肝纤维化(消化学习班).ppt
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参见附件(157KB)。
肝 纤 维 化
上海交通大学医学院附属仁济医院
上海市消化疾病研究所
曾民德
肝纤维化的基本概念
? 类似于其他器官的"创伤一愈合"反应， 具有"修复一损伤"的双重性
? 肝结缔组织成分相互作用，ECM↑及沉积
? 多种临床疾病谱，如：慢性肝炎、肝硬化、门高压、纤维增生性肝病及肝脏囊性纤维性疾病
肝纤维化发生机理
肝脏内细胞、基质、介质间的相互作用，构成了复杂的网络系统，参与肝纤维化的发生及进展。
细胞因子化学因子
介质
肝纤维化
细胞外基质细胞 实质细胞
非实质细胞
肝纤维化形成基本成分的相互作用
参与肝纤维化的细胞成分
? 窦周的肝细胞(HC)、肝星状细胞(HSC)、内皮细胞(SEC)、库普细胞(KC)
?肝间质的成纤维细胞、胆管细胞、平滑肌细胞
? 血循环移入肝内的淋巴细胞、单核细胞、中性白细胞、肥大细胞、血小板(PLT)
? HSC的增生和激活是肝纤维形成的中心环节，各种致肝纤维化因素通过此决定性途径，把HSC细胞作为最终靶细胞
肝星状细胞简介
? 1879年Kupffer发现，1952年Ito将其与枯否及内皮细胞区分
? 1971年WaKe证实其VitA储存能力
? 为窦周细胞，位于Disse腔内皮细胞层下，占1.4%的肝容积，HC：HSC＝20:1
? 具有双重显型表达能力，由静止型转化为肌成纤维细胞
肝星状细胞主要功能
? 摄取、储存Retinoid(占全肝80%的VitA)及释放
? 调节肝窦血流
? 合成 I、 Ill、 IV、 V、 VI胶原，FN、LN、tenascin、Undulin、HA及其它蛋白多糖
? 合成、降解ECM的基质金属蛋白酶(MMPs)及其组织抑制物(TIMPs)
? 合成细胞因子
肝星状细胞转化的影响因素
静止星状细胞
Retinoid反应性↓ 细胞因子↑
膜接触抑制 ↓化学因子↑
周围ECM 物理环境
增生星状细胞/肌成纤维细胞
肝纤维化形成的级联反应
? KC和HSC的激活
? HSC的增生和移行
? ECM的合成和沉着
? 疤痕组织的再塑
? 创伤的收缩
? HSC的凋亡
HSC的激活
? 启动阶段(炎症前期)；
- HSC邻近细胞旁分泌作用(介质改变)
- HSC基因表达的改变(转录或转录后水平)
- 膜接触抑制?及对介质敏感性?
- 免疫反应：肝细胞膜抗原及LPS
? 持续阶段(炎症期/炎症后期)；
- 细胞增生、表型及趋化性改变，自分泌的作用
- 整合素受体、细胞因子及其受体表达?
