Evs）能使老化的干细胞恢复活力，并通过上调线粒体自噬增强肝细胞的增殖[30]。
另外，自噬也会影响MSC对肝纤维化的治疗。基础水平的自噬能保持MSC的治疗特性，而高水平自噬所产生的SASP和自噬不足都会加速MSC的衰老。在衰老MSC中，基础自噬水平会升高，能少部分抑制衰老，增强MSC自我更新和再生能力[5]。
图注：自噬对间充质干细胞衰老的影响。基础水平自噬对MSC维持生物效应功能至关重要，在衰老MSC中，基础自噬增加以维持其自我更新和再生能力，损害、减少自噬和过度自噬都会导致MSC衰老。
看完这篇文章，小编的感受就是“医学是一门平衡的艺术”，永远要具体问题具体分析。肝纤维化就像是两只脚站在两个天平上。一个天平名叫细胞衰老，另一个天平叫自噬。
活化肝星状细胞的衰老会减轻纤维化程度，但是胆管细胞和肝细胞的衰老又会导致肝纤维化。
在另一个自噬的天平上，抑制肝星状细胞自噬有利于缓解肝纤维化，但抑制巨噬细胞自噬会加重纤维化；基础的自噬可以保护间充质干细胞，缓解肝纤维化，但高水平的自噬会加速间充质干细胞的衰老，不利于消除肝纤维化。
——TIMEPIE——
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参考文献：
[1] Aging Biomarker Consortium, Bao H, Cao J, et al. Biomarkers of aging. Sci China Life Sci. 2023;66(5):893-1066. doi:10.1007/s11427-023-2305-0
[2] De Vincentis A, Costanzo L, Vespasiani-Gentilucci U, et al. Association between non-invasive liver fibrosis scores and occurrence of health adverse outcomes in older people. Dig Liver Dis. 2019;51(9):1330-1336. doi:10.1016/j.dld.2019.01.017
[3] Delire B, Lebrun V, Selvais C, et al. Aging enhances liver fibrotic response in mice through hampering extracellular matrix remodeling. Aging (Albany NY). 2016;9(1):98-113. doi:10.18632/aging.101124
[4] Delire B, Lebrun V, Selvais C, et al. Aging enhances liver fibrotic response in mice through hampering extracellular matrix remodeling. Aging (Albany NY). 2016;9(1):98-113. doi:10.18632/aging.101124
[5] Tao H, Liu Q, Zeng A, Song L. Unlocking the potential of Mesenchymal stem cells in liver Fibrosis: Insights into the impact of autophagy and aging [published online ahead of print, 2023 Jun 15]. Int Immunopharmacol. 2023;121:110497. doi:10.1016/j.intimp.2023.110497
[6] Udomsinprasert W, Sobhonslidsuk A, Jittikoon J, Honsawek S, Chaikledkaew U. Cellular senescence in liver fibrosis: Implications for age-related chronic liver diseases. Expert Opin Ther Targets. 2021;25(9):799-813. doi:10.1080/14728222.2021.1992385
[7] Krizhanovsky V, Yon M, Dickins RA, et al. Senescence of activated stellate cells limits liver fibrosis. Cell. 2008;134:657–667.
[8] Uddin MN, Nishio N, Ito S, Suzuki H, Isobe K. Autophagic activity in thymus and liver during aging. Age (Dordr). 2012;34(1):75-85. doi:10.1007/s11357-011-9221-9
[9] Chang JT, Kumsta C, Hellman AB, Adams LM, Hansen M. Spatiotemporal regulation of autophagy during Caenorhabditis elegans aging. Elife. 2017;6:e18459. Published 2017 Jul 4. doi:10.7554/eLife.18459
[10] Donati A, Cavallini G, Paradiso C, et al. Age-related changes in the autophagic proteolysis of rat isolated liver cells: effects of antiaging dietary restrictions. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2001;56(9):B375-B383. doi:10.1093/gerona/56.9.b375
[11] Simonsen A, Cumming RC, Brech A, Isakson P, Schubert DR, Finley KD. Promoting basal levels of autophagy in the nervous system enhances longevity and oxidant resistance in adult Drosophila. Autophagy. 2008;4(2):176-184. doi:10.4161/auto.5269
[12] Meléndez A, Tallóczy Z, Seaman M, Eskelinen EL, Hall DH, Levine B. Autophagy genes are essential for dauer development and life-span extension in C. elegans. Science. 2003;301(5638):1387-1391. doi:10.1126/science.1087782
[13] Yamamoto T, Takabatake Y, Kimura T, et al. Time-dependent dysregulation of autophagy: Implications in aging and mitochondrial homeostasis in the kidney proximal tubule. Autophagy. 2016;12(5):801-813. doi:10.1080/15548627.2016.1159376
[14] Hernández-Gea V, Ghiassi-Nejad Z, Rozenfeld R, et al. Autophagy releases lipid that promotes fibrogenesis by activated hepatic stellate cells in mice and in human tissues. Gastroenterology. 2012;142(4):938-946. doi:10.1053/j.gastro.2011.12.044
[15] Lodder J, Denaës T, Chobert MN, et al. Macrophage autophagy protects against liver fibrosis in mice. Autophagy. 2015;11(8):1280-1292. doi:10.1080/15548627.2015.1058473
