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原代肝细胞-代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）研究的核心模型

2025-07-16

关键词：原代肝细胞，代谢性疾病，非酒精性脂肪性肝病，代谢功能障碍相关脂肪性肝炎，非酒精性脂肪性肝炎Primary Hepatocytes, non-alcoholic fatty liver disease(NAFLD), metabolic dysfunction-associated steatohepatitis（MASH），non-alcoholic steatohepatitis(NASH)

代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（metabolic dysfunction-associated steatohepatitis，MASH）是一种与代谢紊乱相关的肝脏疾病，早前曾被称为非酒精性脂肪性肝炎（NASH）。MASH是非酒精性脂肪性肝病( non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)的严重形式，极有可能发展为包括肝硬化、肝癌在内的终末期肝病。原代肝细胞（Primary Hepatocytes）作为高度保留体内生理特性的细胞模型，在MASH研究中具有核心应用价值。鉴于此，IPHASE作为体外研究生物试剂引领者，研发生产了MASH供体的原代肝细胞，助力MASH 疾病研究。

图片来源："Non-alcoholic fatty liver disease."The Lancet 397

一、代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）简介

代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（metabolic dysfunction-associated steatohepatitis，MASH）是非酒精性脂肪性肝炎（non-alcoholic steatohepatitis，NASH）的更新命名，更名后能更准确地反映这种疾病与代谢紊乱之间的联系。MASH与2型糖尿病、高血压和高血脂等代谢综合征及肥胖等因素密切相关，已成为全球范围内的重大健康挑战。MASH是非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD）进一步发展的更为严重的形式，和单纯性非酒精性脂肪肝（NAFL）相比，其发展为肝硬化、肝癌等终末期肝病的风险大大增加，进而导致由肝脏坏死引起的死亡率增加，这也是欧美等发达国家和地区采用肝移植术进行治疗的主要原因。MASH常以肝脏脂质大量堆积、脂质代谢紊乱、肝细胞气球样变、炎症和导致纤维化的肝星状细胞活化为特征。

NASH组织学特征（图片来源：Current therapies and new developments in NASH）

MASH的发病机制复杂，涉及到糖代谢、脂代谢、胰岛素抵抗及纤维化等多个方面。患者通常存在胰岛素抵抗及相关代谢紊乱，如高胆固醇血症和高三酰甘油血症，以及糖代谢调节受损或糖尿病。其可能因素涉及“二次打击”学说。

1、初次打击：胰岛素抵抗与肝脂肪变

【脂质代谢失衡】

a.脂肪酸摄取增加：肥胖时脂肪组织分解产生的游离脂肪酸（FFA）经门静脉入肝，超过肝细胞代谢能力。

b.脂肪酸合成亢进：高糖饮食激活SREBP-1c，促进ACC、FASN等酶表达，肝细胞内脂肪酸从头合成增加。

c.脂质氧化/输出减少：线粒体功能障碍（如PPARα活性抑制）导致β-氧化效率下降，VLDL组装缺陷使甘油三酯（TG）滞留。

2、二次打击：炎症与纤维化启动

【氧化应激与脂毒性】

a.过量FFA在线粒体氧化中产生大量活性氧（ROS），诱发脂质过氧化，损伤肝细胞膜及DNA。

b.毒性脂代谢物（如神经酰胺、二酰甘油）激活 PKC、JNK通路，抑制胰岛素信号。

【炎症信号级联】

a.脂滴破裂释放的FFA激活 TLR4/NF-κB通路，诱导TNF-α、IL-6等促炎因子分泌，招募巨噬细胞（Kupffer细胞）形成炎症灶。

b.NLRP3炎症小体激活，释放IL-1β、IL-18，加剧肝细胞损伤。

【肝纤维化形成】

a.持续炎症激活肝星状细胞（HSCs），使其从静息态转化为肌成纤维细胞，分泌 I、III型胶原，形成纤维间隔。

MASH不仅极有可能发展为肝硬化和肝癌等终末期肝病，还对全身多个系统均有影响，例如心血管系统、消化系统、呼吸系统等。目前，MASH的治疗主要依赖于生活方式的改变，主要是减重，其药物研发并不顺利，主要原因归结为MASH复杂的发病机制以及诊断障碍为相关药物研究带来了极大挑战。合适的体外模型对于MASH的发病机制及相关药物研发研究至关重要。

