肝臟功能單元的多細胞協同：五大原代肝細胞的特點與功能解析

關鍵詞：原代肝細胞，肝實質細胞，肝星狀細胞，庫普弗細胞，?肝竇內皮細胞，肝內膽管上皮細胞，siRNA遞送，肝細胞自由攝取，肝細胞轉染，primary hepatocytes，Hepatic Stellate Cells, HSCs，Kupffer Cells，Liver Sinusoidal Endothelial Cells, LSECs，Intrahepatic biliary epithelial cells, IBEpiCs，siRNA delivery，Cellular Uptake，Hepatocyte siRNA transfection，ASGPR, GalNAc

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。原代肝細胞可分為肝實質細胞（primary hepatocytes）和肝非實質細胞，其中肝實質細胞是原代肝細胞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)。本文將簡要介紹各原代肝細胞的特點及功能，以供參考。

01    原代肝細胞特點與功能

1    原代肝實質細胞 

原代肝實質細胞（primary hepatocytes）是從動物肝臟直接分離的細胞，是肝臟中最常見的細胞類型，約占肝臟細胞總數的70%。肝實質細胞負責代謝、解毒、合成蛋白質及膽汁分泌等核心生理功能，是肝臟的主要功能細胞。此外，肝實質細胞是高度分化的細胞，具有豐富的酶系及多種特異性功能。作為一種體外模型，原代肝實質細胞具有其它體外模型不可替代的優點：

 ① 與體內環境保持一致，酶量和輔助因子水平都是正常的生理濃度，可以在接近生理狀態的的情況下研究藥物的代謝和毒性；

 ② 較好保留和維持了肝細胞的完整形態和肝細胞體外代謝活性，真實反應了體內的代謝情況；

 ③ 無須擔心動物實驗的倫理問題，亦可減少動物實驗所需要的的成本開支，實現了減少（Reduction）、替代（Replacement）、優化（Refinement）的3R倫理原則。

原代肝實質細胞被分離后，可進行貼壁培養和懸浮培養。懸浮培養的原代肝實質細胞在最開始的4h內細胞色素P450酶的活性和體內最為一致，隨時間的延長而迅速下降，故僅適合短期的懸浮代謝應用，如藥物攝取、代謝穩定性、代謝產物鑒定和代謝物譜研究等。貼壁培養的原代肝實質細胞有足夠的時間從損傷中恢復過來，具有正常細胞的形態特征，應用范圍相對較廣，較常見的為細胞毒性研究、酶誘導研究、慢代謝藥物的代謝穩定性、代謝產物鑒定等研究。

SD大鼠懸浮原代肝實質細胞

貓貼壁原代肝實質細胞

此外，肝實質細胞膜表面高度特異性表達去唾液酸糖蛋白受體 (asialoglycoprotein receptor，ASGPR)，一個肝實質細胞中平均表達500,000個ASGPR。ASGPR與GalNAc（N-乙酰半乳糖胺）具有很高的親和力，而GalNAc是目前siRNA等小核酸藥物最-常用的遞送系統，GaINAc-siRNA偶聯物通過特異性結合ASGPR，在細胞內吞作用下，將siRNA從細胞表面轉運至細胞中，從而實現肝細胞靶向遞送。因此，肝實質細胞還常用于siRNA遞送（siRNA delivery）、肝細胞自由攝取（Cellular Uptake）及肝細胞轉染（Hepatocyte siRNA transfection）等試驗。

2    原代肝非實質細胞

【肝星狀細胞Hepatic Stellate Cells, HSCs】

肝星狀細胞（Hepatic Stellate Cells, HSCs）占肝臟固有細胞總數的15%，占非實質細胞的30%左右。HSC位于Disse間隙內，緊貼著肝竇內皮細胞（sinusoidal endothelial cells,SEC）和肝細胞。其形態不規則，呈梭形或多邊形，常伸出數個星狀胞突包繞著肝血竇。HSC胞質內有1～14個直徑約1.0～2.0μm的富含維生素A和甘油三酯的脂滴，胞漿中有豐富的游離核糖體、粗面內質網及發達的高爾基復合體。胞核形態不規則，由于脂滴的擠壓，常致細胞核有一個或多個凹陷，核內可見1～2個核仁。

肝星狀細胞 來源于網絡

正常情況下肝星狀細胞呈靜息狀態，它在肝臟中的生理功能主要是參與維生素A的代謝，儲存脂肪，肝星狀細胞的胞漿中含有類視黃醇物質的脂滴，是維生素A的主要儲存處，肝星狀細胞還有調節血管和肝竇血流的作用。此外，肝星狀細胞可分泌R-spondin 3（RSPO3），通過WNT/β-catenin信號通路維持肝細胞代謝分區（如CYP450酶空間分布），保障解毒、糖脂代謝等功能。RSPO3的缺失將直接導致肝細胞代謝“地圖"混亂，再生與修復能力失調。

當肝臟受到炎癥或機械刺激等損傷時，肝星狀細胞被激活，其表型由靜息型轉變為激活型。激活的肝星狀細胞一方面通過增生和分泌細胞外基質（ECM）參與肝纖維化的形成和肝內結構的重建，另一方面通過細胞收縮使肝竇內壓升高。這兩類變化最終奠定了肝纖維化、門靜脈高壓癥發病的病理學基礎。

【庫普弗細胞（Kupffer cell）】

庫普弗細胞（Kupffer cell、Browicz-Kupffer cell、stellate macrophages，亦稱為肝巨噬細胞）是位于肝臟中的特殊巨噬細胞，是單核吞噬細胞系統的一部分。庫普弗細胞的發育來自骨髓，由前單核細胞（promonocytes）、原單核細胞（Monoblast）、單核細胞發育而來，血液中的單核細胞再進一步在肝竇壁發育成庫普弗細胞。庫普弗細胞可通過吞噬作用清除血循環中異物顆粒或紅細胞。

庫普弗細胞 來源于網絡

庫普弗細胞（Kupffer cell）的核心功能包括：

 ?? 免疫防御 

清除異物?：通過吞噬作用清除血液中的病原體、抗原-抗體復合物及細胞碎片?。

補體介導清除?：表面CRIg受體可識別并清除補體結合的病原體，在先天免疫中起關鍵作用。?

