細(xì)胞外基質(zhì)與器官纖維化

細(xì)胞外基質(zhì)與器官纖維化

Extracellulal

Metrix(ECM)

and

fibrosisoforgan南京醫(yī)科大學(xué)病理系徐秉棟編寫(xiě)

2/1/20231器官間質(zhì)：廣泛存在于實(shí)質(zhì)細(xì)胞之間，是細(xì)胞產(chǎn)物，在細(xì)胞密集的組織中細(xì)胞間質(zhì)較少，在細(xì)胞較分散的組織中，細(xì)胞間質(zhì)較多。通稱(chēng)纖維結(jié)締組織。

實(shí)質(zhì)2/1/20232第一節(jié)

細(xì)胞外基質(zhì)（ExtracellularMatrix,ECM）的組成及其代謝和功能2/1/20233ECM結(jié)構(gòu)：是由蛋白質(zhì)和碳水化合物組成的復(fù)合物。細(xì)胞外基質(zhì)一般包括膠原、非膠原糖蛋白及蛋白多糖ECM

功能：不僅起支架作用，而且對(duì)調(diào)控細(xì)胞粘附，增殖，分化和表型。在創(chuàng)口愈合和腫瘤發(fā)生等病理過(guò)程有重要作用

2/1/20234一膠原（Collagen）

膠原分類(lèi)膠原是多數(shù)組織中ECM的主要成分，目前已發(fā)現(xiàn)至少19種基因序列不同的膠原膠原分類(lèi):一、按其發(fā)現(xiàn)的順序;分別命為：Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型……其中ⅠⅢⅣVⅥ幾乎遍及所有結(jié)締組織。二、按分布及部位：間質(zhì)性膠原、基膜膠原、細(xì)胞間膠原三、按形態(tài)結(jié)構(gòu)：束狀膠原、網(wǎng)狀膠原、微絲狀膠原、錨樣細(xì)絲膠原2/1/20235膠原基本結(jié)構(gòu)膠原基本結(jié)構(gòu)單位是原膠原分子，后者由三條相同或不相同的a肽鏈組成，具有一段螺旋結(jié)構(gòu)。肽鏈的氨基酸序列G-X-Y重復(fù)順序，其中G（甘氨酸）約占1/3，與形成螺旋結(jié)構(gòu)有關(guān)；另二種（X和Y）以脯氨酸和羥脯氨酸為多（附圖1）。2/1/20236圖1膠原結(jié)構(gòu)模式

2/1/20237根據(jù)膠原的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分布，

一般可分為三類(lèi)

①間質(zhì)膠原又稱(chēng)纖維膠原②基膜膠原即Ⅳ型膠原③細(xì)胞外膠原

2/1/20238間質(zhì)膠原又稱(chēng)纖維膠原分布于細(xì)胞和組織之間，以多聚的纖維束形式存在，作為組織和器官的主要支架。Ⅰ、Ⅲ型膠原廣泛分布于多種組織結(jié)締組織中為器官內(nèi)主要膠原。Ⅱ型膠原存在于軟骨內(nèi)。2/1/20239基膜膠原(Ⅳ型膠原)Ⅳ型膠原大多存在于基膜內(nèi)。Ⅳ型膠原的聚合成網(wǎng)狀以及柔順易彎的特性。Ⅳ型膠原與ECM的另一些成分層連蛋白（Ln)及硫酸肝素共同組成的基膜結(jié)構(gòu)。2/1/202310細(xì)胞外膠原

V型膠原:V型膠原為細(xì)纖維，組織內(nèi)分布廣泛，與其他膠原伴存.，功能：

1.有連接其它膠原的作用；使纖維長(zhǎng)度和寬度增加，并提高其抗降解力。

2.V型膠原圍繞細(xì)胞作為其外骨架；

3.在內(nèi)皮細(xì)胞表面則有抗凝血作用。

2/1/202311Ⅵ型膠原:Ⅵ型膠原為鏈樣大分子。電鏡下Ⅵ型膠原為細(xì)纖維，存于多數(shù)結(jié)締組織中。

功能：在細(xì)胞和纖維性基質(zhì)間起橋梁及粘附作用。2/1/202312、

彈力纖維

彈力纖維為無(wú)定形纖維，它與膠原纖維互相纏繞，在大動(dòng)脈可占50%，是動(dòng)脈主要成分之一，使動(dòng)脈具有收縮性

.完整的彈力膜可防止LDL進(jìn)入血管壁并抑制平滑肌細(xì)胞增殖

2/1/202313二非膠原糖蛋白Noncollagenous

Glycoproteins

是一類(lèi)高度交聯(lián)糖蛋白，溶解度很低，對(duì)細(xì)胞及ECM的其他成分有特異性粘附作用。非膠原糖蛋白種類(lèi)很多，目前研究較清楚的有纖維連接蛋白(Fn)及基膜連接蛋白(Ln)2/1/202314纖維連接蛋白fibronectin(Fn)有多個(gè)功能區(qū)，可分別與多種物質(zhì)結(jié)合發(fā)揮效應(yīng)：①與纖維蛋白結(jié)合，對(duì)血凝和創(chuàng)傷愈合是重要的；②與膠原結(jié)合，尤其是與變性的Ⅰ型膠原（明膠）親和性最高；③與肝素結(jié)合，從而連系ECM中的蛋白多糖并藉此調(diào)節(jié)與細(xì)胞表面相接觸；④與細(xì)胞結(jié)合，主要由Fn分子的RGD（Arg-Gly-Asp）氨基酸序列與細(xì)胞相應(yīng)受體結(jié)合，形成細(xì)胞內(nèi)外復(fù)合體，使細(xì)胞骨架纖維與細(xì)胞外基質(zhì)相連，影響細(xì)胞游走、吞噬生長(zhǎng)和分化。2/1/202315

