细胞外基质与器官纤维化课件.ppt

1、细胞外基质与器官纤维化（优选）细胞外基质与器官纤维化具有复杂的生物学功能，如调控细胞粘附，增殖，分化和表型。组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP)三类ECM成分的合成过程虽有所差别，但开始都是在细胞内以相应的遗传基因为模板经翻译和转录合成多肽后，分泌至细胞外，并在细胞内或细胞外经历一系列加工、修饰而成。1水介GLYIIC或Leu的多肽，它们由多种细胞产生，经自泌、旁泌机制在其产生部位发挥作用。根据胶原的形态和结构特点 及分布，一般可分为三类常用方法腹腔注射，胃灌注HA广泛存在于ECM中，是一个高度含水巨大的蛋白多糖聚体。(2)血小板可以产生PDGF、TGF1及EGF等，。肝内细胞因子主要来自单核巨噬

2、细胞、Kupffer细胞及活化的星状细胞。TNFa在纤维化形成中的作用是复合作用，早期以促进成纤维样细胞激活、增殖为特征，从而具有促进 纤维化形成作用,中、后期则表现为一定的抑制胶原合成的作用，并具有一定的抗纤维化的特征。ECM蛋白与其他类型蛋白一样，有合成过程，也有降解过程，ECM降解都是有由酶来催化，这种蛋白酶类属于金属锌离子依赖性内肽酶，故称基质金属蛋白酶（MMPs),同样在机体内分泌另一种拮抗MMPs的酶，称组织蛋白酶抑制剂(TIMPs)肝内细胞因子主要来自单核巨噬细胞、Kupffer细胞及活化的星状细胞。第一节 细胞外基质（Extracellular Matrix,ECM）的组成及其

3、代谢和功能胶原是多数组织中ECM的主要成分，目前已发现至少19种基因序列不同的胶原 第一节 细胞外基质（Extracellular Matrix,ECM）的组成及其代谢和功能ECM结构：是由蛋白质和碳水化合物组成的复合物。细胞外基质一般包括胶原、非胶原糖蛋白及蛋白多糖ECM 功能：不仅起支架作用，而 且对调控细胞粘附，增殖，分化和表型。在创口愈合和肿瘤发生等病理过程有重要作用 一 胶原（Collagen）胶原分类n胶原是多数组织中ECM的主要成分，目前已发现至少19种基因序列不同的胶原n胶原分类:n一、按其发现的顺序;分别命为型、型、型其中 V 几乎遍及所有结缔组织。n二、按分布及部位 间质性

4、胶原、基膜胶原、细胞间胶原n三、按形态结构 束状胶原、网状胶原、微丝状胶原、锚样细丝胶原胶原基本结构n胶原基本结构单位是原胶原分子，后者由三条相同或不相同的a肽链组成，具有一段螺旋结构。n肽链的氨基酸序列GXY重复顺序，其中G（甘氨酸）约占1/3，与形成螺旋结构有关；另二种（X和Y）以脯氨酸和羟脯氨酸为多（附图1）。图1 胶原结构模式n 根据胶原的形态和结构特点 及分布，一般可分为三类 n 间质胶原又称纤维胶原 n 基膜胶原即型胶原 n 细胞外胶原 间质胶原又称纤维胶原n分布于细胞和组织之间，以多聚的纤维束形式存在，作为组织和器官的主要支架。n、型胶原广泛分布于多种组织结缔组织中为器官内主要胶

5、原。n型胶原存在于软骨内。基膜胶原(型胶原)n型胶原大多存在于基膜内。型胶原的聚合成网状以及柔顺易弯的特性。型胶原与ECM的另一些成分层连蛋白（Ln)及硫酸肝素共同组成的基膜结构。细胞外胶原V型胶原:V型胶原为细纤维，组织内分布广泛，与其他胶原伴存.，功能 1.有连接其它胶原的作用；使纤维长度和宽度增加，并提高其抗降解力。2.V型胶原围绕细胞作为其外骨架；3.在内皮细胞表面则有抗凝血作用。型胶原:n型胶原为链样大分子。电镜下型胶原为细纤维，存于多数结缔组织中。n n 功能在细胞和纤维性基质间起桥梁及粘附作用n。、弹力纤维弹力纤维为无定形纤维，它与胶原纤维互相缠绕，在大动脉可占50%，是动脉主要

6、成分之一，使动脉具有收缩性.完整的弹力膜可防止LDL进入血管壁并抑制平滑肌细胞增殖 n二非胶原糖蛋白nNoncollagenous Glycoproteinsn是一类高度交联糖蛋白，溶解度很低，对细胞及ECM的其他成分有特异性粘附作用。非胶原糖蛋白种类很多，目前研究较清楚的有纤维连接蛋白(Fn)及基膜连接蛋白(Ln)硫酸角质素(Keratan sulfate KS)MMP对ECM降解机制另一面来源于肝小叶内实质细胞(肝细胞、胆管上皮细胞)及非实质细胞(窦内皮细胞,Kupffer细胞,肝星状细胞).是一类高度交联糖蛋白，溶解度很低，对细胞及ECM的其他成分有特异性粘附作用。(1)早期表现为肺炎症