 ?? 代謝調控 

· 分解衰老紅細胞，回收鐵離子，并將膽紅素轉運至肝細胞處理，最終通過膽汁排出。?

另外庫普弗細胞表面存在著多種受體，可被多種配體激活，通過產生細胞因子、炎癥介質和活性氧等，在多種肝細胞損傷的發病過程中起到重要的作用。

① 肝纖維化

活化的庫普弗細胞通過釋放促炎因子（如IL-6、TNF-α）和活性氧，加劇肝細胞損傷及纖維化進程，肝纖維化模型中可見庫普弗細胞顯著增生。

② 非酒精性脂肪肝病（NAFLD）

庫普弗細胞通過調控氧化應激和炎癥反應參與NAFLD發病，抑制其活化可有助于減輕或阻止非酒精性脂肪肝的發生和發展。??

【肝竇內皮細胞（Liver Sinusoidal Endothelial Cells, LSECs）】

肝竇內皮細胞（Liver Sinusoidal Endothelial Cells, LSECs）是構成肝竇壁的主要非實質細胞，占肝臟細胞總數的15%-20%，具有獨-特的窗孔結構（直徑100-150 nm），缺乏基底膜，直接與肝細胞接觸，形成肝血竇與Disse腔的物質交換界面。 LSECs的窗孔數量和大小可隨生理狀態（如年齡、疾病、毒素暴露）動態變化。?

?肝竇內皮細胞（Liver Sinusoidal Endothelial Cells, LSECs）的核心功能包括：

 ?? 物質交換和代謝調控 

·通過窗孔結構促進脂蛋白、代謝產物在血液與肝細胞間的雙向運輸，維持肝臟代謝穩態。

· 分泌一氧化氮（NO）調節肝竇血管張力，改善肝臟微循環。

 ?? 免疫調節作用 

· 作為抗原呈遞細胞（APCs），LSECs通過MHC II類分子激活T細胞，誘導免疫耐受。

· 與Kupffer細胞協同清除病原體，并通過釋放IL-10抑制過度炎癥反應。

此外，?肝竇內皮細胞在多種肝臟疾病的發病機制中扮演重要的角色：

① 肝纖維化

      慢性損傷導致LSECs窗孔減少并形成基底膜，激活肝星狀細胞（HSCs）分泌ECM，促進肝纖維化?。另外，LSECs可分泌TGF-β和PDGF，直接激活HSCs轉化為肌成纖維細胞。?

② 非酒精性脂肪肝病（NAFLD）

LSECs窗孔丟失導致脂蛋白滯留，加劇肝細胞脂質沉積和氧化應激?。相關研究顯示NAFLD患者中LSECs的促炎因子（如IL-6）表達顯著升高，與疾病進展正相關。?

【肝內膽管上皮細胞（Intrahepatic biliary epithelial cells,IBEpiCs】

肝內膽管上皮細胞（Intrahepatic biliary epithelial cells,IBEpiCs)是構成肝內膽管系統的主要功能細胞，分布于肝內二級膽管及其分支以上的膽管系統，主要覆蓋肝左葉和右葉的膽管分叉處?。細胞呈立方或柱狀，緊密排列形成膽管腔，表面具有微絨毛以增加吸收面積。IBEpiC負責膽汁的分泌、修飾和運輸，其功能與病理機制的研究對肝膽系統疾病的診療具有重要意義。

肝內膽管上皮細胞（Intrahepatic biliary epithelial cells,IBEpiCs)的核心功能包括：

① 膽汁分泌與修飾：分泌碳酸氫鹽和水分，調節膽汁酸堿度（pH 7.6-8.6），促進脂質消化。

② 物質轉運：通過離子通道（如CFTR氯離子通道）和轉運蛋白調控電解質平衡。

③ 免疫屏障：分泌IgA和黏蛋白（MUC5AC），抵御病原體入侵膽管系統。

   此外，肝內膽管上皮細胞在肝膽系統相關疾病的病例過程中具有重要作用：

① 原發性硬化性膽管炎（PSC）：慢性炎癥影響肝內膽管上皮細胞功能，導致膽管纖維化狹窄，與免疫異常（如Th17細胞活化）相關。

② 肝內膽管癌（ICC）：占肝癌的10%-15%，危險因素包括肝吸蟲感染、膽管結石，常見驅動基因突變（KRAS、IDH1/2、FGFR2融合）。這類腫瘤起源于膽管上皮細胞而非肝細胞?，與肝細胞癌（HCC）相比，ICC在組織學起源（膽管上皮細胞）和臨床表現（如早期癥狀隱匿、晚期易轉移）上存在顯著差異?。

綜上所述，肝臟是人體代謝、解毒和免疫的核心器官，其功能依賴于?肝實質細胞（primary hepatocytes）、肝星狀細胞（HSCs）、庫普弗細胞（KCs）、肝竇內皮細胞（LSECs）及肝內膽管上皮細胞（IBEpiCs）等多種細胞的協同作用。研究這些關鍵細胞類型的意義不僅在于揭示肝臟生理機制，更對疾病診療、再生醫學和藥物開發具有深遠影響。

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