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摘錄自《器官纖維化分子病理》
重慶醫(yī)科大學(xué)病理生理學(xué)教研室沈宜教授
纖維化(fibrosis)可發(fā)生在多種器官，導(dǎo)致器官結(jié)構(gòu)破壞和功能減退，乃至器官衰竭。器官纖維化(organ fibrosis)一直是世界醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。
重要的器官纖維化有肝纖維化、腎間質(zhì)纖維化、腎小球硬化、肺纖維化、心肌纖維化和胰腺纖維化等，其它如動(dòng)脈硬化、皮膚硬化、瘢痕疙瘩、骨髓纖維化和腸纖維化等也是較常見的組織器官纖維化。
器官纖維化的發(fā)生是組織遭受損傷后機(jī)體的修復(fù)過程，為了恢復(fù)組織和器官結(jié)構(gòu)的相對(duì)完整性。但是，當(dāng)這種修復(fù)過程過度、過強(qiáng)及“失控”時(shí)，過量的細(xì)胞外間質(zhì)（extracellular matrix，ECM）成分沉積在組織內(nèi)，導(dǎo)致器官纖維化。
一、器官纖維化的概念
是指由于各種慢性刺激因素(炎癥、免疫、毒素、缺血及血流動(dòng)力學(xué)改變等)導(dǎo)致器官實(shí)質(zhì)細(xì)胞發(fā)生壞死，纖維結(jié)締組織，包括細(xì)胞成分和細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)異常增多和過度沉積的病理過程。程度較輕者稱為纖維化，重者引起組織結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生器官硬化(organ scarring)。
纖維化器官其組織內(nèi)沉積的纖維結(jié)締組織包括細(xì)胞成分和ECM兩大部分。
細(xì)胞成分：組織的實(shí)質(zhì)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和單核吞噬細(xì)胞等。
ECM：膠原、非膠原糖蛋白、蛋白聚糖和彈性纖維等。
纖維化時(shí)ECM沉積并非是簡單的“空間占據(jù)”，其量和組成成分均發(fā)生明顯改變，既有原來基質(zhì)成分的增多，又出現(xiàn)新的成分。腎間質(zhì)纖維化時(shí)，積聚在腎間質(zhì)的ECM成分，既包括正常腎間質(zhì)已有的基質(zhì)蛋白成分(、Ⅲ、Ⅶ型膠原、纖連蛋白和腱蛋白等)的增多，又包括正常時(shí)僅存在于腎小管基膜的基質(zhì)蛋白(Ⅳ型膠原等)的沉積。正常肝組織中有I、Ⅲ、Ⅳ、V和Ⅵ型膠原，其中I和Ⅲ型膠原占膠原總量的90％，以Ⅲ型膠原為主。肝纖維化時(shí)，I>Ⅲ>Ⅳ型膠原；發(fā)展至肝硬化時(shí)，膠原量約增加6倍，I型膠原可達(dá)膠原總量的70％。
二、器官纖維化產(chǎn)生的細(xì)胞與分子基礎(chǔ)
器官纖維化發(fā)生機(jī)制從過去病理組織學(xué)研究發(fā)展到細(xì)胞和分子水平的研究。雖不同器官纖維化發(fā)生機(jī)制各有其特點(diǎn)，但基本病理過程相同。
纖維化過程涉及多種細(xì)胞、細(xì)胞因子和ECM等多個(gè)方面。
●各種原因(炎癥、免疫、毒物、缺血及血流動(dòng)力學(xué)改變等)引起實(shí)質(zhì)細(xì)胞損傷為起點(diǎn)，實(shí)質(zhì)細(xì)胞的變性、壞死和炎癥，釋放細(xì)胞炎性介質(zhì)；
●激活相應(yīng)的巨噬細(xì)胞，釋放多種細(xì)胞因子、生長因子和血管活性因子等；
●激活靜息狀態(tài)的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)產(chǎn)生細(xì)胞，使之轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞(myofi—broblast，MFB)，MFB增殖并分泌細(xì)胞因子，通過旁分泌方式再作用于巨噬細(xì)胞。
●MFB合成大量膠原等ECM成分，同時(shí)ECM降解減少，從而導(dǎo)致器官纖維化。
纖維化的形成涉及到：細(xì)胞、細(xì)胞因子、細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）多種因素、多個(gè)環(huán)節(jié)之間相互作用和相互調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程，結(jié)局是大量ECM沉積。
(一)細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)
1實(shí)質(zhì)細(xì)胞
創(chuàng)傷、炎癥、免疫、毒物、缺血及血流動(dòng)力學(xué)改變等引起實(shí)質(zhì)細(xì)胞損傷為起點(diǎn)，實(shí)質(zhì)細(xì)胞的變性、壞死和炎癥，釋放細(xì)胞炎性介質(zhì)。
2巨噬細(xì)胞
