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1、2 章 肝纖維化的分子生物學,大部分是可逆的, 其中25%40%最終發(fā)展為肝硬化及肝癌,肝纖維化 是指機體對慢性肝損傷的修復(fù)反應(yīng),是肝臟內(nèi)彌漫性細胞外基質(zhì)(特別是膠原)過度沉積. 是許多慢性肝病共同的病理過程. 幾乎各種慢性肝病(化學毒性、感染性、遺傳代謝性、自身免疫性,以及膽汁淤積性)都可以導(dǎo)致肝纖維化.,病因: 病毒性肝炎, 血吸蟲: HBV HCV HDV 易轉(zhuǎn)為慢性 刺激,蟲卵, 蟲卵肉牙腫等,肝纖維化,酒精, 藥物, 毒物: 酒精 刺激 毒物 (CCl4, 農(nóng)藥) 藥物 (大環(huán)內(nèi)酯抗生素, 抗腫瘤藥物),肝纖維化,膽汁性, 心源性: 肝內(nèi)小膽管慢性進行性炎癥性破壞， 及肝內(nèi)膽汁淤積

2、肝臟長期缺氧, hepatocyte壞死 心力衰竭,肝纖維化,直接刺激成纖維細胞, HSC等過量表達collagen,肝臟細胞可分為： 肝實質(zhì)細胞即肝細胞（hepatocyte）； 非實質(zhì)細胞：血竇內(nèi)皮細胞 (SEC)、Kupffer細胞(KC)、陷窩細胞（pit cell）及肝星狀細胞 (HSC)。,二. 發(fā)生機制: 多因素作用的結(jié)果,Hepatic sinusoid,竇狀隙,膠原: 主要為型(肝纖維化晚期多), 型(肝纖維化早期多) 種類,非膠原糖蛋白: 纖維連結(jié)素(FN ) 層粘連蛋白(LN) 蛋白多糖:,胞外基質(zhì) (extracellular matrix, ECM) : 是指位于機體

3、細胞外的非細胞性的有形或無定形成分,膠原纖維染色照片說明（100） A：正常組，匯管區(qū)見少量膠原. B：造模1wk，匯管區(qū)有少量膠原向組織沿伸. C：造模2wk，肝小葉內(nèi)有不完全纖維間隔形成. D：造模4wk，完全纖維間隔形成，假小葉明顯.,膠原：,三股螺旋結(jié)構(gòu),A,B,C,D,纖維連結(jié)素: 參與細胞分化, 創(chuàng)傷愈合等, 肝纖維化時, 促肝細胞分泌膠原.,肝組織中FN的免役組化,層粘連蛋白: 血管,小膽管的基底膜成分及Disse中,蛋白多糖: 在肝中最多的是硫酸乙酰肝素,膠原 糖蛋白: 纖維連結(jié)素(FN ) 層粘連蛋白(LN) 蛋白多糖:,主要由HSC 產(chǎn)生,ECM 的過多表達導(dǎo)致肝纖維化:,

4、肝損傷,HSC的激活, 增殖,ECM 的過多表達,肝細胞, kupffer細胞， 內(nèi)皮細胞,肝細胞受損(啟動HSC分化),細胞因子促進HSC激活,細胞因子 自分泌 促進HSC 激活,ECM 過多表達,ECM 的降解: 基質(zhì)金屬蛋白酶 (MMP)作用于 相應(yīng)的ECM組分, 使ECM 的降 解與合成處于平衡. MMP抑制因子: TIMP,2. MMP (基質(zhì)金屬蛋白酶 ) 及 TIMP(金屬蛋白酶組織抑制因子 ),MMPs,ECM,ECM降解,TIMPs,特異或非特異抑制,1) MMP:,為含Zn+蛋白酶，人體已發(fā)現(xiàn)的MMP有20種，降解相應(yīng)的ECM組分,MMP可分為4類： 間質(zhì)膠原酶(主要包括M

5、MP-1, MMP-8, MMP-13)主要作用,型膠原 基質(zhì)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 明膠酶（主要包括MMP-2及MMP-9）主要作用于型膠原與變性膠原及彈力蛋白 膜型金屬蛋白酶(含MT-MMP1及MT-MMP2)，位于細胞的表面，主要與MMP-2的激活有關(guān),結(jié)構(gòu): 信號肽結(jié)構(gòu)域 前肽結(jié)構(gòu)域 催化域 羧基端域,MMPs可在多水平上受到多種方式的調(diào)節(jié) 表達的調(diào)控:,MMPs調(diào)節(jié):,細胞因子、激素、生長因子、化學藥物、生理應(yīng)激、 （TNF-、PDGF、IL-1）,MMPs 基因的表達,增強,干擾素,抑制,MMPs以無活性的酶原形式

