肝纤维化是指肝脏纤维结缔组织的过度沉积,是纤维增生和纤维分解不平衡的结果。纤维增生是机体对于损伤的一种修复反应，各种病因所致反复或持续的慢性肝实质炎症,坏死可导致肝脏持续不断的纤维增生而形成肝纤维化，从许多慢性肝病，特别是慢性病毒性肝炎的临床及病理演变来看,肝纤维化和肝硬化是连续的发展过程，二者难以截然分开。
肝纤维化是由什么原因引起的？
肝纤维化的发生机制
肝脏贮脂细胞是产生各种细胞外基质的主要来源。在肝脏纤维化的发生和发展过程中贮脂细胞激活转化为肌成纤维细胞样细胞（Myofibrblast-like cells）和成纤维细胞（Fibroblast），因而贮脂细胞的激活过程已成为肝纤维化发生机制研究的焦点之一。调节贮脂细胞的因子可分为不溶性和可溶性两类，前者为各种细胞外基质，后者包括各种生长因子、细胞因子。
正常肝脏血窦内皮下的功能性基底膜（Ⅳ型胶原和层连蛋白）对于维持贮脂细胞的静止状态（贮存Vit. A，分泌Ⅳ型胶原）起重要作用，一旦基底膜遭到破坏，贮脂细胞的表型即可发生改变。
调节贮脂细胞的细胞因子和生长因子很多。能够促进其增殖的有PDGF，EGF，IGF-1,FGF-2，TGF-α；能抑制其增殖的有视黄醇和维甲酸及内皮素；TGF-β本身对贮脂细胞的生长有抑制作用，但通过刺激PDGF和FGF-2的表达又可促进其生长。在这些细胞因子中以TGF-β1和PDGF研究得较为深入。在肝脏中TGF-β1主要由贮脂细胞、Kupffer细胞、内皮细胞、血小板及肝细胞产生，通过旁分泌对其他细胞发生调节作用。TGF-β1可促进贮脂细胞表达和分泌Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型胶原、纤维连接蛋白、细胞粘合素、软骨连接蛋白、血栓粘合素、Biglycan及Decrin。而且还可通过自分泌作用促进TGF-β1自身的表达，它对金属基质蛋白酶（胶原酶、基质分解素）和纤溶酶原激活物的表达有抑制作用，而且可促进内皮细胞和贮脂细胞表达纤溶酶原激活物抑制因子（PAI-1）和金属蛋白酶组织抑制因子（TIMP）。因此，TGF-β1是目前发现的最重要的致纤维化细胞因子。PDGF可由多种细胞产生。是一种很强的致有丝分裂原，通过α和β型受体对贮脂细胞的增殖有促进作用，而且TGF-β1可加强这一作用；它本身对细胞外基质的表达无明显影响。TNF-γ是由淋巴细胞产生的，它对贮脂细胞的激活、生长和胶原分泌有抑制作用。在肝脏ET-1主要由血窦内皮细胞和激活的贮脂细胞产生。贮脂细胞表达高水平的ET-1受体，通过旁分泌和自分泌作用引起激活的贮脂细胞和胶原纤维束的收缩，从而导致血窦的血流改变和肝小叶结构扭曲。贮脂细胞激活的三阶段假学。
一、炎症前阶段（Preinflammatory Phase）
当肝实质受损伤时，细胞膜通透性增加，释放出“损伤激素”（Wound Hormone），通过旁分泌作用激活贮脂细胞。体外实验表明，大鼠肝细胞可释放促进贮脂细胞增殖的细胞因子-肝细胞性Ito细胞启动因子（Hepitoin，Hepatocellular Ito Cell Initiator）。同时肝脏间质的损伤如果破坏了血窦内皮下的功能基底膜，亦可促进贮脂细胞的表型改变而使其激活。
二、炎症阶段（Inflammatory Phase）
由于肝实质损伤，Kupffer细胞和单核巨噬细胞、淋巴细胞、血小板被激活而释放出各种的炎症性介质和细胞因子，如急性期蛋白（IL-1，IL-6，TNF-α）和TGF-1，EGF，PDGF，TGF-α，TGF-β等。这些因子也是通过旁分泌途径促进贮脂细胞的增殖及纤维增生。此阶段贮脂细胞受Kupffer细胞分泌的某种细胞因子诱导而表达出PDGF受体，对PDGF发生反应而增殖活化为肌成纤维细胞样细胞。TGF-β不仅能增加PDGF对贮脂细胞的增殖作用，而且能促进其表达和分泌各种细胞外基质并抑制其降解。
三、炎症后阶段（Postinflammatory Phase） 在上述两个阶段经旁分泌途径激活的贮脂细胞表达大量的TGF-α，TGF-β，FGF及其受体，通过自分泌作用不断刺激自身的分裂增殖并大量合成和分泌胶原等各种细胞外基质。同时还可通过旁分泌作用激活其他尚处于“静止”状态的贮脂细胞。这一机制可解释即使原发的刺激因素解除，肝纤维化过程仍能继续发展的现象。
