纤维化的发展是对多种类型肝损伤的常见反应，最终导致肝硬化。然而，肝纤维化是损伤后器官修复反应谱的一端；尽管有慢性损伤，但在许多患者和许多品系的小鼠中，这并不是不可避免的发生，因为存在轻微的纤维化。1纤维化发展过程中这种变异性的原因以及减少纤维化的策略的确定是非常有趣的，并直接导致了关于纤维化起始和调节事件的已知问题。在本文中，我们研究了细胞死亡在肝纤维化中的作用。
当考虑细胞死亡在肝纤维化中的作用时，研究人员倾向于关注肝细胞。尽管这种细胞类型很重要，但星状细胞和T细胞死亡在肝纤维化发展中的作用也已被确定。
细胞死亡类型
细胞死亡根据三个主要标准进行分类：形态外观（凋亡、坏死、自噬）、酶标准（半胱氨酸天冬氨酸酶、核酸酶、钙蛋白酶等的激活）、功能方面（程序性、生理性、病理性）。2体外实验系统可以设计为一种类型的细胞死亡以相当一致的方式发生。这与体内细胞死亡形成对比，体内细胞死亡通常是由多种类型的混合物引起的。
细胞凋亡。这具有独特的形态，细胞变圆，细胞体积缩小，染色质凝集，核DNA断裂，质膜起泡而不丧失完整性。三尽管存在这种非常一致的形态变化，但在分子和功能水平上，凋亡是异质的，使用各种不同的酶，并在不同的刺激下发生。 坏死。其特征是细胞体积增加、细胞器肿胀、质膜破裂和细胞内物质损失。最初，它被认为是一种不受控制的、本质上是偶然的事件，但最近已经确定了信号转导途径和分解代谢酶。4 自噬。大自噬是将细胞质物质隔离在双膜自噬体内进行整体降解。最终，内膜及其内容物被酸性溶酶体水解酶降解。除了这些非常清晰的形态学特征外，自噬被定义为一种细胞死亡类型，发生时没有染色质凝结，通常与死亡细胞的最小吞噬作用有关。自噬介导的细胞死亡在体内的作用尚不清楚，尽管最近的一份报告为自噬在饥饿诱导的肝衰竭中的作用提供了证据。5
除了这些特征明确的细胞死亡模式外，还提出了其他模式，包括有丝分裂突变，即有丝分裂失调后发生的细胞死亡。兴奋性毒性是兴奋性氨基酸诱导的神经元细胞死亡的一种形式，与凋亡和坏死重叠。凋亡是由胰岛素样生长因子受体I的表达触发的，具有凋亡的某些特征，但不能被半胱氨酸蛋白酶抑制剂阻止。焦下垂是一种炎症相关死亡，最初描述为巨噬细胞感染鼠伤寒沙门菌，并涉及caspase-1的激活。热坏死是一个核苷酸结合域和富含亮氨酸重复序列的家族，含有3（NLRP3）依赖性的巨噬细胞坏死型细胞死亡福氏志贺氏菌与焦下垂不同，焦坏死是caspase-1非依赖性的。
细胞死亡刺激肝纤维化
肝细胞死亡
最直接和直观的假设是肝细胞死亡为肝纤维化的发展提供了信号。慢性丙型肝炎感染中存在肝细胞死亡和纤维化之间的联系，其中细胞凋亡和caspase活性与疾病的组织学活动相关。在肝纤维化的实验模型中也显示了同样的情况。6,7
肝星状细胞（HSC）在肝纤维化中的核心作用使其成为应对凋亡肝细胞的主要候选细胞。当Canbay等人对巨噬细胞吞噬凋亡小体导致转化生长因子上调的观察结果进行随访时，他们令人信服地证明了这一点-β（转化生长因子-β)8.HSC吞噬凋亡的肝细胞并上调TGF-β以及胶原蛋白-1（I）mRNA。这种影响对凋亡小体是特异性的，不会被荧光珠复制。体内也发生凋亡小体的吞噬作用，胶原蛋白-1 mRNA上调，但TGF没有上调-β，需要NADPH氧化酶的激活。9除了形成更促纤维化的表型外，凋亡小体的吞噬作用使HSC通过JAK/STAT和Akt/NF-kB依赖性途径对FasL和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）诱导的凋亡产生抵抗。10与促纤维化激素瘦素有一个有趣的联系，瘦素通过Rho和rac-1依赖性途径增加HSC的吞噬能力。11通过吞噬凋亡细胞激活HSC并不局限于肝细胞，因为吞噬凋亡疾病特异性T细胞具有类似的效果。12