6、分泌到細胞外,活性的調(diào)控:,纖溶酶,活性的MMPs,(t-PA or uPA),纖溶酶原,纖溶酶激活因子,組織, 尿激酶型,TIMPs,TIMPs在肝臟中來源及功能：為組織中MMP的主要內(nèi)源性抑制因子.,2) TIMPs:,MMPs,TIMPs,不可逆結(jié)合,2-巨球蛋白,主要為HSC, KC, 少量來源于 HC,抑制,抑制,TIMPs合成調(diào)節(jié): 正常細胞中調(diào)節(jié)MMPs合成的部分因子同樣調(diào)節(jié)TIMPs的表達,種類：TIMP， TIMP， TIMP，TIMP,(TIMP-1MMP-1、MMP-3),TNF-、EGF、FGF,增強,TIMP 1表達,3) MMPs, TIMPs與肝纖維化:,主要HS

7、C kuppfer Cell Hepatocyte SEC,MMP, 9,降解,促肝纖維化,纖維化早期,MMPs: 主要來源于HSC,降解,纖維膠原 正常結(jié)締組織,阻止肝纖維化,MMP,細胞與細胞及基質(zhì)的正常作用,uPA,MMP2,正常結(jié)締組織-影響細胞間,細胞與 基質(zhì)間的正常關(guān)系,降解,促肝纖維化,HSC,MMP1表達下降,纖維化發(fā)展: MMP1表達下降, MMP 2, 9表達上升.,MMP, 9表達上升, TIMPs表達上升, 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.,主要來源于激活的HSC,TIMP1 TIMP2等,大量合成,

8、纖維化肝中,促肝纖維化,抑制 MMPs活性 MMP1活性,TIMP1 TIMP2等 表達下降,抑肝纖維化,可逆性,肝纖維化的早期：HSC短暫表達某些基質(zhì)金屬蛋白酶（如 MMP1）和尿激酶型纖溶酶原激活物，并表現(xiàn)為降解基質(zhì) 肝纖維化進展期：HSC的金屬蛋白酶組織抑制物(TIMPs)的表達增加，抑制MMPs的活性， 肝纖維化恢復(fù)期：TIMPs迅速下調(diào)，MMPs活性增加。肝基質(zhì)降解，導(dǎo)致肝纖維化消退。,？HSC是如何調(diào)節(jié)自身變化以促進基質(zhì)沉積及降解雙重作用 ，目前尚無定論,小結(jié):,3.與肝纖維化有關(guān)的細胞 (HSC, HC, SEC, KC),HSC (hepotic stellate cell):

9、 儲脂質(zhì), 維生素A酯.,肝臟星狀細胞占肝細胞總體數(shù)目的5-8% . 它們存在于Disse腔中，緊貼SEC和HC, 呈梭形或多邊形， 胞漿內(nèi)有多個富含維生素A的脂滴. 靜止態(tài)HSC不表達平滑肌肌動蛋白（SMA），增殖活性低.,靜止態(tài)HSC主要功能: (1) 參與細胞外基質(zhì)的合成和降解 :ECM的主要來源(膠原: 表達低, 且合成膠原膠原膠原型; FN、LN等糖蛋白成分，以及硫酸軟骨素和透明質(zhì)酸等蛋白多糖). 正常情況下，肝臟ECM的合成和分解是處在一個動態(tài)平衡中, HSC能分泌多種MMP降解各種細胞外基質(zhì) ,TIMP-1防止膠原過度降解.,(2) 參與Vit A的代謝和貯存（體內(nèi)40%-70%

10、的視黃醛類都存在于其中),視黃醛在小腸內(nèi)酯化后由乳糜微粒 淋巴管 肝細胞攝取乳糜微粒的視黃醛酯，與特異的視黃醛結(jié)合蛋白結(jié)合 轉(zhuǎn)運 鄰近的HSC,(3) 表達細胞因子及受體:正常情況下，HSC可以分泌一些細胞因子 (肝細胞生長因子HGF , TGF-b, PDGF, TGF-b1、型受體, PDGF受體的a亞單位 ),(4) 參與肝竇血流調(diào)節(jié):直接調(diào)節(jié)肝血竇的微循環(huán)，從而影響著肝臟的血流分布和門靜脈壓力,靜止態(tài)HSC,激活態(tài)HSC (myofibroblast, MFB),-SMA, ECM (主要 type collage),HSC 增殖,肝細胞受損,絲裂原,KC SEC, 血小板 巨嗜 ce

11、ll 等,TGF- PDGF等,表達,Na+大量進入 促HSC增殖,單核細胞區(qū)化因子 (MCP-1)表達增加 胞漿Ca+增加,HSC激活,TGF- , PDGF等 及相應(yīng)多種受體,Vit A脂滴 消失,胞突伸展,細胞星狀,細胞大量增生，向肝損傷部位遷徙,釋放,HSC活化通路: 活化是HSC與KC、HC、SEC相互作用的結(jié)果,PDGF (最強大的促進HSC分裂和增生的細胞因子 ),Ras,PDGF的b受體,細胞外信號調(diào)節(jié)的激酶 (ERK ),激活,激活,C-fos表達增加,啟動HSC的增生,干擾ERK的激活可以阻斷PDGF引起的HSC活化,磷脂酰肌醇-3激酶 (PI-3K),轉(zhuǎn)錄信號傳遞激活因子