受炎性介質(zhì)作用，循環(huán)中單核細(xì)胞不斷進(jìn)入局部組織，分化為各臟器所的巨噬細(xì)胞，如肺里的塵細(xì)胞、結(jié)締組織的巨噬細(xì)胞、肝臟的枯否細(xì)胞(Kupffer cell)以及炎癥部位的巨噬細(xì)胞等。巨噬細(xì)胞具有特殊的生物學(xué)作用，在炎癥形成、抗原呈遞、組織破壞、創(chuàng)口愈合和瘢痕形成等炎癥及組織修復(fù)過程中起重要調(diào)控作用。
巨噬細(xì)胞聚集到損傷的局部：
損傷的開始階段，局部組織細(xì)胞可釋放一系列趨化物質(zhì)，包括細(xì)胞間粘附分子-1(ICAM-1)、骨調(diào)素(osteopontin)和單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)等，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞局部浸潤，及局部增殖。
活化的巨噬細(xì)胞在纖維化中作用：
●使ECM產(chǎn)生細(xì)胞增加轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、血小板源性生長因子（PDGF）、結(jié)締組織生長因子(CTGF)、成纖維細(xì)胞生長因子（FGF)的分泌；
●活化的巨噬細(xì)胞本身也能產(chǎn)生大量TGF-β、IL-1、IL-6、堿性纖維母細(xì)胞生長因子（bFGF）和TNF-α等細(xì)胞因子，參與纖維化的進(jìn)程；
●巨噬細(xì)胞自身能產(chǎn)生和分泌I型膠原、FN、硫酸軟骨素等ECM成分，直接參與纖維化的形成。
肝細(xì)胞慢性損傷刺激活化枯否細(xì)胞，活化的枯否細(xì)胞通過釋放的細(xì)胞因子(如TGF-β、IL-1、PDGF和TNF等)的作用再使肝臟星形細(xì)胞（HSC）活化。HSC活化是肝纖維化形成的關(guān)鍵步驟，而枯否細(xì)胞活化是HSC活化的前導(dǎo)。
3 ECM產(chǎn)生細(xì)胞
在纖維化形成過程中，組織內(nèi)有多種細(xì)胞參與ECM的產(chǎn)生，這種細(xì)胞被稱為ECM產(chǎn)生細(xì)胞(ECM-producing cells)。主要是一些間充質(zhì)細(xì)胞(mesenchymal cells)。
在病理情況下，各器官一些實(shí)質(zhì)細(xì)胞受到細(xì)胞因子刺激，可轉(zhuǎn)變?yōu)镋CM產(chǎn)生細(xì)胞。
細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生細(xì)胞的活化
正常時(shí)細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生細(xì)胞處于靜息狀態(tài)。在病理情況下ECM產(chǎn)生細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，并進(jìn)入細(xì)胞增殖周期，合成分泌細(xì)胞因子、大量細(xì)胞外基質(zhì)和產(chǎn)生蛋白降解酶等功能，這一系列變化被稱為活化。
ECM產(chǎn)生細(xì)胞活化是纖維化形成過程中關(guān)鍵步驟
正常情況下成纖維細(xì)胞處于一種低代謝、非激活狀態(tài)。當(dāng)受到刺激后，從靜息型轉(zhuǎn)化為增殖和過度產(chǎn)生基質(zhì)的細(xì)胞。
ECM產(chǎn)生細(xì)胞活化表現(xiàn)：形態(tài)改變、功能改變、表型轉(zhuǎn)化。
活化的星形細(xì)胞胞體變大、突起形成顯著、細(xì)胞內(nèi)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及高爾基復(fù)合體發(fā)達(dá)，反映了蛋白合成功能旺盛。胞內(nèi)脂肪滴的消失，維生素A的含量減少。同時(shí)由于細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白細(xì)絲合成增加，增強(qiáng)了星形細(xì)胞的收縮能力?；罨腍SC除了增加基質(zhì)成分的合成外，還能調(diào)節(jié)ECM的降解，在肝纖維化的進(jìn)程中起核心作用。
在機(jī)體發(fā)育的不同階段或在不同疾病狀態(tài)下，細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能可發(fā)生改變，稱為表型轉(zhuǎn)化(phenotype conversion)。
胞漿內(nèi)含有大量排列成束的微絲、肌動(dòng)蛋白和粗面內(nèi)漿網(wǎng)，主要表達(dá)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA），合成細(xì)胞外基質(zhì)的功能明顯加強(qiáng)，表明以轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞(MFB myofibroblast)。肌成纖維細(xì)胞亦分泌細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子，通過旁分泌方式再作用于巨噬細(xì)胞。