2、基膜連接蛋白或稱(chēng)層連蛋白（Laminin,Ln）：Ln是基膜中主要的非膠原糖蛋白，Ln與同類(lèi)分子相連也可與Ⅳ型膠原和硫酸類(lèi)肝素相連功能：具有復(fù)雜的生物學(xué)功能，如調(diào)控細(xì)胞粘附，增殖，分化和表型。在體外Ln可促進(jìn)軸突生長(zhǎng)，神經(jīng)元存活及細(xì)胞移行。2/1/202316近幾年還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)和報(bào)道的連接糖蛋白主要有：①玻連蛋白（vitronectin,Vn）廣泛存在于血液和多種組織，為一種多功能黏附糖蛋白。VN在止血過(guò)程中有廣泛作用②細(xì)胞粘合素tenascin(Tn)，又稱(chēng)腱蛋白，廣泛存在于神經(jīng)組織、骨、軟骨、結(jié)締組織及上皮周?chē)?。功能不清楚，有抗黏附作用③粗纖維調(diào)節(jié)素（undulin

Ud）；又稱(chēng)波形蛋白，其結(jié)構(gòu)與FN相似，分布于全身結(jié)締組織中④血小板反應(yīng)蛋白（thrombospondin,Ts）；又稱(chēng)血酸黏附素，能影響內(nèi)皮細(xì)胞的黏附、運(yùn)動(dòng)、增殖，是一種有效的內(nèi)源性血管生成抑制因子2/1/202317三、蛋白多糖

（protoglycamPG）蛋白多糖是由一個(gè)核心蛋白作骨架與胺基多糖(Glycosaminoglycan,GAG)側(cè)鏈共價(jià)結(jié)合形成的生物大分子物質(zhì)，它們與膠原一起分布于細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜上，同時(shí)也分布于細(xì)胞膜上。2/1/202318蛋白多糖包括透明質(zhì)酸（Hyaluronicacid,HA)硫酸乙酰肝素（HeparanSulfateHS）硫酸皮膚素（DermatanSulfateDS）硫酸軟骨素(ChondroitinSulfateCS)硫酸角質(zhì)素(KeratansulfateKS)2/1/202319透明質(zhì)酸（Hyaluronic

acid,HA)HA廣泛存在于ECM中，是一個(gè)高度含水巨大的蛋白多糖聚體。HA主要由間質(zhì)細(xì)胞合成功能:(1)促進(jìn)細(xì)胞增殖，遷移參與，胚胎發(fā)生發(fā)育過(guò)程。

(2)在創(chuàng)口愈合和腫瘤發(fā)生等病理過(guò)程有重要作用

2/1/202320硫酸乙酰肝素（HeparanSulfateHS）是基膜主要成分之一，它與多種生物效應(yīng)分子（生長(zhǎng)因子及受體，ECM蛋白，黏附分子）互相作用，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、黏附及轉(zhuǎn)移等2/1/202321硫酸皮膚素（DermatanSulfateDS）DS與CS部分相似，所不同在結(jié)構(gòu)上，。功能：主要有抗凝血和抗血酸的活性，此外還有滋潤(rùn)皮膚，保護(hù)水分的作用2/1/202322硫酸軟骨素(ChondroitinSulfateCS)主要分布軟骨、骨、肌膜、韌帶和血管中，CS在體內(nèi)很少游離存在，而是與蛋白質(zhì)共價(jià)鍵形成PG大分子。功能：CS可促進(jìn)膠原纖維的形成和穩(wěn)定，除此CS有抗凝作用，保護(hù)和修復(fù)神經(jīng)元，CS有抗腫瘤作用，有抗氧化自由基作用2/1/202323硫酸角質(zhì)素(KeratansulfateKS)在大的PG聚合體中，含量較高，隨著聚合體的破壞，KS下降，CS上升。2/1/202324總之，膠原、粘連糖蛋白，蛋白多糖在細(xì)胞外形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，與細(xì)胞密切接觸，通過(guò)細(xì)胞表面的受體、細(xì)胞骨架、乃至細(xì)胞核相聯(lián)系，提供微環(huán)境中的信息傳遞，影響細(xì)胞生長(zhǎng)、分化等生理功能。

2/1/202325第二節(jié)組織內(nèi)ECM的生成和降解

一、ECM的合成

二、ECM的檢測(cè)方法

三、ECM的生成細(xì)胞

四、ECM形成的重要的調(diào)節(jié)因子

2/1/202326一、ECM的合成

三類(lèi)ECM成分的合成過(guò)程雖有所差別，但開(kāi)始都是在細(xì)胞內(nèi)以相應(yīng)的遺傳基因?yàn)槟０褰?jīng)翻譯和轉(zhuǎn)錄合成多肽后，分泌至細(xì)胞外，并在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外經(jīng)歷一系列加工、修飾而成。如膠原的生成細(xì)胞內(nèi)過(guò)程,前膠原DNA——(翻譯)_前膠原mRNA——(轉(zhuǎn)錄)前膠原———(羥化和糖基化)多肽細(xì)胞外過(guò)程,多肽經(jīng)分泌小泡分泌到細(xì)胞外————(去端肽和交聯(lián))-------膠原原分子——肽鏈邦