上述实验为肝细胞凋亡直接激活HSC提供了令人信服的证据。这也对来自死亡肝细胞的信号的识别提出了疑问。死亡细胞的信号影响其他细胞的问题是免疫学界的一个活跃话题，其中细胞死亡被认为激活了树突状细胞。释放的信号称为损伤相关分子模式，目前已鉴定出超过25个候选分子。13一种是哺乳动物DNA，它通常被隔离在细胞内，但可以通过Toll-like受体（TLR）9激活HSC。有趣的是，除了上调TGF外-βTLR9激活抑制HSC趋化性，使细胞定位于肝细胞死亡部位。14肝细胞死亡也会增加局部腺苷浓度，腺苷通过A2a受体发挥作用，诱导促纤维化和抗凝血表型。15–17
另一种由濒死细胞的信号激活的细胞机制是细胞溶质蛋白复合物，称为炎性体.18其许多成员与TLR具有结构相似性，并被三磷酸腺苷（ATP）和尿酸激活。炎症小体最近在感知细胞死亡和启动炎症反应方面受到了极大关注，并且可能在HSC感知细胞死亡方面发挥重要作用。19包括ATP和尿酸在内的已知炎症小体激活信号在肝纤维化中的作用尚未测试。
肝星状细胞死亡
基质沉积是肝纤维化发展的关键步骤，而HSC是导致这一过程的主要细胞类型。1研究人员首先基于形态学特征，然后通过分子和生物化学技术证实，HSC经历了从静止表型到肌成纤维细胞表型的分化，其特征是基质重塑、趋化性和收缩。1很明显，肝硬化的消退发生在实验和临床模型中，因此了解分化HSC的命运很重要，主要选择去分化为静止状态或死亡。对实验性肝纤维化诱导后肝组织中HSC死亡的分析表明，HSC凋亡发生在纤维化的发展和消退过程中，并与HSC数量减少有关。与在体内证明HSC细胞死亡相对容易相比，在体外诱导HSC细胞的死亡是困难的。20然而，随着激活，HSC更容易发生凋亡。这部分是由于抗凋亡分子（Bcl-2和Bcl-xL）水平下降和促凋亡分子（Bax）增加。21因此，与其他细胞类似，HSC的激活与增殖和死亡的增加有关。
促凋亡的
许多已知在细胞死亡中起重要作用的分子和途径已被研究与HSC凋亡有关。随着HSC的激活，CD95和CD95-L均上调。与此一致，抗CD95抗体在活化的HSC中诱导凋亡，但通常需要环己酰亚胺维持高水平的c-Jun-N-末端激酶，以使抗CD95的抗体效果明显。22肿瘤坏死因子等细胞因子的抗凋亡作用-α（TNF-α)和TGF-β部分原因是CD95L对HSC的下调。静止HSC对CD95L的明显无反应性是因为HSC不发生凋亡，而是对CD95L产生增殖反应。因此，据推测，在免疫应答的环境中，免疫细胞上的CD95L将刺激静止细胞HSC池的扩张，并通过诱导凋亡来控制激活的HSC池整体大小。类似于CD95，HSC上的TRAIL受体上调，对TRAIL诱导的细胞凋亡的敏感性增加。23库普弗细胞在需要细胞接触的共培养中诱导HSC死亡。值得注意的是，这对激活的HSC来说是相对特殊的，1天龄的HSC几乎没有死亡。24然而，体内巨噬细胞的耗竭揭示了枯否细胞的复杂作用，如果在肝损伤期间发生耗竭，基质成分沉积减少，如果在恢复期发生耗竭则基质成分持续存在。25这可能反映了枯否细胞CD95L介导的向静止HSC的早期增殖信号和向激活HSC的晚期凋亡信号。
自然杀伤（NK）细胞在诱导HSC凋亡和限制纤维化程度方面具有重要作用。26与T细胞和B细胞不同，NK细胞不表达克隆分布的抗原受体，但同时表达抑制和刺激受体。NK细胞表达的许多抑制性受体识别几乎所有正常细胞表达的主要组织相容性复合体（MHC）I类分子，但某些肿瘤细胞不表达。NK细胞上的一些刺激受体也能识别MHC I类分子，其他人则能识别多种更特殊的分子。在刺激受体中，NKG2D是研究得最好的。它在小鼠中识别Rae-1和H-60配体，在人类中识别MICA/B。NK细胞的整体激活状态由来自抑制和刺激受体的信号的整合决定。NK细胞在肝脏生物学中的一个重要作用是：NK细胞丰富，在小鼠中约占肝淋巴细胞的10%，在大鼠和人类中约占30%至50%。一般来说，肝脏NK细胞表达较高水平的TRAIL和穿孔素/颗粒酶，并且比其他器官的NK细胞具有更强的细胞毒性。27