ECM產(chǎn)生細(xì)胞的活化是纖維化形成的關(guān)鍵步驟和核心環(huán)節(jié)。許多因素參與ECM產(chǎn)生細(xì)胞活化過程的調(diào)節(jié)，細(xì)胞因子起主要調(diào)節(jié)作用。
4肌成纖維細(xì)胞MFB
體外和體內(nèi)研究均證明，ECM產(chǎn)生細(xì)胞在一定條件下可發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為表達(dá)α-SMA的MFB。MFB兼有平滑肌細(xì)胞和纖維母細(xì)胞二者的特性，既含有引起收縮的微絲樣結(jié)構(gòu)，又能產(chǎn)生膠原等ECM成分，在創(chuàng)傷愈合過程中促進(jìn)創(chuàng)面收縮和組織硬化。
MFB：主要表達(dá)α-SMA(α-smooth’muscle actin），是MFB活躍的標(biāo)志性抗原。
MFB通過分泌細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子、ECM和蛋白酶等而發(fā)揮生物學(xué)作用。雖然在不同器官M(fèi)FB的來源不同，但有一點(diǎn)是一致的，ECM產(chǎn)生細(xì)胞均是MFB的主要來源細(xì)胞。肝臟受損后，原來處于靜止期的星形細(xì)胞（HSC）形態(tài)和功能發(fā)生很大的變化。尤其是在壞死灶內(nèi)及周邊區(qū)，星形細(xì)胞失去脂肪滴并增殖，開始產(chǎn)生大量的I型膠原等細(xì)胞基質(zhì)。這一變化稱為星形細(xì)胞的活化。此時(shí)星形細(xì)胞高度表達(dá)平滑肌α肌動(dòng)蛋白，具有肌細(xì)胞的特征，向肌成纖維細(xì)胞（MFB）轉(zhuǎn)化。
一種分化完全的細(xì)胞喪失其原有的表型特點(diǎn)而轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋图?xì)胞的現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)分化(transdifferentiation)。MBF細(xì)胞不僅來自成纖維細(xì)胞，也可來自組織實(shí)質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化。在一定條件下腎小管上皮細(xì)胞可轉(zhuǎn)分化為腎間質(zhì)MFB，是近年來腎間質(zhì)纖維化發(fā)生機(jī)制的研究熱點(diǎn)之一。發(fā)生在腎小管的轉(zhuǎn)分化稱為上皮細(xì)胞—間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化或小管上皮細(xì)胞MFB轉(zhuǎn)分化。是細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的一種方式。近期研究表明，腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為MFB是一種有序的調(diào)節(jié)過程：上皮細(xì)胞形態(tài)變化（立方形變?yōu)樗笮尾灰?guī)則形），細(xì)胞間連接減少，喪失與基底膜粘附能力、基膜破壞，α-SMA表達(dá)，膠原表達(dá)增加，腎小管細(xì)胞的遷移和侵襲能力增強(qiáng)等。腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為MFB，成為腎間質(zhì)ECM主要來源。
在組織活動(dòng)性纖維化區(qū)域，肌成纖維化細(xì)胞持續(xù)存在；當(dāng)纖維化反應(yīng)消失時(shí)，這些細(xì)胞隨之明顯減少或消失，減少或消失的原因可能是回到其來源細(xì)胞或通過細(xì)胞凋亡。因此肌成纖維細(xì)胞的持續(xù)存在或凋亡缺陷可能是纖維化進(jìn)行性發(fā)展的原因。因此，MFB已成為控制纖維化進(jìn)展的重要細(xì)胞。研究MFB的病理表型特征及其關(guān)鍵細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和調(diào)控規(guī)律，對(duì)深入認(rèn)識(shí)纖維化發(fā)生的分子機(jī)制至關(guān)重要。
（二）細(xì)胞因子的作用
細(xì)胞因子(cytokines)是由細(xì)胞分泌的、能調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的多肽。細(xì)胞因子通過自分泌(autocrine)和旁分泌(paracrine)方式發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。通過與靶細(xì)胞表面相應(yīng)受體相互作用，將生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞內(nèi)，啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的級(jí)聯(lián)(cascade)反應(yīng)，調(diào)控基因表達(dá)事件。
