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2章肝纤维化的分子生物学,大部分是可逆的,其中25%40%最终发展为肝硬化及肝癌,肝纤维化是指机体对慢性肝损伤的修复反应,是肝脏内弥漫性细胞外基质(特别是胶原)过度沉积.是许多慢性肝病共同的病理过程.几乎各种慢性肝病(化学毒性、感染性、遗传代谢性、自身免疫性,以及胆汁淤积性)都可以导致肝纤维化.,病因:病毒性肝炎,血吸虫:HBVHCVHDV易转为慢性刺激,虫卵,虫卵肉牙肿等,肝纤维化,酒精,药物,毒物:酒精刺激毒物(CCl4,农药)药物(大环内酯抗生素,抗肿瘤药物),肝纤维化,胆汁性,心源性:肝内小胆管慢性进行性炎症性破坏，及肝内胆汁淤积肝脏长期缺氧,hepatocyte坏死心力衰竭,肝纤维化,直接刺激成纤维细胞,HSC等过量表达collagen,肝脏细胞可分为：肝实质细胞即肝细胞（hepatocyte）；非实质细胞：血窦内皮细胞(SEC)、Kupffer细胞(KC)、陷窝细胞（pitcell）及肝星状细胞(HSC)。,二.发生机制:多因素作用的结果,Hepaticsinusoid,窦状隙,胶原:主要为型(肝纤维化晚期多),型(肝纤维化早期多)种类,非胶原糖蛋白:纤维连结素(FN)层粘连蛋白(LN)蛋白多糖:,胞外基质(extracellularmatrix,ECM):是指位于机体细胞外的非细胞性的有形或无定形成分,胶原纤维染色照片说明（100）A：正常组，汇管区见少量胶原.B：造模1wk，汇管区有少量胶原向组织沿伸.C：造模2wk，肝小叶内有不完全纤维间隔形成.D：造模4wk，完全纤维间隔形成，假小叶明显.,胶原：,三股螺旋结构,A,B,C,D,纤维连结素:参与细胞分化,创伤愈合等,肝纤维化时,促肝细胞分泌胶原.,肝组织中FN的免役组化,层粘连蛋白:血管,小胆管的基底膜成分及Disse中,蛋白多糖:在肝中最多的是硫酸乙酰肝素,胶原糖蛋白:纤维连结素(FN)层粘连蛋白(LN)蛋白多糖:,主要由HSC产生,ECM的过多表达导致肝纤维化:,肝损伤,HSC的激活,增殖,ECM的过多表达,肝细胞,kupffer细胞，内皮细胞,肝细胞受损(启动HSC分化),细胞因子促进HSC激活,细胞因子自分泌促进HSC激活,ECM过多表达,ECM的降解:基质金属蛋白酶(MMP)作用于相应的ECM组分,使ECM的降解与合成处于平衡.MMP抑制因子:TIMP,2.MMP(基质金属蛋白酶)及TIMP(金属蛋白酶组织抑制因子),MMPs,ECM,ECM降解,TIMPs,特异或非特异抑制,1)MMP:,为含Zn+蛋白酶，人体已发现的MMP有20种，降解相应的ECM组分,MMP可分为4类：间质胶原酶(主要包括MMP-1,MMP-8,MMP-13)主要作用,型胶原基质溶解素（主要包括MMP-3,MMP-10,MMP-11及MMP-7）主要作用于蛋白多糖等明胶酶（主要包括MMP-2及MMP-9）主要作用于型胶原与变性胶原及弹力蛋白膜型金属蛋白酶(含MT-MMP1及MT-MMP2)，位于细胞的表面，主要与MMP-2的激活有关,结构:信号肽结构域前肽结构域催化域羧基端域,MMPs可在多水平上受到多种方式的调节表达的调控:,MMPs调节:,细胞因子、激素、生长因子、化学药物、生理应激、（TNF-、PDGF、IL-1）,MMPs基因的表达,增强,干扰素,抑制,MMPs以无活性的酶原形式分泌到细胞外,活性的调控:,纤溶酶,活性的MMPs,(t-PAoruPA),纤溶酶原,纤溶酶激活因子,组织,尿激酶型,TIMPs,TIMPs在肝脏中来源及功能：为组织中MMP的