器官纖維化分子病理課件

器官纖維化分子病理

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(organfibrosis)一直是世界醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。肺纖維化是各種內(nèi)外致病原引起慢性肺疾病的共同結(jié)局

病理過程是肺組織損傷修復(fù)失調(diào)導(dǎo)致大量細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu)、過度沉積，最終導(dǎo)致肺組織結(jié)構(gòu)改變和功能喪失。

骨髓纖維化表現(xiàn)為骨髓中膠原、纖維連接蛋白、層粘連蛋白等纖維組織的異常沉積，代替正常的骨髓造血組織，從而嚴(yán)重影響造血功能。

心血管纖維化：心肌的進(jìn)行纖維化伴隨心肌（心室）重構(gòu)和心臟功能減退。動(dòng)脈硬化是動(dòng)脈纖維增性病變，導(dǎo)致血管壁增厚、僵硬而失去彈性和管腔變小。常見器官纖維增生性疾病和綜合癥主要器官典型疾病和綜合征

肺臟病因已明的疾病：無機(jī)粉塵職業(yè)?。ㄎ巍⑹薹?、煤肺）；有機(jī)粉塵和過敏性肺炎（農(nóng)民肺、空調(diào)濕化器肺、飼鴿者肺、蔗渣塵肺等）；與藥物/治療相關(guān)的疾病（抗生素類、非甾體抗炎制劑、心血管藥、抗腫瘤藥、口服降糖藥、氧、嗎啡類等）；感染性疾?。ǚ谓Y(jié)核、病毒性肺炎、肺囊蟲感染等）繼發(fā)性肺疾病（左心衰竭、先心病、成人呼吸窘迫綜合癥、慢性心功能不全相關(guān)、移植排斥反應(yīng)相關(guān)的肺部疾病等）；病因未明的疾?。悍卧l(fā)性疾病（特發(fā)性間質(zhì)性肺炎、肺淋巴管平滑肌瘤等）；膠原血管病相關(guān)的肺部疾病（系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、進(jìn)行性系統(tǒng)硬化癥、多肌炎、皮肌炎、混合型結(jié)締組織病等）；肺泡充填性疾?。◤浡苑闻莩鲅C合征、肺泡蛋白沉積癥、嗜酸粒細(xì)胞性肺炎、肺血管炎、淋巴細(xì)胞間質(zhì)性肺炎、壞死性結(jié)節(jié)性肉芽腫、家族性肺纖維化）心血管系統(tǒng)缺血性心臟疾?。ㄐ募」Ｋ篮蟮奶娲院烷g質(zhì)性纖維化）；高血壓性心臟?。谎装Y性心肌?。ú《拘孕募⊙祝?；代謝性心肌病（血色病性心肌病、淀粉樣變心肌病、糖原累積性心肌病、糖尿病性心肌病等）；克山??；擴(kuò)張性心肌??；肥厚性心肌病、限制性心肌病等肝臟病毒性肝硬化（乙、丙和丁型肝炎病毒性肝炎）；血吸蟲性肝硬化；酒精性肝硬化；膽汁性肝硬化（原發(fā)性膽汁性肝硬化、繼發(fā)膽結(jié)石、門管周圍炎）；代謝性肝硬化（肝豆?fàn)詈俗冃浴⒀。?；中毒性肝硬化（有機(jī)磷中毒、四氯化碳中毒、肝毒性藥物如：異煙肼、四環(huán)素、氯丙嗪中毒等）；營養(yǎng)不良性肝硬化；心源性肝硬化胰腺急性胰腺炎；胰管梗阻；慢性酒精中毒；Oddi括約肌功能失調(diào)；胰腺缺血等。腎臟血管性（高血壓）；免疫性（腎小球腎炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、硬皮病、腎移植排斥）感染性（腎盂腎炎、腎結(jié)石）代謝性（高血脂、糖尿病、高尿酸尿癥、高鈣尿癥）等脾臟脾纖維增生疾病眼睛眼睛外傷和手術(shù)后，糖尿病視網(wǎng)眼膜纖維增生神經(jīng)系統(tǒng)脊髓外傷后、腦卒中瘢痕形成、老年癡呆癥？骨髓特發(fā)性和藥物引起的骨髓纖維化、真性紅細(xì)胞增多癥、慢性髓細(xì)胞性白血病、何杰金氏病一、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)(extracellularmatrix

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(organscarring)。

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。組織的實(shí)質(zhì)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和單核吞噬細(xì)胞等膠原、非膠原糖蛋白、蛋白聚糖和彈性纖維等。

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。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。二、纖維化產(chǎn)生的細(xì)胞與分子基礎(chǔ)

組織修復(fù)失調(diào)或組織修復(fù)過度的原因是局部組織微環(huán)境改變所致。ECM產(chǎn)生細(xì)胞

MFB

ECM沉積巨噬細(xì)胞活化化學(xué)趨化物質(zhì)細(xì)胞損傷聚集、釋放細(xì)胞因子增生、表型轉(zhuǎn)化ECM合成增多、降解減少

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，最終的結(jié)局是大量ECM沉積。

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，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)。1實(shí)質(zhì)細(xì)胞2巨噬細(xì)胞巨噬細(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)，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：活化的巨噬細(xì)胞本身能產(chǎn)生大量細(xì)胞因子，參與纖維化的進(jìn)程；使ECM產(chǎn)生細(xì)胞增加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（EGF)的分泌；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。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—producingcells)。主要是一些間充質(zhì)細(xì)胞(mesenchymalcells)。

