汤善宏主任团队:肝脏淋巴管系统对于健康和疾病的作用

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汤善宏主任团队:肝脏淋巴管系统对于健康和疾病的作用

2023-12-14 22:30| 来源: 网络整理| 查看: 265

作者/吕一品,汤善宏

单位/西部战区总医院消化内科

肝脏是公认最大的淋巴产生器官,汇入胸导管中的淋巴液有近25%-50%产自肝脏。其功能主要与淋巴生成的调节有关,而淋巴生成受肝内微循环的血流动力学变化的影响很大。虽然已知在许多肝病中淋巴管数量增加,但对肝脏淋巴管生成的机制仍知之甚少。除了维持体液平衡外,肝脏淋巴管还通过运输各种免疫细胞、抗原和脂质到淋巴结,高度参与免疫系统应答和脂质代谢。这些作用在肝脏的关键功能中扮演着重要角色,但对肝脏淋巴管的研究仍有待深入。

在近十年中,对淋巴管的研究取得了重大进展,包括特异性标志物的识别和研究工具的开发,加速了我们对淋巴管在组织稳态和许多器官疾病发病机制中作用的理解。淋巴管通过表达多种趋化因子和受体,发挥免疫调节功能。因此,淋巴管不仅仅是器官和组织中转运淋巴液、免疫细胞和细胞产物的管道。

本文旨在阐述有关肝脏淋巴系统的基础知识及其在肝病中的意义。我们将探讨:

1)肝脏淋巴管包括:组织结构、特异性标志物、淋巴液产生和引流的相关知识;

2)淋巴管在肝病及其并发症,包括:门脉高压症、腹水、恶性肿瘤、肝移植、非酒精性脂肪性肝病中发挥的作用;3)肝脏淋巴管在肝病中的治疗潜力和未来发展方向。

1 肝脏淋巴系统

淋巴管的结构

在Ohtani等人的综述中详细描述了肝脏淋巴系统和肝脏淋巴如何到达肝脏淋巴管。淋巴管系统由毛细淋巴管(也称为初始淋巴管)和集合淋巴管组成。毛细淋巴管由单层淋巴管内皮细胞组成,其未覆盖“淋巴肌”细胞。与毛细淋巴管不同,集合淋巴管覆盖着淋巴肌细胞,位于毛细淋巴管的下游,在本文中二者统称为淋巴管。毛细淋巴管的内皮细胞呈现如衣服上不连续的“纽扣”连接,这与淋巴管和血管连续的“拉链”连接截然不同。“纽扣状”连接的作用是允许液体、抗原和免疫细胞等进入毛细淋巴管。据报道,在病理条件下,毛细淋巴管失去了这种“纽扣状”结构,而变成了渗透性较差的“拉链状”结构。连接结构的变化可能会损害液体和物质向毛细淋巴管的运输,从而降低它们从组织中的清除。

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图1 肝脏淋巴系统

LV:淋巴管,PV:门静脉,HA:肝动脉,BD:胆管,CV。中央静脉,ECM:细胞外基质蛋白,HSC:肝脏星状细胞。

淋巴被认为主要汇入三个区域的淋巴管:门静脉、肝静脉和囊肿下区域。图中显示了门静脉的淋巴管,这是肝脏淋巴引流的主要部位,覆盖了肝脏产生的约80%的淋巴。由于肝窦内皮细胞的存在具有高度通透性,肝窦中的液体可以流向门静脉的间质空间。毛细淋巴管的内皮细胞有不连续的“纽扣状”的连接点,这使得液体、抗原和免疫细胞能有效地进入毛细淋巴管中。门静脉的毛细淋巴管凝聚成集合淋巴管。覆盖集合淋巴管的淋巴肌细胞可帮助其将淋巴液泵入位于肝门的区域淋巴结,再泵入位于胸导管下端的乳糜池。淋巴最后经胸导管排入左锁骨下静脉,回到全身血液循环中。