- MMPs/TIMPs失衡及ECM环境改变破坏正负性调节襻系统
- 免疫反应：变性基质及许多内、外源性抗原
变异的FN(即早期ECM的改变)
肝 内皮细胞
无活性TGFβ1活化型TGFβ1
损
枯否细胞 PDGF 启动HSC的活化
( 转录活化：如NF-κB；
伤 诱导HSC产生PDGF-R 信号分子活化：酪氨酸激酶
诱导早期结构基因表达：
产生如CK、GF受体表达)
肝细胞及 脂质过氧化
炎症细胞
产生
血小板 PDGF、TGFβ1、EGF
图HSC活化启动阶段的旁分泌作用
肝纤维化时作用于HSC的细胞因子(1)
作用 细胞来源
增殖
血小板衍生生长因子(PDGF)HSC、KC、PLT
内皮素-1(ET-1)SEC、HSC
肝细胞生长因子(HGF)HSC、EC、KC
成纤维生长因子(FGF)？
胰岛素样生长因子(IGF-1) HC
血栓素(Thrombin)HC
血管内皮生长因子(VEGF) SEC、HC、基质细胞、肿瘤细胞
收缩
内皮素-1 SEC、HSC
一氧化氮(NO)HSC、SEC、HC、KC
血管加压素、adrenomedullin，eicosanoids？
纤维形成
转化生长因子β1(TGF-?1) HSC、KC、HC、SEC
肿瘤坏死因子-?(TNF-?) KC
抗纤维化因子(IL-10) HSC
肝纤维化时作用于HSC的细胞因子(2)
作用 细胞来源
基质降解
肿瘤坏死因子-?(TNF-?)KC
白介素-10(IL-10) HSC
抑制性降解：转化生长因子β1(TGF-?1)HSC、KC、HC、SEC、PLT
趋化性
血小板衍生生长因子(PDGF) HSC、KC、PLT
单核细胞趋化因子-1(MCP-1)HSC
维生素丢失
血小板衍生生长因子(PDGF) HSC、KC、PLT
参与肝纤维化的介质因子
? 细胞因子
- 直接刺激因子
EGF、TGFα、TGFβ1、PDGF、FGF、IGF-1
- 间接刺激因子
TGFα、IL-l、IL-4、IL8、PAF、M-CSF
- 抑制因子
IL-10、 HGF
? 非肽类化学因子
乙醛、乳酸、花生四烯酸衍生物、活性氧中间产物、活性氮中间产物(如 NO)、铁、游离脯氨酸
TGF?1在肝纤维化形成所起的中心作用
? 刺激ECM合成
- 增加I、III、IV型胶原、 FN、蛋白聚精的mRNA水平
- 诱致HSC合成胶原呈基质依赖性 I型胶原→TGFβ敏感性↑→I、III型胶原↑
? 调节细胞增生
- 抑制HSC增生，但刺激其转化
? 抑制基质降解
- 减少MMPS合成
- 增加TIMPS的合成并调节自身活性型的改变
? 受体表达增强
- TGFβ辅助受体合成↑
- 刺激其他生长因子受体(PDGF、TGFα)表达↑及整合素家族受体↑
ECM的组成及主要功能
? 组成：蛋白质(胶原、弹力纤维)、糖蛋白及蛋白多糖
? 功能：
1、支撑及维持组织结构、形态与修复
2、细胞接触面及半选择性弥散屏障
3、调节细胞分化、增殖、移行及信息传递
4、参与调节微循环、代谢及免疫反应
ECM 的胶原蛋白质
间质性胶原(纤维形成胶原)：
I、III型：为肝内主要胶原成分，各占33%，I / III比例为1:1；
V型：分布于血窦周围和门脉区，作为核心使I、III型胶原形
成粗大的纤维；
VI型：分布于I、III、V型胶原形成的纤维素之间起粘附作用；
基底膜胶原(非纤维形成胶原)：
IV型：主要分布于肝血窦内皮下，为肝细胞和内皮细胞功
能性基底膜的主要成分；
ECM 的非胶原糖蛋白
? 纤维连接素(FN)：在肝纤维化早期时增多，作为以后胶原沉积的支架；
? 层粘素(LN)：和IV型胶原一起构成基底膜的主要成分，对于维持细胞的分化状态有重要意义；
? 粗纤维调节素(undulin) ：主要分布于紧密排列的I、III型胶原纤维中,对于维持胶原的超分子结构起重要作用；
? 副层粘蛋白(entactin/nidogen)：主要分布于基底膜，调节层粘蛋白与其受体的结合；
? 细胞粘合素(tenascins)：分布于窦周间隙、肝窦，可能在早期ECM的沉积中起作用
? 玻璃体连接素(vitronectin)：具有结合胶原的功能，血浆VN水平和肝纤维化程度有一定相关性
? 血栓粘合素(thrombinspond)：能结合肝素、V型胶原、 FN等，防止细胞扩散