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。

器官細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生細(xì)胞專職非專職

肝臟門管區(qū)成纖維細(xì)胞星狀細(xì)胞（HSC）腎臟間質(zhì)成纖維細(xì)胞腎小球系膜細(xì)胞腎間質(zhì)纖維母細(xì)胞肺間質(zhì)成纖維細(xì)胞肺泡纖維母細(xì)胞胰腺間質(zhì)成纖維細(xì)胞星狀細(xì)胞心臟間質(zhì)成纖維細(xì)胞原始間充質(zhì)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)等功能，這一系列變化被稱為活化。

ECM產(chǎn)生細(xì)胞活化表現(xiàn)：形態(tài)變化功能改變表型轉(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。

活化的HSC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。

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-smoothmuscleactin，α-SMA），合成細(xì)胞外基質(zhì)的功能明顯加強(qiáng)，表明已轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞(MFBmyofibroblast)。

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

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。

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(phenotypeconversion)。

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’muscleactin），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。

ECM產(chǎn)生細(xì)胞均是MFB的主要來源細(xì)胞。

MBF細(xì)胞也可來自組織實(shí)質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化。

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)

。

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。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。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

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-βTGF-β(transforminggrowthfactor-β)結(jié)締組織生長因子CTGF(connectivetissuegrowthfactor)

血小板源性生長因子PDGF(platelet-direvedgrowthactor)

堿性纖維母細(xì)胞生長因子bFGF(basicfibroblastgrowthfactor)

表皮生長因子

EGF(epidermalgrowthfactor，)

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。

細(xì)胞因子參與纖維化過程大致可分為3種情況：參與局部損傷和炎癥反應(yīng):TNF-α、IL-1和IL-8等；參與組織修復(fù)和纖維化的進(jìn)展:TGF-β、CTGF、PDGF、IGF-1及bFGF等；抗損傷和抑制纖維化的作用:肝細(xì)胞生長因子(hepacytegrowthfactor，HGF)、IFN-r等。

1轉(zhuǎn)化生長因子-βTGF-β

屬于一組調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和分化的TGF-β超家族。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)胞因子中最強(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。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最重要。

①刺激ECM產(chǎn)生細(xì)胞合成大量ECM；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活性，從而減少ECM的降解；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:③促進(jìn)ECM產(chǎn)生細(xì)胞表型轉(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受體表達(dá)，從而促進(jìn)ECM與細(xì)胞間的相互作用。與其它細(xì)胞因子協(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(connectivetissuegrowthfactor，CTGF)

CTGF蛋白是一種富含半胱氨酸的分泌性多肽。

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)。

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。CTGF可能在與TGF-β其下游起作用

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。炎癥損傷TGF-βSMADCTGFmRNACTGF細(xì)胞增殖間質(zhì)增多纖維化

CTGF在纖維化形成中的作用：

促進(jìn)細(xì)胞增殖、粘附、遷移、整合素表達(dá)促使Ⅰ、Ⅲ型膠原和FN等ECM的合成在創(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。

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

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、炎癥介質(zhì)等的表達(dá)。TNFα是體內(nèi)關(guān)鍵的促炎因子，主要由單核巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，

⑴TNF-α

TNF-α具有聚集炎癥細(xì)胞的作用，對單核細(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；⑵．血小板源性生長因子(PDGF)

PDGF是一類具有促分裂和增殖活性的生長因子，

能刺激間葉來源的細(xì)胞分裂、生長,是纖維母細(xì)胞的有絲分裂原。

PDGF是促使ECM產(chǎn)生細(xì)胞DNA合成和細(xì)胞增殖最有效的有絲分裂原。

PDGF能促使纖維母細(xì)胞轉(zhuǎn)化為MFB。⑶．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。

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)。

⑷．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)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。

⑸．激活素

激活素(activin)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，其過量表達(dá)可能與器官纖維化形成有關(guān)。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。⑴．肝細(xì)胞生長因子(hepatocytegrowthfactor，HGF)

HGF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，促有絲分裂活性，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對肝細(xì)胞和多種上皮細(xì)胞具有很強(qiáng)的促增生作用。HGF可對抗TGF-β的許多生物學(xué)活性，具有抑制纖維化的作用：HGF能增加MMP的表達(dá)和減少TIMP-1和TIMP-2的表達(dá)；HGF能抑制TGF-β表達(dá)；⑵．干擾素

IFN-γ是重要的免疫調(diào)節(jié)因子。

研究表明，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。

IFN-γ能抑制HSC增殖和激活，降低α-SMA、I、Ⅳ膠原及FNmRNA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。IFN-γ用于人肝纖維化治療已取得較好療效。（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。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。

AngⅡ除具有調(diào)節(jié)血流動(dòng)力學(xué)的作用外，最近發(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。

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；AngⅡ在腎小球硬化和腎間質(zhì)纖維化的作用機(jī)制：③刺激TGF-β和PAI-1的表達(dá)，從而減少ECM的降解；④對單核細(xì)胞具有趨化作用，增加趨化因子的表達(dá)；AngII↑PAI－1↑TGF-β↑ECM降解↓ECM合成↑ECM積聚纖維化形成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)

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上調(diào)TGF-β表達(dá)，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對心肌纖維化的作用表現(xiàn)：

ET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)AngI轉(zhuǎn)化為AngⅡ。

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可促進(jìn)心肌纖維母細(xì)胞增生和膠原蓄積，降低膠原酶活性。（四）組織纖維化免疫機(jī)制研究

