大多数慢性肝病都有一个共同的过程。慢性肝病从轻度炎症发展到更严重的炎症，再发展到纤维化，最后发展到肝硬化。20世纪发达国家最重要的肝病也是如此第个世纪，哪些是丙型肝炎感染，哪些将是21世纪最重要的肝病标准世纪，非酒精性脂肪肝。虽然每种疾病都以从炎症到纤维化的进展为特征，但这两种病理状态之间的关系尚不清楚。
在所有慢性肝病中，负责纤维化的细胞似乎是活化的肌成纤维细胞。目前，激活的肌成纤维细胞的来源尚不清楚，有几个细胞可能发挥这一作用。有证据表明，骨髓源性纤维细胞或循环系膜细胞可以通过受损的肝脏迁移，成为肌成纤维细胞，参与纤维化过程(1). 另外，有有限的证据表明肝细胞、胆管细胞甚至内皮细胞可能会转变为系膜细胞，成为活化的肌成纤维细胞。对于肝细胞和胆管细胞来说，这个过程被称为上皮-系膜过渡或EMT。最后，肝脏中的常驻细胞可能被激活成为肌成纤维细胞。这可能是位于肝门管区的组织成纤维细胞，也可能是位于Diss间隙的静止肝星状细胞（HSC）。大量证据支持静止的HSC激活成肌成纤维细胞，然后产生慢性肝病中发现的纤维瘢痕的作用。星状细胞的特定标记物可以在纯化的细胞样本和组织切片中进行鉴定。这些标记物包括胶质纤维相关蛋白（GFAP）、神经生长因子受体p75和synamin。
在慢性肝进入到纤维化的过程中，所有肝细胞都会发生特定的变化。肝细胞受损并发生凋亡。窦内皮细胞发生窗孔丢失，称为窦无球化。肝脏中的巨噬细胞Kupffer细胞激活并产生多种趋化因子和细胞因子。淋巴细胞浸润受伤的肝脏并导致炎症。最后，静止的星状细胞被激活以产生细胞外基质蛋白。
静止的HSC是类视黄醇在体内的主要储存部位。它还表达如上所述的神经标记。当HSC被激活时，它会失去其维甲酸并开始表达新的受体，如血小板衍生生长因子（PDGF）受体和转化生长因子-β（TGF-β）受体。它还表达新的蛋白质，如α-平滑肌肌动蛋白。活化的HSC增殖并合成细胞外基质蛋白以产生纤维瘢痕。据我所知，消除活化HSC的唯一途径是通过凋亡或衰老。
过去十年的研究揭示了HSC的多重特征。除了TGF-β刺激的ECM蛋白的产生和PDGF刺激的细胞增殖外，HSC还参与肝脏病理生理的其他方面。在内皮素1的驱动下，HSC收缩并可能导致门脉高压。HSC通过金属蛋白酶MMP2的产生，促进正常细胞外基质的降解。HSC通过NADTH氧化酶产生的活性氧化物种的产生，导致氧化应激。HSC通过产生趋化因子和细胞因子（如MCP-1），促进白细胞的趋化性及其自身的趋化作用。最后，肝干细胞是肝细胞原发性肌原细胞即肝细胞生长因子（HGF）的主要来源。
有两种类型的研究对理解HSC生物学做出了巨大贡献。第一类研究使用HSC的原代培养物。HSC可以从大鼠、小鼠和人类肝脏标本中纯化到同质性。这是因为静止的HSC是类维生素A的主要储存场所，它们的类维生素A脂滴使HSC成为迄今为止肝脏中最有活力的细胞。因此，当肝细胞被置于密度梯度上时，HSC在梯度的顶部带出，并通过其维生素a自发荧光进行识别。在塑料或I型胶原上培养后，HSC经历与体内激活非常相似的激活过程。它们表达新的标志物，如平滑肌α-肌动蛋白；他们失去了维甲酸；他们开始合成大量的细胞外基质蛋白。