[16] Guo M, Yin Z, Chen F, Lei P. Mesenchymal stem cell-derived exosome: a promising alternative in the therapy of Alzheimer's disease. Alzheimers Res Ther. 2020;12(1):109. Published 2020 Sep 14. doi:10.1186/s13195-020-00670-x
[17] Jiang Y, Zhang P, Zhang X, Lv L, Zhou Y. Advances in mesenchymal stem cell transplantation for the treatment of osteoporosis. Cell Prolif. 2021;54(1):e12956. doi:10.1111/cpr.12956
[18] Liu SJ, Meng MY, Han S, et al. Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes Ameliorate HaCaT Cell Photo-Aging. Rejuvenation Res. 2021;24(4):283-293. doi:10.1089/rej.2020.2313
[19] Zhao M, Liu S, Wang C, et al. Mesenchymal Stem Cell-Derived Extracellular Vesicles Attenuate Mitochondrial Damage and Inflammation by Stabilizing Mitochondrial DNA [published correction appears in ACS Nano. 2021 Dec 28;15(12):20692]. ACS Nano. 2021;15(1):1519-1538. doi:10.1021/acsnano.0c08947
[20] An SY, Jang YJ, Lim HJ, et al. Milk Fat Globule-EGF Factor 8, Secreted by Mesenchymal Stem Cells, Protects Against Liver Fibrosis in Mice. Gastroenterology. 2017;152(5):1174-1186. doi:10.1053/j.gastro.2016.12.003
[21] Tan Y, Huang Y, Mei R, et al. HucMSC-derived exosomes delivered BECN1 induces ferroptosis of hepatic stellate cells via regulating the xCT/GPX4 axis. Cell Death Dis. 2022;13(4):319. Published 2022 Apr 8. doi:10.1038/s41419-022-04764-2
[22] Watanabe Y, Tsuchiya A, Seino S, et al. Mesenchymal Stem Cells and Induced Bone Marrow-Derived Macrophages Synergistically Improve Liver Fibrosis in Mice. Stem Cells Transl Med. 2019;8(3):271-284. doi:10.1002/sctm.18-0105
[23] Tian S, Zhou X, Zhang M, et al. Mesenchymal stem cell-derived exosomes protect against liver fibrosis via delivering miR-148a to target KLF6/STAT3 pathway in macrophages. Stem Cell Res Ther. 2022;13(1):330. Published 2022 Jul 20. doi:10.1186/s13287-022-03010-y
[24] Boumaza I, Srinivasan S, Witt WT, et al. Autologous bone marrow-derived rat mesenchymal stem cells promote PDX-1 and insulin expression in the islets, alter T cell cytokine pattern and preserve regulatory T cells in the periphery and induce sustained normoglycemia. J Autoimmun. 2009;32(1):33-42. doi:10.1016/j.jaut.2008.10.004
[25] Fallowfield JA, Mizuno M, Kendall TJ, et al. Scar-associated macrophages are a major source of hepatic matrix metalloproteinase-13 and facilitate the resolution of murine hepatic fibrosis. J Immunol. 2007;178(8):5288-5295. doi:10.4049/jimmunol.178.8.5288
[26] Harrell CR, Jovicic N, Djonov V, Arsenijevic N, Volarevic V. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes and Other Extracellular Vesicles as New Remedies in the Therapy of Inflammatory Diseases. Cells. 2019;8(12):1605. Published 2019 Dec 11. doi:10.3390/cells8121605
[27] Zhang L, Li S, Li J, Li Y. LncRNA ORLNC1 Promotes Bone Marrow Mesenchyml Stem Cell Pyroptosis Induced by Advanced Glycation End Production by Targeting miR-200b-3p/Foxo3 Pathway. Stem Cell Rev Rep. 2021;17(6):2262-2275. doi:10.1007/s12015-021-10247-2
[28] Chen Y, Zheng S, Qi D, et al. Inhibition of Notch signaling by a γ-secretase inhibitor attenuates hepatic fibrosis in rats. PLoS One. 2012;7(10):e46512. doi:10.1371/journal.pone.0046512
[29] Russell JO, Ko S, Monga SP, Shin D. Notch Inhibition Promotes Differentiation of Liver Progenitor Cells into Hepatocytes via sox9b Repression in Zebrafish. Stem Cells Int. 2019;2019:8451282. Published 2019 Mar 12. doi:10.1155/2019/8451282
[30] Zhang J, Lu T, Xiao J, et al. MSC-derived extracellular vesicles as nanotherapeutics for promoting aged liver regeneration. J Control Release. 2023;356:402-415. doi:10.1016/j.jconrel.2023.02.032