主要内源性抑制因子.,2)TIMPs:,MMPs,TIMPs,不可逆结合,2-巨球蛋白,主要为HSC,KC,少量来源于HC,抑制,抑制,TIMPs合成调节:正常细胞中调节MMPs合成的部分因子同样调节TIMPs的表达,种类：TIMP，TIMP，TIMP，TIMP,(TIMP-1MMP-1、MMP-3),TNF-、EGF、FGF,增强,TIMP1表达,3)MMPs,TIMPs与肝纤维化:,主要HSCkuppferCellHepatocyteSEC,MMP,9,降解,促肝纤维化,纤维化早期,MMPs:主要来源于HSC,降解,纤维胶原正常结缔组织,阻止肝纤维化,MMP,细胞与细胞及基质的正常作用,uPA,MMP2,正常结缔组织-影响细胞间,细胞与基质间的正常关系,降解,促肝纤维化,HSC,MMP1表达下降,纤维化发展:MMP1表达下降,MMP2,9表达上升.,MMP,9表达上升,TIMPs表达上升,大部分MMPs的酶原水平下降30%-40%.,TIMPs:抑制MMPs活性,因而抑制ECM降解.,主要来源于激活的HSC,TIMP1TIMP2等,大量合成,纤维化肝中,促肝纤维化,抑制MMPs活性MMP1活性,TIMP1TIMP2等表达下降,抑肝纤维化,可逆性,肝纤维化的早期：HSC短暂表达某些基质金属蛋白酶（如MMP1）和尿激酶型纤溶酶原激活物，并表现为降解基质肝纤维化进展期：HSC的金属蛋白酶组织抑制物(TIMPs)的表达增加，抑制MMPs的活性，肝纤维化恢复期：TIMPs迅速下调，MMPs活性增加。肝基质降解，导致肝纤维化消退。,？HSC是如何调节自身变化以促进基质沉积及降解双重作用，目前尚无定论,小结:,3.与肝纤维化有关的细胞(HSC,HC,SEC,KC),HSC(hepoticstellatecell):储脂质,维生素A酯.,肝脏星状细胞占肝细胞总体数目的5-8%.它们存在于Disse腔中，紧贴SEC和HC,呈梭形或多边形，胞浆内有多个富含维生素A的脂滴.静止态HSC不表达平滑肌肌动蛋白（SMA），增殖活性低.,静止态HSC主要功能:(1)参与细胞外基质的合成和降解:ECM的主要来源(胶原:表达低,且合成胶原胶原胶原型;FN、LN等糖蛋白成分，以及硫酸软骨素和透明质酸等蛋白多糖).正常情况下，肝脏ECM的合成和分解是处在一个动态平衡中,HSC能分泌多种MMP降解各种细胞外基质,TIMP-1防止胶原过度降解.,(2)参与VitA的代谢和贮存（体内40%-70%的视黄醛类都存在于其中),视黄醛在小肠内酯化后由乳糜微粒淋巴管肝细胞摄取乳糜微粒的视黄醛酯，与特异的视黄醛结合蛋白结合转运邻近的HSC,(3)表达细胞因子及受体:正常情况下，HSC可以分泌一些细胞因子(肝细胞生长因子HGF,TGF-b,PDGF,TGF-b1、型受体,PDGF受体的a亚单位),(4)参与肝窦血流调节:直接调节肝血窦的微循环，从而影响着肝脏的血流分布和门静脉压力,静止态HSC,激活态HSC(myofibroblast,MFB),-SMA,ECM(主要typecollage),HSC增殖,肝细胞受损,丝裂原,KCSEC,血小板巨嗜cell等,TGF-PDGF等,表达,Na+大量进入促HSC增殖,单核细胞区化因子(MCP-1)表达增加胞浆Ca+增加,HSC激活,TGF-,PDGF等及相应多种受体,VitA脂滴消失,胞突伸展,细胞星状,细胞大量增生，向肝损伤部位迁徙,释放,HSC活化通路:活化是HSC与KC、HC、SEC相互作用的结果,PDGF(最强大的促进HSC分裂和增生的细胞因子),Ras,PDGF的b受体,细胞外信号调节的激酶(ERK),激活,激