2/1/202327

2/1/202328二ECM檢測(cè)方法ECM的檢測(cè)方法很多1.免疫組化:可以針對(duì)ECM各種成分的抗體作免疫組化染色2.原位分子雜交:用相應(yīng)肽類(lèi)成分的核酸探針，標(biāo)以同位素或非同位素（如地高辛配基生物素）作原位分子雜交，結(jié)合光鏡及電鏡觀察，作出ECM的細(xì)胞及亞細(xì)胞水平的定位3.細(xì)胞體外培養(yǎng):組織可經(jīng)梯級(jí)離心,把檢測(cè)組織分離出各種細(xì)胞，分別作體外培養(yǎng)。2/1/202329為了區(qū)分各種ECM成分的不同型別，目前多采用免疫組化手段。由于組織內(nèi)ECM無(wú)處不在，且常多種成分同時(shí)伴存，而基質(zhì)的免疫原性又差，為避免型間交叉和非特異著色。必須選用抗同一類(lèi)型抗原，采用不同抗原決定簇的單克隆抗體，結(jié)合適當(dāng)?shù)娜旧椒?，才能滿意地顯示，

2/1/202330三、ECM的生成細(xì)胞

在不同器官產(chǎn)生ECM的生成細(xì)胞不盡相同。ECM產(chǎn)生不僅來(lái)原于實(shí)質(zhì)細(xì)胞，更重要是間質(zhì)細(xì)胞.(主要是成纖維細(xì)胞.，單核巨噬細(xì)胞，肥大細(xì)胞，效應(yīng)細(xì)胞如肝—星狀細(xì)胞，腎—系膜細(xì)胞，血管—平滑肌細(xì)胞等)。2/1/202331四、纖維化形成中的重要調(diào)控因子

在正常情況下,ECM有合成過(guò)程，也有降解過(guò)程.在ECM合成過(guò)程中，有些因子起著促進(jìn)作用,有些因子起著抑制作用,這些調(diào)控ECM合成或降解的因子有二類(lèi)

（一）

細(xì)胞因子（二）蛋白酶細(xì)胞外基質(zhì)逆轉(zhuǎn):

基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）及基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑（TIMP）。2/1/202332（一）細(xì)胞因子細(xì)胞因子（cytokine)是由細(xì)胞分泌的具有生物活性的低分子蛋白，在個(gè)體細(xì)胞間起著信息傳遞作用。細(xì)胞因子對(duì)細(xì)胞的增殖，分化及功能均有調(diào)節(jié)作用。2/1/202333細(xì)胞因子具有以下特點(diǎn)：①.它們由多種細(xì)胞產(chǎn)生，經(jīng)自泌、旁泌機(jī)制在其產(chǎn)生部位發(fā)揮作用。②.血液中及細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞因子，一般在進(jìn)入組織后經(jīng)酶解或生物轉(zhuǎn)化，形成活性因子才能發(fā)揮作用。③.細(xì)胞因子通過(guò)與細(xì)胞表面的相應(yīng)受體結(jié)合而產(chǎn)生效應(yīng)。④.常為多種因子先后或同時(shí)共同作用，相互協(xié)同或拮抗。⑤.組織內(nèi)活性因子的半衰期很短。2/1/202334

促ECM生成細(xì)胞因子:

促ECM生成有關(guān)的細(xì)胞因子很多

1.白細(xì)胞介質(zhì)（IL）

2.腫瘤壞死因子（TNF）

3.各種生長(zhǎng)因子（轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF-β)，血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF)，纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)，VEGF，IGF，EGF等2/1/2023351轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1

（TGF-β1主要由血小板單核巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞,在組織中主要來(lái)自非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞,(如成纖維細(xì)胞，肝臟Kupffer細(xì)胞，腎臟的系膜細(xì)胞，肺泡巨噬細(xì)胞等)，特別在炎癥和細(xì)胞壞死情況下轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)。2/1/202336TGFβ

在纖維化中的作用

1纖維化的啟動(dòng)和激活，

TGFβ

一方面促進(jìn)局部炎癥反應(yīng)，另一方面促

進(jìn)成纖維細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞增殖分化，使ECM大量沉積

2促進(jìn)肝星狀細(xì)胞增殖活化2/1/2023372、血小板源性生長(zhǎng)因子（PDGF）

PDGF生物學(xué)特性：1促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞分裂和增殖

2對(duì)間質(zhì)細(xì)胞有趨化反應(yīng)，對(duì)損傷組織的修復(fù)有重要作用

3誘導(dǎo)ECM的成分的合成除此對(duì)組織的修復(fù),,胚胎的發(fā)育和發(fā)生，腫瘤形成,動(dòng)脈粥樣硬化都有重要影響2/1/202338PDEF來(lái)源已知血小板，血循環(huán)中單核細(xì)胞能產(chǎn)生PDGF除此,單核巨噬細(xì)胞激活血管內(nèi)皮細(xì)胞，成纖維細(xì)胞，受損的平滑肌細(xì)胞均可產(chǎn)生2/1/202339

3白細(xì)胞介素家族

（InterleukinIL）白細(xì)胞介素是一種單核因子，可促進(jìn)小鼠胸腺細(xì)胞的PHA的有絲分裂反應(yīng)，其初命名為淋巴細(xì)胞激活因子，1979年國(guó)際統(tǒng)一命名為白細(xì)胞介素IL是細(xì)胞因子中種類(lèi)最多的一組，至今已發(fā)現(xiàn)12種，與ECM形成有關(guān)的IL有：IL1,IL6(促進(jìn)作用),IL10,(抑制作用)2/1/202340