众所周知，NK细胞通过其细胞毒活性限制肿瘤转移和病毒感染。28耗竭研究表明，NK细胞激活对限制肝纤维化具有直接作用，研究表明，在缺乏NK细胞的情况下，肝纤维化小鼠模型中的纤维化程度更大。相反，dsRNA息肉I:C激活小鼠NK细胞可减少肝纤维化。NK细胞的抗纤维化能力部分由HSC的直接杀伤介导，部分由干扰素γ的产生介导，从而激活JAK-STAT通路。
NK细胞诱导的细胞毒性数据产生了一个模型，其中HSC正在经历激活、增殖和随后的凋亡。这一系列事件被称为活化诱导的细胞死亡（AICD），并发生在许多细胞群中。AICD不是被动事件，而是需要CD95-L或TRAIL发送信号。众所周知，NK细胞具有自发性毒性，可诱导自身细胞凋亡。这最适合于失去I类表达并上调Rae-1的肿瘤细胞。这两个步骤消除抑制信号并提供刺激信号。然而，在肝纤维化的背景下，靶细胞是非恶性HSC。文献中还有其他NK细胞诱导包括树突状细胞和背根神经节神经元在内的非恶性细胞凋亡的例子。一个重要的区别是，与许多肿瘤细胞不同，HSC没有失去MHC I类，因此可能仍然提供抑制信号。然而，即使存在通过MHC I类的抑制信号，NKG2的刺激也足以激活NK细胞。29启动HSC凋亡的重要步骤似乎是Rae-1的上调，而负责这一过程的信号非常有趣。已知活化的HSC会产生高水平的免疫抑制细胞因子TGF-β，推测该因子可能随着Rae-1的上调而下调。
NK细胞通过HSC凋亡诱导肝纤维化的模型为免疫系统与肝纤维化之间的关系提供了重要的见解。小鼠研究表明，缺乏T和B细胞的小鼠，以及仅缺乏B细胞的鼠，不太容易发生肝纤维化，这可能部分是由于NK细胞的扩张。在慢性丙型肝炎感染中，很明显肝纤维化与病毒引起的直接肝细胞损伤无关，这种损伤可能很小，但确实与高病毒水平有关。丙型肝炎病毒NS3/4A丝氨酸蛋白酶通过TLR3抑制信号传导，TLR3是NK细胞的刺激信号。这可能是一种抗病毒防御方式，旨在减少抗病毒细胞因子的产生，也可能限制NK细胞活化和HSC凋亡。根据类似的逻辑，已知器官移植后的免疫抑制可导致肝纤维化，并且环孢菌素和类固醇的使用已被证明会导致NK细胞的细胞毒性显著丧失。此外，环孢素使一些靶细胞对NK细胞介导的细胞毒性产生抵抗。HIV是一种类似的情况，虽然更复杂，但它也与NK细胞的细胞毒性降低有关。实验模型中的酒精摄入限制了NK细胞的细胞毒性，从而导致肝纤维化加剧。因此，NK细胞诱导HSC凋亡和限制肝纤维化的能力对于理解在持续反应期间肝纤维化的规模是如何控制的以及肝纤维化是如何发生逆转的至关重要。
几种可溶性介质对HSC具有促凋亡作用。体外激活和体内损伤后，低亲和力神经生长因子（NGF）受体p75的表达增加。30NGF抑制增殖并诱导凋亡。受损的肝细胞是NGF的来源，可能提供HSC的旁分泌调节。31胰岛素样生长因子-1在一个简单的系统中也能诱导HSC凋亡，但与表皮生长因子（EGF）不同，它会增加增殖。32然而，这些体外发现不能推断到体内系统，因为在其他促凋亡信号的设置下，胰岛素样生长因子-1减少了凋亡。33TNF公司-α和TGF-β两者都具有抗凋亡作用，但对TNF的增殖作用相反-α还原和TGF-β刺激增殖。34
除凋亡外，最近发现的另一种限制HSC功能的方式是衰老。35这被定义为永久性复制停滞状态，最初在培养的原代细胞中发现。衰老细胞具有独特的形态、基因表达和染色质结构。35需要特定基因，包括P53和Rb。利用衰老特异性标志物，研究人员在纤维化肝瘢痕中发现了大量衰老细胞。36在缺乏衰老所需分子途径的小鼠中，衰老细胞数量减少，肝纤维化增加。类似地，缺乏衰老分子途径的小鼠肝纤维化的消退受到损害。衰老与上述NK细胞介导的HSC凋亡之间似乎存在直接联系，因为HSC经历衰老时，会上调免疫监视通路，从而增强NK细胞对衰老细胞的杀伤。
