肝纤维化的发病机理

Virginia Hernandez-Gea and Scott L。 Friedman

美国西奈山医学院肝病研究中心 弗里德曼

关键词

肝星状细胞，细胞外基质，肝硬化，成肌纤维细胞

摘要

肝纤维化是一种世界范围内高发病率与高死亡率的疾病，它与慢性病毒性肝炎有关，最近研究表明，它还与肥胖导致的脂肪肝相关。在肝纤维化过程中，星状细胞的活化是一个重要事件，因为这些细胞是肝损伤后细胞外基质的主要来源。细胞培养与动物模型已经扩展了人们对星状细胞活化机制在基因调控，免疫信号以及潜在的治疗等方面的理解。随着肝纤维化信号通路的日渐明晰，现在重要的挑战就是如何为那些慢性肝病患者的抗纤维化治疗方案提供新的建议。

引言

肝纤维化是一种可逆的损伤-修复应答，其特征就是肝损伤之后的细胞外基质（ECM）增生。如果肝损伤是急性的，或者是自限性的，则ECM的增生就是暂时的，肝脏就会恢复到正常状态。如果这种损伤持续下去，就会造成慢性炎症，ECM就会增生，导致肝实质细胞被瘢痕组织（scar tissue）取代。最终造成肝硬化，也就是肝纤维化的晚期阶段，肝硬化则是一种高死亡率的病症。不过从肝纤维化到肝硬化的整个过程通常比较慢，从20年到40年不等，整个过程受遗传与环境两个因素的影响。

肝实质细胞包括上皮细胞（肝细胞），内皮细胞以及肝内部的软组织细胞，包括肝星状细胞（HSCs），枯否细胞（KCs）。肝血窦是肝微血管的构成单元。肝血窦内部为内皮细胞，与肝细胞之间有小孔及Disse相隔，而HSCs则在Disse中。Disse腔含有低密度的基膜样基质，用以维持肝实质细胞的分化功能，不过该基质通透性，可以保持血液与肝细胞的代谢交换。

临床与病理背景

Disse间隙中ECM的增生会导致正常内皮细胞窗孔（fenestration）的丧失，引发门静脉血液与肝细胞之间正常代谢的正常进行。该过程称之为肝窦毛细血管化（capillarization of the sinusoid）（1）。

根据病因学，受损部位（例如肝门区，中央区），纤维细胞的来源以及主流的肝纤维化机制，不同类型的肝纤维化过程已经有过描述（图表1）（2）。慢性病毒性乙肝，丙肝是桥接纤维化（bridging fibrosis）的主要来源，其特征为出现界面性肝炎（interface hepatitis），肝门-中央静脉桥的坏死，导致肝门-中央区的膈膜纤维化。窦周与细胞外的肝纤维经通常与酒精代谢紊乱和非酒精性脂肪肝相关。酒精相关的肝纤维特征为，在肝窦周围的Disse间隙中出现ECM增生，或者是肝细胞周围出现铁丝网格（Chicken wire）样的ECM增生。胆汁有关的纤维化包括胆道与导管成肌纤维细胞（myofibroblast,MF）的增殖，这会导致肝小节周转肝门-肝门纤维化膈膜的形成。此外，静脉流出物的改变是肝小叶中心部分纤维化的形成的主要原因，特征为中央-中央纤维化膈膜的形成。

图表 1 不同类型肝病的病因学——肝纤维化的显微照片。(a)自身免疫性肝炎。肝门-中央静脉桥接坏死。(b)慢性病毒性丙肝。三色染色法显示肝门-中央纤维化隔膜与小结形成。(c)急性病毒性肝炎。肝细胞外基质的沉积（所谓的铁丝网样类型）与肝细胞气球样变。(d)非酒精性脂肪肝。三色法染色显示巨囊泡脂肪变性(macrovesicular steatosis）与细胞周纤维化。(e)胆汁性肝硬化。肝门-肝门纤维了隔膜与胆道的增殖。图片来自于M.IsabelFiel博士提供，美国西奈山医学院。

那些伴有持续肝纤维化的疾病的发展会造成肝硬化，这不仅代表着肝纤维化的末期中疤痕的沉积，而且还表现出肝实质细胞与血管结构的失常。肝硬化的主要特征是在纤维化的隔膜周围形成再生性实质细胞小节，尤其是当实质细胞小节变大时（例如大结节性肝硬化），还可能于末梢肝小静脉（terminal hepatic venule ）与肝门束（portal tract）中形成小节。门体分流（Porto-systemic shunt）与静脉闭塞（venous occlusion）经常出现会损坏正常的肝功能，导致门静脉高血压的出现。血管化的纤维隔膜与肝门束及中央静脉相连，它的形成受到血管生成作用的刺激，会导致门体分流的出现，绕开肝实质细胞（如图表2所示）（3）。

不过，肝纤维化在很大程度上是无症状的，它会逐步地恶化为肝硬化，并且有高发病率和死亡率的风险。在消化道疾病中，肝硬化是最普遍的非肿瘤性死亡原因，在美国，每年有3万人死于该病。另外还有1万人死于肝硬化引发的肝癌（4）。一旦形成肝硬化，则它的自然过程通常包括从代偿期（compensated phase）到失代偿期（decompensated phase）；后者的定义就是门静态高压与肝功能损害。门静脉高压因此是肝硬化最复杂的并发症，它会造成患者的死亡，或者对患者进行肝移植。按照欧姆定律（Ohm's law）的原理（P=Q×R，P代表一个管道中压力的变化，Q为血流，R就是流阻）肝脏中血流流阻的升高，或者是血流流速的升高会使肝门静脉高压升高。门静脉高压的病理生理学的第一步就是血管阻力的增生，这主要发生在肝血窦中。

图表 2 肝纤维化中基质与细胞的病变。正常的肝脏间质细胞包括上皮细胞（肝细胞）与非间质细胞：窗孔化的窦状内皮细胞层，肝星状细胞（HSC)，枯否细胞（KC)。(a)窦状隙由Disse隙内部的低密度基底膜样基质隔开，这种结构确保了代谢的交换。一旦出现受损，就会激活HSC，HSC释放出大量的细胞外基质(ECM)，导致隔膜的逐渐加厚。(b)ECM在Disse隙中的沉积会使内皮窗孔与肝细胞绒毛样突起的丧失，进而损害门静脉血流与肝细胞之间双向代谢，以及导致肝门高血压。源于参考文献216。

肝脏中疤痕的沉积或者是细胞外基质的组成

在正常肝脏中，ECM是一种高度动态的基质，它的合成与降解受到精确地调节。不过在慢性肝损伤过程中，ECM的合成远远超过其降解，结果就是逐步形成铁丝网格纤维膈膜，以及胶原蛋白之间的化学交联。此外，这些ECM组分的变化会直接刺激纤维生成（5）。

ECM为肝脏提供功能与结构上的完整，肝纤维化会影响ECM的质量与数量，这与分子网络密切相关。正常的肝脏组织中，ECM在相关区域中所占的比例不到3%，而其质量大概占到肝脏湿重的0.5%（6）。ECM也是格利森氏囊（Glisson's capsule），肝门束，中央静脉以及Disse腔内皮下的组成部分。肝脏ECM的最重要的结构组成为胶原蛋白（collagen），蛋白聚糖（proteoglycan），层粘连蛋白（laminin），纤连蛋白（fibronectin），基质细胞蛋白（matricellular protein）。

在正常肝脏中，Disse腔中的低密度基膜样基质（low-density basement membrane-like matrix）由胶原蛋白IV与VI组成。肝损伤后，基质发生异常，被纤维化胶原蛋白取代；该蛋白的构成为胶原蛋白I，胶原蛋白III，纤维蛋白（7，8）。ECM的组成（术语叫肝窦毛细血管化；见前文）的这些数量与质量的变化会改变基质的微环境，对窦腔（sinusoidal lumen）与肝细胞之间的血液双向流向造成功能与机体上的损伤，这会改变肝功能。