第二种为HSC生物学提供了新见解的实验是诱导肝纤维化。这些肝纤维化模型首先在大鼠体内建立，然后应用于小鼠，以利用小鼠遗传优势。这些模型包括四氯化碳，它是坏死后纤维化的模型；硫代乙酰胺、二甲亚硝胺（DMN）、胆管结扎，这是继发性胆道纤维化的模型；胃内乙醇、异种血清，为自身免疫性肝炎模型；蛋氨酸胆碱缺乏饮食是非酒精性脂肪肝的模型。这些不同的肝纤维化模型已被用于研究各种转基因小鼠，包括将基因敲除小鼠与其野生型窝友进行比较。当基因敲除小鼠的纤维化程度高于野生型窝鼠时，该基因具有保护作用，因为消除该基因会增加纤维化程度。当基因敲除小鼠与野生型窝鼠相比减少了纤维化时，该基因被认为是纤维化的，因为消除该基因可以减少纤维化(). 通过这些研究，可以得出几个关键的概括。
表1
| 增加“保护”∗ | 减少“纤维化”∗∗ |
|---|
| IL-6、IL-10 | TNFR1、TLR4、CD14 |
| iNOS系统 | 血管紧张素R1a |
| 纤溶酶原 | NADPH氧化酶 |
| 干扰素γ | 转化生长因子β1、Smad3、MMP13 |
| 脂联素 | P21基因 |
| 端粒酶 | FGF1/2、FGFR4 |
| Bcl-xL公司 | 瘦素，OB-R |
| SOCS1（+/-） | 多巴胺β羟化酶 |
| 角蛋白 | FasL，组织蛋白酶B |
| C5级 |
第一，氧化应激导致肝纤维化。受伤肝脏中有许多潜在的氧化应激源。其中包括肝细胞中的细胞色素P450IIE1酶，该酶由乙醇诱导。Kupffer细胞中的吞噬细胞NADPH氧化酶是另一种潜在细胞。最后，我们的实验室证明，肝星状细胞本身表达NADPH氧化酶，以产生导致纤维化的活性氧化物质(2). 抗肝纤维化基因敲除小鼠的例子包括NADPH氧化酶p47亚单位缺失和血管紧张素R1A缺失。最近的研究表明，整个肾素-血管紧张素通路存在于受损的肝脏中。与肝星状细胞AT1受体结合的血管紧张素II增加，导致NADPH氧化酶激活，随后HSC激活，导致肝纤维化。由于血管紧张素转换酶抑制剂（ACE抑制剂）和血管紧张素受体阻滞剂（ARBs）的潜在治疗干预作用，人们对研究这一途径有了新的热情。这些药物可能有效预防肝纤维化的进展。
第二个主要结论是TGF-β是肝纤维化所必需的。TGF-β是最有效的成纤维细胞因子。TGFβ通过多种机制诱导纤维化，包括直接激活HSC、刺激多种ECM的合成、通过刺激金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP）的产生抑制ECM降解，以及通过自身基因上的AP-1位点增加自身合成。抗纤维化基因敲除小鼠的TGF-β1、SMAD3和MMP13基因缺失(三).