IL1的來(lái)源IL-I包括IL-1a-及IL1β兩個(gè)多肽形式由局部浸潤(rùn)單核巨噬細(xì)胞與淋巴細(xì)胞釋放,除此以外，成纖維細(xì)胞，平滑肌細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞，上皮細(xì)胞在某些條件下也可產(chǎn)生2/1/202341IL-I作用：除免疫調(diào)節(jié)外，在纖維化發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起促進(jìn)作用。1.刺激纖維細(xì)胞及肝臟星狀細(xì)胞合成ECM。2.IL-1刺激MCP-1（單核巨噬細(xì)胞趨化肽-1）使單核巨噬細(xì)胞趨化并激活。2/1/202342

IL-6：IL-6又稱(chēng)肝細(xì)胞刺激因子，在體內(nèi)主要淋巴樣細(xì)胞產(chǎn)生，成纖維細(xì)胞也可產(chǎn)生，具有廣泛生物學(xué)活性作用：除免疫調(diào)節(jié)外，可促進(jìn)多種細(xì)胞增殖，。

2/1/2023434、腫瘤壞死因子

(TNF-a)：19世紀(jì)末人們就發(fā)現(xiàn)某些腫瘤患者感染細(xì)菌或注射細(xì)菌毒素混合物，會(huì)使腫瘤出血壞死，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為細(xì)菌內(nèi)毒素導(dǎo)致的效應(yīng)，1985年把這種有巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子稱(chēng)腫瘤壞死因子腫瘤壞死因子主要由單核巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的一種多肽,它不僅參與介導(dǎo)抗腫瘤，免疫調(diào)節(jié)，炎癥反應(yīng)和組織損傷等病理生理過(guò)程，也參與組織損傷的修復(fù)和結(jié)締組織代謝的調(diào)節(jié)。近年來(lái)對(duì)TNF-a在纖維化的過(guò)程中的作用受到廣泛重視。2/1/202344TNF-a在纖維化形成中的作用TNF-a在纖維化形成中的作用是復(fù)合作用，早期以促進(jìn)成纖維樣細(xì)胞激活、增殖為特征，從而具有促進(jìn)纖維化形成作用,中、后期則表現(xiàn)為一定的抑制膠原合成的作用，并具有一定的抗纖維化的特征。2/1/202345此外促進(jìn)組織內(nèi)膠原形成還有EGF、TGF-aFGF、IGF等?？傊诮M織炎癥損傷后，組織內(nèi)多種細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，它們相互作用形成網(wǎng)絡(luò)狀參與調(diào)節(jié)間葉細(xì)胞活化或信號(hào)間傳遞。最終引起ECM合成增加，纖維化的發(fā)生。2/1/202346、抑制ECM形成的細(xì)胞因子

1、γ干擾素(interferons-γ,IFN-γ)2、維生素E(VitE)3、白細(xì)胞介素10（IL10）2/1/202347（1）γ干擾素（IFN-r）

IFNγ的來(lái)源:由抗原特異性淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞產(chǎn)生，具有高度生物活性的細(xì)胞因子，也是重要免疫調(diào)節(jié)因子2/1/202348IFNr的生物特性;除了免疫調(diào)節(jié)作用以外，在纖維化的過(guò)程中，是一種抑制ECM形成的重要因子①對(duì)膠原等ECM基因轉(zhuǎn)錄,翻譯后修飾有抑制作用②對(duì)纖維化細(xì)胞的增殖有抑制作用.

2/1/202349（2）維生素E（VITE）維生素E是脂溶性維生素,2/1/202350VITE,最重要的作用是阻斷自由基鏈反應(yīng)的，故能去除自由基。VITE在細(xì)胞膜上最豐富。2/1/202351（3）白細(xì)胞介素10（IL10）IL10主要由Th2產(chǎn)生，單核巨噬細(xì)胞,，肝kupffer細(xì)胞，肝星狀細(xì)胞均可產(chǎn)生。功能:除免疫以調(diào)節(jié)功能外，IL10是重要的抗纖維化因子，具有抑制ECM的合成2/1/202352ECM蛋白與其他類(lèi)型蛋白一樣，有合成過(guò)程，也有降解過(guò)程，ECM降解都是有由酶來(lái)催化，這種蛋白酶類(lèi)屬于金屬鋅離子依賴(lài)性內(nèi)肽酶，故稱(chēng)基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs),同樣在機(jī)體內(nèi)分泌另一種拮抗MMPs的酶，稱(chēng)組織蛋白酶抑制劑(TIMPs)

（二）細(xì)胞外基質(zhì)逆轉(zhuǎn)

2/1/202353基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）

MMP是一組金屬鋅離子依賴(lài)性內(nèi)肽酶，包括多種結(jié)構(gòu)相似,能夠消化基質(zhì)和膠原的酶，目前致少克隆了結(jié)18種。根據(jù)結(jié)構(gòu)及能夠消化的底物不同,主要分為三組，MMP1、MMP2、MM3。2/1/202354所有MMP均具有以下共同特點(diǎn)①.鋅為酶活性必須的輔助因子②.均含有2個(gè)Ca+參與酶活性，并為酶活性的穩(wěn)定必備③.均以酶原形式分泌在細(xì)胞內(nèi)外或細(xì)胞表面發(fā)揮酶解作用④.通過(guò)蛋白分解去除氨基酸末端而激活⑤.被TIMP特異性抑制。