新近研究發(fā)現(xiàn)，TLRs介導(dǎo)的Th1/Th2平衡失調(diào)，在各種組織纖維增生性疾病發(fā)生和發(fā)展過程中均發(fā)揮了關(guān)鍵作用。Th1和Th2型免疫反應(yīng)對組織損傷后組織纖維化的發(fā)展起至關(guān)重要的作用。損傷導(dǎo)致組織免微環(huán)境的改變，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生Th1型反應(yīng)有利于損傷組織的修復(fù)和再生，炎癥消退沒有明顯的纖維化發(fā)生；朝向Th2型反應(yīng)方向發(fā)展則促進(jìn)組織纖維化和組織重構(gòu)的發(fā)生，形成進(jìn)行性纖維化。雌激素、應(yīng)激激素包括糖皮質(zhì)激素以及腎上腺素等通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)和局部的促/抗炎性因子的平衡，參與調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，與纖維增生性疾病的發(fā)生發(fā)展有密切的關(guān)系。兒茶酚胺類激素抑制IL-12、IFN-γ等Th1型細(xì)胞因子的分泌，刺激產(chǎn)生IL-10、IL-4、TGF-β等Th2型細(xì)胞因子。正是由于應(yīng)激激素促進(jìn)Th2型免疫反應(yīng)，才使得長期處于緊張、焦慮狀態(tài)的人群更容易患纖維增生性疾病雌激素、糖皮質(zhì)激素和應(yīng)激激素通過其調(diào)節(jié)Th1/Th2免疫反應(yīng)平衡，參與組織纖維增生性疾病的發(fā)生和發(fā)展

女性體內(nèi)生理濃度雌激素促進(jìn)Th1型細(xì)胞因子釋放和表達(dá)，表現(xiàn)為增強(qiáng)免疫反應(yīng)。孕期婦女體內(nèi)雌激素量顯著增加，促進(jìn)Th2型細(xì)胞因釋放。此時(shí)有利于受精卵的子宮著床和正常妊娠。更年期婦女替代療法服用外源性雌激素達(dá)到藥理濃度，引起的Th2型免疫反應(yīng)增強(qiáng)會(huì)造成這部分人群更易患纖維增生性疾病?？傊豪w維化發(fā)生發(fā)展是趨化因子、細(xì)胞因子、血管活性物質(zhì)、粘附分子、細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激、激素、一氧化氮以及某些ECM成分等，相互交織作用。三細(xì)胞外基質(zhì)的組成與代謝

ECMextracellularmatrix，是由大分子構(gòu)成的錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。為細(xì)胞的生存及活動(dòng)提供適宜的場所，并通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)影響細(xì)胞的形狀、代謝、功能、遷移、增殖和分化。ECM是處于不斷合成和降解的動(dòng)態(tài)過程中。

細(xì)胞外基質(zhì)的組分及組裝形式與組織的特殊功能需要相適應(yīng)：角膜的ECM為透明柔軟的片層，肌腱的堅(jiān)韌如繩索。

ECM的主要生物學(xué)作用影響細(xì)胞生長

決定細(xì)胞的形狀控制細(xì)胞的分化參與細(xì)胞的遷移無論在胚胎發(fā)育的形態(tài)發(fā)生、器官形成過程中，或在維持成體結(jié)構(gòu)與功能完善的一切生理活動(dòng)中均具有不可忽視的重要作用。（一）細(xì)胞外基質(zhì)的構(gòu)成ECM：纖維網(wǎng)絡(luò)＋凝膠樣基質(zhì)纖維網(wǎng)絡(luò)＝膠原蛋白＋彈性蛋白＋纖粘連蛋白＋層粘連蛋白凝膠樣基質(zhì)＝糖胺聚糖＋蛋白聚糖細(xì)胞外基質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)

1．膠原蛋白(collagen)

膠原是動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì)，占人體蛋白質(zhì)總量30％以上。它遍布于體內(nèi)各種器官和組織，是細(xì)胞外基質(zhì)中的框架結(jié)構(gòu)。主要由成纖維細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞及某些上皮細(xì)胞合成并分泌到細(xì)胞外。

成纖維細(xì)胞周圍的膠原纖維

已發(fā)現(xiàn)的膠原至少有19種，由不同的結(jié)構(gòu)基因編碼，具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)及免疫學(xué)特性。膠原的類型、結(jié)構(gòu)和分布類型亞單位結(jié)構(gòu)分布Ⅰα1(Ⅰ)，α2(Ⅰ)纖維狀皮膚、腱、骨等Ⅱα1(Ⅱ)纖維狀軟骨、玻璃體液Ⅲα1(Ⅲ)纖維狀皮膚、肌肉等Ⅳα1(Ⅳ)，α2(Ⅳ)非纖維狀所有的基膜Ⅴα1(Ⅴ)，α2(Ⅴ)，α3(Ⅴ)纖維狀大多數(shù)間隙組織Ⅵα1(Ⅵ)，α2(Ⅵ)，α3(Ⅵ)纖維狀大多數(shù)間隙組織Ⅶα1(Ⅶ)非纖維狀錨定原纖維Ⅷα1(Ⅷ)?某些內(nèi)皮細(xì)胞Ⅹα1(Ⅹ)?肥大和鹽質(zhì)軟骨Ⅸα1(Ⅸ)，α2(Ⅸ)，α2(Ⅸ)?軟骨XIα1(XI)，α2(XI)，α3(XI)纖維狀肥大和鹽質(zhì)軟骨XIIα1(XII)?皮膚、腱XIIIα1(XIII)?表皮，基膜XIVα1(XIV)?胎兒皮膚和腱類型分子式多聚物形式顯著特征組織分布Ⅰ

