日本内科学会雑誌第107巻第5号

(1)

はじめに

　肝臓はウイルス感染，非アルコール性脂肪肝炎（non-alcoholic steatohepatitis：NASH），アルコール多飲や自己免疫機序で傷害され，慢性化すると線維化を生じ，肝硬変に到る．1980年代以降，肝線維症の分子細胞機序が盛んに研究され，肝実質が活性化した星細胞（hepatic stellate cell：HSC），筋線維芽細胞（myofibroblast：MFB）

や新生血管，増殖胆管等で置換され，細胞外マトリックス物質（extracellular matrix materials：

ECMs）が蓄積することが解明された．近年，肝炎ウイルスの制御が可能となり，脱線維化が臨床的に確認されるようになったが，高度例では

線維化は遷延する．よって，さらに肝線維化の分子機構の解明を深め，特異的治療法の開発を進める必要がある．本稿では，これら肝線維化の最新知見について論じる．

1．肝星細胞

　HSCはDisse腔に存在し，肝全体の細胞数の約 10％を占める．枝状突起で類洞内皮細胞を包囲する周皮細胞に相当すると同時に肝細胞にも接する^1）．生理的状態のHSCは非増殖性で“静止期”と呼ばれ，レチノール結合蛋白を介して肝細胞からレチノールを受け取り，retinyl palmi- tateとして貯蔵する．肝HSCのビタミンA総量は

肝線維化の分子病態と最新治療

河田則文

要　旨

　B型，C型慢性肝疾患の治療はめざましい進歩を遂げ，肝炎ウイルスの制御が可能となった．しかしながら，

肝硬変，アルコール性・非アルコール性脂肪肝炎（non-alcoholic steatohepatitis：NASH），原発性胆汁性胆管炎や原発性硬化性胆管炎等肝線維化が鍵となる疾患に対する治療はunmet medical needsにとどまっている．これを解決するためには，肝線維化の病態を分子細胞論的に細密に解析し，その情報をもとにした標的治療薬の開発が必須である．肝臓における細胞外マトリックス物質（extracellular matrix materials：ECMs）の産生細胞は星細胞や門脈周囲の線維芽細胞が主体であり，それらが活性化すると筋線維芽細胞（myofibroblast：MFB）として線維化の増幅のみならず，炎症や免疫反応制御，さらには肝癌の微小環境構成の主役となる．従って，肝線維化の治療には，肝細胞障害の阻止と同時に活性化星細胞の機能制御が必要である．近年，線維化誘導分子の解析が進展し，それらをターゲットとした臨床試験が始まっている．

〔日内会誌　107：938～943，2018〕

Key words 細胞外マトリックス物質，星細胞，筋線維芽細胞，

Transforming growth factor β，サイトグロビン

大阪市立大学大学院医学研究科肝胆膵病態内科学

The Cutting-edge of Medicine；Molecular mechanism and emerging therapy of liver fibrosis.

Norifumi Kawada：Department of Hepatology, Graduate School of Medicine, Osaka City University, Japan.

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体全体の約70％に達し，末梢組織の必要に応じて分泌する．

　HSCは受容体platelet-derived growth factor receptor-

β

（PDGFR

β

），酵素lecithin retinol acyl- transferase（LRAT），細胞骨格蛋白desminやglial fibrillary acidic protein，転写因子heart-and neu- ral crest derivatives-expressed proteinsやグロビンcytoglobin（CYGB）等の分子を発現することで，肝内の他の細胞と区別される．

　肝障害時に，また，初代培養を行うと，HSC は活性化し，MFB様細胞へと形質変換する．活性化HSCは増殖し，炎症反応に加担し，自らが TGF（transforming growth factor）-

β

等の線維化誘導因子を産生しつつ，ECMを過剰産生し，線維化反応の鍵となる^2）．以下，このHSC活性化について詳述する．

2．肝星細胞活性化のパスウェイ

1）古典的因子

　TGF-

β

は潜在型TGF-

β

として分泌され，プロテアーゼによって活性化される．TGF-

β

はI型TGF-

β

受容体に結合してSMAD3 をリン酸化させ，I・

III型コラーゲンの転写を促す．SMAD7はこのシグナルに対して抑制的に作用する．

　PDGFはHSCの増殖と遊走を刺激する．

PDGFR

β

はHSC活性化とともに発現し，PDGFによりmitogen-activated protein kinase（MAPK）等が活性化される．PDGFR

β

欠損マウスでは，

carbon tetrachloride（CCl4）やbile duct ligation

（BDL）による線維化が抑制される．

　Vascular endothelial growth factor（VEGF）は，

HSCの増殖と血管新生を促す．VEGFは血管内皮細胞とHSCから分泌される．VEGFはVEGF受容体に結合して受容体チロシンキナーゼを活性化させ，細胞内へとシグナルを伝える．VEGFは線維化の促進とともに分解にも関与する．