ECM 的蛋白多糖
? 糖胺多糖：透明质酸、硫酸肝素、硫酸皮肤素、硫酸软骨素等；
? 与细胞膜相关的蛋白多糖：Syndecan、Thrombommodulin、Betaglycan；
?与ECM相关的蛋白多糖：Fibromodulin、Perlecan、Decorin、Biglycan、Verdicsn
肝纤维化时ECM发生4方面改变
? 总体ECM增加3-8倍
? ECM亚群不相称增高
? 形成微异质性ECM分子结构
? ECM局部解剖重分布
-早期主要在Disse 内皮下沉积形成窦周纤维化
肝内各型胶原的分布
Glison束肝实质
胶原 纤维动脉支 门脉支 细胆管 肝血 中心
型别 组织周围 周围 周围 窦 静脉域 纤维隔
I+++++++
III+ +++++++++
IV +++++ +
V+++++ +
影响ECM降解的因素
? 细胞内
细胞坏死、炎症及肝内循环紊乱可影响组织蛋白酶降解
? 细胞外
- MMPs(胶原酶、明胶酶及基质分解素)的产生、异质性及敏感性改变
- TIMPs表达上调
- 降解酶活性?：?2M、TGF?1、雌激素、巯基阻断剂、铁、铜、维甲酸、胶原-血清蛋白复合物、变性基质、糖蛋白、疤痕组织、肿瘤衍生因子等
肝纤维化形成的反馈调节
? 肝实质细胞损坏
? 炎症
? 细胞增生与再生
? ECM的产生与重组
细胞坏死、调亡
炎症细胞再生
ECM形成
fibrogenic circle
肝纤维化形成的基本动力学改变
肝细胞坏死、损坏 炎症 KC激活
释放介质HSC激活ECM的合成↑及降解↓ECM过度沉积
肝纤维化形成机制模式图
肝损害因子
炎症 --------------------------------免疫反应
细胞/细胞及
细胞/基质的相互作用
交联 凝聚改变 酶合成↓ 酶原激活↓酶抑制物↑
细胞复制基质改变
胶原合成↑敏感性↓ 胶原降解↓
细胞外基质积聚沉着,纤维化
肝纤维化诊断评估内容
- 病原学......（后略) ......
肝 纤 维 化
上海交通大学医学院附属仁济医院
上海市消化疾病研究所
曾民德
肝纤维化的基本概念
? 类似于其他器官的"创伤一愈合"反应， 具有"修复一损伤"的双重性
? 肝结缔组织成分相互作用，ECM↑及沉积
? 多种临床疾病谱，如：慢性肝炎、肝硬化、门高压、纤维增生性肝病及肝脏囊性纤维性疾病
肝纤维化发生机理
肝脏内细胞、基质、介质间的相互作用，构成了复杂的网络系统，参与肝纤维化的发生及进展。
细胞因子化学因子
介质
肝纤维化
细胞外基质细胞 实质细胞
非实质细胞
肝纤维化形成基本成分的相互作用
参与肝纤维化的细胞成分
? 窦周的肝细胞(HC)、肝星状细胞(HSC)、内皮细胞(SEC)、库普细胞(KC)
?肝间质的成纤维细胞、胆管细胞、平滑肌细胞
? 血循环移入肝内的淋巴细胞、单核细胞、中性白细胞、肥大细胞、血小板(PLT)
? HSC的增生和激活是肝纤维形成的中心环节，各种致肝纤维化因素通过此决定性途径，把HSC细胞作为最终靶细胞
肝星状细胞简介
? 1879年Kupffer发现，1952年Ito将其与枯否及内皮细胞区分
? 1971年WaKe证实其VitA储存能力
? 为窦周细胞，位于Disse腔内皮细胞层下，占1.4%的肝容积，HC：HSC＝20:1
? 具有双重显型表达能力，由静止型转化为肌成纤维细胞
肝星状细胞主要功能
? 摄取、储存Retinoid(占全肝80%的VitA)及释放
? 调节肝窦血流
? 合成 I、 Ill、 IV、 V、 VI胶原，FN、LN、tenascin、Undulin、HA及其它蛋白多糖
? 合成、降解ECM的基质金属蛋白酶(MMPs)及其组织抑制物(TIMPs)
? 合成细胞因子
肝星状细胞转化的影响因素
静止星状细胞
Retinoid反应性↓ 细胞因子↑
膜接触抑制 ↓化学因子↑
周围ECM 物理环境
增生星状细胞/肌成纤维细胞
肝纤维化形成的级联反应
? KC和HSC的激活
? HSC的增生和移行
? ECM的合成和沉着
? 疤痕组织的再塑
? 创伤的收缩
? HSC的凋亡
HSC的激活
? 启动阶段(炎症前期)；
- HSC邻近细胞旁分泌作用(介质改变)
- HSC基因表达的改变(转录或转录后水平)
- 膜接触抑制?及对介质敏感性?