除了含有结构分子外，ECM还整合有基质金属蛋白酶（MMPs），该酶以休眠的形式特定存在于ECM中。ECM因此具备调控细胞活动和生长因子的功能。例如，核心蛋白聚糖（Decorin）与双糖链蛋白多糖（biglycan）这两个ECM组分可以与转化生长因子β（TGF-β）结合；而纤连蛋白与层粘连蛋白则与肿瘤坏死因子（TNF-α）结合；胶原蛋白可以与血小板源性生长因子（PDGF），肝细胞生长因子（HGF）以及白介素-2（IL-2）结合。ECM中生长因子的结合可以不仅可以避免受损肝脏细胞的凋亡，而且也会阻止生长因子的蛋白水解（9）。

ECM与其周边细胞的相互作用是双向的。肝损伤出现后，ECM调节HSC的增殖，凋亡，功能，以及生长因子与MMPs的活动。ECM通过各种信号诱导细胞的活动，粘附，转移，增生，生存与分化。ECM-细胞的相互作用在很大程度是膜粘附受体专一介导的。在这些受体家族中，整联蛋白家族（integrin），ADAM（去整合素金属蛋白酶家族），盘状结构域受体（DDRs）。

整联蛋白是一种跨膜的异质二聚体,由α-与β-两个亚基构成；这种蛋白有一个球状的结构域，用以和ECM的组件和细胞粘附分子结合（10）。典型的整联蛋白包含一个精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸序列，这是信号转导的必要不充分条件。在细胞粘附之后，整联蛋白可以调控其他受体的下游信号转导通路（11）。培养的HSC可以表达α1β1，α2β1，α5β1，α6β4（12）。在肝纤维化模型中已经观察到HSC能够上调α2β1，α6β4，，αVβ8以及α5β1；不过胆汁郁积相关的人类疾病还与αVβ6的诱导相关（13）。整联蛋白还可以与TGF-β1,PDGF与刺猬信号通路结合，这些细胞因子及信号通路在包括肝癌在内的癌症的生物学中有着重要的作用（14-16）。

ADAM分子是ECM膜受体家族的一员，与肝纤维化有关。肝脏中已经确定了两个ADAM分子，分别为ADAMSTS-13与ADAMSTS-1，这两个分子分别表达于HSC细胞与内皮细胞表面（17，18）。

盘状结构域受体2（DDR2）是酪氨酸激酶受体，主要被胶原蛋白I激活，其次，它还可以被胶原蛋白II,胶原蛋白III与胶原蛋白V激活。DDR2会导致HSC的激活，以及上皮细胞-间充质转（EMT）（19-21）。在HSC激活的过程中，胶原蛋白I的表达增高会诱导DDR2的磷酸化，进而提升MMP-2与的表达与生长刺激。在一些原发性胆汁性肝硬变的病人身上已经发现，一些小的胆道中DDR2的表达会升高（22）。

肝中细胞外基质增生的来源

疤痕反应是肝中一个很普通的生理反应，各种肝损伤都可以造成疤痕反应，包括中毒，代谢以及病毒侵袭。构成该反应的基础则是肝中实质细胞的活化，实质细胞（主要是HSC）转化为有弹性的MF，进而产生疤痕包围受损区域。Disse腔是肝血窦内皮与肝细胞之间的部分（12），居于此间的HSC是一种实质细胞。静态的HSC(qHSC)富含维生素A，一旦出现肝受损，HSC就会活化，失去维生素A，进而扩大增殖，富有弹性，释放促炎症，促纤维化以及促分裂细胞因子。活化后的HSC能够转移，造成ECM组分的沉积（23，24）。

HSC的活化从概念上讲，可以分为两个阶段：启动阶段（initiation）及持续阶段(perpetuation)（25）。启动阶段，即炎症前阶段，在这个阶段主要发生的是基因表达与表现型的早期变化，HSC主要受到受损实质细胞旁分泌的刺激。这种刺激持续下去会就进入了持续阶段，该阶段受自分泌及旁分泌的刺激。而持续阶段的HSC至少包括六种变化，即增殖，趋化，纤维化，收缩，基质降解，维生素丧失。

MF是原型间质细胞类型，调节损伤后的修复过程，该细胞存在于各种组织中，包括肝，肾，皮肤，肺，骨髓以及中枢神经系统（26）。MF的定义来源于它能够产生ECM，表现出收缩性。虽然HSC是肝脏中这种纤维细胞种群的主要来源（23），不过MF还可以来自于以其它正在被逐步认识的细胞类型，如下所示（图表3）。

门静脉成纤维细胞(portal fibroblast,PF)。因为这种细胞位于肝门静脉区域的结缔组织中，能够吸引成纤维细胞活化的MF，特别是该过程与局部缺血和胆汁郁积相关（27，28）。目前对于这种纤维细胞种群的关注日益加深，该细胞导致的纤维化与胆汁疾病密切相关（29）。

骨髓缘性细胞与循环纤维细胞(circulating fibrocytes)。一些研究表明，在肝损伤之后，骨髓会供应MF样细胞，或者能够参与肝纤维化的过程（30-33）。不过，这些骨髓缘性细胞对于胶原蛋白的产生作用却是有限的（34）。

EMT。通过一个众所周知的生物处理过程，即EMT,上皮细胞可能取代死亡或者是受损的肝细胞。在该过程中，具有垂直方向的极性（apical–basal polarity）的紧密相连的上皮细胞激活，进而转移，接着在组织间隙累积，获得间充质细胞表现型（例如，移动，浸润，凋亡的抵抗，ECM的产生）（35-37）。EMT不仅与组织的重构和纤维化相关，并且还涉及胚胎的发育和癌症的发展（38）。



图表 3 细胞外基质的来源。肝纤维的特征为弹性及纤维样成肌纤维细胞(MFs)的增殖。MFs的主要及最典型的来源便是活化的星状细胞；而其它的细胞或许也能够转化分化为MFs，虽然它们对于人类疾病的具体作用还不清楚。这些细胞包括骨髓源性细胞，门静脉成纤维化细胞，以及来自于肝细胞与胆管上皮细胞的上皮-间充质转化(EMT)。缩写：BMP-7:骨形态发生蛋白-7; Hn，刺猬蛋白；MET,间质-上皮转化。

在慢性肝炎中，有上皮细胞（细胞角蛋白，上皮细胞钙粘蛋白）标志的细胞与间质细胞[α平滑肌肌动蛋白(ASMA)，成纤维细胞特异蛋白1(FSP1)]特征的细胞代表着EMT的中间阶段（39，40）。损伤后的诱导与调控EMT的信号已经在癌症，肺与肾纤维化中得到了广泛的研究。肝损伤引发EMT的最重要触发机制就是趋化因子，MMPs，生长因子，例如PDGF,TGF-β[二者都通过 Smad2/3与有丝分裂原激活蛋白激酶通路（MAPK）]的释放。最近的研究表明，刺猬信号通路也参与了这个过程（15，42)。EMT处于动态之中，并且是双向的，因为纤维细胞会经历间质-上皮转化，重新获得上皮细胞表现型（35）。

在胆道结扎的动物模型(43)，以及人类纤维化的肝脏，尤其是初期胆汁性肝硬化与胆管闭锁中也可能发现共表达上皮与MF标志的胆道上皮细胞(44,45)。TGF-β刺激下的原代人胆管上皮细胞能够上调p-Smad2/3，S100A4与ASMA的表达，这能够使细胞获得可转移表现型。

肝细胞EMT也能够导致肝纤维化。体外研究表明，TGF-β能够诱导成熟肝细胞内的EMT以及胶原蛋白α1(I)(46)的表达。另外还有文献提到，四氯化碳诱导的肝纤维模型能够增设FSP1(S100A4)的表达（47）。虽然有这些数据，不过肝细胞的EMT中胶原蛋白I的合成在体内模型中还未完全证实(48),一项最近的研究反而指出，EMT的参与是纤维化的重要原因(48,49)。最近，在肾纤维化(50)与心脏纤维(51)中，内皮细胞还以类似过程参与间质细胞的转化(上皮细胞-间充质转)；不过它们在肝纤维化中的作用还未知。

