第二章。炎症信号的触发
肠道微生物群-TLR途径
细菌移位增加是慢性肝脏的特征不仅导致特征性传染病的疾病但也会在肝脏中产生慢性炎症状态。这些炎症反应由细菌分子介导,称为病原体相关分子模式(PAMP),通过激活TLR。肠道微生物群-TLR4与肝纤维化的相关性通过非吸收性抗生素和TLR4基因的能力证明灭活抑制肝纤维化(14,40). TLR4配体脂多糖激活多发性肝脏炎症信号包括HSC在内的细胞类型,即使在静止状态。在HSC中,TLR4信号诱导趋化因子的表达和粘附分子表明TLR4介导的信号在巨噬细胞向纤维生成部位募集的造血干细胞(14). 在HSC上,TLR4信号也下调TGFβ诱饵受体BMP和激活素膜结合抑制剂(BAMBI),从而增强TGF-β介导的HSC活化(14,41). 此外,TLR4信令可以促进门户刺激LSEC促进肝纤维化中的高血压和血管生成直接或间接通过HSC产生的纤维连接蛋白(40,42). TLR4在人类肝纤维化中的临床相关性HCV患者肝纤维化的SNP分析证明其中抑制性TLR4 SNPs与纤维化减少有关(43). 酒精和NASH诱导纤维化,TLR4主要通过Kupffer细胞通过产生促炎细胞因子,如TNFα、IL-1β、CCL2和CCL20型(44-46). 与TLR4通过肝脏驻留细胞,TLR2在肠道巨噬细胞中发挥作用它调节肠紧密连接蛋白的表达防止细菌移位和随后的HSC活化(47). TLR9,CpG基序受体含有DNA,在HSC上表达。HSC上的TLR9也可以通过以下方式激活肝细胞衍生DNA受损,导致肝纤维化进展(48).
相反,TLR3和TLR7信号保护小鼠免受肝脏损伤纤维化。TLR3激活诱导NK细胞产生IFN-γ,导致HSC细胞周期阻滞和凋亡,抑制肝脏纤维化(7,29). 在酒精性肝病中,TLR3信号在NK细胞中被抑制,从而消除其对HSC的抑制作用活化与肝纤维化(31).树突状细胞TLR7的激活可诱导产生I型干扰素刺激Kupffer细胞产生抗纤维化IL-1受体拮抗剂,从而抑制肝纤维化(49).
炎症细胞因子
IL-1β主要是一种有效的炎症细胞因子由巨噬细胞产生。IL-1β的产生需要刺激TLR配体以及第二信号,如MDP介导的NLR刺激或ATP介导的P2X7刺激诱导伊尔布转录和后续处理炎症小体多蛋白复合物介导的IL-1β蛋白(50). IL-1β参与毒性、乙醇和NASH诱导的纤维化(51-53). 在HSC中,IL-1β介导纤维生成性TIMP-1的上调和下调BAMBI的(51). 此外,IL-1β可延长造血干细胞的生存期(6). 敲除小鼠体内NLRP3与IL-1β过度分泌导致自发性肝损伤和纤维化。(54).
肿瘤坏死因子α是另一种高度促炎药细胞因子。TNFα的作用多种多样,有助于肝细胞细胞凋亡、免疫细胞活化和HSC活化。肿瘤坏死因子α和肿瘤坏死因子受体I型缺陷小鼠表现出减少胆汁淤积性肝纤维化(55). TNFα刺激不会增加胶原蛋白α1(I)的生成,但可能导致纤维化通过上调TIMP-1、下调BAMBI和阻止HSC凋亡(41,55-57).
白介素-17主要由CD4+Th17 T产生细胞及其在病毒性肝炎、酒精性肝中的上调疾病和自身免疫性肝炎。在实验性肝纤维化中,IL-17A刺激Kupffer细胞和HSC产生IL-6、TNFα和通过NF-κB和STAT3激活TGFβ(58,59). 在除了这些促炎活性外,IL-17还直接诱导STAT3依赖HSC激活。IL-17A-和IL-17-RA缺乏小鼠显示肝纤维化减轻(58,59).