2/1/202355幾種常見(jiàn)MMP來(lái)源及作用：MMP1（間質(zhì)膠原酶及中性粒細(xì)胞膠原酶）作用底物是間質(zhì)性膠原（膠原Ⅰ、Ⅱ、III），也作用于膠原Ⅶ、Ⅹ及明膠。

MMP1來(lái)源:中性粒細(xì)胞及一些器官的間質(zhì)細(xì)胞（如肝的星狀細(xì)胞）。2/1/202356MMP2（Ⅳ型膠原酶或明膠酶A）

1作用:MMP2底物是Ⅳ膠原,變性的膠原（明膠）和Ⅳ、Ⅴ膠原，對(duì)Fn也有一定作用。

2來(lái)源:主要來(lái)自器官各種間質(zhì)細(xì)胞（肝星狀細(xì)胞，腎系膜細(xì)胞等）合成。亦來(lái)自血內(nèi)中性白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞2/1/202357MMP3（又稱(chēng)基質(zhì)溶介素）MMP3作用較廣泛，主要作用于蛋白多糖，非膠原糖蛋白FnLn。

2/1/202358MMP對(duì)ECM降解機(jī)制：1水介GLY-IIC或Leu的多肽，2從而使膠原分子的三條螺旋解旋，當(dāng)膠原分子三條多肽某一條肽鏈膠原酶切斷后，其余二條肽鏈即發(fā)生變性，。3被中性蛋白酶和溶酶體等蛋白酶近一步降解消化。

2/1/202359

組織金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)

MMP和TIMP產(chǎn)生于同一細(xì)胞，在正常情況下MMP/TIMP處于平衡狀態(tài)，相互調(diào)控。在病理情況下，MMP/TIMP發(fā)生失控，引起疾病或

ECM沉積，導(dǎo)致器官纖維化。2/1/202360TIMP是一種特異性抑制MMP活性的糖蛋白，它的家族有四個(gè)成員即TIMP—1,TIMP—2,TIMP3及TIMP—4。不同的TIMP的作用有差別，但基本功能能特異性抑制MMP酶的活性2/1/202361TIMP的生成

TIMP主要由巨噬細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞所產(chǎn)生，廣泛存在于組織和液體中，能被多種細(xì)胞因子誘導(dǎo)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)。2/1/202362

TIMP對(duì)MMP的抑制作用機(jī)制1阻止MMP酶原活化，

2TIMP與活化的MMP直接形成1：1復(fù)合體，從而抑制其活性。2/1/202363總之

ECM的降解和吸收受著多方面的調(diào)節(jié)，特別是MMP和TIMP相互拮抗作用.MMP和TIMP來(lái)自同一細(xì)胞，只有MMP濃度超過(guò)TIMP時(shí)，ECM才能被降介。

2/1/202364器官纖維化器官纖維化是臨床上常見(jiàn)的一種病理狀態(tài)，是創(chuàng)傷，感染，炎癥、血液循環(huán)障礙及免疫反應(yīng)等多種機(jī)體內(nèi)外致病因素作用下，以ECM異常沉積為特征的各種疾病的不良結(jié)局。目前，有關(guān)器官纖維化的形成機(jī)制尚不清楚，臨床上更是缺乏有限的早期診斷方法和治療手段2/1/202365第一節(jié)肝纖維化（hepaticFibrosis）

肝纖維化是指肝內(nèi)纖維結(jié)締組織異常增生，多繼發(fā)于持續(xù)性損傷及炎癥后組織修復(fù)過(guò)程中，肝纖維化已成為醫(yī)學(xué)上研究的熱點(diǎn)。2/1/202366

輕度的肝纖維化稱(chēng)纖維肝(fibroticliver)，重度的且伴有再生結(jié)節(jié)的假小葉形成，則稱(chēng)肝硬變（Cirrhosisofliver）。肝纖維化是慢性肝病最重要的特征，也是慢性肝病近一步發(fā)展惡化的重要原因

2/1/202367圖3肝纖維化2/1/202368圖4肝纖維化2/1/202369圖5肝硬化（表面）2/1/202370圖6肝硬化（表面）2/1/202371圖7肝硬化（切面）2/1/2023722/1/2023732/1/2023742/1/202375二肝纖維化的病因:肝纖維化的病因很多，病毒性肝炎、慢性酒精中毒、肝內(nèi)外膽汁淤積，藥物及毒物的慢性中毒、某些先天或后天的代謝性疾病、血吸蟲(chóng)病，都可成為肝纖維化的始動(dòng)因素。一般來(lái)說(shuō)，在西方國(guó)家以慢性酒精中毒為主，在我國(guó)則以乙型和丙型病毒性肝炎為最常見(jiàn)，2/1/202376三纖維化時(shí)肝內(nèi)ECM的變化

，（1.）膠原含量的改變：膠原含量可

高于正常5倍—10倍，ⅠⅢ型膠原明顯增多（2.）膠原分布的改變：纖維化時(shí)肝內(nèi)間質(zhì)性膠原不僅

聚集于匯管區(qū)，而且出現(xiàn)于小葉內(nèi)形成纖維間隔,Ⅲ、

V型膠原還可出現(xiàn)于血竇周?chē)g隙和Disse間隙內(nèi).