二、原代肝细胞与MASH研究

原代肝细胞（Primary Hepatocytes）是指从动物肝脏直接分离的天然细胞，因其保留体内肝脏的代谢功能与基因表达谱，成为MASH发病机制、药物筛选及治疗靶点验证研究的核心模型。

1、原代肝细胞在MASH研究中的优势

【代谢功能完整性】保留糖原合成、脂肪酸β-氧化、胆汁酸代谢等关键通路（如CYP7A1介导的胆固醇转化）。

【信号通路真实性】胰岛素信号（IRS-PI3K-AKT）、核受体调控（PPARα/γ、FXR）等与体内一致。

【病理模型相关性】可模拟肝细胞脂肪变、炎症及纤维化信号的级联反应，而细胞系常缺失关键病理特征。

2、原代肝细胞构建MASH体外模型

【脂质过载模型】通过FFA混合物和高糖刺激，可以模拟肝脂肪变性。

【炎症-纤维化模型】通过脂毒性、炎症因子和纤维化信号联合刺激，可以模拟MASH进展。

【代谢综合征共病模型】通过胰岛素抵抗和氧化应激等多因素干预，可模拟临床复杂性。

通过原代肝细胞构建MASH体外模型，研究人员可进行脂毒性信号通路解析、线粒体功能研究、药物代谢与毒性评估等关键MASH机制的探索，为MASH相关药物筛选与研发提供有力的数据支持。

3、原代肝细胞模型研究挑战与发展方向

【技术挑战】

a.细胞活性维持：原代肝细胞体外存活时间短，需优化培养条件。

b.个体差异‌：供体遗传背景、代谢状态差异影响结果一致性。

c.细胞互作：单一细胞模型缺乏肝内非实质细胞（如Kupffer细胞、星状细胞）的交互作用，难以完全模拟体内炎症微环境。

【模型进阶策略】

a.多细胞共培养：加入肝星状细胞、Kupffer细胞构建更接近体内的微环境，复现MASH中的细胞互作。

b.3D球状体或类器官培养‌：增强细胞间接触，模拟更真实的体内环境，延长培养周期。

c.微流控器官芯片（Liver-on-a-Chip）：整合血流动力学刺激，在微流控装置中实现长期药物代谢模拟‌。

综上所述，原代肝细胞作为最接近体内生理状态的MASH研究模型，在其机制解析、药物研发中具有不可替代的价值。通过优化培养体系与结合新兴技术（如3D培养、器官芯片），其应用正从单一细胞功能研究向系统性病理模型拓展，为MASH的精准治疗提供关键实验依据。

三、IPHASE相关产品

然而，获取高质量MASH供体的原代肝细胞面临技术分离与供体资源合规的双重挑战，需通过优化分离流程、标准化供体筛选及遵守法规协同解决。IPHASE作为体外研究生物试剂引领者，不断开拓创新、锐意进取，突破MASH研究瓶颈，攻克分离技术与伦理合规壁垒。在原代肝细胞分离技术方面，IPHASE科研人员采用目前国际上流行的两步胶原酶灌流法（Seglen灌流法）的原代肝细胞分离方法，并根据MASH肝组织特性进行分离技术改良，可以分离得到高纯度和高活性的MASH供体原代肝细胞。在供体资源伦理合规方面，IPHASE具有丰富的样本资源库，MASH供体经严格筛选，来源清晰，并经合规性评定，有伦理和知情，免除了后顾之忧。

IPHASE通过技术创新与资源整合构建的双护城河，不仅解决了MASH原代肝细胞的获取难题，更形成了从基础研究到药物研发的全链条服务能力。在MASH药物研发管线持续扩容的背景下，该模式有望成为连接基础研究与临床转化的核心基础设施，为代谢性疾病领域的突破提供关键支撑。