细胞因子与信号通路

细胞因子

纤维化前几乎总是存在着慢性炎症，炎症细胞因子在纤维化中起着重要的作用。肝损伤后，几种细胞就会分泌炎症细胞因子；这几种细胞包括KCs，肝细胞，HSCs，自然杀伤细胞(NK)，淋巴细胞与树突状细胞。

细胞因子是一个蛋白质家庭，包括趋化因子[单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）,RANTES,IL-8]，干扰素（IFN-α,IFN-γ)，白介素（IL-1，IL-6，IL-10)，生长因子，脂肪素，可溶性神经内分泌激素受体（内源性大麻素）（表格1）。脂肪素（脂肪组织细胞因子）是一种多肽，主要由脂肪细胞分泌的，其次，就是包括巨噬细胞，成纤维细胞与浸润性单核细胞在内的基质细胞也有分泌(52)。瘦素与脂联素是参与肝损伤的主要脂肪因子。转录obese(ob)基因会导致瘦素的表达。通过激活贾纳斯激酶2（Janus kinase 2,JAK2）与信号转导子与激活子3（STAT3）通路（图表4），瘦素与一些瘦素受体（ObRa到ObRf）结合发挥生物活性(52)。瘦素有促纤维化效应；通过ObRb与活化的KCs，巨响细胞以及内皮细胞释放TGF-β，它能够直接调控HSC的表型(53,54)。此外，在促进肝细胞癌与肝小胆管癌的增殖，转移方面，瘦素有重要的促进作用(55,56)。

除瘦素外，JAK-STAT信号通路还能够被各种细胞因子激活，例如IFN-γ(112)。细胞因子与其受体的结合能够激活与受体相关的酪氨酸激酶(JAK1,JAK2,JAK3,Tyk2)，该酶可以与STAT蛋白相互作用。在磷酸酪氨酸的SH2结合区，磷酸化的STAT蛋白(STAT1-6)复合物会进入细胞核，调控靶基因的转录(59,113)。

STAT1与STAT3在肝纤维化中有着重要的作用。IFN-α/-β与IFN-γ可以激活STAT1，而IL-6与IL-22则能够激活STAT3。STAT1与STAT3可以调控与抗病毒防护，肝炎，肝重构相关的众多靶基因。

有人提出，STAT1可以通过一些机制反向调节肝纤维化，这些机制包括抑制HSC的增殖，抑制(β-PDGF)受体的表达，抑制TGF-β/Smad3信号通路，刺激NK的细胞毒性(114)。动物体现的实验表明，在四氯化碳造成的肝损伤中，特异敲除星状细胞内的STAT1基因会促进肝纤维的形成(114)。

体内与体外的实验表明，脂联素能够抑制肝纤维化（54,57）。星状细胞内的脂联素能够与其特异性受体结合，而腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)与过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPAR-α）能够调节AdipoR1与AdipoR2的下游效应。AMPK的激活能产生ATP，能够抑制除短期生存关键外的其他ATP消耗。

最近的研究还涉及额外的脂联素，促生长激素释放肽(Ghrelin)在缓解肝细胞损伤与纤维化方面的作用(59)。在受到肝毒损伤后，促生长激素释放肽缺乏的小鼠有着更严重的损伤与肝纤维化，然而重组的促生长激素释放肽能够缓解野生型小鼠的损伤。此外，人类促生长激素释放肽基因的多态性或许能够影响那些慢性炎症患者的纤维化进程。

肽生长因子也是细胞因子家族的成员。PDGF和TGF-β是与HSC激活及胶原蛋白合成相关的最重要的生长因子。PDGF是一种二聚体蛋白，由四种多肽链(A,B,C,D)多种方式进行组合，其信号通过酪氨酸激酶受体PDGFR-α与PDGFR-β传导。在HSC激活的过程中，所有的PDGF异构体表达都会上调，并且与纤维化与炎症的程度相关(59-63)。

表格 1细胞因子名录及与肝星状细胞相关的膜受体

细胞因子家族	细胞因子	受体	效应
TGFs	TGF-β1/TGF-α,BMP4,BMP6	TGF-β受体I,II,III; 甘露糖-6-磷酸受体	增生性纤维化
PDGFs	PDGF-B	β-PDGFR,α-PDGFR	增生性纤维化
EGF	未知	EGF受体	增生性纤维化
干细胞因子	干细胞因子	未知	增生性纤维化
HGF	HGF	c-Met	增生性纤维化，再生，抗纤维化
CTGF	CTGF(CCN2)	αvβ3-整联素,低密度脂蛋白受体相关蛋白	增生性纤维化
FGFs	aFF与bFGF	FGF受体2	增生性纤维化
ET-1	ET-1,ECE	ET-A，ET-B受体	增生性纤维化，趋化/炎症
瘦素	瘦素	OB-Ra,OB-Rb	增生性纤维化
血纤维蛋白溶酶原	uPA/PAI-1	uPA受体	增生性纤维化
VEGFs	VEGF	VEGF受体1，受体2	增生性纤维化
IGFs	IGF-I，IGF-II	IGF-IR	增生性纤维化
凝血酶(Thrombin)	未知	凝血酶受体	增生性纤维化
含有RGD与整联素的配体	未知	整联素α1β1, α2β1, α6β4, α5β1, α8β1,αvβq,αvβ3	增生性纤维化
纤维性胶原蛋白	胶原蛋白I,II	盘状结构域受体1,2	增生性纤维化
大麻素	未知	CB1受体	增生性纤维化
嘌呤	普遍	P2Y受体	增生性纤维化
腺苷酸	普遍	A(2a)腺苷酸受体	增生性纤维化
肾素-血管紧张素	血管紧张素II,肾素,ACE	血管紧张素II1型与2型受体	增生性纤维化
血清素	未知	SSR2,SSR3,SSR5受体	增生性纤维化
刺猬蛋白	sonic Hedgehog(SHH)，Indian Hedgehog(IHH)	Patched	增生性纤维化
半乳凝素	半乳凝素-3	未知	增生性纤维化
AGE	未知	AGE受体	趋化/炎症
M-CSF	M-CSF	未知	趋化/炎症
PAF	PAF	PAF受体	趋化/炎症
CD40	CD40配体	未知	趋化/炎症
TNF-α	TNF-α	TNF受体1,p75NTR	趋化/炎症
趋化因子	CXCL1,MCP-1,RANTES,MIP-1,eotaxin,IL-8	CXCR3	趋化/炎症
阿片	未知	δ1与δ2阿片受体	趋化/炎症
氧化型LD1	未知	CD36	趋化/炎症
TLR配体	未知	TLR4,CD14	趋化/炎症
IL-6	IL-6	未知	重生
NTs	NGF,BDNF,NT-4,NT-4/5	P75-NTR,Trk-B,Trk-C	重生
IL-10	IL-10	IL-10受体	抗纤维化
脂联素	脂联素	CB2受体	抗纤维化
卵泡抑素	卵泡抑素	未知	抗纤维化
Fas信号	未知	Fas	未知
半胱氨酸蛋白酶抑制剂	半胱氨酸蛋白酶抑制剂	未知	多方面
儿茶酚胺	去甲肾上腺素	α1A-,β-肾上腺素受体	多方面
5-羟色胺	未知	5-羟色胺受体亚型1A,2A与2B	多方面
肾上腺髓质素	肾上腺髓质素	未知	多方面
补体级联系统	未知	C5a受体	多方面
利钠肽	未知	钠尿肽受体	多方面