[α1（Ⅰ）]2α2（Ⅰ）

原纖維低羥賴氨酸;粗的原纖維

皮膚、肌腱、骨、韌帶、角膜、內(nèi)部器官。Ⅱ[α1（Ⅱ）]3原纖維高羥賴氨酸；通常比Ⅰ型較細(xì)

軟骨、椎間盤、脊索、眼睛玻璃體

Ⅲ

[α1（Ⅲ）]3

原纖維高羥脯氨酸；低羥賴氨酸；低糖類皮膚、血管、Ⅳ

[α1(Ⅲ)]2α2（Ⅳ）

基底層α—鏈中保留前肽；基膜幾種主要膠原及其特征

按膠原在體內(nèi)的分布和功能可分3類：間質(zhì)膠原

主要包括I、Ⅱ和Ⅲ型膠原等，分布在細(xì)胞或組織之間；基膜膠原

主要是Ⅳ型膠原，是基膜的支架結(jié)構(gòu)；細(xì)胞外周膠原

主要是V和Ⅵ型膠原，以無定形狀態(tài)圍繞在細(xì)胞周圍。

各型原膠原分子都由3條相同或不同的α-肽鏈組成，每條α-肽鏈約含1000個(gè)氨基酸殘基。前膠原每條鏈由Gly-X-Y序列重復(fù)構(gòu)成。Gly-X-Y序列使α鏈卷曲為左手螺旋。三股鏈再繞成右手超螺旋。含有三種結(jié)構(gòu)區(qū)：螺旋區(qū)，非螺旋區(qū)及球形結(jié)構(gòu)域。其中Ⅰ型膠原的結(jié)構(gòu)最為典型。膠原的合成裝配Structuresofthecollagen

原膠原間共價(jià)交聯(lián)，呈階梯狀排列，形成膠原纖維，在電鏡下可見間隔67nm的橫紋。TEMimageofcollagen

Ⅰ型膠原的原膠原是由兩條α1（Ⅰ)鏈和一條α2(Ⅰ)鏈組成，即為[α1(Ⅰ)]2α2(Ⅰ)鏈；

Ⅲ型膠原的原膠原是由3條相同的α1(Ⅲ)鏈組成，即為[α1(Ⅲ)]3

鏈。

I型膠原是器官纖維化時(shí)病變部位沉積的主要ECM成分。I型膠原基因表達(dá)主要由細(xì)胞因子和生長因子調(diào)控，如TGF-β、TNF-α和IFN-γ等，最重要的是TGF-β。在Ⅰ型膠原基因啟動(dòng)子上已鑒定出TGF-β、TNF-α、IFN-γ、糖皮質(zhì)激素及視黃酸等的應(yīng)答元件.

TGF-β對Ⅰ型膠原基因表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。TGF-β通過核蛋白因子與相應(yīng)TGF-β應(yīng)答元件(TbRE)結(jié)合，激活α1(Ⅰ)膠原基因的表達(dá)。

在病理?xiàng)l件下，TGF-β通過提高多種核轉(zhuǎn)錄因子與I型膠原基因相應(yīng)DNA調(diào)控序列(順式調(diào)控元件)的結(jié)合活性，促使I型膠原基因激活并呈高水平轉(zhuǎn)錄。2．糖胺聚糖(GAG)與蛋白聚糖

細(xì)胞外基質(zhì)的物理性狀主要受蛋白聚糖的多糖基團(tuán)影響。蛋白聚糖是由糖胺聚糖與蛋白質(zhì)共價(jià)連接形成的復(fù)合物。糖胺聚糖(GAG)

重復(fù)二糖單位構(gòu)成的無分枝長鏈多糖

氨基已糖（氨基葡萄糖或氨基半乳糖）

二糖單位

糖醛酸(硫酸角質(zhì)素中糖醛酸由半乳糖代替)

糖胺聚糖依組成糖基、連接方式、硫酸化程度及位置的不同可分為六種氨基聚糖的分子特性及組織分布氨基聚糖二糖單位硫酸基分布組織透明質(zhì)酸葡萄糖醛酸，N-乙酰葡萄糖0結(jié)締組織、皮膚、軟骨、玻璃體、滑液硫酸軟骨素葡萄糖醛酸，N-乙酰半乳糖0.2-2.3軟骨、角膜、骨、皮膚、動(dòng)脈硫酸皮膚素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸，N-乙酰葡萄糖1.0-2.0皮膚、血管、心、心瓣膜硫酸乙酰肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸，N-乙酰葡萄糖0.2-3.0肺、動(dòng)脈、細(xì)胞表面肝素葡萄糖醛酸或艾杜糖醛酸，N-乙酰葡萄糖2.0-3.0肺、肝、皮膚、肥大細(xì)胞硫酸角質(zhì)素半乳糖，N-乙酰葡萄糖0.9-1.8軟骨、角膜、椎間盤

除透明質(zhì)酸（hyaluronicacid,HA）及肝素外，其他糖胺聚糖均不游離存在，而與核心蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合構(gòu)成蛋白聚糖。①透明質(zhì)酸是唯一不發(fā)生硫酸化的糖胺聚糖，糖鏈特別長，含10萬個(gè)糖基。表面有大量帶負(fù)電荷的親水性基團(tuán),能與水結(jié)合，使基質(zhì)膨脹，起潤滑劑作用，使細(xì)胞易于遷移。在胚胎發(fā)育早期和組織創(chuàng)傷修復(fù)時(shí)，細(xì)胞外基質(zhì)中的透明質(zhì)酸特別豐富，對細(xì)胞遷移和分化、創(chuàng)傷的愈合有特殊作用。細(xì)胞遷移結(jié)束，多余的透明質(zhì)酸酶降解。