　Connective tissue growth factor（CTGF）は線

維化肝で高発現し，ECM産生やHSCの増殖・遊走に関与する．Micro RNA（miR）-214 で発現制御され，転写因子TWISTがCTGF産生に関わる．

モノクローナル抗体FG-3019 がB型肝炎による線維化に対しPhase II治験が行われた．

2）細胞外マトリックス物質

　正常肝のECMsはラミニン，IV型コラーゲンやプロテオグリカンが主であり，線維化肝では線維形成性I型，III型コラーゲン産生が高まる．

HSCにはインテグリンとdiscoidin domain-containing receptors（DDRs）というコラーゲン受容体があり，細胞接着・分化・増殖等を修飾する．インテグリン

α

vを欠損させたり，CWHM-12 で阻害したりすると，CCl4による肝線維化は抑制される．インテグリン

β

もPAK1 やyes-associated proteinを介してHSC活性化に関与する．

3．肝星細胞機能の代謝による制御

1）酸化ストレス

　酸化ストレスは活性酸素の解毒低下により生じ，障害肝細胞由来の活性酸素種（reactive oxy- gen species：ROS）はHSCを刺激する．NADPH oxidase（NOX）は膜貫通型酵素複合体であり，

局所のROS産生に関わり，NOX欠損や経口投与可能なNOX阻害薬GKT137831^®はマウス動物モデルにおける線維化や炎症反応を軽減する．後者は，原発性硬化性胆管炎に対するPhase II試験が進んでいる．

　著者らは，哺乳類第4番目のグロビンCYGBを HSCから発見した．CYGBは酸素や一酸化窒素等のガス分子との結合能を有する一方，ROSから HSCを保護する^3）．ジエチルニトロソアミン

（diethylnitrosamine：DEN）による発癌モデル及びコリン欠乏メチオニン飼料食によるNASH誘発モデルで，CYGB欠損マウスでは線維化の増悪と易発癌性が認められ，逆にCYGBをHSCに過剰

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発現させると，炎症と線維化は抑制される．

2）ビタミンA代謝

　LRATは，肝臓ではHSCのみに発現し，レチノールをレチニルエステルへと代謝するため，

LRAT欠損はHSCに無ビタミンA顆粒状態を作る．LRAT欠損マウスでは，野生型と比べて線維化に差はないが，DEN誘発肝腫瘍が抑制される．

一方，alcohol dehydrogenases（ADHs）はレチノールをレチニルアルデヒドへと酸化するが，

ADH3を遺伝的に欠損させると，BDLやCCl4による肝線維化が改善する．Patatin-like phospholi- pase domain-containing 3（PNPLA3）は肝細胞のみならず，HSCにも発現しており，retinyl palmitateを代謝するため，一塩基多型の存在により，HSC機能が修飾される可能性がある．

3）コレステロールによる影響

　遊離コレステロールはHSCを活性化させ，動物の食餌にコレステロールを負荷すると，HSC に貯蔵されて肝線維化が増悪する．機序として，TLR（Toll-like receptor）4 を介したTGF-

β

の pseudoreceptor BAMBI（bone morphogenetic protein and activin membrane-bound inhibitor）

が発現低下し，TGF-

β

に対するHSCの感受性が高まる．Acyl-coenzyme A：cholesterol acyltransfer- ase（ACAT）は遊離コレステロールのコレステロールエステルへの転換を介するが，ACAT1 欠損はHSCにおける遊離コレステロールレベルを増加させ，BAMBIを低下させる．

4．肝星細胞機能の

エピジェネティックな調節

1）Micro RNA

　miRは 22 ヌクレオチド程度のnon-coding RNA であり，HSCのmRNA（messenger RNA）の発現を制御する．miR-21，221/222，27等は線維化