7、，水肿、和 炎细胞浸。图23活化储脂细胞（电镜）功能:除免疫以调节功能外，IL10是重要的抗纤维化因子，具有抑制ECM的合成胶原是多数组织中ECM的主要成分，目前已发现至少19种基因序列不同的胶原能直接合成并分泌ECM的细胞有肝星状细胞、窦内皮细胞、肝细胞、胆管上皮细胞等、其中肝星状细胞最为突出。器官纤维化TH1细胞因子可能促进组织向正常结构修复。锌为酶活性 必须的辅助因子除免疫调节外，在纤维化发生发展过程中起促进作用。Noncollagenous GlycoproteinsTIMP主要由巨噬细胞和间质细胞所产生，广泛存在于组织和液体中，能被多种细胞因子诱导产生和调节。n纤维连接蛋白fibro

8、nectin(Fn)有多个功能区，可分别与多种物质结合发挥效应n 与纤维蛋白结合，对血凝和创伤愈合是重要的；n 与胶原结合，尤其是与变性的型胶原（明胶）亲和性最高；n 与肝素结合，从而连系ECM中的蛋白多糖并藉此调节与细胞表面相接触；n与细胞结合，主要由Fn分子的RGD（ArgGlyAsp）氨基酸序列与细胞相应受体结合，形成细胞内外复合体，使细胞骨架纤维与细胞外基质相连，影响细胞游走、吞噬生长和分化。n 2、基膜连接蛋白或称层连蛋白（Laminin,Ln）nLn是基膜中主要的非胶原糖蛋白，Ln与同类分子相连也可与型胶原和硫酸类肝素相连n 功能n 具有复杂的生物学功能，如调控细胞粘附，增殖，分化

9、和表型。n在体外Ln可促进轴突生长，神经元存活及细胞移行。n近几年还陆续发现和报道的连接糖蛋白主要有n玻连蛋白（vitronectin,Vn）广泛存在于血液和多种组织，为一种多功能黏附糖蛋白。VN在止血过程中有广泛作用n细胞粘合素tenascin(Tn)，又称腱蛋白，广泛存在于神经组织、骨、软骨、结缔组织及上皮周围。功能不清楚，有抗黏附作用n粗纤维调节素（undulin Ud）；又称波形蛋白，其结构与FN相似，分布于全身结缔组织中n血小板反应蛋白（thrombospondin,Ts）；又称血酸黏附素，能影响内皮细胞的黏附、运动、增殖，是一种有效的内源性血管生成抑制因子图9正常肝小叶模式（立体）

10、肝纤维化动物模型的建立ECM的检测方法 很多 可能具有调节肝细胞再生作用。HSC激活后呈现的生物特点另二种（X和Y）以脯氨酸和羟脯氨酸为多（附图1）。肝纤维化是慢性肝病最重要的特征，也是慢性肝病 近一步发展恶化的重要原因硫酸皮肤素（Dermatan Sulfate DS）第二节 组织内ECM的生成和降解作用底物是间质性胶原（胶原、III），也作用于胶原、及明胶。透明质酸（Hyaluronic acid,HA)ECM的检测方法 很多三、蛋白多糖（protoglycam PG）n蛋白多糖是由一个核心蛋白作骨架与胺基多糖(Glycosaminoglycan,GAG)侧链共价结合形成的生物大分子物质，

11、它们与胶原一起分布于细胞外基质和基底膜上，同时也分布于细胞膜上。n蛋白多糖包括n透明质酸（Hyaluronic acid,HA)n硫酸乙酰肝素（Heparan Sulfate HS）n硫酸皮肤素（Dermatan Sulfate DS）n硫酸软骨素(Chondroitin Sulfate CS)n硫酸角质素(Keratan sulfate KS)(1)早期表现为肺炎症，水肿、和 炎细胞浸。被TIMP特异性抑制。内皮细胞损害后,不仅抗凝血功能 下降,而且可释放多种细胞因子（IL1,TNF a,MCP1）而启动GS过程(2)血小板可以产生PDGF、TGF1及EGF等，。在不同器官产生ECM的生成细

12、胞不尽相同。1 阻止MMP酶原活化，促ECM生成细胞因子:促ECM生成有关的细胞因子很多1.某些先天或后天的代谢性疾病、均含有2个Ca+参与酶活性，并为酶活性的稳定 必备TH2（型 细胞因子）包括IL 4 IL 5 IL10,通过蛋白分解去除氨基酸末端而激活刺激纤维细胞及肝脏星状细胞合成ECM。透明质酸（Hyaluronic acid,HA)nHA广泛存在于ECM中，是一个高度含水巨大的蛋白多糖聚体。HA主要由间质细胞合成n功能:(1)促进细胞增殖，迁移参与，胚胎发生发育过程。(2)在创口愈合和肿瘤发生等病理过程有重要作用 硫酸乙酰肝素（Heparan Sulfate HS）n是基膜主要成分之

13、一，n它与多种生物效应分子（生长因子及受体，ECM蛋白，黏附分子）互相作用，参与调节细胞增殖、分化、黏附及转移等硫酸皮肤素（Dermatan Sulfate DS）nDS与CS部分相似，所不同在结构上，。n功能主要有抗凝血和抗血酸的活性，此外还有滋润皮肤，保护水分的作用硫酸软骨素(Chondroitin Sulfate CS)n主要分布软骨、骨、肌膜、韧带和血管中，CS在体内很少游离存在，而是与蛋白质共价键形成PG大分子。n功能CS可促进胶原纤维的形成和稳定，除此CS有抗凝作用，保护和修复神经元，CS有抗肿瘤作用，有抗氧化自由基作用硫酸角质素(Keratan sulfate KS)n在大的PG