淋巴管标志物

鉴别肝脏淋巴管特异性标志物对其研究意义重大。目前已经明确的淋巴管内皮细胞的标志物包括:血管内皮生长因子受体3(VEGFR3)、淋巴管内皮透明质酸受体1(LYVE1)、Prospero Homeobox蛋白1(Prox1)和泊多普宁(D2-40)等。然而,这些淋巴内皮细胞标记物也在其他肝细胞中表达,这使得对肝脏淋巴系统的研究愈发困难。例如,VEGFR3和LYVE1在肝窦内皮细胞中表达,而Prox1在肝细胞中表达。在正常肝脏中,门脉毛细淋巴管的高度定位使得这些标记物可以用来识别它们。由于毛细淋巴管不被αSMA阳性的平滑肌细胞覆盖,αSMA标记可以区分门静脉内的淋巴管和血管。在人的肝脏标本中,D2-40经常被用来识别淋巴管。然而,鉴定在肝脏中独特的淋巴内皮细胞特异标志物对于我们理解肝脏淋巴管是必不可少的。

淋巴液产生和引流

肝脏淋巴(淋巴液)由血浆成分通过肝血窦内皮细胞过滤到窦周隙(窦周隙是肝血窦内皮细胞和肝细胞之间的间隙)。虽然详细的肝脏淋巴成分尚未明确,但这些成分可能包括窦周隙中肝细胞排出的细胞副产物(图1)。然后,淋巴流入位于门静脉、肝静脉和包膜下区域这三个区域的淋巴管。其中,门静脉中的淋巴管是肝脏淋巴引流的主要部位,约占肝脏产生的淋巴的80%。

汇管区的毛细淋巴管聚集成集合淋巴管,周围环绕着肝脏外的淋巴肌细胞。覆盖在集合淋巴管上的淋巴肌细胞有助于将淋巴液体泵入位于肝门的区域淋巴结,即所谓的肝门淋巴结。淋巴液从这些淋巴结通过收集淋巴管流入腹腔淋巴结,然后引流到位于胸腔导管下端的乳糜池。沿肝静脉走行的毛细淋巴管汇合成5-6条大淋巴管,这些淋巴管沿下腔静脉向后纵隔淋巴结穿过横隔膜。沿肝被膜的淋巴管将肝被膜下的淋巴液体从肝脏凸面排到区域淋巴结,如:胸部的膈肌淋巴结,再到纵隔淋巴结,与肝静脉沿线的淋巴结相似(图2)。

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图2 肝脏淋巴管系统的宏观解剖示意图

BD,胆管;HA,肝动脉;LN,淋巴结;PV,门静脉。

(1)门静脉道的淋巴毛细血管凝聚成集合血管,引流到肝门和小网膜的淋巴结。来自这些淋巴结的传入淋巴管(LV)连接到腹腔淋巴结,这些淋巴结引流到胸导管扩大的起源--糜烂部。淋巴液通过胸导管引流到左锁骨下静脉,并返回到全身血液循环中。

(2)沿中央静脉(CV)的淋巴管沿肝静脉(HV)汇聚成大的淋巴管,然后沿下腔静脉(IVC)穿越横膈膜向纵隔淋巴结移动。

(3)淋巴液在肝脏凸面的囊下运行(3i),通过冠状动脉淋巴结排向纵膈淋巴结,而凹面的淋巴液(3ii)则引流至肝门淋巴结和区域淋巴结。

2 肝脏淋巴管系统在肝病中的作用

因为通过胸腔管道的淋巴有25%-50%来源于肝脏,肝脏可以被认为是淋巴液产生的最重要器官。然而,肝脏的淋巴系统却很少被提及。少数研究报告了肝脏淋巴系统在病理情况下的作用,包括:肝硬化门静脉高压症、恶性肿瘤、肝移植后、非酒精性脂肪性肝病等。

肝硬化门脉高压症患者肝脏淋巴液的产生

肝硬化由于大量纤维化导致其结构变形,对肝血窦中血流阻力增加。因此,肝血窦内的静水压力升高,血浆成分通过肝血窦过滤增加。在肝硬化中,人和大鼠的肝脏淋巴产量都显著增加。据报道,肝硬化患者胸腔导管的淋巴流速是非肝硬化患者的3-6倍。在肝硬化患者中,胸腔导管直径也扩大了2-4倍,胸腔导管的淋巴流速增加了3-6倍。

恶性肿瘤

淋巴管作为肿瘤细胞转移的途径,在恶性肿瘤的发病机制中起着关键的作用。淋巴结转移的发生率在不同的肿瘤中有所不同,如:在肝细胞癌中是5.1%,在肝内胆管癌中是45.1%,有淋巴结转移的肿瘤患者的预后更差。