PDGFRs的活动部分上是由通过磷酸肌醇3激酶(PI3K)/Akt进行传递的，而该PI3K/Akt还可以参与其它酪氨酸激酶[例如血管内皮生长因子(VEGF)]，或者是为细胞因子受体（例如MCP-1），整联素，脂肪因子（瘦素）以及G蛋白偶联受体刺激物[例如血管紧张素II(AII)，血栓素]的信号转导(96-98)。当受体酪氨酸激酶与其同源受体结合时，酪氨酸残基就会发生自主磷酸化反应，将PI3K吸引到膜上。PI3K一旦活化并且在膜上定位，接着就会将Akt转移到质膜中。在PI3K吸引后，Akt就会通过磷酸肌醇依赖激酶发生磷酸化，进而被激活。活化的Akt会通过许多不同的靶点的磷酸化来调节一些细胞功能，这些靶点包括哺乳动物的纳巴酶素靶点（图表4）(99)。

生长因子受体也可以利用MAPK信号通路。MAPK家族包括细胞外信号调节激酶，c-Jun N-终端激酶（JNK)与p38 MAPK。增殖肽（PDGF,凝血酶，AII,VEGF，瘦素)与趋化因子可以激活这些分子。这些分子一旦激活，它们就会吸引Ras蛋白，该蛋白会导致细胞增殖与促纤维化因子的转录(98,100,201)。

多种类型的细胞都可以分泌TGF-β;TGF-β有三种主要的异构体（TGF-β1，TGF-β2与TGF-β3）。TGF-β1主要是单核细胞与巨噬细胞产生的，这是参与肝纤维化的主要类型。TGF-β1作为一种非活化的蛋白与一个惰性相关蛋白偶联。一旦活化，其同源受体就会与Smad蛋白结合，接着加强其靶基因的转化，包括前胶原蛋白I与前胶原蛋白III（64）。TGF-β1信号首先是与II型受体的结合开启的。接着该种受体就会与I型受体发生二聚体反应，与Smad2和Smad3结合；这种复合物发生磷酸化，被释放到与Smad4相关的细胞质中。最后的异源二聚体就会转入细胞核中，调节目的基因的转录。在细胞内部，该路途可以被Smad6/7抑制，阻止Smad2/3与受体的结合(图表4)(102,103)。

VEGF也是一个明显特征的纤维化调节物，HSC的活化能够上调它的表达，刺激细胞增生，转移与胶原合成(65,66)。其它与肝纤维化相关的肽类生长因子就是HGF，成纤维细胞生长因子与胰岛素样生长因子1(43,67-69)。



图表 4许多细胞因子通路都参与肝纤维化的调节。肝损伤后，分泌的细胞因子与特异性结合，参与多个细胞内部信号通路的调节。瘦素与干扰素(IFN)-γ可以激活STAT3，调节许多与肝纤维相关的目的基因转录。脂联素与受体AdipoR结合，通过过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)α信号通路抑制肝纤维化。转化生长因子(TGF)-β受体与TGF-β结合，会吸引Smad2与Smad3蛋白，接着这两个蛋白发生磷酸化，被释放到与Smad4相关的细胞质中。异源二聚体可以被转入细胞核进而调节纤维化基因的转录。血小板源性生长因子(PDGF)与PDGF受体结合，可以部分激活细胞外信号调节激酶(ERK)通路，参与转录调节。除PDGF外，还有一些其它的生长因子可以激活酪氨酸受体，进而吸引磷酸肌醇3激酶(PI3K)，导致AKT的磷酸化；活化的AKT通过哺乳动物纳巴霉素目标通路(mTOR)调节纤维化蛋白的合成。缩写：JAK,贾纳斯激酶；NF-κB,核因子κB；TK，酪氨酸激酶；TNF，肿瘤坏死因子。

内源性大麻素是一个源于花生四烯酸的分子家族，通过CB1与CB2受体转导信号。主要的内源性配体是大麻素（花生四烯酸乙醇胺），2-花生四烯酸甘油酯，noladin醚，virodhamine(70)。慢性肝病与内源性大麻素及其受体的上调有关；不过这两种CB受体却有着不同的作用。CB1有促纤维化作用，而CB2则作用相反；因此拮抗CB1与激活CB2则是两个相反的新型抗纤维化方案(70-73)。

血管活性调节物

一些证据能够表明，在肝受损过程中，HSC能够上调肝内部血流，如下所示：

体内与体外的实验表明，在血管活性物质作用下，HSCs能够收缩，并且由HSCs收缩产生的实际作用力能够压缩窦状隙[内皮素1(ET-1)刺激单个HSC产生的平均收缩作用力高于窦状隙压力]。

一些血管调节物能够刺激星状细胞的收缩性

内皮素(ET)由三个成员构成，分别为ET-1，ET-2，ET-3，均由内皮细胞产生，内皮细胞能够与两个G蛋白偶联受体结合，分别为ETA与ETB，发挥旁分泌与自分泌作用。ETA受体主要位于血管平滑肌细胞上，而ETB受体主要位于内皮细胞(77,78)。

一旦出现肝损伤，HSCs就会分泌ET-1，不过窦周内皮细胞则会减少ET-1的合成(79)。肝损伤与局部ET合成的增加有关，能够上调ET受体的表达，增强HSC的收缩，进而增加肝窦收缩性与肝内血流阻力(78,80)。

NO是源于精氨酸的唯一信号分子，三种NO合酶异体体严格控制着NO的合成。NO能够能够以自分泌的方式调节肝内阻力(intrahepatic resistance)，使血管舒张，HSC松弛，其实现途径就是刺激溶解性鸟苷酸鸟苷酸环化酶，降低Ca2+浓度(78,81)。肝硬化中的肝窦内皮细胞会降低NO的释放，会促进血管紧张剂与血管舒张剂的失衡，这在晚期肝病中很常见(82)。

肾素-血管紧张素系统(RAS)是一种内分泌系统，能够调节肝内血管阻力。主要的调节物质就是血管紧张素II(AII)，AII的产生可以通过内皮剪切血管紧张素I实现(AI由肝细胞的血管紧张素原合成得到)，或者就是在损伤组织中重新合成。AII与MF中的AI受体结合，促进纤维化与炎症。在纤维化的肝脏中，HSC高表达AI受体，分泌AII，因此能够诱导细胞增殖与收缩(83,84)。此外，RAS的活跃度还与肝门高血压相关(85)。

AII可通过以下两个途径来发挥效应：a.直接刺激Smad信号通路；b.增加细胞内钙离子浓度与ROS的合成，它们可以刺激PI3K/Akt，Rho激酶，核因子κB(NF-κB)与MAPK通路(83,86)。RAS与其它的系统类似，它包括一个内源性拮抗路途，该路途包括一个剪切过的AII与Ang1-7，在纤维化过程中能够发挥与AII相反的作用(87)。Ang1-7是由与血管紧张素转化酶1(ACE1)同源的ACE2合成的(88)。因此来说，ACE1与AII有促纤维化作用，而ACE2与Ang1-7则有抗纤维化作用。

其它的血管活性因素。还有一些其它的血管活性物质参与肝血管平衡。肝窦细胞可以产生一氧化碳，参与窦状隙与HSCs的松弛(89)。丝氨酸蛋白酶凝血酶调节血小板的聚集与内皮细胞的活性。根据其结合的受体异构体类型，它可以作为一种激素或者是细胞因子(蛋白酶活化受体1到4)。在HSCs活化过程中，HSCs中的蛋白酶活化受体1会增高，诱导其收缩，增殖，以及分泌一些细胞因子与血小板活性因子。心钠素与HSCs内部其受体的结合能够拮抗ET对Ca2+与收缩的作用(90)。前列腺素也参与HSC的收缩；前列腺素的一些类型(PGI2，PGE2)有松弛作用，而其它的类型（血栓素tromboxane，PGF2α)有收缩作用(91)。

后叶加压素（Vasopressiin）与凝血酶能够释放细胞中储备的Ca2+，诱导HSCs收缩(92)。体外实验表明，腺苷酸，P物质与溶血磷脂酸也能使HSC收缩(93-95)。