14、聚合体中，含量较高，随着聚合体的破坏，KS下降，CS上升。n总之，胶原、粘连糖蛋白，蛋白多糖在细胞外形成网络状结构，与细胞密切接触，通过细胞表面的受体、细胞骨架、乃至细胞核相联系，提供微环境中的信息传递，影响细胞生长、分化等生理功能。第二节 组织内ECM的生成和降解 n一、ECM的合成 n二、ECM的检测方法 n三、ECM的生成细胞 n四、ECM形成的重要的调节因子 一、ECM的合成n三类ECM成分的合成过程虽有所差别，但开始都是在细胞内以相应的遗传基因为模板经翻译和转录合成多肽后，分泌至细胞外，并在细胞内或细胞外经历一系列加工、修饰而成。n如胶原的生成n细胞内过程,前胶原DNA(翻译)_ 前

15、胶原mRNA(转录)前胶原(羟化和糖基化)多肽n细胞外过程,多肽经分泌小泡分泌到细胞外(去端肽和交联)胶原原分子肽链 邦 完整的弹力膜可防止LDL进入血管壁并抑制平滑肌细胞增殖星肝状细胞激活启动阶段电镜下型胶原为细纤维，存于多数结缔组织中。MMP1（间质胶原酶及中性粒细胞胶原酶）透明质酸（Hyaluronic acid,HA)肝纤维化已成为医学上研究的热点。它们由多种细胞产生，经自泌、旁泌机制在其产生部位发挥作用。星肝状细胞激活启动阶段Ln在正常肝内存在于血管和胆管 的基膜内，肝窦内皮下Disse隙内并无Ln，除此对组织的修复,胚胎的发育和发生，肿瘤形成,动脉粥样硬化都有重要影响Chronic

16、 glomerulonephritisTNFa在纤维化形成中的作用是复合作用，早期以促进成纤维样细胞激活、增殖为特征，从而具有促进 纤维化形成作用,中、后期则表现为一定的抑制胶原合成的作用，并具有一定的抗纤维化的特征。二 ECM检测方法ECM的检测方法 很多n1.免疫组化:可以针对ECM各种成分的抗体作免疫组化染色n2.原位分子杂交:用相应肽类成分的核酸探针，标以同位素或非同位素（如地高辛配基生物素）作原位分子杂交，结合光镜及电镜观察，作出ECM的细胞及亚细胞水平的定位n3.细胞体外培养:组织可经梯级离心,把检测组织分离出各种细胞，分别作体外培养。n为了区分各种ECM成分的不同型别，目前多采用

17、免疫组化手段。n由于组织内ECM无处不在，且常多种成分同时伴存，而基质的免疫原性又差，为避免型 间交叉和非特异着色。必须选用抗同一类型抗原，采用不同抗原决定簇 的单克隆抗体，结合适当的染色方法，才能满意地显示，n 三、ECM的生成细胞n在不同器官产生ECM的生成细胞不尽相同。ECM产生不仅来原于实质细胞，更重要是 间质细胞.(主要是成纤维细胞.，单核巨噬细胞，肥大细胞，效应细胞 如肝星状细胞，肾系膜细胞，血管平滑肌细胞等)。四、纤维化形成中的重要调控因子n在正常情况下,ECM有合成过程，也有降解过程.在ECM 合成过程中，有些因子起着促进作用,有些因子起着抑制作用,这些 调控ECM合成或降解的

18、因子有二类 n（一）细胞因子n（二）蛋白酶细胞外基质逆转:n 基质金属蛋白酶（MMP）及基 质金属蛋白酶抑制剂（TIMP）。（一）细胞因子n细胞因子（cytokine)是由细胞分泌的具有生物活性的低分子蛋白，在个体细胞间起着信息传递作用。细胞因子对细胞的增殖，分化及功能均有调节作用。n细胞因子具有以下特点n.它们由多种细胞产生，经自泌、旁泌机制在其产生部位发挥作用。n.血液中及细胞内的细胞因子，一般在进入组织后经酶解或生物转化，形成活性因子才能发挥作用。n.细胞因子通过与细胞表面的相应受体结合而产生效应。n.常为多种因子先后或同时共同作用，相互协同或拮抗。n.组织内活性因子的半衰期很短。促EC

19、M生成细胞因子:促ECM生成有关的细胞因子很多1.白细胞介质（IL）2.肿瘤坏死因子（TNF）3.各种生长因子（转化生长因子(TGF)，血小 板源性生长因子(PDGF)，纤维细胞生长因子(FGF)，VEGF，IGF，EGF等 1 转化生长因子 1（TGF 1n主要由血小板单核巨噬细胞和淋巴细胞,在组织中主要来自非实质性细胞,(如成纤维细胞，肝脏Kupffer细胞，肾脏的系膜细胞，肺泡巨噬细胞等)，特别在炎症和细胞坏死情况下转录增强。TGF 在纤维化中的作用n 1 纤维化的启动和激活，TGF 一方面促进局部炎症反应，另一方面促 进成纤维细胞和间质细胞增殖分化，使ECM大量沉积n 2促进肝星状细胞