许多恶性肿瘤会分泌淋巴管生成因子,如VEGF-C和VEGF-D,并促进毗邻组织的淋巴管生成,从而帮助肿瘤细胞通过淋巴结转移。许多研究表明,肿瘤相关的巨噬细胞通过分泌VEGF-C和VEGF-D在恶性肿瘤的淋巴管生成中起着重要作用。在肝内胆管癌中,手术切除的肿瘤,其淋巴管密度与淋巴转移的发生率呈正相关。在肝细胞癌中,VEGF-C的表达与肿瘤的大小和肿瘤外的数量呈正相关,而与疾病的缓解率、无病生存时间呈负相关。因此,阻断VEGF-C可能是一种潜在的治疗策略。目前还没有特异性抑制淋巴管生成的选择性药物被批准用于临床。VEGF-C中和抗体VGX-100用于晚期或转移性实体肿瘤的成人患者的I期临床试验(NCT01514123)已于2014年完成,但II期试验尚未开始。抗VEGFR3单克隆抗体LY3022856/IMC-3C5对晚期实体瘤患者的I期临床试验显示抗肿瘤作用最小。

然而,在另一些肿瘤相关研究中有相反的发现,即VEGF-C/VEGFR3驱动的淋巴管生成增强了免疫治疗的抗肿瘤效果。一项研究将黑色素瘤细胞系接种到VEGF-C过表达的小鼠皮内,以评估VEGFR3阻断抗体在适应性免疫治疗中的协同作用。与预期相反,阻断VEGFR3抑制了免疫治疗的效果,并降低了存活率。结果表明,VEGF-C过表达促进了瘤内淋巴管生成,上调了瘤内CCL21的表达,促进了表达CCR7的幼稚T细胞向肿瘤的浸润;而当阻断VEGFR3可抑制瘤内淋巴管生成,降低瘤内CCL21的表达,并抑制瘤内幼稚T细胞的数量,这可能是导致免疫治疗敏感性降低的原因之一。研究还表明,在转移性黑色素瘤患者中,血清VEGF-C浓度与肽疫苗接种后的T细胞活化和检查点阻断治疗后的总存活率呈正相关。这些发现表明,肿瘤相关淋巴管的作用很复杂,它不仅是肿瘤扩散的途径,也是T细胞介导的抗肿瘤免疫的组成部分。

肝移植

移植排斥反应是实体器官移植中最令人担忧的问题之一。一旦移植物的同种异体抗原通过淋巴管被引流到次级淋巴器官并遇到T淋巴细胞,就建立了同种异体免疫(对同种异体抗原的反应)。因此,淋巴管生成在移植物排斥反应中的潜在作用受到相当大的关注。

移植后淋巴管生成与人类各种器官(肾、心和肺)的急性细胞移植排斥反应有关。然而,在肝移植的大鼠模型中,移植物中淋巴管生成的增加与受体90天以上的长期存活有关。此外,移植失败11天的大鼠表现出严重排斥区域的淋巴管消失。这些观察结果可能表明,至少在肝移植的早期阶段,淋巴管生成在减轻炎症方面起到了有益的作用。肝脏和其他器官之间的这种差异可能部分归因于肝脏的免疫耐受。鉴于树突状细胞向淋巴结中的T细胞递呈抗原以建立器官移植中的同种异体免疫,肝脏淋巴管生成可能通过将免疫耐受的树突状细胞送到淋巴结来促进肝脏的免疫耐受。

非酒精性脂肪性肝病

在非酒精性脂肪性肝病患者中,纤维化和免疫细胞浸润的区域发现淋巴管密度增加。通过健康对照组和非酒精性脂肪性肝炎患者的淋巴管内皮细胞的scRNA-seq分析显示,IL-13信号相关的基因表达上调可抑制淋巴管内皮细胞的Prox1表达以及迁移和增殖,负向调节淋巴管的生成。在非酒精性脂肪性肝炎的临床前模型中,氧化低密度脂蛋白(在非酒精性脂肪性肝炎中升高)可以诱导IL-13上调,并降低Prox1转录水平,提示氧化低密度脂蛋白介导的非酒精性脂肪性肝炎中IL-13表达增加。该研究还表明,非酒精性脂肪性肝炎小鼠的淋巴转运活性受到了损害,但在改善肝脏炎症的同时,给予重组血管内皮生长因子C(rVEGF-C)可以避免这种损害,提示具有促淋巴管生成特性的药物可能成为治疗非酒精性脂肪性肝炎的新策略。