第三个概括是肝细胞丢失导致肝纤维化。换句话说，阻断正常肝再生将导致肝纤维化。因此，似乎对损伤的主要反应是肝再生，但如果肝再生被阻断，默认模式将是肝纤维化。如果肝细胞发生凋亡而没有代偿性增殖，则会再次发生纤维化。因此，在小鼠模型中，抑制肝细胞凋亡（例如用胰蛋白酶抑制剂）已被证明可以抑制纤维化，这一点值得注意。临床有趣的是，丙型肝炎和NAFLD患者肝细胞凋亡与纤维化相关。因此，对肝细胞凋亡进行无创性血清监测可能有助于了解正在进行的肝纤维化。由于肝细胞受到更多损伤而对纤维化敏感的敲除小鼠的端粒酶、Bcl-xL和脂联素基因缺失。由于前凋亡基因缺失而对凋亡产生抵抗的小鼠示例中，Fas和组织蛋白酶B缺失。这些小鼠对肝细胞凋亡具有抵抗力，因此对肝纤维化具有抵抗力。目前有关肝细胞凋亡与纤维化的假设是，当肝细胞发生凋亡时，会产生凋亡小体。这些凋亡小体被枯否细胞、肝星状细胞和肝细胞吞噬。吞噬作用导致产生趋化因子和细胞因子，包括MIP-2、KC和TGF-β1，进而激活肝星状细胞导致纤维化。
第四个概括是慢性炎症导致纤维化。换句话说，下游炎症介质的产生对肝脏的损伤会导致肝星状细胞的激活和随后的纤维化。因炎症较少而对纤维化具有抵抗力的敲除小鼠包括TNF-α、TLR4、CD14和LBP基因缺失的敲除小鼠(4). 尽管炎症与纤维化密切相关，但对这两种途径在细胞内信号转导中的相互作用知之甚少。例如，TLR4被脂多糖（LPS）激活，导致NFB和IRF3激活，从而导致炎症介质的转录。然而，TGF-β途径没有相互干扰，导致SMADs 3和4激活，从而诱导TGF-？响应基因。我们的实验室最近通过多种模型证明TLR4缺陷小鼠对肝纤维化具有显著的抵抗力。关键途径由LPS与肝星状细胞TLR4结合介导。这导致Bambi的下调，Bambi是TGF-β的伪受体。当Bambi下调时，由Kupffer细胞产生的TGF-β1可与TGF-？受体结合，从而实现信号转导和纤维化。TLR4具有多种机制，可通过这些机制促进纤维生成。众所周知，TLR4是趋化因子和细胞因子的主要产生者，它们将向受伤的肝脏募集炎症细胞和肝星状细胞。此外，TLR4将下调抑制剂Bambi，从而实现TGF-β的有效信号转导。最近，对丙型肝炎患者进行了全基因组序列分析，比较轻度纤维化患者和广泛纤维化患者。该分析揭示的首批基因之一是TLR4。正如我们的研究所预测的，TLR4单核苷酸多态性（SNP）导致有效信号转导的患者增加了肝纤维化。TLR4单核苷酸多态性患者LPS信号转导较低，可保护其免受肝纤维化的影响。
最后的结论是肝星状细胞凋亡可以预防和逆转纤维化。其概念是，活化的HSC可以通过细胞凋亡从受损的肝脏中清除。这将去除纤维原细胞，并允许纤维瘢痕的正常降解。已经证明这种作用的敲除小鼠具有CEBP-β基因缺失，因为CEBP-β是防止活化的肝星状细胞凋亡所必需的。选择性诱导活化HSC凋亡的药物已被证明可逆转肝纤维化，包括胶质毒素、柳氮磺胺吡啶和抗TIMP1抗体。这代表了我们对肝纤维化理解的范式转变，因为经典的教学强调肝硬化是不可逆转的。现在我们有一些在肝纤维化模型中逆转广泛肝纤维化的例子，这些肝纤维化模型伴随着活化的HSC的丢失。在纤维化消退过程中，激活的HSC发生凋亡。胶原酶TIMP抑制剂由HSC产生，因此不再存在。这允许胶原酶表达其酶活性并降解纤维瘢痕中的ECM。正如这些啮齿动物肝纤维化模型预测的那样，越来越多的证据表明，消除已知的纤维化刺激可以逆转患者的纤维化。例如，用皮质类固醇治疗自身免疫性肝炎可以阻止炎症并逆转纤维化。血色素沉着症患者通过静脉切开去除多余的铁可以逆转纤维化。胆道梗阻患者行减压可逆转继发性胆道纤维化的进展。最广泛的研究已经证明，成功治疗丙型肝炎和乙型肝炎可以逆转纤维化。最后，最近的研究表明，治疗代谢综合征，如胃旁路手术，可以逆转脂肪变性、炎症和纤维化(5).