20、增殖活化2、血小 板源性生长因子（PDGF）nPDGF生物学特性n1 促进间质细胞分裂和增殖n 2 对间质细胞有趋化反应，对损伤组织的修复有重要作用n 3 诱导ECM 的成分的合成n除此对组织的修复,胚胎的发育和发生，肿瘤形成,动脉粥样硬化都有重要影响PDEF来源n已知血小板，血循环中单核细胞能产生PDGFn除此,单核巨噬细胞激活 血管内皮细胞，成纤维细胞 ，受损的平滑肌细胞均可产生 3 白细胞介素家族（Interleukin IL）n白细胞介素是一种单核因子，可促进小鼠胸腺细胞的PHA的有丝分裂反应，其初命名为淋巴细胞激活因子，1979年国际统一命名为白细胞介素nIL是细胞因子中种类最多的一

21、组，至今已发现12种，与ECM形成有关的IL有IL1,IL6(促进作用),IL10,(抑制作用)19世纪末人们就发现某些肿瘤患者感染细菌或注射细菌毒素混合物，会使肿瘤出血坏死，当时人们认为细菌内毒素导致的效应，1985年把这种有巨噬细胞产生的细胞因子称肿瘤坏死因子(3)肝细胞主要通过IFN的来源:由抗原特异性淋巴细胞 和NK细胞产生，具有高度生物活性的细胞因子，也是重要免疫调节因子ECM的检测方法 很多器官纤维化是临床上常见的一种病理状态，是创伤，感染，炎症、血液循环障碍及免疫反应等多种机体内外致病因素作用下，以ECM异常沉积为特征的各种疾病的不良结局。与细胞结合，主要由Fn分子的RGD（Ar

22、gGlyAsp）氨基酸序列与细胞相应受体结合，形成细胞内外复合体，使细胞骨架纤维与细胞外基质相连，影响细胞游走、吞噬生长和分化。作用底物是间质性胶原（胶原、III），也作用于胶原、及明胶。2、维生素E(VitE)基质金属蛋白酶（MMP）及基 质金属蛋白酶抑制剂（TIMP）。MMP对ECM降解机制MMP对ECM降解机制又称波形蛋白，其结构与FN相似，分布于全身结缔组织中 IL1的来源nILI包括IL1a及IL 1 两个多肽形式n 由局部浸润单核巨噬细胞与淋巴细胞释放,除此以外，成纤维细胞，平滑肌细胞，内皮细胞，上皮细胞在某些条件下也可产生ILI作用 除免疫调节外，在纤维化发生发展过程中起促进作用

23、。1.刺激纤维细胞及肝脏星状细胞合成ECM。2.IL1刺激MCP1（单核巨噬细胞趋化肽1）使单核巨噬细胞趋化并激活。n IL6nIL6又称肝细胞刺激因子，在体内主要淋巴样细胞产生，成纤维细胞也可产生，具有广泛生物学活性n作用除免疫调节外，可促进多种细胞增殖，。4、肿瘤坏死因子(TNFa)n19世纪末人们就发现某些肿瘤患者感染细菌或注射细菌毒素混合物，会使肿瘤出血坏死，当时人们认为细菌内毒素导致的效应，1985年把这种有巨噬细胞产生的细胞因子称肿瘤坏死因子n肿瘤坏死因子主要由 单核巨噬细胞和淋巴细胞产生的一种多肽,它不仅参与介导抗肿瘤，免疫调节，炎症反应和组织损伤等病理生理过程，也参与组织损伤的

24、修复和结缔组织代谢的调节。近年来对TNFa在纤维化的过程中的作用受到广泛重视。TNFa在纤维化形成中的作用nTNFa在纤维化形成中的作用是复合作用，早期以促进成纤维样细胞激活、增殖为特征，从而具有促进 纤维化形成作用,中、后期则表现为一定的抑制胶原合成的作用，并具有一定的抗纤维化的特征。n此外促进组织内胶原形成还有EGF、TGFa FGF、IGF 等。n总之在组织炎症损伤后，组织内多种细胞分泌细胞因子，它们相互作用形成网络状参与调节间叶细胞活化或信号间传递。最终引起ECM合成增加，纤维化的发生。、抑制ECM形成的细胞因子n1、干扰素(interferons,IFN)n2、维生素E(VitE)n

25、3、白细胞介素10（IL10）（1）干扰素（IFNr）nIFN的来源:由抗原特异性淋巴细胞 和NK细胞产生，具有高度生物活性的细胞因子，也是重要免疫调节因子nIFNr的生物特性;n除了免疫调节作用以外，在纤维化的过程中，是一种抑制ECM形成的重要因子 n对胶原等ECM基因转录,翻译后修饰有抑制作用n对纤维化 细胞的增殖有抑制作用.n（2）维生素E（VIT E）n维生素E 是脂溶性维生素,nVITE,最重要的 作用是阻断自由基链反应的，故能去除自由基。nVITE在细胞膜上最丰富。（3）白细胞介素10（IL10）nIL10主要由 Th2产生，单核巨噬细胞,，肝kupffer细胞，肝星状细胞均可产生