基因表达的调节

转化调控

真核细胞中的基因表达调控是一个复杂，精确与细胞特异性的过程。在纤维化过程HSC的基因表达调控方面，已经取得了巨大了进步，现在的研究焦点集中在了转录控制路途方面(104,105,116)。最近的进步已经显示出转译后修饰影响的重要作用，包括磷酸化作用，SUMO化修饰，异戊烯化与葡糖基化，这些反应可以调节一系列转译后的修饰效应；DNA亲和；齐聚反应；靶向转录因子，辅阻遏物与共激活剂的降解(117)。在这里我们不是要广泛地涉及HSCs转录生物学的各个方面，而只是要列举出一些涉及HSC活化的重要的转录因子（表格2）。

基本的螺旋-环-螺旋(bHLH)转化因子由两个涉及HSC收缩的家族构成。A型bHLH因子普遍表达，而B型bHLH仅在组织中特异表达。而相关的bHLH蛋白质，也即DNA结合/分化（Id蛋白抑制剂能够抑制这二者的活动。在HSCs的HLH成员中，最具有代表性的就是MyoD，甾醇调节因子结合蛋白1c(sterol regulatory element-binding protein 1c)，c-Myc与c-Myb。MyoD是一种成肌转录因子，它在大鼠与人类HSCs中表达，参与收缩表观的获得(118)。Id蛋白在肝纤维化中的作用还不清楚，因为一些发现是自相矛盾的。Id1在体外参与维护静态HSCs表现型。Id1的强力过表达能够强化HSC的活化(119)。相比之下，Id2在永久纤维化阶段则发挥着重要作用，它的表达在HSC的活化早期上调(120)；不过在HSC活化的晚期它能够抑制纤维化标志(ASMA，胶原蛋白I,MMP-2)(121)。这些不同的数据或许反映了Id蛋白与主要的促纤维化因子TGF-β之间不同的交叉对话模式。

HSCs中的CCAAT/增强子结合蛋白(C/EBP)家族由三个成员组成，分别为C/CBPα,C/CBPβ与C/CBPδ(112)。C/CBPα是一个重要的脂肪细胞分化因子(123)，它能够调节HSC的活化与肝纤维化(124)。它随着HSC的活化而降低，该蛋白的强力过表达能够抑制HSC增殖，降低ECM的合成与ASMA表达，它还能扩大细胞质中的脂类小滴(122)。在乙醛氧化应激条件下，C/CBPβ能够调控HSC中胶原蛋白I的表达(125,126)。此外，在阻止活化的HSCs凋亡与促进纤维化过程中，C/CBPβ还发挥着重要作用。在实验损伤模型中，HSC活化，而核糖体S-6激酶(RSK)的Thr217 C/EBPβ的磷酸化能够诱导HSC的增殖，阻止其凋亡。与之相比，当选择性抑制C/EBPβ-/-小鼠或者是野生型动物的RSK时，在四氯化碳造成的肝损伤条件下，HSC则会凋亡(127)。

表格 2 肝星状中转录因子的表达

因子	目的基因的功能
类别
NF-κβ	炎症与凋亡生存调控
AP-1(c-Jun,JunB,JunD,c-Fos,Fra1,Fra2,Fos-B)	TGF-β1,TIMP-1,IL-6基因调控
AP-2	胶原蛋白调控
Ets-1	活化
NF-1	胶原蛋白调控
Smads	胶原蛋白调控，基因阻滞
C/EBP	胶原蛋白调控
Mef2	活化
E-box factors	6-磷酸甘露糖/IGF-II调控
c-Myb	α平滑肌肌动蛋白
CREB	活化
CRP2	沉默
SREBP	沉默
Lhx	沉默
KLFs
KLF6	多样化
Sp1,Sp3	胶原蛋白调控
BTEB	胶原蛋白调控
ZNF267	MMP-10
Egr-1	活化
核激素受体
FXR	沉默
PPAR-γ	沉默
LXR	沉默
PXR	沉默
维生素D受体	活化
RAR-α,-β;RXR	多样
叉头转录因子(Forkhead factors)
Foxf1	活化
FoxO1	活化

缩写：AP:激活蛋白；C/EBP，CCAAT/增强子结合蛋白；CREB，环磷酸腺苷反应元件结合蛋白；CRP2，半胱氨酸和甘氨酸富含LIM(Lin11，Isl1，Mec3)域蛋白2；FXR，法呢醇X受体；IGF，胰岛素样生长因子；IL，白细胞介素；KLF，Kruppel样转录因子；LXR，肝X受体；MMP，基质金属蛋白酶；NF，核因子；PPAR，过氧化物酶体增殖物激活受体；PXR，孕烷X受体；SREBP，甾醇调节因子结合蛋白；TGF，转化生长因子；TIMP，基质金属蛋白酶抑制剂，ZNF，锌指蛋白。

MADS盒(MCM1,AG,DEFA,SRF)家族与分化和器官形成有关，而Mef2则是该家庭的成员，并且还能够促进HSC的增殖与收缩(128,129)。虽然在qHSCs并不能检测到Mef2的存在，不过活化的HSC中Mef2RNA的合成则增加，反过来又会使ASMA的表达升高，促进胶原蛋白I的合成，刺激HSC增殖。

半胱氨酸与富含甘氨酸LIM(Lin11,Isl1,Mec3)域蛋白2仅在HSCs中表达，并且诱导后者的活化(130)。该蛋白受到TGF-β的调控(130)。LIM同源异形盒基因Lbx2维持HSCs的静态表现型(105)，人体HSCs中该基因的过表达可以降低ECM的合成与ASMA的表达(131)。在HSC活化的早期阶段，当强化组织金属蛋白酶抑制剂(TIMP)-1，IL-6与TGF-β1(132)的转录时，激活蛋白(AP)-1的表达变得明显。AP-2(133),NF-1(134)与SOX9(135)也可以调控活化的HSCs中胶原蛋白αI的表达。

配体活化并且转入细胞核后，核受体[孕烷X受体(PXR)，PPAR]可以调控目的基因的表达。虽然正常肝脏中类维生素A的存储是其最经典的特征，但核受体RXR与RAR在肝稳定与损伤应答方面的重要作用还不甚清楚。然而在HSC活化过程中，RAR与RXR的表达是下调的(136)。

胆汁酸可以激活法尼醇X受体(FXR)，降低HSC中胶原蛋白和TIMP-1的表达，不过这并不影响ASMA的表达与者细胞增殖(137,138)。通过上调细胞色素p450酶中CYP3A家族，尤其是CYP3A4的表达，PXR可以参与一些与外来物质和内源性代谢物涉及的应答。16α- 碳腈孕烷醇酮可以激活PXR，进而能够阻止大鼠由四氯化碳造成的肝损伤后的HSC活化与肝纤维化(139)。

HSCs中可以表达PPARs，该受体家族可以调控脂质与葡萄糖的代谢。虽然PPAR有几种异构体(例如PPAR-α,-β,-γ与-δ)，但在肝纤维化相关的研究中，涉及最广泛的还是PPAR-γ，它在维护qHSCs方面有着重要作用。活化的HSCs中PPAR-γ的强力表达可以抑制胶原蛋白I的合成，阻滞TGF-β1信号通路，弱化增殖，增加细胞质中质脂滴(140-142)。PPAR通过JunD(AP-1蛋白)的物理接触以及抑制Smad3阻滞TGF-β信号发挥作用，而这二者分别能够降低胶原蛋白的合成与结缔组织生长因子的表达(140)。体外与体内的实验表明，用天然配体[15-d-PJP(2)]或者是人工配体(GW7845,匹格列酮)刺激PPAR-γ可以抑制HSC的增殖，诱导其凋亡。PPAR-γ主要与RXR构成一个异源二聚体的形成才能够被转录激活，不过它也可以与RAR和FXR进行二聚化反应(144)。