讨论
Goldfinger，波士顿：最后一张幻灯片让我想起了富兰克林·汉格（Franklin Hanger）的话，他是我很久以前在宝洁公司（P&S）学习的一位肝病学家。他说，酒精性肝硬化是一种疾病，很多人被称为酒精性肝硬化，但很少有人被选中。
圣地亚哥布伦纳：让我补充一下。我被告知，肠道通透性增加和门静脉血中的LPS是一种晚期表现。因此，我们建议的渗透性变化实际上是肝脏疾病的早期变化。因此，这与我们最初对酒精性肝病的看法不同。
丹佛市贝尔市：我对肾素-血管紧张素的全身效应很感兴趣。这是通过降低TGFβ介导的吗？你看过动物体内的AT1受体吗？第三个问题是，我很想在你的基因图上看到AQP2，它是一种血管加压素依赖性离子通道。我甚至不知道它存在于肝脏中。
圣地亚哥布伦纳：这项研究是Celera公司进行的一项完整的基因组搜索。他们没有先入为主的假设。他们只是有很多测序机器，无所事事，他们筛选了大量患者。但你的第一个问题的答案是，尽管血管紧张素II不像肾脏中那样引人注目，但它激活星状细胞中的AT1受体，诱导TGFβ的产生。这是绝对正确的，我认为这是一个非常重要的现场信息。
基夫，帕洛阿尔托：大卫，那边怎么样？丙型肝炎和乙型肝炎抗病毒治疗的一个迷人教训是晚期纤维化甚至早期肝硬化的可逆性，我们认为这是不可能的。这是一个引人入胜的故事，因为我们所有人在早期都知道肝硬化是不可逆的。很明显，是的。所以也许我可以让你把演讲延长几张幻灯片。
圣地亚哥布伦纳：这是正确的。因此，我们的概念是，如果你以任何方式消除潜在的刺激，而且是我们知道的最有效的方式，乙型肝炎甚至比丙型肝炎更引人注目，因为你可以在几天内将乙型肝炎降低4个对数。然后你可以去除纤维原性刺激。有很好的证据表明，任何时候只要去除纤维原性刺激，就可以显著逆转纤维化，而这似乎是由正在发生凋亡的活化星状细胞介导的。我不太清楚为什么，但当我们被教授这门课时，它并没有受到重视。然而，它在啮齿类动物模型中非常明显，几乎在继发性胆汁性肝硬化、丙型肝炎等所有疾病中都得到了再次证实，我们最近的一篇论文表明，胃旁路术后，可以完全逆转非酒精性脂肪肝的纤维化。
基夫，帕洛阿尔托：如你所知，我们可以通过两个阶段来降低纤维化，比如从早期肝硬化阶段IV到阶段II。所以这真的很有戏剧性。但确切的机制是什么，大卫？
圣地亚哥布伦纳：我们真的认为你观察到的现象是正确的。如果去掉刺激物，激活的肝星状细胞就会发生凋亡。当激活的肝星状细胞被清除时，金属蛋白酶组织抑制剂TIMP的主要来源被清除，因为TIMP是由激活的肝星形细胞产生的。去除TIMPS可以显示出潜在胶原酶，而潜在胶原酶可以降解纤维瘢痕并恢复到更正常的肝脏。因此，TIMP似乎很关键，我们与拜耳制药公司合作，在啮齿动物模型中使用抗TIMP抗体进行了一项研究，显著逆转了纤维化。因此，即使存在纤维生成刺激物四氯化碳，在没有TIMP的情况下，也可以逆转纤维化。
爱荷华州阿博德市：这只是一个非常简短的问题。血管紧张素是在肝细胞还是星状细胞内产生的？
圣地亚哥布伦纳：血管紧张素的来源被认为是肝星状细胞。最近的一项发现是，当它们被激活时，对于整个肾素-血管紧张素系统，似乎有许多所需的途径。这不是我们所知道的系统RES系统。这是一个局部内生系统。也有很好的证据表明，在纤维化过程中，整个通路存在于肾脏和心脏中。
亚特兰大亚历山大：美丽的故事，非常感谢你与我们分享。我被包括肺在内的多个器官中纤维化故事的相似性所震惊，正如如此优美的表现。这很漂亮。我对肾素-血管紧张素系统也很好奇，许多组织都有完整的系统，在你的模型中，你试过像ATR1R受体阻滞剂一样简单的东西吗？
圣地亚哥布伦纳：是的，正如你所预测的那样，结果是防止了纤维化。