HA雖不與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合，但可與許多種蛋白聚糖的核心蛋白質(zhì)及連接蛋白質(zhì)借非共價(jià)鍵結(jié)合而參加蛋白聚糖多聚體的構(gòu)成，在軟骨基質(zhì)中尤其如此。

②硫酸軟骨素

是哺乳動(dòng)物體內(nèi)最豐富的糖胺聚糖，大量存在于軟骨，亦存在于皮膚、角膜、鞏膜、骨、動(dòng)脈、心瓣膜及臍帶中。其重復(fù)二糖單位由葡萄糖醛酸及N-乙酰氨基半乳糖組成。③硫酸皮膚素

存在于皮膚、血管、心、心瓣膜、肌腱、關(guān)節(jié)囊、纖維軟骨、韌帶及臍帶等組織中。與核心蛋白質(zhì)的連接方式與硫酸軟骨素接近，因此曾被稱為硫酸軟骨素B。

硫酸角質(zhì)素

具有兩種不同的類型。來自角膜的硫酸角質(zhì)素Ⅰ是角膜中主要的糖胺聚糖，來自骨、軟骨及髓核等支架組織的硫酸角質(zhì)素Ⅱ常與硫酸軟骨素一起構(gòu)成蛋白聚糖。

肝素及硫酸乙酰肝素

肝素由緊靠血管的肥大細(xì)胞產(chǎn)生，并貯存于肥大細(xì)胞的顆粒中，應(yīng)一定的刺激而釋放，具有抗凝血作用。

硫酸乙酰肝素

普遍存在于各種細(xì)胞的表面，參與膜結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞之間和細(xì)胞與基質(zhì)之間的相互作用。

硫酸乙酰肝素的核心蛋白質(zhì)的肽鏈中存在疏水性區(qū)域，可嵌入細(xì)胞膜的脂雙層中，可作為細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)成分。蛋白聚糖定義

蛋白聚糖是多條糖胺聚糖GAG（除透明質(zhì)酸）與一條核心蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)合物。

組成核心蛋白糖胺聚糖

蛋白聚糖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

糖占比例大，約一半以上，具有多糖性質(zhì)。分布分布于軟骨、結(jié)締組織、角膜基質(zhì)、關(guān)節(jié)滑液、粘液、眼玻璃體等組織。

一個(gè)核心蛋白質(zhì)分子上可以連接多條GAG鏈。與一個(gè)核心蛋白質(zhì)分子相連的GAG鏈可以是同種或不同種的.

許多蛋白聚糖單體常以非共價(jià)鍵與透明質(zhì)酸形成多聚體。蛋白聚糖多聚體蛋白聚糖單體連接蛋白透明質(zhì)酸蛋白聚糖；蛋白聚糖多聚體；糖胺聚糖

蛋白聚糖的功能

構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)在基質(zhì)中蛋白聚糖和彈性蛋白、膠原蛋白以特殊方式連接，構(gòu)成基質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)。參與細(xì)胞的粘附、遷移、增殖和分化等功能。

其它功能抗凝血（肝素）參與細(xì)胞識(shí)別與分化（細(xì)胞表面的硫酸素）維持軟骨機(jī)械性能（硫酸軟骨素）等

蛋白聚糖有高度親水性，形成水化性膠質(zhì)，填充于ECM的纖維網(wǎng)架間隙，起支撐作用。是一種多聚陰離子，帶大量負(fù)電荷，參與一些特殊結(jié)構(gòu)（腎小球基底膜）的電荷屏障作用。4．糖蛋白

糖蛋白(glycoprotein)是由一種或多種短的寡糖鏈以共價(jià)鍵連接到肽鏈上的蛋白質(zhì)。

特點(diǎn)蛋白質(zhì)含量較多，糖所占比例變動(dòng)大，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)的特性。細(xì)胞膜、溶酶體、細(xì)胞外液分布糖蛋白寡糖鏈的功能1.

對糖蛋白新生肽鏈的影響參與新生肽鏈折疊并維持蛋白質(zhì)正確的空間構(gòu)象；影響亞基聚合；糖蛋白在細(xì)胞內(nèi)的分揀和投送。2.對糖蛋白的生物活性的影響保護(hù)糖蛋白不受蛋白酶的水解，延長其半衰期3.參與分子的識(shí)別作用蛋白多糖與糖蛋白的區(qū)別蛋白多糖糖蛋白糖鏈含量：較蛋白質(zhì)部分多一般少于蛋白質(zhì)，少數(shù)可較多糖鏈組成：主要為糖醛酸、不含糖醛酸，含N-乙酰氨基己糖、

N-乙酰氨基己糖甘露糖、半乳糖，末端為唾液酸及巖藻糖糖基排列：二糖分子連成長鏈大多為分支寡糖鏈與肽鏈連一般為O-糖苷鍵連接O-糖苷鍵或N-糖苷鍵連接接方式：有時(shí)可游離存在分布：主要在細(xì)胞外，各種分布廣泛，細(xì)胞內(nèi)外皆有結(jié)締組織基質(zhì)中生理功能：以維持結(jié)締組織的作用廣泛，許多粘蛋白、血功能為主漿蛋白、膜蛋白等結(jié)構(gòu)蛋白均為糖蛋白。ECM的分布基膜