參與器官纖維化形成的常見細(xì)胞因子有：
轉(zhuǎn)化生長因子-β：TGF-β(transforming growth factor-β)；
結(jié)締組織生長因子：CTGF(connective tissue growth factor)；
血小板源性生長因子：PDGF(platelet-direvedgrowth actor)；
堿性纖維母細(xì)胞生長因子：bFGF(basic fibroblastgrowth factor)；
表皮生長因子：EGF(epidermal growth factor，)；
胰島素樣生長因子-1：IGF-1(insulin-like growth factor，)；
IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α、IFN-γ等
它們可來自浸潤的炎癥細(xì)胞(中性粒細(xì)胞和單核巨噬細(xì)胞等)，也可來自血小板和組織的固有細(xì)胞。這些細(xì)胞因子相互制約、相互調(diào)控，形成復(fù)雜的“細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)”，共同參與纖維化形成的多種反應(yīng)過程
細(xì)胞因子參與纖維化過程大致可分為3種情況：
①參與局部損傷和炎癥反應(yīng)：TNF-α、IL-1和IL-8等；
②參與組織修復(fù)和纖維化的進(jìn)展：TGF-β、CTGF、PDGF、IGF-1及bFGF等；
③損傷和抑制纖維化的作用：肝細(xì)胞生長因子(hepacyte growth factor，HGF)、IFN-r和轉(zhuǎn)化生長因子（TGF-α）等。
纖維化過程中涉及促纖維化細(xì)胞因子與抑纖維化細(xì)胞因子的相互作用。生理情況下，細(xì)胞因子構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)處于平衡狀態(tài)。病理情況下這一平衡被打破，促纖維化細(xì)胞因子增加，并發(fā)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)，而抑纖維化細(xì)胞因子活性降低，從而導(dǎo)致ECM過度沉積而形成纖維化。因此，這兩類細(xì)胞因子之間的平衡在很大程度上決定著纖維化是否發(fā)生和嚴(yán)重程度。
1轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）
是屬于一組新近發(fā)現(xiàn)的調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化的TGF-β超家族。還包括活化素（activins)、抑制素（inhibins)、和骨形成蛋白（BMPs）。具有廣泛的生物學(xué)作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、分化、凋亡、遷移、黏附、基質(zhì)形成，以及損傷修復(fù)等。在促纖維化作用是細(xì)胞因子中非常強(qiáng)的。
TGF-β是由兩個(gè)分子量為12.5kD的亞基通過二硫鍵連接而成的同源二聚體，二聚體形式的TGF-β才具有生物活性。TGF-β有5種同分異構(gòu)體，哺乳動(dòng)物主要有TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3的3種形式，三者的生物學(xué)作用基本相似，其中以TGF-β1更重要。新合成的TGF-β是一類由390個(gè)氨基酸組成的無活性前體蛋白，必須經(jīng)蛋白酶切去N-末端的潛活相關(guān)肽(1atent-associated peptide)才能被激活。TGF-β的命名是根據(jù)能使正常的成纖維細(xì)胞的表型發(fā)生轉(zhuǎn)化，即在表皮生長因子（EGF）同時(shí)存在的條件下，改變成纖維細(xì)胞生長特性。TGF-β1在人血小板和哺乳動(dòng)物骨中含量更高；TGF-β2在豬血小板和哺乳動(dòng)物骨中含量更高；TGF-β3以間充質(zhì)起源的細(xì)胞產(chǎn)生為主。
TGF-β受體
已知有5種TGF-β受體(I～V型)。
I型和Ⅱ型受體是主要的信號(hào)傳遞受體，I型和Ⅱ型受體是跨膜的絲氨酸/蘇氨酸激酶。Ⅲ型受體為跨膜蛋白聚糖，分為膜結(jié)合型和游離型，前者能增加TGF-β與Ⅱ型受體的親和力，而后者則能阻止TGF-β與其受體結(jié)合，從而干擾TGF-β的生物學(xué)作用。
TGF-β先與Ⅱ型受體結(jié)合，再與I型受體結(jié)合形成復(fù)合物，形成穩(wěn)定的異源配體－受體復(fù)合體，TGF-βR I中的絲氨酸/蘇氨酸位點(diǎn)發(fā)生磷酸化，即將信號(hào)由細(xì)胞外傳入細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮生物學(xué)作用。TGF-β可通過多個(gè)環(huán)節(jié)和機(jī)制導(dǎo)致ECM過度積聚和纖維化形成：