有所增多。2/1/2023772/1/202378圖9正常肝小葉模式（立體）（2.）膠原分布的改變：纖維化時(shí)肝內(nèi)間質(zhì)性膠原不僅聚集于匯管區(qū)，而且出現(xiàn)于小葉內(nèi)形成纖維間隔,Ⅲ、V型膠原還可出現(xiàn)于血竇周?chē)g隙和Disse間隙內(nèi).纖維化時(shí)肝內(nèi)Ⅳ和Ⅵ型膠原在血竇、匯管區(qū)等處均有所增多。2/1/202379

2.非膠原糖蛋白的改變：Fn:Fn在肝纖維化形成中相當(dāng)活躍，往往在肝臟受損早期即明顯增多，當(dāng)肝硬化活動(dòng)進(jìn)展時(shí),小葉內(nèi)肝細(xì)胞壞死處又出現(xiàn)新的Fn沉積,2/1/202380Ln:

Ln在正常肝內(nèi)存在于血管和膽管的基膜內(nèi)，肝竇內(nèi)皮下Disse隙內(nèi)并無(wú)Ln，但在肝纖維化時(shí)，不僅纖維間隔有Ln，血竇內(nèi)也有Ln沉積，Ln與增多的Ⅳ型膠原共同形成基膜，導(dǎo)致血竇毛細(xì)血管化，嚴(yán)重地影響肝細(xì)胞與血液之間的交換。且因Disse隙內(nèi)過(guò)多

ECM沉積，使血竇受壓，是門(mén)脈高壓的原因之一。2/1/2023813蛋白多糖：肝纖維化時(shí)GAG總量也大大增加，可以為正常5倍—10倍.其中增加最多的是透明質(zhì)酸(HA),硫酸膚質(zhì)（DS）和硫酸軟骨素（CS）。

2/1/2023822/1/202383四、肝臟膠原蛋白細(xì)胞來(lái)源肝內(nèi)纖維性結(jié)締組織主要來(lái)源于兩方面。1.匯管區(qū)的成纖維細(xì)胞2.另一面來(lái)源于肝小葉內(nèi)實(shí)質(zhì)細(xì)胞(肝細(xì)胞、膽管上皮細(xì)胞)及非實(shí)質(zhì)細(xì)胞(竇內(nèi)皮細(xì)胞,Kupffer細(xì)胞,肝星狀細(xì)胞).總的說(shuō)來(lái)，肝內(nèi)各種細(xì)胞都參與ECM的生成，Kupffer細(xì)胞本身并不合成ECM，而在ECM生成過(guò)程中起重要的調(diào)節(jié)作用。能直接合成并分泌ECM的細(xì)胞有肝星狀細(xì)胞、竇內(nèi)皮細(xì)胞、肝細(xì)胞、膽管上皮細(xì)胞等、其中肝星狀細(xì)胞最為突出。2/1/202384肝星狀細(xì)胞

肝星狀細(xì)胞（hepaticstellatecell,HSC）又稱(chēng)lto細(xì)胞或貯脂細(xì)胞，為肝內(nèi)非實(shí)質(zhì)細(xì)胞的重要成分。HSC位于竇內(nèi)皮下Disse隙內(nèi)，具有調(diào)節(jié)血流的作用。電鏡下HSC胞漿內(nèi)含有數(shù)量不等的脂滴（內(nèi)含視黃酸類(lèi)物質(zhì)即是VitA),，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和其他細(xì)胞器較少。2/1/202385圖20正常肝小葉模式2/1/202386圖22正常肝儲(chǔ)脂細(xì)胞（電鏡）19世紀(jì)末人們就發(fā)現(xiàn)某些腫瘤患者感染細(xì)菌或注射細(xì)菌毒素混合物，會(huì)使腫瘤出血壞死，當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為細(xì)菌內(nèi)毒素導(dǎo)致的效應(yīng)，1985年把這種有巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子稱(chēng)腫瘤壞死因子TNF-a的來(lái)源:是由活化的單核/巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的一種活性多肽2/1/202387HSC生理功能。①調(diào)節(jié)血竇血流。②攝取VitA并儲(chǔ)存VitA轉(zhuǎn)化物質(zhì)——視黃酸。③可能具有調(diào)節(jié)肝細(xì)胞再生作用。④合成ECM.2/1/202388HSC激活后呈現(xiàn)的生物特點(diǎn)①形態(tài)類(lèi)似肌纖維母細(xì)胞（myofibroblast）②增殖活性明顯增強(qiáng)。③胞質(zhì)中含視黃酸物質(zhì)的脂滴減少或消失；④胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)a-平滑肌肌動(dòng)蛋白（a-SMA）表達(dá)。這可通過(guò)免疫組化染色Dm來(lái)證實(shí)，a-SMA被認(rèn)為是HSC激活的主要標(biāo)志；⑤合成多種ECM成分的能力明顯增強(qiáng)，⑥分泌多種促纖維化細(xì)胞因子2/1/202389圖23活化儲(chǔ)脂細(xì)胞（電鏡）2/1/202390五、肝纖維化發(fā)生機(jī)制

（1）肝星狀細(xì)胞活化和ECM沉積

(2)HSC激活的調(diào)控

2/1/202391（1）肝星狀細(xì)胞活化和ECM合成肝臟受損時(shí)，HSC受到各種致病因子的刺激，從靜息狀態(tài)轉(zhuǎn)化為激活狀態(tài)。；HSC的激活可分為兩個(gè)階段；啟動(dòng)階段和持續(xù)階段。

啟動(dòng)階段指HSC及對(duì)各種細(xì)胞因子和刺激的敏感性增強(qiáng)；持續(xù)階段指由于這些刺激因子持續(xù)作用,而維持HSC激活狀態(tài),并有纖維形成和ECM的沉積。2/1/202392