最近,白介素-20被确定为致profibogenic人和小鼠肝纤维化中上调的细胞因子(60). IL-20促进活化,造血干细胞的增殖和迁移(60). 通过基因或药理学方法不仅减少了纤维化,还减少了肝损伤(60)表明IL-20可能不仅作用于HSC,也作用于肝细胞。
白介素-22已经牵涉到针对通过诱导抗菌蛋白(包括β-防御素,以及在细胞增殖、组织修复和伤口愈合。在肝脏中,IL-22通过诱导HSC抑制纤维化STAT3-53-p21依赖性衰老(61). 在人类肝硬化中,IL-22水平升高并与腹水、肝肾的发展相关综合征、自发性细菌性腹膜炎和生存率降低(62). 而IL-22有能力抑制肝纤维化,其上调可作为预测肝纤维化的生物标志物肝硬化的预后。
白介素-33是IL-1家族成员,与IL-33结合受体ST2和IL-1R相关蛋白(IL-1R3)异二聚体。IL-33和ST2在小鼠和人类肝脏中的表达显著上调纤维化(19). 肝损伤诱发肝细胞分泌IL-33,进而刺激ILC2产生IL-13。然后,IL-13通过IL-4Rα和STAT6促进HSC激活激活(19). IL-33缺乏小鼠、用可溶性ST2受体治疗的小鼠或ILC2缺失的小鼠表现出减少肝纤维化,表明IL-33和肝固有淋巴细胞将肝细胞损伤与纤维化联系起来(19).
转化生长因子-β是一种具有关键作用的多效性细胞因子在发育、免疫、致癌和伤口愈合方面(63). TGF-β是一个重要环节免疫细胞和跨器官的纤维生成细胞之间:大多数TGF-β由免疫细胞产生,包括肝巨噬细胞(63),并直接推广肌成纤维细胞的纤维生成。在HSC中,TGF-β诱导通过Smad依赖性途径转录I型和III型胶原蛋白,还能抑制HSC增殖(63). HSC也产生TGF-β,但程度较轻。转化生长因子-β需要加工才能具有生物活性,这可以被介导通过MMPs、pH、血小板反应蛋白-1、ROS或αv整合素(63,64).TGF-β和促炎信号通路在多个方面相互作用TGF-β的下调可以证明LPS或TNFα假受体BAMBI(41). TGF-β还抑制NK细胞的活性,从而阻止NK细胞诱导的HSC凋亡(29),表明纤维化中的TGF-β也发生在骨髓源性炎症中细胞,TGF-β发挥多种免疫调节功能。
趋化因子类
趋化因子及其受体的主要功能是免疫细胞和非免疫细胞进入炎症部位。在肝脏,趋化因子在协调多细胞伤口愈合反应,包括循环和骨髓中的炎症细胞,以及常驻肝细胞向损伤部位迁移。在众多中参与肝损伤和伤口愈合过程的趋化因子CCL2(MCP-1)和CCL5(RANTES)的特征最好。CCL2–主要由Kupffer细胞和HSC产生-有助于招募巨噬细胞和单核细胞进入肝脏。此外,CCL2促进HSC激活(65-67). CCL2的遗传或药理学抑制或其受体CCR2导致各种肝纤维化的减轻实验性纤维化模型(65,67). CCL5及其受体CCR1和CCR5也与促进肝脏功能有关纤维生成。肝巨噬细胞和HSC均表达CCR1和CCR5CCR1主要通过巨噬细胞和CCR5对HSC产生影响。CCR1和CCR5配体的抑制作用使用病毒衍生趋化因子抑制剂35k和CCL5拮抗剂Met-CCL5两者都能抑制肝纤维化的进展(68,69).此外,药物抑制CCL2和CCL5也会促进纤维化回归(65,69). CCL1-CCR8和CCL25-CCR9轴也起作用巨噬细胞在促进肝纤维化中的关键作用(70,71). 与趋化因子在肝脏中的致病作用相反纤维化,CX3CL1-CX3CR1对肝巨噬细胞的负相互作用通过提高巨噬细胞存活率和部分诱导抗炎表型(72,73). CX3CL1主要是在HSC上表达,表明HSC具有抗炎特性。其他与肝纤维化调节相关的趋化因子,包括CXCL16及其受体CXCR6、CCL20及其受体CCR6,以及对CXCL9和CXCL10及其受体CXCR3进行了详细综述其他地方(20).
干扰素
I型干扰素(IFNα和IFNβ)和II型干扰素(IFNγ)在慢性肝病中增加。他们是由多种免疫细胞分泌,通常是对TLR以及细胞溶质核酸受体(例如RIG-I、MDA-5和cGAS)(74)慢性病患者增加肝脏疾病。IFNγ通过以下途径在HSC中发挥直接抗纤维化作用抑制增殖和αSMA表达,并间接通过NK细胞激活(29,75). 干扰素α下调基底细胞和TGFβ诱导的HSC胶原基因转录。因此,I型或II型干扰素治疗抑制实验性肝脏纤维化(7,76,77). 在除了对HSC的直接抗纤维化作用外,IFNγ还促进NK细胞的活化,进而杀死活化的HSC,从而改善肝纤维化。因此,基于干扰素的抗病毒药物在一些研究中,即使在病毒学研究中,治疗也减少了纤维化无应答者(78)干扰素有也被测试为患者的纯抗纤维化药物。反泡沫在轻度纤维化患者的小型试验中观察到疗效(79),但不适用于患有晚期纤维化(80). 最近研究表明体内应用IFNγ仅有效靶向造血干细胞,随后证实靶向HSC大大提高了其抗纤维化作用(81).