①刺激ECM產(chǎn)生細(xì)胞合成大量ECM，如I、Ⅲ、Ⅳ型膠原和非膠原糖蛋白等；
②通過抑制ECM降解酶基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)、纖溶酶原激活物(PA)的活性；增強(qiáng)這些降解酶的抑制物如金屬蛋白酶組織抑制物-1(TIMPs)和纖溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)的活性，從而減少ECM的降解；
③促進(jìn)ECM產(chǎn)生細(xì)胞表達(dá)α-SMA，使其活化并發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)變?yōu)镸FB，后者能合成和分泌大量膠原等ECM成分；
④增加ECM受體如整合素的表達(dá)，從而促進(jìn)ECM與細(xì)胞間的相互作用。
⑤可與其它細(xì)胞因子如PDGF、IL-1和bFGF等協(xié)同發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)，促進(jìn)纖維化。
TGF-β誘導(dǎo)ECM產(chǎn)生的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑目前尚不十分清楚，其基本過程是：
FGF-β配體→膜受體→SMAD蛋白→轉(zhuǎn)錄因子→基因表達(dá)。
2結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)
CTGF蛋白是一種富含半胱氨酸的分泌性多肽，分子量為38 KD，屬于即刻早期基因家族CNN(Cry61、CTGF、Nov)成員之一。人CTGF是含349個(gè)氨基酸的多肽，基因位于染色體6q23.1，由5個(gè)外顯子與4個(gè)內(nèi)含子組成。CTGF氨基酸序列中有38個(gè)保守的半胱氨酸殘基，這些半胱氨酸殘基參與二硫鍵的形成。CTGF能促使Ⅰ型、Ⅲ型膠原、纖連蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)的合成，在創(chuàng)傷愈合、器官纖維化發(fā)生中已觀察到結(jié)締組織生長因子的過度表達(dá)。CTGF可能在與TGF-β其下游起作用：
TGF-β的生物學(xué)作用部分是由CTGF介導(dǎo)的，在CTGF的啟動(dòng)子145至157核苷酸序列中存在TGF-β應(yīng)答元件，在該區(qū)域定點(diǎn)突變后，TGF-β將完全失去對(duì)CTGF的調(diào)控作用。
研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β刺激血管平滑肌細(xì)胞，其CTGF mRNA水平上調(diào)20倍；TGF-β在纖維化早期一過性表達(dá)，而纖維化持續(xù)發(fā)展依賴CTGF維持；在無TGF-β情況下CTGF可直接刺激細(xì)胞向MFB轉(zhuǎn)化。說明CTGF作為TGF-β下游分子，是TGF-β促進(jìn)纖維化中重要的中介分子。近年研究證明，在CTGF啟動(dòng)子中有SMAD結(jié)合位點(diǎn)，TGF-β通過SMAD途徑誘導(dǎo)CTGF轉(zhuǎn)錄。
CTGF在纖維化形成中的作用：
①促進(jìn)細(xì)胞增殖、粘附、遷移、整合素表達(dá)；
②促使Ⅰ、Ⅲ型膠原和FN等ECM的合成；
③在創(chuàng)傷愈合、皮膚、腎臟、肝臟、心臟、肺臟和胰腺纖維化以及粥樣硬化的動(dòng)脈，均觀察到呈高表達(dá)的CTGF，表明CTGF是致使纖維化持續(xù)發(fā)展的共同和關(guān)鍵因子。
TGF-β生物學(xué)效應(yīng)具有“雙面刃”作用：
①正常表達(dá)時(shí)能抑制炎癥和細(xì)胞增生，對(duì)內(nèi)皮素、一氧化氮合酶及三磷酸肌醇酯受體也有重要影響，此為其正面效應(yīng)；
②過度表達(dá)時(shí)則可引起病理性改變，如引起ECM積聚和組織器官纖維化，即負(fù)面效應(yīng)。因此，抑制TGF-β的負(fù)面效應(yīng)可能限制TGF-β的正面效應(yīng)。如敲除TGF-β1基因的小鼠，因失去對(duì)炎癥的抑制而在出生后很快死于全身性感染。
研究發(fā)現(xiàn)：CTGF是TGF-β的下游效應(yīng)介質(zhì)，但在炎癥和免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)中不涉及CTGF。因此，CTGF僅介導(dǎo)TGF-β促ECM合成的負(fù)面效應(yīng)。對(duì)于TGF-β來說，阻斷CTGF的抗纖維化作用應(yīng)該更有效和安全。正常情況下CTGF表達(dá)水平很低，主要在間質(zhì)細(xì)胞表達(dá)。阻斷CTGF不會(huì)出現(xiàn)阻斷TGF-β后可能產(chǎn)生的不利臨床反應(yīng)。近期開發(fā)CTGF的中和抗體和反義核酸，已證實(shí)能阻斷TGF-β1刺激的膠原合成。因此CTGF可能成為防治器官纖維化提供一個(gè)更特異更安全的新治療靶。