活,C-fos表达增加,启动HSC的增生,干扰ERK的激活可以阻断PDGF引起的HSC活化,磷脂酰肌醇-3激酶(PI-3K),转录信号传递激活因子(STAT),PDGF信号途径,TGF-b信号途径,TGF-b(已知最强大的促进HSC激活和分泌ECM的细胞因子),TbR,Smad,向细胞核内转移随后发生转录反应,Ras/ERK,2)Hepatocyte(HC,70%-80%)在肝纤维化中的作用:,(1)过量表达collagenFN:启动肝纤维化作用LN:肝窦的毛细血管化()表达MMP-3的能力下降()表达：TGF-(最强的collage合成刺激因子)LTBP(ECM成分,激活TGF-)()表达ECM受体，为ECM受体（整合素integrin)的主要来源,细胞外基质-整合素-细胞骨架(与胞内信号途径相连)通过Ras途径激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)MAPK激活后通过调节基因表达等改变细胞行为,参与HSC的增殖、收缩、粘附及迁移的调节.,跨膜受体整合素在肝纤维化发生发展中的作用已成为当前研究的一个热点,()HC裂解tPA（纤溶酶原激活物）:抑制ECM降解.纤溶酶原激活物包括组织型和尿激酶型（PAtPA和uPA）,tPA主要参与纤溶过程,()表达细胞间黏附分子-1(ICAM-1,炎症反应中最重要因子):,ICAM-1,LFA-1(淋巴细胞功能相关性抗原),炎性细胞聚集,结合,3)窦内皮细胞(SEC),SEC,型collagen,FN,释放炎性因子(PDGF,HGF,),激活,HSC,Kupffercell(KC)：最大的巨嗜细胞,HC损伤,激活,HSC,释放细胞因子(PDGF,TGF-1),KC,激活,4.细胞因子,概念:由细胞分泌的调节细胞功能的多肽.影响肝纤维化发生发展的细胞因子:PDGF，TGF-1,TNF-,IL-1,IFN,TGF-:TGF-:调节细胞的增殖、分化、粘附、移行和凋亡，在生物发育及组织修复过程中起重要作用的多肽.在肝纤维化中的作用:它可促进细胞外基质的合成和分泌，减少细胞外基质的降解，且与病理上肝纤维化程度相平行。,哺乳动物组织中TGF-种类:TGF-1（活性最强）,TGF-2,TGF-3.,TGF-1合成:,肝中KCSEC无活性的前体蛋白酶解2个多肽，通过二硫键相连，形成成熟分子。丝氨酸/苏氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶活性的型和型TGF-受体来进行信号转导，其不同的浓度可介导TGF-不同的生物活性.,HCHSC,在肝纤维化中的部分作用机制,细胞外基质的合成,促进,减少,细胞外基质的降解,TGF-1,抑制,MMP合成TIMP合成,促进,TGF-型受体,激活,KC,HSC,引起炎症反应,胶原酶活性,抑制,TGF-1临床意义有研究表明测定血清TGF-1能判断慢性肝炎是“无肝纤维化”、“处于肝纤维化阶段”或“肝硬化”，从而作出早期诊断，早期治疗。应用:由于TGF-与肝纤维化密切相关，采用TGF-抗体和反义基因治疗、预防和延缓器官纤维化已取得了一定进展,临床意义重大。,2)TNF-:,TNF-:,HSC增殖与激活,促进,3)白细胞介素(IL-1,2,6),主要由单核巨嗜细胞,IL-1,促进,产生,HSC合成collagen,病毒性肝炎,IL-6,促进,产生,HSC增殖,SEC,KC,单核巨嗜细胞,抑制,胶原酶活性,4)PDGF:强效丝裂原,趋化因子,与发育,修复,愈合有关.,血小板,单核细胞,SEC,KC,HSC,释放,PDGF-AA,BB,AB,