- 免疫反应：肝细胞膜抗原及LPS
? 持续阶段(炎症期/炎症后期)；
- 细胞增生、表型及趋化性改变，自分泌的作用
- 整合素受体、细胞因子及其受体表达?
- MMPs/TIMPs失衡及ECM环境改变破坏正负性调节襻系统
- 免疫反应：变性基质及许多内、外源性抗原
变异的FN(即早期ECM的改变)
肝 内皮细胞
无活性TGFβ1活化型TGFβ1
损
枯否细胞 PDGF 启动HSC的活化
( 转录活化：如NF-κB；
伤 诱导HSC产生PDGF-R 信号分子活化：酪氨酸激酶
诱导早期结构基因表达：
产生如CK、GF受体表达)
肝细胞及 脂质过氧化
炎症细胞
产生
血小板 PDGF、TGFβ1、EGF
图HSC活化启动阶段的旁分泌作用
肝纤维化时作用于HSC的细胞因子(1)
作用 细胞来源
增殖
血小板衍生生长因子(PDGF)HSC、KC、PLT
内皮素-1(ET-1)SEC、HSC
肝细胞生长因子(HGF)HSC、EC、KC
成纤维生长因子(FGF)？
胰岛素样生长因子(IGF-1) HC
血栓素(Thrombin)HC
血管内皮生长因子(VEGF) SEC、HC、基质细胞、肿瘤细胞
收缩
内皮素-1 SEC、HSC
一氧化氮(NO)HSC、SEC、HC、KC
血管加压素、adrenomedullin，eicosanoids？
纤维形成
转化生长因子β1(TGF-?1) HSC、KC、HC、SEC
肿瘤坏死因子-?(TNF-?) KC
抗纤维化因子(IL-10) HSC
肝纤维化时作用于HSC的细胞因子(2)
作用 细胞来源
基质降解
肿瘤坏死因子-?(TNF-?)KC
白介素-10(IL-10) HSC
抑制性降解：转化生长因子β1(TGF-?1)HSC、KC、HC、SEC、PLT
趋化性
血小板衍生生长因子(PDGF) HSC、KC、PLT
单核细胞趋化因子-1(MCP-1)HSC
维生素丢失
血小板衍生生长因子(PDGF) HSC、KC、PLT
参与肝纤维化的介质因子
? 细胞因子
- 直接刺激因子
EGF、TGFα、TGFβ1、PDGF、FGF、IGF-1
- 间接刺激因子
TGFα、IL-l、IL-4、IL8、PAF、M-CSF
- 抑制因子
IL-10、 HGF
? 非肽类化学因子
乙醛、乳酸、花生四烯酸衍生物、活性氧中间产物、活性氮中间产物(如 NO)、铁、游离脯氨酸
TGF?1在肝纤维化形成所起的中心作用
? 刺激ECM合成
- 增加I、III、IV型胶原、 FN、蛋白聚精的mRNA水平
- 诱致HSC合成胶原呈基质依赖性 I型胶原→TGFβ敏感性↑→I、III型胶原↑
? 调节细胞增生
- 抑制HSC增生，但刺激其转化
? 抑制基质降解
- 减少MMPS合成
- 增加TIMPS的合成并调节自身活性型的改变
? 受体表达增强
- TGFβ辅助受体合成↑
- 刺激其他生长因子受体(PDGF、TGFα)表达↑及整合素家族受体↑
ECM的组成及主要功能
? 组成：蛋白质(胶原、弹力纤维)、糖蛋白及蛋白多糖
? 功能：
1、支撑及维持组织结构、形态与修复
2、细胞接触面及半选择性弥散屏障
3、调节细胞分化、增殖、移行及信息传递
4、参与调节微循环、代谢及免疫反应
ECM 的胶原蛋白质
间质性胶原(纤维形成胶原)：