12、 (STAT),PDGF信號途徑,TGF-b信號途徑,TGF-b(已知最強大的促進HSC激活和分泌ECM的細胞因子),TbR,Smad,向細胞核內(nèi)轉(zhuǎn)移 隨后發(fā)生轉(zhuǎn)錄反應(yīng),Ras/ERK,2) Hepatocyte (HC, 70%-80%)在肝纖維化中的作用:,(1) 過量表達 collagen FN: 啟動肝纖維化作用 LN: 肝竇的毛細血管化 () 表達MMP-3的能力下降 () 表達：TGF- (最強的collage合成刺激因子) LTBP (ECM成分, 激活TGF-) () 表達ECM受體，為ECM受體（整合素integrin)的 主要來源,細胞外基質(zhì)-整合素-細胞骨架 (與胞內(nèi)信號

13、途徑相連) 通過Ras途徑激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK) MAPK激活后通過調(diào)節(jié)基因表達等改變細胞行為, 參與HSC的增殖、收縮、粘附及遷移的調(diào)節(jié).,跨膜受體整合素在肝纖維化發(fā)生發(fā)展中的作用已成為當前研究的一個熱點,() HC裂解 tPA（纖溶酶原激活物）: 抑制ECM降解. 纖溶酶原激活物 包括組織型和尿激酶型（PA tPA 和 uPA）,t PA主要參與纖溶過程,() 表達細胞間黏附分子-1 (ICAM-1, 炎癥反應(yīng)中最重要因子) :,ICAM-1,LFA-1 (淋巴細胞功能相關(guān)性抗原),炎性細胞聚集,結(jié)合,3) 竇內(nèi)皮細胞 (SEC),SEC,型 collagen,FN,釋放炎性因

14、子 (PDGF, HGF, ),激活,HSC,Kupffer cell (KC)：最大的巨嗜細胞,HC損傷,激活,HSC,釋放細胞因子 (PDGF, TGF-1),KC,激活,4. 細胞因子,概念: 由細胞分泌的調(diào)節(jié)細胞功能的多肽. 影響肝纖維化發(fā)生發(fā)展的細胞因子: PDGF， TGF-1, TNF-, IL-1, IFN,TGF-: TGF-: 調(diào)節(jié)細胞的增殖、分化、粘附、移行和凋亡， 在生物發(fā)育及組織修復(fù)過程中起重要作用的多肽. 在肝纖維化中的作用: 它可促進細胞外基質(zhì)的合成和分泌，減少細胞外基質(zhì)的降解，且與病理上肝纖維化程度相平行。,哺乳動物組織中TGF-種類: TGF- 1 （活性最強

15、 ）, TGF- 2 , TGF-3 .,TGF- 1 合成:,肝中 KC SEC 無活性的前體蛋白 酶解 2個多肽，通過二硫鍵相連，形成成熟分子。 絲氨酸/蘇氨酸（Ser/Thr）蛋白激酶活性的型和型TGF-受體來進行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，其不同的濃度可介導(dǎo)TGF-不同的生物活性.,HC HSC,在肝纖維化中的部分作用機制,細胞外基質(zhì)的合成,促進,減少,細胞外基質(zhì)的降解,TGF- 1,抑制,MMP合成 TIMP合成,促進,TGF- 型 受體,激活,KC, HSC,引起炎癥 反應(yīng),膠原酶活性,抑制,TGF- 1臨床意義 有研究表明測定血清TGF- 1 能判斷慢性肝炎是“無肝纖維化”、“處于肝纖維化階段”或“肝硬化”，從而作出早期診斷，早期治療。 應(yīng)用: 由于TGF-與肝纖維化密切相關(guān)，采用TGF-抗體和反義基因治療、預(yù)防和延緩器官纖維化已取得了一定進展 , 臨床意義重大。,2) TNF-:,TNF-:,HSC增殖與激活,促進,3) 白細胞介素(IL-1, 2, 6),主要由單核巨嗜細胞,IL-1,促進,產(chǎn)生,HSC合成 collagen,病毒性肝炎,IL-6,促進,產(chǎn)生,HSC增殖,SEC, KC, 單核巨嗜細胞,抑制,膠原酶活性,4) PDGF: 強效絲裂原, 趨化因子, 與發(fā)育, 修復(fù), 愈合有關(guān).,血小板, 單核細胞, SEC, KC, HSC,釋放,PDGF- AA, BB, AB,