表观遗传调节

在DNA序列不发生改变的前提下，基因的表达也可以通过表观遗传调节发生改变。基因表达的表观修饰通常是稳定的，它通过有丝分裂来保证其稳定性，而不会发生DNA突变。基因的表达与环境和发育信息高度相关(145)。表观修饰主要由三个过程组成：组蛋白修饰，DNA甲基化，非编码RNAs的沉默（图表5）(146)。

一些研究已经确认了HSC活化过程中的组蛋白修饰的潜在作用。曲古菌素A(trichostatin A, tsa)是一个组蛋白脱乙酰基酶抑制剂，它在体外能够限制HSC活化的形态学特点，降低细胞的增殖与ASMA与胶原蛋白I基因的转录(147,148)。有意思的是，长期摄入乙醇与肝纤维有关，乙醇通过乙酰化H3赖氨酸，诱导遗传翻译后的组蛋白修饰。

基因沉默主要是通过在胞嘧啶磷酸鸟嘌呤二核苷酸的胞嘧啶残基（例如甲基）5'的位置引入一个甲基化基团实现的，它还参与HSC活化的调控。DNA甲基化抑制剂地西他滨(5-氮杂-2′-脱氧胞苷酸，5-aza-2'-deoxycytidine)分别通过持久抑制qHSCs中IκBα与活化的HSCs中的PPAR-γ来阻滞HSC的活化。

染色体的沉默还伴随着小分子非编码RNA基因与它们目标信使RNA的结合，降低它们的稳定/转录(150)。这些RNA的调控物质可以在RNA的转录（反义RNA）或者是转录后水平[例如通过小干涉RNA或小分子RNA(miRNA)]上发挥作用，并且涉及许多生物途径，例如细胞分化，增殖与凋亡(151,152)。

与HSC活化相关的小分子RNA介导的RNA沉默涉及13个小分子RNA的上调，还有22个信号通路的调控(153)。体外实验表明，特别是miR-27a与miR-27b的过表达与一些大鼠HSCs活化表现型的逆转相关(154,155)。

尤其是，阻遏物着丝点结合蛋白2(centromere-binding factor 1,CBF1)与甲基化CpG-结合蛋白(MeCP2)将CpG岛上游的IκBα启动子甲基化，进而持久地抑制IκBα，这一过程与HSC活化有关(107,108)。在肝细胞癌中，活化的HSCs会过表达转录因子Mef2，该因子能够与II型组蛋白脱乙酰酶相互作用。这种作用会导致组蛋白H3与H4的乙酰化。



图表 5纤维化过程中肝星状细胞(HSC)基因表达的调控。转录因子(TFs)可以促进或者阻滞RNA聚合酶(RNA pol)与特异DNA序列的结合，因此可以调控基因表达的速率。在不改变DNA序列的前提下，基因表达的改变还至少能够通过三种独特的表观处理来实现：组蛋白去乙酰化作用(HDAC)，DNA甲基化作用，非编码小分子RNA(miRNAs)的沉默。肝损伤后，免疫细胞的活化能够分泌促炎症与促纤维化分子，它们在刺激HSC激化的过程中也有发挥着重要作用。细胞因子与细胞外基质成分在纤维化的起始阶段与HSC持久的活化方面也同样如此。

免疫调控与肝纤维化过程中的宿主遗传

首先，肠道以外的实体器官处理摄入的抗原，肝脏不断地接触到含有足量抗原的血液，因此，这是一重要的抗原防线，尤其是微生物的防线。适应性免疫系统与天生性免疫系统密切配合，发挥防御作用。不过，由于先天性免疫系统的主要功能是保护机体免受急性损伤，因而先天性系统途径也许会促进纤维化；然而，纤维化只是一个晚期反应，它并不会对机体的生存造成立即的危害。先天性免疫系统与适应性免疫系统在肝纤维化的调控过程中有着重要作用（图表6）。

先天性免疫应答

先天性免疫机制在抵抗微生物时非常重要，它通过多个途径实现。不过这种免疫应答的继发性病变或许就是诱导纤维化。

肝巨噬细胞与单核细胞

KCs是源于循环系统的组织巨噬细胞；它们占到整个肝细胞种群的15%，主要位于门静脉周围区域。KCs在肝病理生理学方面有着多种功能，包括吞噬作用，抗原呈递作用，还能分泌溶解性调节物，这些物质可以调控先天性免疫与炎症应答。一旦活化，KCs就会分泌大量的促炎症物质与促纤维化物质，这些物质会促进HSC的活化(157,158)。

KCs还是第一个与细菌产物接触的细胞，这些产物包括源于胃肠道的内毒素。KCs因此是脂多糖(LPS)的主要作用靶点，它们能够强烈地表达Toll样受体4(TLR4)，这个先天性免疫受体的配体就是LPS。TLRs是一个哺乳动物跨膜模式识别受体家族，能够识别病原体相关的基序。TLR4-介导的信号通过两种方式进行转导，分别为MyD88依赖型或者是MyD88自主型，涉及的信号通路为NF-κB,MAPK与PI3K/Akt(157,158)。大多数肝内细胞包括HSCs在内都能够表达TLR4。活化的人类HSCs表达TLR4，在LPS刺激下，可以分泌细胞因子，激活IκB激酶/NF-κB与JNK(159)。此外，LPS会下调qHSCs中的TGF-β假受体BAMI，因此会促进TGF-β信号转导，强化肝纤维化(160)。有意思的是，TLR基因的这两种信号核苷酸(D299G与T399I)与LPS响应的降低有关，这能够明显降低那些慢性丙肝患者的纤维化发展的风险(161,162)。

HSCs还能表达TLR9，凋亡的肝细胞DNA能够激活该受体，导致细胞的活化与胶原蛋白的合成(163)。因此，TLR9缺乏的小鼠在实验性肝损伤中，表现出肝纤维化程度的下降(164)。

中性粒细胞。中性粒细胞参与肝损伤后的先天性免疫系统的早期应答，尤其是酒精性脂肪肝与非酒精性脂肪肝。此外，中性粒细胞还可以被IL-8在内的多种细胞因子刺激，定向转移到肝脏的受损处(165)。不过，该细胞本质上并非扩大组织损伤，不过它在直接促进纤维化方面却也并不清楚，因为很少有信号通路能直接将中性粒细胞与那些已经确定的促纤维化信号通路联系起来。



图表 6适应性免疫系统与先天性免疫系统在肝纤维化的调控过程中发挥着重要作用。肝枯否细胞(KCs)能够分泌可溶性调节物，作为抗原呈递细胞，枯否细胞可以调节肝星状加细胞(HSC)的活化。中性粒细胞参与肝损伤之后的早期应答。自然杀伤细胞(NK)通过诱导HSC的凋亡与分泌抗纤维化物质而起到保护作用，不过NKT细胞则有促纤维化作用。HSCs还能作为一种专业抗原呈递细胞，它能够吞噬凋亡的细胞碎片，尤其是来自于肝细胞的碎片。HSCs可以表达先天性免疫系统受体Toll样受体4(TLR4)，该受体的主要配体为脂多糖(LPS)。缩写：TCR，T细胞受体。

自然杀伤细胞与自然杀伤T细胞。NK细胞在纤维化发展过程中有保护作用：(a)诱导HSC凋亡；(b)产生抗纤维化调节物(166-170)。在STAT1-/-小鼠中，NK细胞诱导的HSC杀灭效应减弱，因此STAT1或许能介导NK细胞对HSCs的抑制作用。

NKT细胞是一种能够表达T细胞标志物(αβTCR)与NK细胞标志物(NK1.1,CD161)非一匀集合(171)。在四氯化碳造成的肝损伤与纤维化方面，剔除了小鼠的NKT细胞有保护性效应，这表明NKT细胞在纤维化过程中有促进纤维化作用(172)。