是一層厚約40－400nm特殊的ECM。主要由IV型膠原、非膠原糖蛋白與基質(zhì)中的纖維直接連接，保持組織間的相互作用。主要成分：IV型膠原、內(nèi)皮粘連蛋白、LN及蛋白聚糖。組成超分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。Basallamina間隙結(jié)締組織

是由膠原等異源性物質(zhì)組成的復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。位于ECM和特化組織（骨、軟骨）等部位。主要成分是膠原。I型III型膠原存在大多數(shù)結(jié)締組織中，軟骨中主要是V型和VI型。還含F(xiàn)N彈性蛋白、腱蛋白和各種蛋白聚糖。（二）細(xì)胞外基質(zhì)對細(xì)胞的影響

ECM不僅僅為細(xì)胞提供支撐和連接位點(diǎn)，對維持細(xì)胞的正常形態(tài)結(jié)構(gòu)、粘附、遷移、分化、增殖、生長以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因表達(dá)的調(diào)控等也具有重要影響。

器官纖維化時(shí)，不僅ECM沉積的量增加，而且其組成成分和構(gòu)型等均發(fā)生改變，使ECM產(chǎn)生細(xì)胞處于持續(xù)激活狀態(tài)，促使纖維化進(jìn)一步發(fā)展。因此，了解ECM對ECM產(chǎn)生細(xì)胞的作用及其機(jī)制，可能為治療器官纖維化提供新的對策。

ECM與細(xì)胞的相互作用是通過粘附分子介導(dǎo)，整合素(integrin)在這一過程具有重要意義。整合素是一分布在細(xì)胞表面的跨膜糖蛋白，是ECM蛋白的主要受體，屬于粘附分子家族，通過粘附蛋白配體介導(dǎo)細(xì)胞-ECM或細(xì)胞－細(xì)胞間的粘附及細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。整合素整合素

是由α和β鏈組成的異源二聚體，α和β鏈均由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)三部分組成。組合至少構(gòu)成19種整合素分子。根據(jù)β鏈不同分為3類：

β1亞家族在各種細(xì)胞表面表達(dá)；β2亞家族稱為白細(xì)胞整合素，主要在白細(xì)胞表面表達(dá)；β3亞家族主要在內(nèi)皮細(xì)胞和血小板表面表達(dá).整合素介導(dǎo)細(xì)胞-ECM及細(xì)胞間粘附表現(xiàn)3個(gè)方面：①細(xì)胞-ECM粘附：大部分整合素可識(shí)別精-甘-天冬(RGD)三肽序列，大多數(shù)ECM蛋白都含有RGD序列，因此，整合素可與ECM蛋白結(jié)合，介導(dǎo)細(xì)胞與ECM的相互作用。一種整合素可與多種ECM蛋白結(jié)合，一種ECM蛋白又可被多種整合素識(shí)別。②基質(zhì)與細(xì)胞骨架的連接：整合素的胞內(nèi)部分較短，可以借助α-輔肌動(dòng)蛋白、踝蛋白(talin)及紐蛋白(vinculin)與細(xì)胞骨架成分相連接，能使機(jī)械力在基質(zhì)與細(xì)胞骨架之間進(jìn)行傳遞，ECM成分的改變可直接影響細(xì)胞的形態(tài)、表型、粘附和遷移等功能。③細(xì)胞間粘附：

某些整合素則與細(xì)胞膜上的免疫球蛋白超家族蛋白成分如ICAM-1，ICAM-2及VCAM-1等結(jié)合，從而介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞間的粘附。

整合素除了介導(dǎo)基質(zhì)—細(xì)胞的相互作用、參與粘附功能外，還可作為介導(dǎo)信號(hào)傳遞的膜分子，通過細(xì)胞外區(qū)與ECM結(jié)合，細(xì)胞內(nèi)區(qū)與細(xì)胞骨架連接，將細(xì)胞外信號(hào)傳人細(xì)胞內(nèi)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理功能；整合素還能將細(xì)胞內(nèi)信息向外傳出，調(diào)節(jié)ECM-細(xì)胞粘附的特異性及親和力。蛋白聚糖

基質(zhì)中含有大量透明質(zhì)酸，可與細(xì)胞表面的透明質(zhì)酸受體結(jié)合，影響細(xì)胞與細(xì)胞間的粘附、遷移、增殖和分化等細(xì)胞生物學(xué)行為。

糖蛋白的功能十分廣泛。寡糖鏈不僅能影響蛋白的構(gòu)象、聚合、溶解和降解，在細(xì)胞識(shí)別、信號(hào)傳遞中起關(guān)鍵作用。淋巴細(xì)胞正常情況應(yīng)歸巢到脾臟，而切去唾液酸后，結(jié)果歸巢到了肝臟。糖蛋白寡糖鏈末端的唾液酸殘基，決定著某種蛋白質(zhì)是否在血流中存在或被肝臟除去的信息。

糖蛋白（三）細(xì)胞外基質(zhì)的代謝

ECM降解酶活性受抑制是引起ECM在組織內(nèi)不斷沉積，進(jìn)而導(dǎo)致纖維化的又一重要機(jī)制。降解ECM的蛋白降解酶類至少有6種①絲氨酸蛋白酶：包括胰蛋白酶、凝血酶、纖溶酶、尿激酶型纖溶酶原激活物(u-PA)和組織型纖溶酶原激活物(t-PA)等，此類酶能降解蛋白聚糖和糖蛋白。②半胱氨酸蛋白酶：如組織蛋白酶B、D和L，也能降解蛋白聚糖和糖蛋白；③基質(zhì)金屬蛋白酶類：(matrixmetalloproteinases，MMPs)對ECM有廣泛降解作用，是調(diào)節(jié)ECM動(dòng)態(tài)平衡的重要酶類；④天門冬氨酸蛋白酶：⑤脯肽酶：以脯氨酸羥脯氨酸為酶切位點(diǎn)；⑥糖苷酶：透明質(zhì)酸酶、肝素酶。