26、。n功能:除免疫以调节功能外，IL10是重要的抗纤维化因子，具有抑制ECM的合成 nECM蛋白与其他类型蛋白一样，有合成过程，也有降解过程，ECM降解都是有由酶来催化，这种蛋白酶类属于金属锌离子依赖性内肽酶，故称基质金属蛋白酶（MMPs),同样在机体内分泌另一种拮抗MMPs的酶，称组织蛋白酶抑制剂(TIMPs)（二）细胞外基质逆转 基质金属蛋白酶（MMPs）n MMP是一组金属锌离子依赖性内肽酶，包括多种 结构 相似,能够消化基质和胶原的酶，目前致少克隆了结 18种。根据结构及 能够消化的底物 不同,主要分为三组，MMP1、MMP2、MM3。n所有MMP均具有以下共同特点n.锌为酶活性 必须的

27、辅助因子n.均含有2个Ca+参与酶活性，并为酶活性的稳定 必备n.均以酶原形式分泌在细胞内外或细胞表面发挥酶解作用n.通过蛋白分解去除氨基酸末端而激活n.被TIMP特异性抑制。几种常见MMP来源及作用nMMP1（间质胶原酶及中性粒细胞胶原酶）n作用底物是间质性胶原（胶原、III），也作用于胶原、及明胶。n MMP1来源:中性粒细胞及一些器官的间质细胞（如肝的星状细胞）。nMMP2（型胶原酶或明胶酶A）n 1作用:MMP2 底物是胶原,变性的 胶原（明胶）和、胶原，对Fn也有一定作用。n 2 来源:主要来自器官各种间质细胞（肝星状细胞，肾系膜细胞等）合成。亦来自血内中性白细胞和巨噬细胞 nMMP

28、3（又称基质溶介素）nMMP3作用较广泛，主要作用于蛋白多糖，非胶原糖蛋白Fn Ln。MMP对ECM降解机制n1水介GLYIIC或Leu的多肽，n2从而使胶原分子的三条螺旋解旋，当胶原分子三条多肽某一条肽链胶原酶切断后，其余二条肽链即发生变性，。n3 被中性蛋白酶和溶酶体等蛋白酶近一步降解消化。组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP)nMMP和TIMP产生于同一细胞，在正常情况下MMP/TIMP处于平衡状态，相互调控。在病理情况下，MMP/TIMP发生失控，引起疾病或 ECM沉积，导致器官纤维化。nTIMP是一种特异性抑制MMP活性的糖蛋白，它的家族有四个成员即TIMP1,TIMP2,TIMP3及TI

29、MP4。不同的TIMP的作用有差别，但基本功能能特异性抑制MMP酶的活性TIMP的生成n TIMP主要由巨噬细胞和间质细胞所产生，广泛存在于组织和液体中，能被多种细胞因子诱导产生和调节。n TIMP对MMP的抑制作用机制n 1 阻止MMP酶原活化，n 2 TIMP 与活化的MMP直接形成11复合体，从而抑制其活性。n总之 ECM的降解和吸收受着多方面的调节，特别是MMP和TIMP相互拮抗 作用.MMP和TIMP来自同一细胞，只有MMP浓度超过TIMP时，ECM才能被降介。n n 器官纤维化n器官纤维化是临床上常见的一种病理状态，是创伤，感染，炎症、血液循环障碍及免疫反应等多种机体内外致病因素作

30、用下，以ECM异常沉积为特征的各种疾病的不良结局。n目前，有关器官纤维化的形成机制尚不清楚，临床上更是缺乏有限的早期诊断方法和治疗手段第一节 肝纤维化（hepatic Fibrosis）n 肝纤维化是指肝内纤维结缔组织异常增生，多继发于持续性损伤及炎症后组织修复过程中 ，n肝纤维化已成为医学上研究的热点。n轻度的 肝纤维化称纤维肝(fibrotic liver)，n重度的 且伴有再生结节的假小叶形成，则称肝硬变（Cirrhosis of liver）。n肝纤维化是慢性肝病最重要的特征，也是慢性肝病 近一步发展恶化的重要原因 图3 肝纤维化图4 肝纤维化图5 肝硬化（表面）图6 肝硬化（表面）图

31、7肝硬化（切面）二 肝纤维化的病因:n肝纤维化的病因很多，n病毒性肝炎、n慢性酒精中毒、n肝内外胆汁淤积，n药物及毒物的慢性中毒、n某些先天或后天的代谢性疾病、n血吸虫病，都可成为肝纤维化的始动因素。n一般来说，在西方国家以慢性酒精中毒为主 ，在我国则以乙型和丙型病毒性肝炎为最常见，三 纤维化时肝内ECM的变化n n，（1.）胶原含量的改变胶原含量可 高于正常5倍10倍，型胶原明显增多n（2.）胶原分布的改变：纤维化时肝内 间质性胶原不仅 聚集于 汇管区，而且出现于小叶内形成纤维间隔,、V型胶原还可出现于 血窦周围间隙和Disse间隙 内.n有所增多。图9正常肝小叶模式（立体）n （2.）胶原