树突状细胞是一种经典的抗原呈递细胞，它们大量存在于肝中，该细胞在肝纤维化过程中的作用是一个活跃的研究方向。最近的证据表明，树突状细胞或许能够通过TNF-α来调节炎症环境(173)。

适应性免疫应答

适应性免疫系统在肝纤维化过程中的重要作用也逐渐吸引了众人的目光。

T淋巴细胞。T细胞可以分为CD8+与CD4+细胞，同样，还可以根据其分泌的细胞因子进行定义。例如，典型的T辅助1型细胞(Th1)能够分泌IL-1与IFN-γ,而Th2细胞则分泌IL-4,-5,-10与-13(174)。通常来说，来自于CD8+细胞的Th2细胞因子在肝纤维化过程中有促纤维化作用，而Th1细胞因子则有保护性作用(157,175)。

B淋巴细胞。与野生型动物相比，缺乏B细胞的小鼠经四氯化碳损伤后表现出胶原蛋白合成的减少，因此在肝纤维过程中，B细胞也许有促纤维化的作用。B细胞缺乏的影响或许是抗体独立(176)。

星状细胞对对免疫系统细胞的影响

免疫细胞与HSCs能够进行双向作用，它们是肝纤维化重要的介导物。免疫细胞可以调控HSCs，而HSCs则能调控炎症细胞的行为(175,177)。它们能够分泌巨噬细胞集落刺激因子，这是KC重要的调节物(178)；还有脂质趋化血小板活化因子(179)和一些其它的细胞因子(165,180)。HSCs也具有免疫调节功能，因为它们能够分泌可溶性调节物，上调淋巴细胞粘附因子受体，包括细胞内粘附分子1(181,182)，血管细胞粘附分子1(183)以及神经细胞粘附分子1(184,185)。

纤维化的解决

纤维化的逆转

长期以来，人们认为肝硬化总是可逆的，而最近的临床证据则与之出现了冲突(186,187)。在纤维化实验动物模型中，病原体的移除能够逆转纤维化(188,189)。甚至在人体方面，成功地治疗潜在的疾病能够逆转纤维化。在多种原因造成的肝纤维化患者身上观察到过纤维化的逆转，例如，铁与铜过多；酒精诱发的损伤；血色沉着病；继发性胆汁性肝硬变；非酒精性脂肪肝；自体免疫型肝炎(187)。

细胞外基质的降解

慢性肝损伤会导致ECM的合成与降解的速率失衡，进而导致ECM成分的量变与质变。由于纤维化隔膜的加厚与交联，ECM会逐步变得不可溶，抵抗蛋白酶水解(189,190)。

MMPs也就是基质金属蛋白酶，是一个重要的钙依赖酶家族酶，该酶能够降解ECM的胶原与非胶原成分。MMPs家族共有25个成员与ECM的调控密切相关，根据MMPs作用底物的专属性，传统上将这些成员分为5个类：间质胶原酶(interstitial collagenases)，明胶酶(gelatinases)，基质溶解酶(stromelysins)，膜型基质金属蛋白酶(membrane types)，金属弹性蛋白酶(metalloelastases)(表格3)。MMPs可以在多个水平上密切参与ECM的翻转与持续地改变。MMPs的分泌形式为非活性酶原，并且包含复杂的转录调控，它能被所谓的内源性蛋白酶抑制剂TIMPs调控(图表7)(189,191,192)。四种TIMP能可逆地与MMPs的活性位点结合，并且对不同特异性的MMPs有不同的亲和性。因此，TIMPs能够拮抗基质金属蛋白酶，在肝纤维化过程中，该酶在阻止基质积累方面起着重要的作用。TIMP-1对HSCs也有拮抗效应：在肝损伤期间，TIMP-1能够阻止活化的HSCs被清除，通过诱导B细胞淋巴瘤-2基因(Bcl-2)使HSCs存活。此外，HSCs还是MMPs的一个重要来源，尤其是MMP-2,-3,-9,-13。肝巨噬细胞也能参与调控基质的重构，在肝纤维化逆转期间，该细胞通过增加MMP-13的合成来发挥重要的基质降解作用(194,195)。

在大鼠的急性肝损伤模型中，MMPs与TIMPs的表达在数小时内上升。单次给予四氯化碳后，可以检测到MMP-13,MMP-2,MMP-9,MMP-3,MMP-10,TIMP-1与TIMP-2。在恢复期，除了MMP-2与TIMPs外，其它的酶都会急剧降低(196)。不过，在慢性肝病患者与肝纤维化的动物模型中，MMP-1/-13的水平并未改变，然而TIMP-1与TIMP-2则像肝纤维化晚期表现一样，呈逐步升高态势。急性肝损伤后可以快速（6小时）检测到TIMP表达的，这或许先于前胶原蛋白I出现(197)。

纤维化逆转的机制

在研究纤维化发展，逆转的根本机制，以及新型抗纤维化治疗方面，动物模型仍然重要。最标准的动物模型就是啮齿类（小鼠与大鼠）。动物往往需要低剂量的治疗药物，因此成本效应明显(198)。在肝纤维化发展与逆转模型方面，胆道结扎模型与四氯化碳模型很容易实现。实施胆肠吻合术（bilio-jejunal anastomosis）或者是停止注射四氯化碳后，在四到六周或许就可以观察到纤维化的逆转现象。研究纤维化发展的根本机制需要不止一只模型，以确保结论的可靠性，排除模型特异性影响。

在12周四氯化碳造成的肝损伤模型中，肝硬化的逆转能够严格地表现出实验证据(190)。移除毒物后，肝脏病理学可以显示出大结节性肝硬变与小结节性肝硬变同时出现。小结节性肝硬变会逐步被大结节性肝硬变取代，造成持续一年之久的损伤。类似的结果也能在胆管阻塞模型中观察到。

对自发性肝纤维化逆转最好的解释就是肝脏中MF的凋亡。虽然这种自发性逆转在啮齿动物模型(四氯化碳与胆道结扎诱导的大鼠纤维化模型)中具有明显特征，不过在人类疾病方面的证据则不足。此外，与啮齿类动物细胞相比，人类肝脏的MF与Bcl-2高度相关，因此后者不容易凋亡(199)。

表格 3 参与肝纤维化的主要基质金属蛋白酶

名称	家族	底物	来源
胶原酶
胶原酶-1	MMP-1	III,I,II,VII,VIII,X,明胶	HSCs
中性粒细胞胶原酶	MMP-8	I,III,II,V,VII,X,明胶	中性粒细胞
胶原酶-3	MMP-13	II,III,I,VII,X,明胶	HScs,MFs,KCs
基质溶解酶
基质溶解酶-1	MMP-3	III,IV,V,IX,X,XI,明胶，层粘连蛋白，纤连蛋白，蛋白多糖，醣蛋白，弹性蛋白，pro-MMP-1，pro-MMP-13	HSCs
基质溶解酶-2	MMP-10	III,IV，V,明胶，弹性蛋白，聚集蛋白聚糖	HSCs
基质溶解酶-3	MMP-11	PAI-1(纤溶酶原激活物抑制剂-1),基质蛋白弱抵抗活性	肝细胞
白明胶酶
白明胶酶A	MMP-2	明胶,V,IV,VII,X,XI,弹性蛋白，层粘连蛋白，III,II,I	HSCs,MFs
白明胶酶B	MMP-9	明胶,V,IV,VII,X,XI,弹性蛋白，层粘连蛋白，III,II,I	KCs,HSCs,肝细胞
基质裂解蛋白	MMP-7	内皮粘连蛋白(Entacin)，明胶，弹性蛋白，纤连蛋白，玻璃连接蛋白，层粘连蛋白，纤维蛋白原	HSCs
金属弹性蛋白酶
MT-MMPs	MMP-12	弹性蛋白，明胶，IV，层粘连蛋白，纤连蛋白，内皮粘连蛋白，玻璃连接蛋白，蛋白聚糖，骨髓鞘碱性蛋白，α 1 -抗胰蛋白酶	巨噬细胞
MT-MMP-1	MMP-14	I,II,III,明胶，纤连蛋白，玻璃连接蛋白，层粘连蛋白，纤维蛋白原	HSCs,MFs,KCs
MT-MMP-2	MMP-15	pro-MMP2,纤连蛋白，肌腱蛋白，层粘连蛋白，聚集蛋白聚糖，基底膜蛋白多糖( perlecan)	肝细胞，胆道上皮细胞
TIMPs
TIMP-1	TIMP-1	pro-MMP-9,MMP-1,MMP-2,MMP-3,MMP-13	HSCs,MFs,KCs,肝细胞
TIMP-2	TIMP-2	MT-MMPs,pro-MMP-2,MMp-3,MMP-13,MMp-7	KCs,HSCs,MFs
TIMP-3	TIMP-3	MT-MMPs,TACE,MP-13	-
其它
α2-巨球蛋白	-	非特异性蛋白酶清除	-