I、III型：为肝内主要胶原成分，各占33%，I / III比例为1:1；
V型：分布于血窦周围和门脉区，作为核心使I、III型胶原形
成粗大的纤维；
VI型：分布于I、III、V型胶原形成的纤维素之间起粘附作用；
基底膜胶原(非纤维形成胶原)：
IV型：主要分布于肝血窦内皮下，为肝细胞和内皮细胞功
能性基底膜的主要成分；
ECM 的非胶原糖蛋白
? 纤维连接素(FN)：在肝纤维化早期时增多，作为以后胶原沉积的支架；
? 层粘素(LN)：和IV型胶原一起构成基底膜的主要成分，对于维持细胞的分化状态有重要意义；
? 粗纤维调节素(undulin) ：主要分布于紧密排列的I、III型胶原纤维中,对于维持胶原的超分子结构起重要作用；
? 副层粘蛋白(entactin/nidogen)：主要分布于基底膜，调节层粘蛋白与其受体的结合；
? 细胞粘合素(tenascins)：分布于窦周间隙、肝窦，可能在早期ECM的沉积中起作用
? 玻璃体连接素(vitronectin)：具有结合胶原的功能，血浆VN水平和肝纤维化程度有一定相关性
? 血栓粘合素(thrombinspond)：能结合肝素、V型胶原、 FN等，防止细胞扩散
ECM 的蛋白多糖
? 糖胺多糖：透明质酸、硫酸肝素、硫酸皮肤素、硫酸软骨素等；
? 与细胞膜相关的蛋白多糖：Syndecan、Thrombommodulin、Betaglycan；
?与ECM相关的蛋白多糖：Fibromodulin、Perlecan、Decorin、Biglycan、Verdicsn
肝纤维化时ECM发生4方面改变
? 总体ECM增加3-8倍
? ECM亚群不相称增高
? 形成微异质性ECM分子结构
? ECM局部解剖重分布
-早期主要在Disse 内皮下沉积形成窦周纤维化
肝内各型胶原的分布
Glison束肝实质
胶原 纤维动脉支 门脉支 细胆管 肝血 中心
型别 组织周围 周围 周围 窦 静脉域 纤维隔
I+++++++
III+ +++++++++
IV +++++ +
V+++++ +
影响ECM降解的因素
? 细胞内
细胞坏死、炎症及肝内循环紊乱可影响组织蛋白酶降解
? 细胞外
- MMPs(胶原酶、明胶酶及基质分解素)的产生、异质性及敏感性改变
- TIMPs表达上调
- 降解酶活性?：?2M、TGF?1、雌激素、巯基阻断剂、铁、铜、维甲酸、胶原-血清蛋白复合物、变性基质、糖蛋白、疤痕组织、肿瘤衍生因子等
肝纤维化形成的反馈调节
? 肝实质细胞损坏
? 炎症
? 细胞增生与再生
? ECM的产生与重组
细胞坏死、调亡
炎症细胞再生
ECM形成
fibrogenic circle
肝纤维化形成的基本动力学改变
肝细胞坏死、损坏 炎症 KC激活
释放介质HSC激活ECM的合成↑及降解↓ECM过度沉积
肝纤维化形成机制模式图
肝损害因子
炎症 --------------------------------免疫反应
细胞/细胞及
细胞/基质的相互作用
交联 凝聚改变 酶合成↓ 酶原激活↓酶抑制物↑
细胞复制基质改变
胶原合成↑敏感性↓ 胶原降解↓
细胞外基质积聚沉着,纤维化
肝纤维化诊断评估内容
- 病原学......（后略) ......
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