促進に，一方，miR-214，378a，148a，29，

195 等は抗線維化的に作用する．miR-221/222 はHSCの活性化，マウスモデルならびにヒト臨床サンプルで線維化進行とともに発現増強し，

cyclin-dependent kinase inhibitorを標的として HSC増殖を制御する．一方，miR-29 はコラーゲンmRNA発現を制御するが，miR-29aをアテロコラゲンをキャリアとして投与すると，マウスモデルの脱線維化反応は促進される．

2）ヒストン修飾とDNAメチル化

　Histone methyltransferase複合体を線維化関連遺伝子のプロモーター領域に呼び寄せるmyo- cardin-related transcription factor Aの重要性が指摘されている．一方，遺伝子プロモーターの cytosine phosphoguanosine（CpG）dinucleotides のメチル化はDNA methyltransferases（DNMTs）

で制御され，遺伝子発現を抑制する．DNMTによるPTEN（phosphatase and tension homolog）の高メチル化はHSC活性化を惹起し，methyl-CpG binding protein 2とhistone-lysine N-methyltransferase enhancer of zeste homolog 2はperoxisome proliferator-activated receptor（PPAR）

γ

の発現を制御してHSC活性化に関与する．

5．周辺環境からの刺激による肝星細胞活性化

　慢性肝障害は肝細胞死を惹起し，炎症性 Ly6C^high Mφ（ヒトのCD14⁺細胞）が浸潤する^4）．局所で産生されるPDGFやTGF-

β

等の成長因子，

interleukin（IL）-1，6やmonocyte chemoattractant protein-1（MCP-1，C-C motif ligand 2，CCL2）や C-X-C motif ligand（CCL）-9 等により，HSCは活性化する．微生物由来のpathogen-associated molecular patterns（PAMPs）や障害細胞からの damage-associated molecular patterns（DAMPs）

とその作用因子NACHT，LRR and PYD domains- containing protein 3（NLRP3）も免疫・炎症反

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応を惹起する^5）．PAMPs，DAMPsによる炎症や獲得免疫系活性は，膜結合型TLR4または細胞内型TLR3，TLR7～9，NOD-like receptors等のパターン認識受容体（PRRs：pattern recognition receptors）に結合して発現する．Lipopolysac- charideは代表的PAMPであり，TLR4-MYD88 を介してnuclear factor-kappa B（NF-

κ

B）を活性化する．そのため，MYD88欠損マウスでは肝線維化は抑制される．一方，TLR2 はIL-1

α

，IL-1

β

や caspase-1 等から構成されるインフラマゾームの活性化を介し，NASHにおけるHSC機能を修飾する．

　Kupffer細胞はHSC活性化に寄与するのみならず，CCL2 やCCL5 などのケモカインを産生して骨髄から炎症性Ly6C^high Mφ を肝臓へ誘引する^6）．Ly6C^high Mφは線維化を促進するが，Ly6C 弱陽性（Ly6C^low：ヒトのCD14^lowCD16⁺）Mφへと分化するとMMP（matrix metalloproteinase）

-9，12 や 13 を産生し，抗線維化的IL-10 を高発現するため，線維化抑制的細胞へと分化・成熟する．この分化誘導にはfractalkine受容体 CX3CR1 に加え，IL-4，CC chemokine receptor

（CCR）-8，colony stimulating factor（CSF）-1/CSF receptor-1 及びscavenger受容体stabilin-1 が関与する．

6．脱線維化時における肝星細胞の挙動

　臨床的に病因の除去が得られると線維化改善が観察されるが，このような肝組織では活性化 HSCにも変化が生じる．

1）アポトーシス

　活性化HSCはFAS（CD95），tumor necrosis factor receptor 1（TNFR1），p75NTRやTRAILのようなdeath receptorを発現し，リガンド結合により細胞死が誘導される．p75NTRのリガンド結合部位が欠損したマウスでは線維化改善が阻害される．ペグ化TRAILの投与はHSC細胞死を誘

導し，CCl4によるマウス線維化を軽減する．また，TIMP1やTGF-

β

は抗アポトーシスシグナルを増強し，HSCの生存を支持する．

2）老化

　HSCも細胞老化を生じ，増殖が停止する．p53 依存性の細胞老化プログラムが欠損したHSCでは肝線維化が増強し，活性化HSC数が増加して肝癌が促進する．一方，老化HSCはSASP（senes- cence-associated secretory phenotype）を呈し，