32、分布的改变 纤维化时肝内 间质性胶原不仅 聚集于 汇管区，而且出现于小叶内形成纤维间隔,、V型胶原还可出现于 血窦周围间隙和Disse间隙 内.n纤维化时肝内 和型胶原在血窦、汇管区等处均n有所增多。n 2.非胶原糖蛋白的改变nFn:nFn在肝纤维化形成中相当活跃，往往在肝脏受损早期即明显增多，n 当肝硬化 活动进展 时,小叶内肝细胞坏死处又出现新的 Fn沉积,nLn:n Ln在正常肝内存在于血管和胆管 的基膜内，肝窦内皮下Disse隙内并无Ln，n但在肝纤维化时，不仅纤维间隔有 Ln，血窦内也有Ln沉积，Ln与增多的型胶原共同形成基膜，导致血窦毛细血管化，严重地影响肝细胞与血液之间的交换。且

33、因Disse隙内过多 ECM沉积，使血窦受压，是门脉高压的原因之一。n3蛋白多糖 n肝纤维化时GAG总量也大大增加，可以为正常5倍10倍.其中增加最多的是透明质酸(H A),硫酸肤质（DS）和硫酸软骨素（CS）。四、肝脏胶原蛋白细胞来源n肝内纤维性结缔组织主要来源于两方面。n1.汇管区 的 成纤维细胞n2.另一面来源于肝小叶内实质细胞(肝细胞、胆管上皮细胞)及非实质细胞(窦内皮细胞,Kupffer细胞,肝星状细胞).n总的说来，肝 内各种细胞都参与ECM的生成，Kupffer细胞本身并不合成ECM，而在 ECM生成过程中起重要的调节作用。能直接合成并分泌ECM的细胞有肝星状细胞、窦内皮细胞、肝

34、细胞、胆管上皮细胞等、其中肝星状细胞最为突出。肝星状细胞n肝星状细胞（hepatic stellate cell,HSC）又称lto细胞或贮脂细胞，为肝内非实质细胞的重要成分。HSC位于窦内皮下 Disse隙内，具有调节血流的作用。电镜下HSC胞浆内含有数量不等的脂滴（内含视黄酸类物质即是VitA),，粗面内质网和其他细胞器较少。图20正常肝小叶模式图22正常肝储脂细胞（电镜）n19世纪末人们就发现某些肿瘤患者感染细菌或注射细菌毒素混合物，会使肿瘤出血坏死，当时人们认为细菌内毒素导致的效应，1985年把这种有巨噬细胞产生的细胞因子称肿瘤坏死因子nTNFa的来源:是由活化的单核/巨噬细胞产生的一

35、种活性多肽HSC生理功能n 。n 调节血窦血流。n 摄取VitA并储存VitA转化物质视黄酸。n 可能具有调节肝细胞再生作用。n合成ECM.HSC激活后呈现的生物特点n形态类似肌纤维母细胞（myofibroblast）n增殖活性明显增强。n胞质中含视黄酸物质的脂滴减少或消失；n胞质内出现a平滑肌肌动蛋白（aSMA）表达。这可通过免疫组化染色Dm 来证实，aSMA被认为是HSC激活的主要标志；n合成多种ECM成分的能力明显增强，n分泌多种促纤维化细胞因子图23活化储脂细胞（电镜）五、肝纤维化发生机制n（1）肝星状细胞活化和ECM沉积n (2)HSC激活的调控（1）肝星状细胞活化和ECM合成n肝脏

36、受损时，HSC受到各种致病因子的刺激，从静息状态转化为 激活状态。；nHSC 的激活可分为两个阶段；启动阶段和持续阶段。n n启动阶段指HSC 及对各种细胞因子和刺激的敏感性增强；n持续阶段指由于这些刺激因子持续 作用,而维持HSC激活状态,并有纤维形成和ECM的沉积。n n星肝状细胞激活启动阶段n 肝脏炎症、坏死时，Kupffer细胞、淋巴细胞、血小板及损伤的肝细胞可分泌TGF PDGF等促进纤维化细胞因子，使HSC表面的TGF和PDGF受体表达增强，增加对促纤维化 因子的敏感性，HSC出现活化(旁分泌刺激过程)。n启动阶段 kuPffer细胞可能是肝脏损伤过程中HSC激活的关键细胞，肝星状

37、细胞激活持续阶段n除启动阶段多种细胞分泌细胞因子(旁分泌刺激过程)。和激活的肝星状细胞 不断分泌分泌TGF1,FGF等细胞因子(自分泌)n ,这些细胞因子不断刺激未转化的肝星状细胞，这样从旁分泌和自分泌的细胞因子不断刺激,肝星状细胞不断增殖并转化为肌成纤维细胞，最后导致肝内大量ECM沉积。图24肝星状细胞活化（示意兔）n nHSC的激活是因为n (1)Kupffer细胞活化，活化后分泌促纤维化细胞因子 (TGF1及EGF等)激活HSC(旁分泌)。n (2)血小板可以产生PDGF、TGF1及EGF等，。n (3)激活的HSC分泌促纤维化细胞因子 (TGF1及EGF等)(自分泌)。n (4)肝细胞