CTGF產(chǎn)生的主要抑制劑有cAMP、forskolin、霍亂毒素、前列腺素E2、前列環(huán)素、TNF-α和肝素等。這些物質(zhì)均作用在轉(zhuǎn)錄水平，減少CTGF mRNA的表達(dá)。前列腺素E2、forskolin和霍亂毒素通過增加腺苷酸環(huán)化酶活性，增加cAMP，抑制CTGF產(chǎn)生。CTGF作為TGF/SMADs途徑的下游介質(zhì)參與病理性纖維化進(jìn)程。阻斷CTGF的產(chǎn)生及其促纖維化效應(yīng)可能為今后病理性纖維化的治療提供了一個(gè)新靶點(diǎn)。
3其它致纖維化細(xì)胞因子
（1）TNF
TNF為多功能性多肽，在炎癥、免疫和腫瘤發(fā)生過程中具有重要調(diào)節(jié)作用。有TNF-α和TNF-β兩種。TNF-α分子量17 kD。TNF-α有1型和2型兩種受體，TNF-α與其受體相結(jié)合可激活許多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，由此引起多種轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞因子、生長因子、受體、細(xì)胞粘附分子、炎癥介質(zhì)及急性期蛋白(acute phase protein)等的表達(dá)。
TNF-α具有聚集炎癥細(xì)胞的作用，對(duì)單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)、細(xì)胞間粘附分子-1(ICAM-1)和血管細(xì)胞粘附分子-1(VCAM-1)等具有上調(diào)作用，從而促使巨噬細(xì)胞等炎癥細(xì)胞遷移至受累部位；TNF-α能刺激纖維母細(xì)胞增殖，促進(jìn)膠原合成，在肝臟可促進(jìn)HSC增殖并向MFB轉(zhuǎn)化；在肝壞死灶及其周圍，激活的枯否氏細(xì)胞和大量浸潤的巨噬細(xì)胞，及受損的肝細(xì)胞等均可產(chǎn)生很多細(xì)胞因子，如TNFα、IL-6和其他活性物質(zhì)，可使靜止期星形細(xì)胞表達(dá)轉(zhuǎn)化生長因子受體、血小板源生長因子（PDGF）受體的功能亢進(jìn)，從而使星形細(xì)胞對(duì)細(xì)胞因子的刺激具有了反應(yīng)性。
（2）血小板源性生長因子(PDGF)
PDGF可使處于靜止期的G0細(xì)胞進(jìn)入Gl期及Sl期，是促使ECM產(chǎn)生細(xì)胞DNA合成和細(xì)胞增殖十分有效的有絲分裂原。PDGF-BB能促使纖維母細(xì)胞轉(zhuǎn)化為MFB，并可介導(dǎo)MFB表達(dá)α1(Ⅲ)膠原基因。外源性PDGF直接加入到纖維母細(xì)胞培養(yǎng)中，能顯著增強(qiáng)其增殖，這種作用可被抗PDGF抗體所阻斷。在肝臟受損時(shí)巨噬細(xì)胞、血小板、浸潤的炎細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞（HSC）均可以合成和分泌PDGF，以自分泌和旁分泌的形式發(fā)揮作用，PDGF與其受體結(jié)合后，通過RasERK、P13K、鈣通道和Na+H+交換等途徑進(jìn)行胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，促進(jìn)HSC增殖和遷移，并誘導(dǎo)HSC合成TGF等細(xì)胞因子。
（3）堿性纖維母細(xì)胞生長因子(bFGF)
bFGF具有多種生物學(xué)功能，是重要的促有絲分裂因子，能促進(jìn)纖維母細(xì)胞的有絲分裂、增殖和分化，是纖維化的啟動(dòng)因子。研究顯示，bFGF可刺激潛活性TGF-β釋放；bFGF作為纖維母細(xì)胞增殖的強(qiáng)誘導(dǎo)劑，能刺激纖維母細(xì)胞增殖，并能誘導(dǎo)α-SMA的表達(dá)；bFGF還能明顯增加I型和Ⅲ型膠原mRNA的表達(dá)。在大鼠Heymann腎炎時(shí)，bFGF能加劇足細(xì)胞的損傷和腎小球硬化，應(yīng)用抗bFGF抗體治療有效。
（4）白細(xì)胞介素-1(IL-1)
IL-1是單核巨噬細(xì)胞分泌合成的一種前炎癥細(xì)胞因子，分為IL-1α和IL-1β兩種亞型，在組織急性損傷中起重要作用。IL-1能誘導(dǎo)其它炎癥細(xì)胞因子(如IL-6)、趨化因子、粘附分子、急性期蛋白和組織蛋白酶等的合成，對(duì)嗜中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞具有趨化和促進(jìn)釋放炎癥介質(zhì)的作用；IL-1能刺激纖維母細(xì)胞增殖和產(chǎn)生ECM成分。
（5）激活素
激活素(activin)一早在性腺發(fā)現(xiàn)的糖蛋白激素，因能刺激垂體細(xì)胞分泌卵泡刺激素而得名，后來發(fā)現(xiàn)具有多種生物學(xué)功能，屬于TGF-β超家族的成員。激活素參與機(jī)體炎癥反應(yīng)和組織損傷修復(fù)過程，一定水平激活素有助于損傷修復(fù)過程的正常進(jìn)行，但其過量表達(dá)可能與器官纖維化形成有關(guān)。實(shí)驗(yàn)性肝纖維化模型，激活素某些亞基表達(dá)水平增高，且可能與TGF-β有協(xié)同作用。博萊霉素誘發(fā)的小鼠肺纖維化，肺組織激活素A表達(dá)增加，激活素A可刺激肺纖維母細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)變?yōu)镸FB。動(dòng)脈粥樣硬化和炎癥性腸病等過程，也有激活素表達(dá)的增高。