抗凋亡的
大量分子对HSC具有抗凋亡特性，其中一些是细胞外基质的一部分。胶原蛋白-1的证据最为充分，胶原蛋白-1诱导活化的HSC持续存在。37虽然胶原蛋白可能被认为是一种细胞生存因子，但它仍然可以是HSC凋亡的重要调节器，事实证明，在胶原蛋白对胶原酶耐药的突变小鼠中，HSC凋亡较少。37其他基质分解抑制剂，如交联剂，具有降低HSC凋亡的相同效果。38由此预测，基质降解促进HSC凋亡，而抑制基质降解则促进HSC存活。39
对HSC具有抗凋亡作用的非基质分子包括瘦素，瘦素与喂食状态下的肥胖有非常密切的关系。11瘦素除了其作为饱食因子的最初特征外，还对免疫、炎症和造血有多种影响。缺乏瘦素分子的小鼠(对象/对象)对纤维化的发展具有抵抗力。CD95-L、TNF诱导HSC凋亡-α瘦素以受体特异性和Akt依赖性的方式降低TRAIL，但不降低UV照射。11,40瘦素对Kupffer细胞也有间接作用，包括TGF的上调-β直接导致HSC激活。41瘦素还诱导HSC吞噬凋亡小体，使其对肝细胞凋亡更敏感。11
核因子（NF）-κB通路在启动生殖基因中起着重要作用。在分化的HSC和肌成纤维细胞中，NF激活-κB.在简单的水平上，上调NF-κB信号促进HSC存活，反之诱导HSC死亡。42在这个简单的结构中，有显著的复杂性，因为激活的HSC表现出I的转录抑制κB类α，NF的天然抑制剂-κB.一κB类α通常在细胞中大量存在并保持NF-κB在胞浆中处于非活性状态。上游Ik的激活β激酶（IKK）导致I的磷酸化和降解κB类α，释放NF抑制-κB.在HSC中，血管紧张素II在维持高水平IKK、保持NF方面很重要-κB激活并维持HSC存活。43这将导致作为NF的正反馈回路-κB激活上调HSC产生血管紧张素II前体血管紧张素原。这一途径的重要性已被证明，在不同水平阻断肾素-血管紧张素轴的药物能够减轻实验性肝纤维化的进展，并在人类中减少肝纤维化的替代标记物。44
治疗
当损伤因素已知并消除或中和时，纤维化会退化。这鼓励了针对慢性肝病患者纤维化形成的药物干预。45已经评估了减少HSC活化、增加HSC凋亡、增加细胞外基质降解和减少细胞外基质沉积的措施。46,47目前正在用于其他人类疾病并可能具有抗纤维化作用的一些药物是治疗试验的良好候选药物。噻唑烷二酮类和PPAR配体-γ受体被用于糖尿病的治疗，在肝纤维化方面可能有希望。在静止HSC中，PPAR-γ受体抑制α1胶原蛋白启动子；在活化的HSC中下调。48在大鼠纤维化模型中，口服两种噻唑烷二酮类药物同时损伤，增加了PPAR的DNA结合-γ减少纤维化。49这些药物能否逆转人类慢性肝损伤中的纤维化，尚待观察。
旨在减少肝细胞凋亡以及诱导HSC凋亡（见上文）的药物治疗可能是另一个可行的策略。熊去氧胆酸已经在使用，并能有效降低胆汁淤积性肝病的血清损伤指标。其作用至少部分涉及抑制胆盐诱导的肝细胞凋亡。50半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶抑制剂，尤其是药物IDN-6556，在包括大面积肝切除、缺血再灌注和胆管结扎在内的肝脏疾病啮齿类动物模型中有效减少了损伤或纤维化。IDN-6556在短时间（14天）暴露于丙型肝炎病毒或其他肝病患者中进行了检测，并确实降低了丙型肝炎患者的天冬氨酸转氨酶和丙氨酸转氨酶。51
总之，细胞死亡过程是肝纤维化发生、发展和解决的重要过程。肝内细胞死亡和HSC吞噬随后形成的凋亡小体导致其活化和分化。来自垂死细胞的信号是多种多样的，导致基质成分的上调，并将HSC吸引到细胞死亡的部位。HSC的死亡是肝纤维化发展和解决的关键特征，并受到免疫系统细胞以及激活NF的激素的积极调节-κB通路。