星肝狀細(xì)胞激活啟動(dòng)階段

肝臟炎癥、壞死時(shí)，Kupffer細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、血小板及損傷的肝細(xì)胞可分泌TGF-βPDGF等促進(jìn)纖維化細(xì)胞因子，使HSC表面的TGF和PDGF受體表達(dá)增強(qiáng)，增加對(duì)促纖維化因子的敏感性，HSC出現(xiàn)活化(旁分泌刺激過(guò)程)。啟動(dòng)階段

kuPffer細(xì)胞可能是肝臟損傷過(guò)程中HSC激活的關(guān)鍵細(xì)胞，2/1/202393肝星狀細(xì)胞激活持續(xù)階段除啟動(dòng)階段多種細(xì)胞分泌細(xì)胞因子(旁分泌刺激過(guò)程)。和激活的肝星狀細(xì)胞

不斷分泌分泌TGFβ1,FGF等細(xì)胞因子(自分泌)

,這些細(xì)胞因子不斷刺激未轉(zhuǎn)化的肝星狀細(xì)胞，這樣從旁分泌和自分泌的細(xì)胞因子不斷刺激,肝星狀細(xì)胞不斷增殖并轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，最后導(dǎo)致肝內(nèi)大量ECM沉積。

2/1/202394圖24肝星狀細(xì)胞活化（示意兔）2/1/202395

HSC的激活是因?yàn)?/p>

(1)Kupffer細(xì)胞活化，活化后分泌促纖維化細(xì)胞因子(TGFβ1及EGF等)激活HSC(旁分泌)。

(2)血小板可以產(chǎn)生PDGF、TGFβ1及EGF等，。

(3)激活的HSC分泌促纖維化細(xì)胞因子(TGFβ1及EGF等)(自分泌)

。

(4)肝細(xì)胞通過(guò)釋放脂質(zhì)過(guò)氧化物對(duì)HSC激活起促進(jìn)作用。

激活HSC。

(2)血小板可以產(chǎn)生PDGF、TGFβ1及EGF等，。

(3)肝細(xì)胞主要通過(guò)2/1/202396二、HSC激活的調(diào)控

在HSC激活的過(guò)程中有兩類(lèi)因素參與其從靜息狀態(tài)到激活狀態(tài)的調(diào)控，1細(xì)胞因子，

2ECM逆轉(zhuǎn)（MMP/TIMP）。2/1/202397（一）細(xì)胞因子

體外研究表明，HSC激活的過(guò)程中受到旁分泌及自分泌產(chǎn)生的細(xì)胞因子的調(diào)控。受損肝細(xì)胞能產(chǎn)生HSC激活因子，包括脂質(zhì)過(guò)氧化物,IGF及IGF連接蛋白。2/1/202398TGFβ1是肝損傷后全面促進(jìn)肝纖維化中的一具關(guān)鍵細(xì)胞因子，在肝纖維化中發(fā)揮重要作用。在肝臟TGFβ1主要由激活的HSC和成纖維細(xì)胞，Kupffer細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞等合成。其中Kupffer細(xì)胞是最主要的。2/1/202399PDFG是一種生要的促分裂劑，在肝纖維化發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起關(guān)鍵作用。、

靜息的HSC不表達(dá)PDGF受體，HSC活化過(guò)程中一個(gè)重要特征是增加PDGF受體表達(dá)。2/1/2023100此外，TNF-a,IL1,IL6,IGF-2、IGF-1都是HSC的有絲分裂原促進(jìn)成纖維細(xì)胞和HSC增殖。

IFN-γ,VitE，IL10則抑制HSC活化，

2/1/2023101肝纖維化機(jī)制模式如下：在生物、理化和損傷因素刺激后------肝慢性炎癥及肝細(xì)胞壞死

-------------體內(nèi)細(xì)胞因子.的合成和分泌發(fā)生變化---------，通過(guò)細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)分別表現(xiàn)出成纖維細(xì)胞增殖和HSC激活-------導(dǎo)致肝內(nèi)大量ECM沉積-----纖維化。

2/1/2023102（二）基質(zhì)逆轉(zhuǎn)的控制基質(zhì)的逆轉(zhuǎn)與調(diào)控是由MMPs和TIMPs介導(dǎo)的。結(jié)果顯示，肝纖維化發(fā)生中，甚至在肝纖維化進(jìn)展期均存在著基質(zhì)降解。然而，基質(zhì)的合成作用遠(yuǎn)大于其降解，或者基質(zhì)的降解被TIMPs所抑制，結(jié)果導(dǎo)致ECM的大量沉積。2/1/2023103

肝纖維化小結(jié)1.肝慢性炎癥及肝細(xì)胞壞死是肝纖維化啟動(dòng)因子

.2.肝內(nèi)多種細(xì)胞能合成分泌ECM，而在肝纖維化中起重要作用的是活化的HSC及其轉(zhuǎn)化的肌成纖維細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，

3多種因素可使星狀細(xì)胞細(xì)胞活化和ECM生成，其中細(xì)胞因子作用更明顯。肝內(nèi)細(xì)胞因子主要來(lái)自單核巨噬細(xì)胞、Kupffer細(xì)胞及活化的星狀細(xì)胞。4ECM的降解主要靠MMP，肝損傷早期MMP活化既有修復(fù)意義同時(shí)又使HSC活化，啟動(dòng)了ECM的合成和沉積，肝纖維化后期，MMP合成降低或TIMP增高，使酶降解活信受阻，ECM得以大量沉積。2/1/2023104肝纖維化動(dòng)物模型的建立方法很多，有化學(xué)藥物，異種血清，酒精，總膽管結(jié)扎等，其中化學(xué)藥物導(dǎo)致肝纖維化動(dòng)物模型最常用常用化學(xué)藥物四氯化碳（CCl4）二乙基亞硝胺（DMN），硫代乙酰胺（TAA）等常用方法：腹腔注射，胃灌注因致病因素不同，給藥方法不同，肝纖維化出現(xiàn)時(shí)間差異很大2/1/2023105第二節(jié)肺纖維化（pulmonaryfibrosis）