（6）Fibrosin纖維母細(xì)胞刺激因子-1(fibroblast-stimulatingfactor-1)，
是由CD4+淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的分子量60 kD的細(xì)胞因子，該細(xì)胞因子與其它纖維母細(xì)胞生長因子相似，能結(jié)合肝素。Fibrosin能刺激纖維母細(xì)胞和HSC增殖，在培養(yǎng)HSC，fibrosin能上調(diào)FN mRNA表達(dá)。也能刺激纖維母細(xì)胞增加膠原的產(chǎn)生。
4抑制纖維化的細(xì)胞因子
纖維化形成過程中，細(xì)胞在產(chǎn)生致纖維化細(xì)胞因子的同時(shí)，也釋放一些抑制纖維化的細(xì)胞因子，如肝細(xì)胞生長因子(HGF)和IFN-γ，它們具有抑制纖維化發(fā)生發(fā)展的作用。
（1）肝細(xì)胞生長因子(hepatocytegrowth factor，HGF)
HGF先是由1984年日本Nakamura和1985年美國Michalopoulos分別報(bào)道的，其分子量為82000，是由728個(gè)氨基酸組成的多肽，為一異二聚體，由輕鏈和重鏈組成。屬不耐熱多糖蛋白。HGF主要由間質(zhì)細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等）產(chǎn)生。HGF通過與特異性膜受體結(jié)合而發(fā)揮其多樣生物學(xué)作用，調(diào)控細(xì)胞生長、分化，除促有絲分裂活性外，還作為一離散因子（scatter factor，SF）促進(jìn)細(xì)胞擴(kuò)散遷移，誘導(dǎo)多種上皮細(xì)胞形成分支管狀結(jié)構(gòu)。HGF對(duì)肝細(xì)胞和多種上皮細(xì)胞具有很強(qiáng)的促增生作用。HGF給藥或基因治療對(duì)肝硬化、腎纖維化、肺纖維化等有明顯治療效果。
某些器官纖維化的形成不僅與TGF-β表達(dá)增加有關(guān)，而且還與HGF表達(dá)降低有關(guān)。HGF可對(duì)抗TGF-β的許多生物學(xué)活性，具有抑制纖維化的作用；TGF-β可刺激ECM積聚，而HGF則能通過增加MMP的表達(dá)和減少TIMP-1和TIMP-2的表達(dá)，促使ECM降解；HGF能明顯抑制TGF-β表達(dá)和MFB形成；TGF-β和AngⅡ能對(duì)HGF的局部分泌進(jìn)行負(fù)調(diào)節(jié)，這負(fù)調(diào)節(jié)在腎纖維化的發(fā)生中起重要作用。近期還證明，HGF能明顯阻斷由TGF-β介導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞向MFB轉(zhuǎn)變，減少α-SMA表達(dá)和上皮細(xì)胞標(biāo)志E-鈣粘著蛋白(E-cadherin)的喪失。
（2）干擾素
IFN-γ是重要的免疫調(diào)節(jié)因子，能抑制纖維母細(xì)胞激活和膠原基因表達(dá)。有研究證明，IFN-γ能明顯抑制博萊霉素誘導(dǎo)的小鼠肺病理改變和肺纖維化區(qū)TGF-β蛋白表達(dá)，降低前膠原纖維αI和αⅢmRNA表達(dá)及羥脯氨酸含量的增加。用IFN-γ治療人肝纖維化已取得較好療效。IFN-γ能抑制HSC增殖和激活，降低α-SMA、I、Ⅳ膠原及FN mRNA表達(dá)水平。IFN-γ能影響I和Ⅲ型膠原的合成，使培養(yǎng)的纖維母細(xì)胞膠原產(chǎn)量下降，其作用部位發(fā)生在前膠原mRNA。原代培養(yǎng)HSC加入IFN-γ后，I、Ⅲ型膠原及FN mRNA表達(dá)水平降低。
（三）血管活性物質(zhì)的作用
1腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）
是作用于循環(huán)系統(tǒng)激素，具有調(diào)節(jié)血容量和血壓中起重要作用。近年發(fā)現(xiàn)它也是一局部內(nèi)分泌系統(tǒng)。局部RAS并不依賴于循環(huán)中的腎素、血管緊張素和血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)，而是獨(dú)立地通過自分泌和旁分泌的方式發(fā)揮生理和病理作用。腎、心、血管、腎上腺和腦等均有局部RAS。AngⅡ是該系統(tǒng)的效應(yīng)分子，主要通過與其特異性受體結(jié)合而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。AngⅡ除具有調(diào)節(jié)血流動(dòng)力學(xué)的作用外，近期發(fā)現(xiàn)它還作為一種生長因子和促纖維化因子影響細(xì)胞的增殖和分裂，即非血流動(dòng)力學(xué)作用。