成肌纤维细胞凋亡的调控

在纤维化逆转过程中，由于存活到凋亡模式在清除纤维性MF方面非常重要，因此人们对于其背后的机制进行了广泛的研究。例如，NF-κB通过维持抗纤维基因Bcl-2的表达，抑制p53的JNK活化，因此可以抑制Bax与PUMA的表达(104,200)。NF--κB信号通路指的是一个二聚体转录因子，它调节炎症，先天性与适应性免疫，操作-修复应答以及细胞生存。NF--κB有五个亚型，分别为p50，p52,p65,ReIB与cReI，这些亚型通常构成二聚体，作为转录激活物(104,105)。

NF-κB在阻止MF凋亡方面起着关键作用，对于它的更加详细的总结是有意义的。NF-κB的活化通过至少两种信号转导途径实现，即典型途途与非典型途径。在典型途径方面，转录活化的NF-κB是由p65:p50构成的异源二聚体，虽然在细胞质与其抑制蛋白IκBα结合后，NF-κB仍旧保持非活性。多种激活物（TNF-α,LPS）能够磷酸化IκBα,使其移除，将NF-κB转入细胞核中，开启转录。当NF-κB与同源启动子结合时，它还会诱导IκBα的表达，作为一种自我调节机制阻止NF-κB的持久活化。qHSCs可以表达NF-κB蛋白；不过，在细胞内激活时，转录活化的NF-κB水平会明显提升，这一点很关键，主要有两点：(a)它能够诱导促炎症与促纤维化基因(IL-6,IL-8,MCP-1与ICAM1)的表达；(b)抵抗凋亡(106)。虽然NF-κB的自我调节能力会诱导IκBα基因的表达，但HSC的激活却能反向持久抑制IκBα，该抑制效应由转录阻遏物CBF1与MeCP2介导(107-109)。

其它的分子也参与MF的凋亡与生存相关。例如，通过诱导短异二聚体这个能够与JunD作用核受体，FPX可以刺激MF的凋亡，进而能够阻止FXR与TIMP-1启动子的结合(138,201)。当调节分子RSK(127)在苏氨酸127处使C/EBPβ发生磷酸化时，C/EBPβ可通过caspase-8的活化来诱导凋亡(128)。

内源性大麻素可以刺激或者抑制肝纤维化，参与的受体为(CB1或CB2)。如前文所述，在四氯化碳，硫代乙酰胺或者是胆道结扎造成的纤维化CB1-/-小鼠身上，表现出抗纤维化以及MF高比例的凋亡(72,202)。除此之外，刺激CB2可以诱导细胞内氧化京派，导致MF的凋亡(73)。

神经生长因子是一种哺乳动物神经营养因子家族，它能够抑制NF-κB来刺激人黑色素细胞的凋亡(203-205)。HGF可以在体内以及体外促进人黑色素细胞的凋亡，抑制PDGF-刺激增殖。不过，其它的抗纤维化效应会有助于TGF-β抑制，降低表达MMP的骨髓源性细胞的募集(206-208)。

脂联素能抑制MF增殖，诱导其凋亡(209,210)。这种抗纤维化效应在某种程度上要归于脂联素在AMPK激活的下游影响（前文所述）这会抑制NF-κB的活化，以及RSK的磷酸化。相比之下，瘦素能促进HSCs的生存，因此有抗凋亡作用(211），同时作为一个促纤维化信号(212)。

NK细胞能表达NKG2D与TRAIL，虽然这不能杀灭qHSCs，不过它能够直接诱导MF的凋亡(167)。有意思的是，通过阻滞NK细胞的抗凋亡活动，酒精能够消除NK细胞的抗纤维化效应(167)。

ECM的成分或许也参与逆转过程及人黑色素细胞凋亡。例如，整联素α3β2的失常会增加Bax/Bcl2的比率，提高caspase-3的活性，导致人黑色素细胞的凋亡(213)。

肝星状细胞与成肌纤维细胞的衰老

活化的HSCs的衰老会限制组织损伤引发的纤维化应答。细胞衰老是细胞周期阻滞一种固定形式，细胞周期被逐步缩短的端粒以及DNA损伤应答介导(214,215)。衰老的HSCs其特征是β-半乳糖苷酶的表达；p53,p21以及p16的诱导；基质合成的下降；基质降解酶的上调（图表7）(214)。免疫系统，尤其是NK细胞在清除衰老细胞方面有着重要作用。虽然衰老的HSCs比凋亡更为敏感(199)，不过在该类型细胞中，凋亡与衰老之间的功能与调控关系仍旧需要阐明。



图表 7纤维化逆转途径。纤维化逆转中两个重要的事件便是纤维化细胞外基质的降解与成肌纤维细胞的存活的降低。肝损伤后，基质金属蛋白酶抑制剂(TIMPs)有重要作用，它能够拮抗基质金属蛋白酶(MMPs)的活性，阻止累积的细胞外基质的降解，促进活化肝星状细胞(HSCs)的存活。相比之下，一些介导物会参与HSCs的凋亡与清除。同样，p21与p16蛋白会促进HSCs的衰老，限制肝纤维化反应。缩写:CEBP,CCAAT增强子结合蛋白；FXR,法尼醇X受体；NGF,神经生长因子。

总结性评论

慢性肝损伤引发的纤维化应答依赖于内部及募集到的细胞类型。纤维化细胞种群的特征，可逆性与多种能力的证据，还有该细胞与炎症细胞的交叉对话在推动我们理解肝纤维化进展方面有着重要的作用。在阐明细胞与分子生物学特征，纤维化途径，纤维化发展的基因决定因素方面已经取得了巨大的进步。考虑到阐明纤维化机制方面的实质性进步，因此，我们当前的任务就是将这些发现发展成为有效且靶向性强的抗纤维化治疗方案，这将会改慢性纤维化疾病的发展史。

要点总结：

1. 肝纤维化是针对任何急性或者是慢性肝脏的肝脏损伤-修复反应。

2. 持久的纤维化反应会导致晚期肝病，肝硬化以及肝细胞癌，后者在世界范围内呈递增态势。

3. 肝损伤后，HSCs的活化能够产生ECM，该细胞是纤维化发展中的一个重要因素。不过，最近研究表明，其它细胞来源的ECM也参与肝脏疤痕。

4. 肝纤维化是一个复杂过程，它受到基因决定因素的严格调控，其中免疫系统对肝纤维化有重要的促进作用。

5. 在阐明纤维化病理生理学与调控方面的进步表明，纤维化细胞的凋亡与衰老会发生潜在的纤维化逆转。

6. 未来的一个挑战就是，开发出改变纤维化疾病发展的治疗方案。

在窦周区域，HSCs包含大量的细胞质足突，包围着窦状隙，它与组织周细胞类似，周细胞是能够调节毛细管抵抗进而控制血流(74)。

活化的HSCs包括收缩性表现型的改变。

体内显微镜学已经表明HSCs能够直接参与窦周压缩(75)。https://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-pathol-011110-130246