1絲氨酸蛋白酶類

包括纖溶酶原、纖溶酶、纖溶酶原激活物(PA)和纖溶酶原激活物抑制物(PAIs)。

PAIs纖溶酶原纖溶酶PA

纖維蛋白原纖維蛋白ECM成分降解_1）纖溶酶原激活物PA

主要生理功能催化纖溶酶原(plasminogen)活化，水解血栓或組織內(nèi)生成的纖維蛋白。PA和纖溶酶可使酶原型MMPs活化，發(fā)揮降解ECM的作用，故PA活性升高具有減輕組織纖維化的作用。PA和纖溶酶酶原型MMPs活化MMPs降解ECM

PA可分為t-PA（組織型）和u-PA（尿激酶型）t-PA由527個(gè)氨基酸組成，分子量約68kD。

與纖溶酶原、纖維蛋白形成復(fù)合物而使纖溶酶原活化。當(dāng)體內(nèi)出現(xiàn)纖維蛋白或血栓時(shí)，t-PA能有效地激活纖溶酶原，溶解局部的纖維蛋白或血栓，不引起系統(tǒng)性纖維蛋白溶解。

u-PA

有單鏈和雙鏈兩種形式，單鏈u-PA是雙鏈u-PA的前體。在纖溶酶或激肽釋放酶的作用下，單鏈u-PA被水解后形成雙鏈u-PA。

u-PA還能激活MMP-2和1型膜型基質(zhì)金屬蛋白酶(MTl-MMP)。

2）纖溶酶原激活物抑制物

纖溶酶原激活物抑制物（PAIs)有3種亞型，即PAI-1，PAI-2和PAI-3，其中以PAI-1的作用最強(qiáng)。

PAI-1是PA有效的生理抑制劑，其活性中心與PA形成1︰1復(fù)合物，使PA失活，從而抑制其后的級聯(lián)反應(yīng)。

PAI-1水平的升高和活性增強(qiáng)能有效抑制ECM降解。PA和PAI-1是ECM轉(zhuǎn)換的主要調(diào)控者，二者之間的比例和平衡決定著ECM轉(zhuǎn)換的結(jié)局。PAI-1抑制PA活性，進(jìn)而減少纖溶酶的生成和纖維蛋白的降解；作為u-PA的抑制劑，PAI-1可抑制u-PA誘導(dǎo)的由MT1-MMP介導(dǎo)的MMP-2的活化。PAI-1致纖維化作用通過兩個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)：纖溶酶原纖溶酶uPAtPAPAI-1酶原型MMPs酶原型MT1-MMPs活性型MT1-MMPs活性型MMPs纖維蛋白纖連蛋白層粘蛋白可溶性多肽膠原_uPAuPA__

2基質(zhì)金屬蛋白酶類(MMPs)

MMPs是一類含有Zn2+、活性依賴Ca2+的結(jié)構(gòu)高度同源的內(nèi)肽酶的總稱，因含有金屬離子而得名。MMPs是最重要一類降解ECM的蛋白酶類，因?yàn)镸MPs直接以酶原形式分泌到ECM中；MMPs的表達(dá)及活性受嚴(yán)格調(diào)控，在ECM重構(gòu)的部位易于誘導(dǎo)表達(dá)；MMPs中的某些成員是迄今發(fā)現(xiàn)的唯一能分解纖維性膠原的蛋白酶。

1）根據(jù)MMPs的作用底物可分為5類

(1)膠原酶：collagenase，

包括MMP-1、MMP-8、MMP-13和MMP-18。

MMP-1－－稱間質(zhì)膠原酶(interstitialcollagenase)，MMP-8－－嗜中性粒細(xì)胞膠原酶。

膠原酶的主要水解底物是纖維性膠原，即I、Ⅱ和Ⅲ型膠原。分別作用于α1(Ⅰ)鏈上的G1y775～I(xiàn)le776和α2(工)鏈上的G1y775一Leu776之間的肽鍵，將I型膠原水解成1／4和3／4片段。(2)明膠酶gelatinase包括MMP-2和MMP-9主要水解底物是變性膠原(如明膠)、基膜的主要成分Ⅳ型和V型膠原等，又稱Ⅳ型膠原酶(typeⅣcollagenase)。它們作用于1(Ⅳ)鏈上的G1y446一Ile447位點(diǎn)和α2(Ⅳ)鏈上的C1y464～Leu465位點(diǎn)，將Ⅳ型膠原降解成1／4和3／4片段。(3)間質(zhì)溶素stromelysin

又稱間充質(zhì)溶解素，基質(zhì)溶解酶分為間質(zhì)溶素-1(MMP-3)、間質(zhì)溶素-2(MMP-10)和間質(zhì)溶素-3(MMP-11)3種。作用底物比較廣泛，如Ⅲ、Ⅳ、V型膠原、明膠、蛋白聚糖以及糖蛋白等。(4)膜型MMPs：(MT-MMPs)

包括MTl-MMP(MMP-14)，MT2-MMP(MMP-15)，MT3-MMP(MMP-16)和MT4-MMP(MMP-17)，均是MMPs的新成員。已發(fā)現(xiàn)MMP-14和MMP-16可以激活MMP-2。(5)其它MMPs