近年来,越来越多的证据表明,淋巴系统对脂质运输的损害可能会对全身代谢产生影响。肥胖可能导致淋巴功能障碍,多种肥胖的小鼠模型显示淋巴功能受损,其特征是淋巴管渗漏和收集淋巴管的泵送能力降低。因此,研究非酒精性脂肪性肝病,重点关注淋巴功能障碍导致的脂质转移障碍可能具有深远意义。

3 治疗潜力和未来发展方向

越来越多的证据支持调节淋巴管生成或淋巴引流是治疗各种病理疾病的有效策略,包括:类风湿性关节炎、牛皮癣样慢性皮炎、炎症性肠道疾病、间质性肾炎和胶质母细胞瘤。对于肝病,一些临床前研究表明,给予VEGF-C或D可通过增加淋巴管生成和淋巴引流来改善疾病状况。另一方面,由于肿瘤诱导的淋巴管生成可能会促进恶性肿瘤的转移,阻断淋巴管生成可能是胆管癌等疾病新的治疗方向。

了解肝脏淋巴管生成的分子和细胞对其调控至关重要。目前尚不明确哪些细胞产生促淋巴管生成因子或抗淋巴管生成因子并调节肝脏淋巴管生成。巨噬细胞可通过在淋巴管扩张部位产生淋巴管生成因子,如VEGF-C/D来调节肝脏淋巴管生成。胆管癌细胞产生血小板来源的生长因子D(PDGF-D),诱导肿瘤微环境中的肌成纤维细胞表达VEGF-C,促进淋巴管生成和转移。这些观察结果表明,不同的肝病可能存在不同的淋巴管生成机制。

虽然阻断VEGF-C在减少淋巴管和防止肿瘤转移方面是有效的,但它也将减少招募T细胞至癌巢杀灭肿瘤。因此,确定除VEGF-C/D-VEGFR3轴以外的其他淋巴管生成途径,包括:其他新的促淋巴管生成因子和抗淋巴管生成因子,可能会增加针对胆管癌和一般肝病的新治疗选择。最近的一项研究表明,肝内肿瘤微环境中来自胆管细胞癌的血小板反应素(THBS)1、THBS2和色素上皮衍生因子(PEDF)可以促进肿瘤相关淋巴管的生成,提示THBS1、THBS2和PEDF可能是减少肿瘤相关淋巴管生成和对抗胆管细胞癌侵袭性的潜在靶点。

最后,可以预计肝脏淋巴含有血浆中80%到90%的蛋白质。淋巴的含量,包括来自细胞内、膜相关或基质蛋白,已经引起了人们的注意,因为它可能比血液能更准确地反映肝脏局部情况,也提示其可能包含更多可用于肝病诊断的生物标记物。此外,淋巴液携带凋亡的细胞物质、细胞因子、细胞衍生物和病原体,介导淋巴生成器官(如肝脏)与其相关的引流淋巴结之间的通信,这对宿主防御至关重要。通过淋巴管排出的小分子与肝病病因的相关性仍有待探讨。

总之,对于肝脏淋巴系统的研究仍不充分。鉴于其在肝脏和其他器官中起着关键的动态平衡作用,这一领域的研究将促进我们对肝脏生理学和病理生理学的认识,并有助于开发有效的肝病治疗方法。

译摘自:

[1] Jain Jeong,Masatake Tanaka,Yasuko Iwakiri.Hepatic lymphatic vascular system in health and disease. J Hepatol. 2022 Feb 11; S0168-8278(22)00071-X. PMID: 35157960.

[2] Tanaka M, Iwakiri Y. The Hepatic Lymphatic Vascular System: Structure, Function, Markers, and Lymphangiogenesis. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2016 Sep 14;2(6):733-749. PMID: 28105461

[3] Iwakiri Y. The lymphatic system: A new frontier in hepatology. Hepatology. 2016 Sep;64(3):706-7. PMID: 27228259

[4] Masatake Tanaka, Y. Iwakiri. Lymphatics in the liver. Curr Opin Immunol. 2018 Aug(53):137-142.  PMID: 29772409



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