38、 通过释放脂质过氧化物 对HSC激活 起促进作用。n n n 激活HSC。n (2)血小板可以产生PDGF、TGF1及EGF等，。n (3)肝细胞主要通过 二、HSC激活的调控 n在HSC激活的过程中有两类因素参与其从静息状态到激活状态的调控，n1 细胞因子，n 2 ECM逆转（MMP/TIMP）。n（一）细胞因子 n 体外研究表明，HSC激活的过程中受到 旁分泌 及 自分泌 产生的细胞因子的调控。受损肝细胞能产生HSC激活因子，包括脂质过氧化物,IGF及IGF连接蛋白。nTGF1是肝损伤后全面促进肝纤维化中的一具关键细胞因子，在肝纤维化中发挥重要作用。在肝脏TGF1主要由激活的HSC和 成纤

39、维细胞，Kupffer细胞及内皮细胞等合成。其中Kupffer细胞是最主要的。nPDFG是一种生要的促分裂剂，在肝纤维化发生、发展过程中起关键作用。、n 静息的HSC不表达PDGF受体，HSC 活化过程中一个重要特征是增加PDGF受体表达。n此外，TNFa,IL1,IL 6,IGF2、IGF1都是HSC的有丝分裂原促进成纤维细胞和HSC增殖。n IFN,Vit E，IL10则抑制HSC活化，n n肝纤维化机制模式如下n在生物、理化和损伤因素刺激后肝慢性炎症及肝细胞坏死 体内细胞因子.的合成和分泌发生变化，通过细胞因子网络分别表现出 成纤维细胞增殖 和 HSC激活导致肝内大量ECM沉积纤维化。n

40、 n （二）基质逆转的控制n基质的逆转与调控是由MMPs和TIMPs介导的。n 结果显示，肝纤维化发生中，甚至在肝纤维化进展期均存在着基质降解。然而，基质的合成作用远大于其降解，或者基质的降解被TIMPs所抑制，结果导致ECM的大量沉积。n肝纤维化小结n1.肝慢性炎症及肝细胞坏死 是肝纤维化 启动因子.n2.肝内多种细胞能合成分泌ECM，而在肝纤维化中起重要作用的是活化的HSC及其转化的肌成纤维细胞和成纤维细胞，n 3 多种因素可 使 星状细胞细胞活化和ECM生成，其中细胞因子作用更明显。肝内细胞因子主要来自单核巨噬细胞、Kupffer细胞及活化的星状细胞。n4 ECM的降解主要靠MMP，肝损

41、伤早期MMP活化既有修复意义同时又使HSC活化，启动了ECM的合成和沉积，肝纤维化后期，MMP合成降低或TIMP 增高，使酶降解活信受阻，ECM得以大量沉积。肝纤维化动物模型的建立n方法很多，有化学药物，异种血清，酒精，总胆管结扎等，其中化学药物导致肝纤维化动物模型最常用n常用化学药物四氯化碳（CCl4）二乙基亚硝胺（DMN），硫代乙酰胺（TAA）等n常用方法腹腔注射，胃灌注n因致病因素不同，给药方法不同，肝纤维化出现时间差异很大第二 节 肺纤维化（pulmonary fibrosis）肺纤维化是多种刺激物如感染、药物，化学制剂，有机或无机粉尘（硅肺），自身免疫性疾病造成的肺泡损伤的终末病理结

42、果，其中一半以上病例无明确病因可循，称之为特发性肺纤维化（idopathic pulmonary fibrosis IPF）常呈进行性发展，其死亡率高，基至五年生存率仅为30%50%。一、肺纤维化启动因子n1、肺泡上皮细胞损伤n2、吞噬细胞激活 1、肺泡上皮细胞损伤n肺泡上皮细胞的损伤是纤维发病过程一个重要特征，肺损伤后引起一系列结构和膜蛋白的改变，如细胞骨架改变，上皮粘附分子的的异常表达，n肺泡上皮细胞损伤是肺纤维化发展必须条件。其中型肺泡上皮细胞最为重要。2、吞噬细胞激活，n肺内巨噬细胞是炎症中最重要细胞之一。肺吞噬细胞有二类。n1.肺泡巨噬细胞（AM）来自炎症 2.为肺泡隔巨噬细胞（IM

43、）来自肺泡原始间叶细胞。三、肺纤维化过程 n n n n(1)早期表现为肺炎症，水肿、和 炎细胞浸。(2)于第三天近肺泡血管周围肺泡巨噬细胞开始增生，细胞由星状逐渐变细长并互相吻合成网，这时Dm，a-sma染色呈阳性，这证明这些巨噬细胞向肌纤维细胞分化。(3)2周后间质细胞的增生十分突出，n(4)4周后已出现成片纤维化病灶，四 调节肺纤维化的细胞 因子n1,巨噬细胞趋化因子 n2,TH1/TH2细胞因子n3,成纤维细胞相关因子1,巨噬细胞趋化因子 巨噬细胞趋化因子N末端具有三个氨基酸残基GluLeuArg(ELR)(谷氨酸、赖氨酸、精氨酸)结构单元，ELR结构单元具有强烈的血管生成活性，促进血