肺纖維化是多種刺激物如感染、藥物，化學(xué)制劑，有機(jī)或無(wú)機(jī)粉塵（硅肺），自身免疫性疾病造成的肺泡損傷的終末病理結(jié)果，其中一半以上病例無(wú)明確病因可循，稱(chēng)之為特發(fā)性肺纖維化（idopathicpulmonaryfibrosisIPF）常呈進(jìn)行性發(fā)展，其死亡率高，基至五年生存率僅為30%—50%。2/1/2023106一、肺纖維化啟動(dòng)因子

1、肺泡上皮細(xì)胞損傷2、吞噬細(xì)胞激活2/1/20231071、肺泡上皮細(xì)胞損傷肺泡上皮細(xì)胞的損傷是纖維發(fā)病過(guò)程一個(gè)重要特征，肺損傷后引起一系列結(jié)構(gòu)和膜蛋白的改變，如細(xì)胞骨架改變，上皮粘附分子的的異常表達(dá)，肺泡上皮細(xì)胞損傷是肺纖維化發(fā)展必須條件。其中Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞最為重要。

2/1/20231082、吞噬細(xì)胞激活，肺內(nèi)巨噬細(xì)胞是炎癥中最重要細(xì)胞之一。肺吞噬細(xì)胞有二類(lèi)。1.肺泡巨噬細(xì)胞（AM）來(lái)自炎癥

2.為肺泡隔巨噬細(xì)胞（IM）來(lái)自肺泡原始間葉細(xì)胞。2/1/2023109三、肺纖維化過(guò)程

(1)早期表現(xiàn)為肺炎癥，水腫、和炎細(xì)胞浸。(2)于第三天近肺泡血管周?chē)闻菥奘杉?xì)胞開(kāi)始增生，細(xì)胞由星狀逐漸變細(xì)長(zhǎng)并互相吻合成網(wǎng)，這時(shí)Dm，a-sma染色呈陽(yáng)性，這證明這些巨噬細(xì)胞向肌纖維細(xì)胞分化。(3)2周后間質(zhì)細(xì)胞的增生十分突出，(4)4周后已出現(xiàn)成片纖維化病灶，，2/1/2023110四調(diào)節(jié)肺纖維化的細(xì)胞因子1,巨噬細(xì)胞趨化因子2,TH1/TH2細(xì)胞因子3,成纖維細(xì)胞相關(guān)因子2/1/20231111,巨噬細(xì)胞趨化因子

巨噬細(xì)胞趨化因子N末端具有三個(gè)氨基酸殘基Glu-Leu-Arg(ELR)(谷氨酸、賴(lài)氨酸、精氨酸)結(jié)構(gòu)單元，ELR結(jié)構(gòu)單元具有強(qiáng)烈的血管生成活性，促進(jìn)血管生成。血管生成是纖維化發(fā)生的一個(gè)先決條件。

2/1/20231122,TH1/TH2細(xì)胞因子

TH1和TH2細(xì)胞因子最初被認(rèn)為是輔助性T細(xì)胞產(chǎn)生，現(xiàn)已知包括成纖維細(xì)胞，單核巨噬細(xì)胞，肥大細(xì)胞均可產(chǎn)生

TH1（I型細(xì)胞因子）包括IL2,L12IFNγ.

TNF-aTH2（Ⅱ型細(xì)胞因子）包括IL4IL5IL10,MCP---12/1/2023113

TH1和TH2細(xì)胞因子作用TH1細(xì)胞因子可能促進(jìn)組織向正常結(jié)構(gòu)修復(fù)。TH2細(xì)胞因子可能參與成纖維細(xì)胞激活，增殖,最后導(dǎo)致

ECM沉積和纖維形成。2/1/20231143,成纖維細(xì)胞相關(guān)因子

成纖維細(xì)胞是合成，分泌膠原纖維的主要細(xì)胞，成纖維細(xì)胞相關(guān)因子主要參與肺泡及氣道上皮損傷后組織修復(fù)和纖維化過(guò)程。2/1/2023115近年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)多種促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，ECM形成相關(guān)的細(xì)胞因子（TGFβ1,PDGF,IL

TNF-a,IGF等），其中TGFβ1，PDGF是關(guān)鍵性生長(zhǎng)因子。除此ET1與肺纖維化形成有關(guān)

2/1/2023116五,肺纖維化過(guò)程中MMP/TIMP發(fā)化

肺纖維化早期MMP分泌增加，活性增強(qiáng)起著溶解、破壞基底膜及膠原的作用。以后由于多種因素的影響，MMP逐漸變?yōu)榈退蕉鳷IMP開(kāi)始上調(diào)。TIMP一方面抑制MMP，另一方面基質(zhì)膠原活性下降引起MMP/TIMP比例失調(diào)，從而發(fā)展為ECM沉積，肺纖維化發(fā)生和發(fā)展。2/1/2023117肺纖維化動(dòng)物模型的建立方法很多，有放射性物質(zhì)，藥物（博萊霉素.