IL-1，6 やケモカイン，ROSを過剰産生して炎症・線維化の持続や発癌に寄与する．一般的に，

老化HSCではECM産生は低下し，MMP産生は増強する．

3）活性化型から静止期型への可逆性

　活性化HSCが静止期型へと戻ることがCre- LoxPによるHSCラベル法を用いて

in vivo

で証明されてきた．その結果，HSCは一旦活性化すると完全に静止期へ戻らず，“inactivated”の状態になるが，その詳細は不明である．

7．肝線維症に対する治療戦略

　病因を除去すると，肝線維化は可逆的に改善するが，高度線維化例やNASHでは積極的な介入が必要である．HSCを鍵細胞としつつ，詳細な解析を通じた脱線維化治療法が求められる．米国の臨床試験登録サイト「ClinicalTrials.gov」に登録された臨床試験より，現在開発段階にある低分子化合物，抗体及び核酸医薬を一部紹介する．

1）低分子化合物

（1）PPAR

　PPAR

α

は肝細胞で，PPAR

γ

と

δ

はHSCで発現する．PPAR

γ

は静止期HSCで高発現し，活性化HSC では低下し，そのリガンドまたはアゴニストは HSC活性化を抑制する．臨床試験でチアゾリジン誘導体はNASHの脂肪変性，炎症，インスリン

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抵抗性に有効性を示したが^7），farglitazarはHCV 感染による線維化を抑制しなかった．

（2）FXR

　胆汁酸核内受容体farnesoid X receptor（FXR）

は肝臓と小腸で高発現し，生活習慣病の薬物治療の標的分子となる．FXRはHSCにも発現しており，過剰発現によりコラーゲン産生が抑制される．半合成胆汁酸アナログINT-747（オベチコール酸）は原発性胆汁性胆管炎に対してFDA

（Food and Drug Administration）で承認を受けて上市されており，NASHを含む慢性肝疾患に対して臨床試験が行われている^8）．

（3）CCR2/CCR5 のアンタゴニスト

　CCR2/CCR5 のアンタゴニストであるcenicri- viroc（CVC）は経口投与が可能で，急性及び慢性肝疾患の動物モデルでは強力な抗炎症・抗線維化作用を有する．また，HIV（human immu- nodeficiency virus）感染患者と軽～中程度の肝障害のある肝硬変患者を対象とした臨床治験では，安全性と良好な忍容性が確認されている^9）．

（4）マルチキナーゼ阻害薬

　SorafenibはB-rafキナーゼ活性，c-KIT受容体チロシンキナーゼ活性阻害とVEGFRやPDGFRのチロシンキナーゼ活性阻害を有するマルチキナーゼ阻害薬であり，肝細胞癌に対して臨床使用されるが，MAPK経路やAKT/p70S6Kリン酸化抑制により，HSC活性化を制御して肝線維化や炎症，

血管新生を抑制する．

（5）ASK1 阻害薬

　Apoptosis signal-regulating kinase 1（ASK1）は酸化ストレスに応答して活性化し，下流のp38 とMAPK経路のc-Jun N-terminal kinase（JNK）を活性化させ，細胞増殖を誘導する．Selonsertib

（or GS-4997）は強力なASK-1 阻害薬であり，内在性のASK1 と競合し，ASK1 の受容体結合を阻害する．NASH患者に対する第II相試験では，

selonsertib投与例では肝線維症の改善，肝細胞のアポトーシスと炎症を示すマーカー等に一貫した低下が見られた^10）．

2）核酸医薬

　日東電工株式会社が札幌医科大学新津洋司郎特任教授と共同開発したND-LO2-s0201 は，

コラーゲン特異型シャペロンであるheat shock protein 47（HSP47）に対するsmall interfering RNA（siRNA）をビタミンA含有リポゾームに取り込ませ，活性化HSCへ特異的に送達する．

2013 年，米国にて肝硬変を対象疾患とした第I 相試験を行い，重篤な副作用を示すことなく，

無事終了し，2018 年より第II相試験を開始予定である．

おわりに

　肝線維化研究は，HSCの分子細胞生物学研究をきっかけとして大きく進展し，鍵となる分子の解明とともに治療薬開発が進み，NASH等の線維化疾患を対象として臨床試験が開始された．

まさに基礎から臨床へのトランスレーショナルリサーチが成功した研究分野であり，さらなる研究の発展により，近い将来，分子標的薬が上市されることが期待される．

著者のCOI（conflicts of interest）開示：本論文発表内容に関連して特に申告なし

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文献

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