其它MMPs中的MMP-7水解底物也較廣泛，如蛋白聚糖、明膠、IV型膠原、FN、LN和內(nèi)皮粘連蛋白(巢蛋白，entactin)等。2）基質(zhì)金屬蛋白酶的結(jié)構(gòu)

所有MMPs都含有至少3個(gè)相似的結(jié)構(gòu)域:氨基端(N端)到羧基端(C端)依次為信號(hào)肽結(jié)構(gòu)域、前肽結(jié)構(gòu)域和催化結(jié)構(gòu)域。

信號(hào)肽結(jié)構(gòu)由17～29個(gè)氨基酸組成；

前肽結(jié)構(gòu)域由77～87個(gè)氨基酸組成，其中的半胱氨酸對維持酶原形式起重要作用。在酶原的激活過程中，這個(gè)結(jié)構(gòu)域會(huì)被水解掉。

催化結(jié)構(gòu)域中中的3個(gè)組氨酸被認(rèn)為可與酶活性中心部位Zn2+結(jié)合組成配位鍵，從而對酶的催化活性起重要作用。3）基質(zhì)金屬蛋白酶的功能

主要有兩方面功能：幾乎能降解所有ECM成分；激活其它MMPs，形成級聯(lián)效應(yīng)。

MMPs重要的病理意義：

MMPs表達(dá)增加和酶活性增強(qiáng)參與許多疾病的發(fā)生，腫瘤侵襲生長、轉(zhuǎn)移；其表達(dá)下調(diào)和酶活性受抑，可參與動(dòng)脈粥樣硬化、器官纖維化和多種結(jié)締組織疾病等的病理過程。MMP-7和MMP-9能使纖溶酶原降解為血管抑素(angiostatin)，從而抑制新血管的形成，參與創(chuàng)傷修復(fù)的調(diào)節(jié)。4）基質(zhì)金屬蛋白酶活性的調(diào)節(jié)

MMPs在體內(nèi)的表達(dá)、激活以及對底物的降解過程均受到嚴(yán)格的調(diào)控。體內(nèi)MMPs至少有4種調(diào)節(jié)方式：轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)、酶原的活化、特異性組織抑制因子其它抑制因子的調(diào)節(jié)。

(1)轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)

大多數(shù)MMPs基因的調(diào)節(jié)序列中，含有TATA盒，多種原癌基因如c-los和c-jun的表達(dá)產(chǎn)物能與這些位點(diǎn)結(jié)合，刺激MMPs的轉(zhuǎn)錄。某種刺激因素引起細(xì)胞增殖及ECM產(chǎn)生增多的同時(shí)，也誘導(dǎo)了MMPs的表達(dá)，這可能是正常組織保持ECM處于動(dòng)態(tài)平衡的重要機(jī)制之一。

多種生長因子和細(xì)胞因子能調(diào)節(jié)MMPs和TIMPs轉(zhuǎn)錄，也可影響MMPs產(chǎn)生及其mRNA的穩(wěn)定性，如EGF、PDGF、bFGF、TGF-β、TNF-α、TNF-β、IL-1、-2、-4、-10、IFN-r、神經(jīng)生長因子(nervegrowthfactor，NGF)、NO和AGEs等

(2)酶原活化：多數(shù)MMPs以前體形式分泌至細(xì)胞外，然后被活化

MMPs前體活化依賴于“半胱氨酸開關(guān)”。前肽區(qū)的半胱氨酸殘基與催化區(qū)Zn2＋相互作用，組成“半胱氨酸開關(guān)”，阻止催化位點(diǎn)與底物的結(jié)合。某些因素能斷裂半胱氨酸殘基與Zn2＋之間的共價(jià)鍵，暴露催化區(qū)，使MMPs活化。

血漿纖溶酶和間質(zhì)溶素是已知的MMPs生理性激活因子，MMPs之間也能相互激活。纖溶酶、胰蛋白酶和間質(zhì)溶素可活化間質(zhì)膠原酶(MMP-1)，MTl-MMP和間質(zhì)溶素可活化膠原酶-3(MMP-13)，MTl-MMP可活化MMP-2，MMP-14和-16可激活MMP-2，等等，構(gòu)成了ECM復(fù)雜的蛋白降解酶網(wǎng)絡(luò)。(3)MMP的抑制物：金屬蛋白酶組織抑制物(TIMPs)

是MMPs的特異性抑制因子，已發(fā)現(xiàn)4種分別為TIMP-1～TIMP-4。TIMPs有兩個(gè)功能區(qū)：

N端功能區(qū)的半胱氨酸殘基與MMPs的鋅活性中心結(jié)合；

C端功能區(qū)與MMPs的其它部位結(jié)合。以1：1的比例形成MMP-TIMP復(fù)合體，從而阻斷了MMPs與底物結(jié)合，是一種轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)機(jī)制。

TIMPs與MMPs之間存在一定抑制特異性:

TIMP-1能抑制MTl-MMP和MMP-2外的大多數(shù)MMPs的活性。

TIMP-2能抑制MMP-9外大多數(shù)MMPs的活性。

體內(nèi)還存在MMPs的其它抑制因子，如α2-巨球蛋白等。

MMPs對ECM成分降解的過程，需要MMPs與其激活劑和抑制劑三者之間的協(xié)調(diào)作用。

某種刺激因素激活某些細(xì)胞，使生長因子和細(xì)胞因子產(chǎn)生增多，介導(dǎo)細(xì)胞增殖和ECM合成的同時(shí)，也誘