44、管生成。血管生成是 纤维化发生的一个先决条件。2,TH1/TH2细胞因子 TH1和TH2 细胞因子最初被认为是辅助性T细胞产生，现已知包括成纤维细胞，单核巨噬细胞，肥大细胞均可产生 TH1（I型 细胞因子）包括IL2,L12 IFN.TNFa TH2（型 细胞因子）包括IL 4 IL 5 IL10,MCP1 TH1和TH2 细胞因子作用nTH1细胞因子可能促进组织向正常结构修复。nTH2细胞因子可能参与成纤维细胞激活，增殖,最后导致 ECM沉积和纤维形成。3,成纤维细胞相关因子 成纤维细胞是合成，分泌胶原纤维的主要细胞，成纤维细胞相关因子主要参与肺泡及气道上皮损伤后组织修复和纤维化过程。近年来

45、人们发现多种促进成纤维细胞增殖，ECM形成 相关的细胞因子（TGF1,PDGF,IL TNFa,IGF等），其中TGF1，PDGF是关键性生长因子。除此ET1与肺纤维化形成有关 五,肺纤维化过程中MMP/TIMP发化 肺纤维化 早期MMP分泌增加，活性增强起着溶解、破坏基底膜及胶原的作用。以后由于多种因素的影响，MMP逐渐变为低水平而TIMP开始上调。TIMP一方面抑制MMP，另一方面基质胶原活性下降引起MMP/TIMP比例失调，从而发展为ECM沉积，肺纤维化发生和发展。肺纤维化动物模型的建立n方法很多，有放射性物质，药物（博莱霉素.胺碘酮）高浓度氧，有毒气体，异体血清等诱导肺纤维化动物模型.

46、n常用方法:博莱霉素诱导肺纤维化动物模型，给药方法，多次腹腔注射，早期出现肺泡炎性渗出，逐渐肺泡间隔出现大量束状排列成纤维细胞和IV型胶原，40天后病灶逐渐扩大出现典型肺纤维化动物模型。MMP是一组金属锌离子依赖性内肽酶，包括多种 结构 相似,能够消化基质和胶原的酶，目前致少克隆了结 18种。肺纤维化 早期MMP分泌增加，活性增强起着溶解、破坏基底膜及胶原的作用。Noncollagenous Glycoproteins然而，基质的合成作用远大于其降解，或者基质的降解被TIMPs所抑制，结果导致ECM的大量沉积。2促进肝星状细胞增殖活化静息的HSC不表达PDGF受体，HSC 活化过程中一个重要特

47、征是增加PDGF受体表达。TIMP一方面抑制MMP，另一方面基质胶原活性下降引起MMP/TIMP比例失调，从而发展为ECM沉积，肺纤维化发生和发展。静息的HSC不表达PDGF受体，HSC 活化过程中一个重要特征是增加PDGF受体表达。细胞外基质与器官纤维化的合成和分泌发生变化，通过细胞因子网络分别表现出 成纤维细胞增殖 和 HSC激活导致肝内大量ECM沉积纤维化。（3）白细胞介素10（IL10）(2)血小板可以产生PDGF、TGF1及EGF等，。第三节 肾纤维化 （Renal fibrosis）n肾脏纤维化是所有慢性肾脏疾病发展的最终结果，是导致终末期肾功能衰竭的最主要原因之一。无论是肾小球疾

48、病还是糖尿病、慢性肾盂肾炎，高血压后期，肾功能的损害都与肾纤维化病变程度密切相关。肾纤维化类型n2,肾小管间质纤维化n(tubular intestitial fibrosis TIF)n1 肾小球硬化 (glomerulosclerosis GS)1 肾小球硬化（glomerulosclerosis GS)n各种肾小球疾病，终末期引起大量肾小球纤维化，而丧失过滤功能导致肾衰竭。肾小球硬化的最重要特征之一.n 血管生成是 纤维化发生的一个先决条件。(2)、肾系膜基质及系膜细胞(MsC)是肾小球纤维化物质基础形态类似肌纤维母细胞（myofibroblast）无论是肾小球疾病还是糖尿病、慢性肾盂肾

49、炎，高血压后期，肾功能的损害都与肾纤维化病变程度密切相关。五、肝纤维化发生机制近年来人们发现多种促进成纤维细胞增殖，根据胶原的形态和结构特点 及分布，一般可分为三类HA主要由间质细胞合成细胞内过程,前胶原DNA(翻译)_ 前胶原mRNA(转录)前胶原(羟化和糖基化)多肽在肝脏TGF1主要由激活的HSC和 成纤维细胞，Kupffer细胞及内皮细胞等合成。TGF1是肝损伤后全面促进肝纤维化中的一具关键细胞因子，在肝纤维化中发挥重要作用。通过蛋白分解去除氨基酸末端而激活Chronic glomerulonephritis2006-9-20146Masson Masson 染色染色染色染色(1)肾小球毛细血管内皮损害是 GS的 始动因素n 正常情况下,内皮细胞不仅维持毛细血管结构完整,而且通过自（旁）分泌方式产生一系列体液因子（如ET,NO,PGI）调节肾小球滤过功能.n内皮细胞损害后,不仅抗凝血功能 下降,而且可释放多种细胞因子（IL1,TNF a,MCP1）而启动GS过程(2)、肾系膜基质及系膜细胞(MsC)是肾小球纤维化物质基础 n n 在肾小球毛细血管间有少量组织支持毛细血管网，并将毛细血管联系在一起，称为肾小球系膜(mesangium),由系膜细胞和 系膜基质组成。系膜基质充填于毛细血管之间，系膜细胞散在于系膜基质内。