RAS在腎纖維化、心肌纖維化、肺纖維化中起著重要作用，在其它器官纖維化形成中的意義近年也引起注意。AngⅡ在腎小球硬化和腎間質(zhì)纖維化的作用機(jī)制：
①影響全身及腎臟的血流動(dòng)力學(xué)，升高腎小球內(nèi)壓力，導(dǎo)致腎小球硬化；
②誘導(dǎo)腎小球系膜細(xì)胞及腎間質(zhì)纖維母細(xì)胞的增殖和肥大，活化腎固有細(xì)胞和腎間質(zhì)纖維母細(xì)胞，增加ECM蛋白的表達(dá)和合成，引起ECM積聚；
③可刺激TGF-β和血漿纖溶酶原激活物抑制劑（PAI-1）的表達(dá)，從而減少ECM的降解；
④對(duì)單核細(xì)胞具有趨化作用，增加趨化因子的表達(dá)；
AngⅡ能以時(shí)間和劑量依賴方式增加TGF-β1 mRNA和蛋白表達(dá)，并促使TGF-β1活化；在大鼠腎小球系膜細(xì)胞加入AngⅡ，能直接引起PAI-1增加及通過TGF-β介導(dǎo)的PAI-1持續(xù)表達(dá)；血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑和AngⅡ受體拮抗劑可減輕腎小球硬化和腎間質(zhì)纖維化的程度。
RAS在心肌纖維化及心室重塑中的作用：
心臟除受循環(huán)中RAS的作用外，還受心血管局部RAS的影響。AngⅡ可以自分泌或旁分泌的方式作用于心肌和血管的特異性受體，通過多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑影響心血管功能。在這方面研究得更多的是高血壓心臟病，其他如缺血性心臟病、擴(kuò)張型心肌病等引起的心肌纖維化，也有RAS參與。
AngⅡ可能對(duì)肝和肺纖維化的發(fā)生發(fā)展有一定影響。
在體外培養(yǎng)的人HSC已發(fā)現(xiàn)有AngⅡ1型受體存在，AngⅡ能刺激HSC增殖和收縮。
2內(nèi)皮素(endothdin，ET)
內(nèi)皮素是迄今所知非常強(qiáng)的縮血管物質(zhì)。主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞合成，通過自分泌或旁分泌等方式發(fā)揮生物學(xué)作用。人和哺乳動(dòng)物體內(nèi)有3種ET(ET-1、ET-2和ET-3)和3種受體。ET在腎臟、心臟、肝、肺等器官纖維化發(fā)生發(fā)展中有重要作用。
ET通過血流動(dòng)力學(xué)和非血流動(dòng)力學(xué)途徑參與腎臟纖維化的發(fā)生：
①引起腎小球血管收縮，升高腎小球內(nèi)壓力；
②刺激系膜細(xì)胞增殖和合成ECM，釋放TNF、PDGF及刺激腎髓質(zhì)產(chǎn)生超氧陰離子和過氧化氫等；
③升高TIMP的水平，減少ECM降解；
④具有血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）樣活性，可使組織局部AngⅡ合成增加，后者反過來刺激內(nèi)皮細(xì)胞合成更多的ET-1；
⑤除了上調(diào)TGF-β表達(dá)外，ET-1可通過直接刺激腎臟纖維母細(xì)胞增殖、增加ECM合成及減少膠原酶活性而促進(jìn)腎問質(zhì)纖維化。
ET對(duì)心肌纖維化的作用表現(xiàn)：
可促進(jìn)心肌細(xì)胞合成和釋放AngⅡ。ET具有ACE樣活性，可促進(jìn)Ang I轉(zhuǎn)化為AngⅡ。因此，認(rèn)為在心血管很可能存在一個(gè)區(qū)域化的ET-AngⅡ相互作用系統(tǒng)，在生理情況下參與局部循環(huán)穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)，在病理情況參與心肌纖維化和心室重塑的發(fā)生發(fā)展；ET可引起腎上腺釋放醛固酮，其作用比AngⅡ強(qiáng)，ET是醛固酮合成與釋放的強(qiáng)效調(diào)節(jié)劑；ET在促進(jìn)心肌纖維母細(xì)胞增生和膠原蓄積方面可起重要作用，并可降低膠原酶活性。
新近研究證明，過度表達(dá)人類ET-1的轉(zhuǎn)基因小鼠，可發(fā)生腎小球硬化和腎間質(zhì)纖維化。特異ET受體阻斷劑能減輕腎纖維化的程度。HSC表面有大量ET受體，ET-1可刺激這些細(xì)胞活化，在活化的HSC表面ET受體表達(dá)明顯上調(diào)。ET受體拮抗劑能阻斷實(shí)驗(yàn)性肝纖維化大鼠膠原合成和沉積。在實(shí)驗(yàn)性大鼠肺纖維化，ET-1的表達(dá)也增加，阻斷ET受體可明顯減輕肺纖維化。在特發(fā)性肺纖維化病人的肺組織ET-1的表達(dá)增加，并通過調(diào)節(jié)肺纖維母細(xì)胞的增殖和a-SMA的表達(dá)參與肺纖維化的發(fā)生。在ET-1轉(zhuǎn)基因小鼠的研究進(jìn)一步證明，ET-1過度表達(dá)與肺纖維化有關(guān)。
除上述細(xì)胞因子和血管活性物質(zhì)外，其它細(xì)胞因子、趨化因子、粘附分子、細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激、醛固酮、一氧化氮以及某些ECM成分等，在不同器官纖維化的不同發(fā)展階段也起一定作用。