死亡细胞的炎症和纤维生成信号:DAMP和凋亡身体
细胞死亡是肝细胞特异性基因模型显示的纤维化细胞保护因子的缺失不仅导致细胞死亡,而且在肝纤维化的发展过程中(11). 然而,细胞死亡与炎症和纤维生成尚未完全理解。尽管DAMP从死亡中释放细胞可能提供了这种联系,目前还没有发现成纤维性DAMP。DAMP可能不会直接作用于HSC,而是通过其他细胞从而激活HSC的类型。因此,包括HMGB1、,甲酰肽和ATP(通过其受体P2X7)可能促进肝脏炎症(82),和间接-通过增加炎症-促进纤维生成。细胞凋亡是许多人类疾病中公认的细胞死亡形式。虽然凋亡被认为是一种非反应性的细胞死亡形式大量临床证据表明它与纤维化发展有关(11). 而继发性坏死或者在这种情况下可能发生坏死下垂,也有证据表明凋亡体可能直接作用于炎症细胞,特别是巨噬细胞和HSC通过以下机制促进纤维生成涉及凋亡小体的吞噬作用(11).
2B、。炎症和纤维化的下游信号通路
核因子-κB
NF-κB是一种作为关键调节因子的转录因子炎症和细胞死亡,从而在慢性肝脏中发挥主要作用疾病。NF-κB被各种刺激和细胞应激激活,如TLRs、IL-1β和TNFα。抑制NF-κB肝细胞激活是有效诱导细胞死亡的必要条件(参考文献中审查(11))、和炎症和纤维生成等后续反应。像这样的,NF-κB活化关键调节因子的肝细胞特异性缺失包括NEMO或TAK1会导致自发性细胞死亡和随后的肝脏炎症、纤维化和致癌作用(83). 当生理NF-κB激活阻止肝细胞凋亡,因此具有保护性、病理性肝细胞或炎性细胞NF-κB过度激活通过增加促炎症物质的产生促进肝脏炎症,NF-κB调节的细胞因子,如TNFα、IL-1β和IL-6。用免疫抑制剂选择性抑制Kupffer细胞NF-κBNF-κB诱饵核苷酸减弱CCl4-诱导肝纤维化(84). 此外,HSC中NF-κB的激活导致促进纤维化由于HSC存活率增加。增加NF-κB和HSC的存活似乎主要来源于Kupffer细胞,例如IL-1β和TNFα(6),还包括LPS及其受体TLR4(14). 此外,NF-κB激活触发造血干细胞分泌趋化因子(促进募集和相互作用炎症细胞),并负责TLR4-和TNFα介导的BAMBI下调(使HSC对TGFβ,从而增强纤维生成)(14,83).NF-κB的另一个亚单位c-Rel可以通过以下途径促进肝纤维化HSC激活(85). 另一方面另一方面,NF-κB亚单位p50缺乏可能抑制其转录活性-导致加重CCl公司4-通过增加肝脏炎症和纤维化中性粒细胞浸润和TNFα表达升高(86).
c-Jun-N-末端激酶(JNK)
JNK是由各种刺激物(包括TLR)激活的MAPK,IL-1β、TNFα、ROS和饱和游离脂肪酸。肝脏表示JNK1和JNK2,但不表示JNK3(87). JNK底物包括转录因子,例如c-Jun、Jun B、Jun D和Fos,它们是转录的组成部分系数AP-1。JNK参与多个相关的信号级联肝细胞损伤、代谢、炎症和纤维化(综述于(87)). 在HSC中,JNK发挥通过促进PDGF、TGF-β和血管紧张素发挥直接促纤维化作用II诱导增殖、αSMA表达和/或胶原生成(88). 有趣的是,JNK扮演着在TGF-β和PDGF介导的Smad2和Smad3中的重要作用磷酸化(89). 总之,这些数据表明JNK是炎症和纤维生成信号之间的联系。在除了调节纤维生成事件外,JNK还调节肝脏脂肪变性、肝细胞死亡和炎症基因表达免疫细胞调节肝纤维化(87). 重要的是,JNK亚型经常发挥作用在慢性肝病中具有不同的功能。因此,JNK1进行了推广,但JNK2可防止胆汁淤积和CCl4-诱导性肝纤维化(88).