在上述各个阶段中基质降解酶的作用可归纳为：贮脂细胞分泌的Ⅳ型胶原酶破坏正常的血窦内皮下功能性基底膜，促进其增殖和活化；TGF-β抑制间质性胶原酶的活性，刺激TIMP的活性，因而促进细胞外基质的沉积。
肝纤维化（Fibrosis）是指肝脏纤维结缔组织的过度沉积，是纤维增生（ Fibrogenesis，即细胞外基质合成增加）和纤维分解（Fibrolysis，即细胞外基质降解）不平衡的结果。纤维增生是机体对于损伤的一种修复反应，一旦有害因素去除、细胞外基质成分得到恢复则纤维增生停止。所以急性或一过性肝脏疾患即使很严重也不会导致肝纤维化。但各种病因所致反复或持续的慢性肝实质炎症、坏死可导致肝脏持续不断的纤维增生而形成肝纤维化，向前发展发生肝小叶结构的破坏及结节形成即成为肝硬化。从肝硬化的病理学的定义来看，仅有弥漫性肝纤维化而无结节形成（如先天性肝纤维化，心力衰竭所致的肝腺泡第三区纤维化）不能称为肝硬化；仅有结节形成而无弥漫性肝纤维化（如局灶性结节性肝细胞增生，结节性肝细胞再生性增生）也不是肝硬化。但是从许多慢性肝病，特别是慢性病毒性肝炎的临床及病理演变来看，肝纤维化和肝硬化是连续的发展过程，二者难以截然分开。近年来随着细胞生物学和分子生物学的迅速发展，人们对肝脏细胞外基质的组成、代谢及其生物学功能的认识不断深入，因而对肝纤维化的发生机理、诊断和治疗的研究也有了较大的进展。
一.细胞外基质（Extracellular Matrix,ECM）的组成及其代谢和生物学功能
细胞外基质一般包括胶原、非胶原糖蛋白、蛋白多糖及弹性硬蛋白。按照最新的观点，ECM还应包括间质金属蛋白酶（MMP），金属蛋白酶组织抑制物（TIMP），基质粘附分子（即细胞外基质受体），以及与间质成分大分子结合的各种生长因子和细胞因子。现在认为ECM不是杂乱无章、仅起支架作用的静态物质，而是组织有序、代谢活跃，且对细胞、组织和器官的形态、生长、分化和代谢等结构和功能有重要影响的生命分子。
（一）胶原（Collagen）
胶原是细胞外基质的最重要成分，目前已发现至少19型基因序列不同的胶原。在肝脏总含量较高的有5型，分别为Ⅰ型33%，Ⅲ型33%，Ⅳ型1%，Ⅴ型1%～10%，Ⅵ型0.1%～1%。正常人肝脏的胶原含量约为5.5mg/g肝湿重，Ⅰ/Ⅲ型胶原的比为1:1；肝纤维化和肝硬化时肝脏胶原含量可增加数倍，且Ⅰ/Ⅲ型的比值增加，到后期此比例可增至2.38。根据胶原的形态和结构特点及分布部位，可分为两大类：①纤维性胶原：包括Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ型，Ⅴ型胶原：去除C端肽后分布于血窦周围和门脉区，作为核心使Ⅰ、Ⅲ型胶原形成粗大的纤维。Ⅵ型胶原呈串珠样结构分布于Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ型胶原形成的纤维束之间起粘附作用。②基底膜性胶原：即Ⅳ型胶原，它的端肽不去除而是借此相连形成三维网格状结构，主要分布于肝血窦内皮下，为肝细胞和内皮细胞功能基底膜的主要成份。胶原的合成步骤包括基因转录、翻译、翻译后修饰（羟基化和糖基化）形成α肽链，三条α链形成三螺旋即胶原的基本单位-前胶原（Precollagen），经微管排泌到细胞外切去N端和C端肽后相互交联形成胶原纤维或网格状结构。
（二）非胶原糖蛋白（Noncollagenous Glycoproteins）
是细胞外基质的另一重要组分，其分子中的多个功能区可与其他细胞外基质及多种细胞膜的跨膜蛋白受体结合，从而影响细胞的生长、分化、代谢等各种生物学行为。其种类很多，现择要列举如下：
1.纤维连结蛋白质（Fibrnectin）
可分为血浆性（可溶性）和细胞性（不溶性），前者主要由肝细胞产生，后者主要由贮脂细胞、巨噬细胞及血管内皮细胞产生。在肝纤维化早期其含量增多，作为以后胶原沉积的支架。
2.层连蛋白（Laminin）
是由三个亚单位（一条α链和两链β链）组成的“十”字型结构，其分子内部有可与细胞表面受体和肝素结合的功能区。它和Ⅳ型胶原一起构成基底膜的主要成份，分布于血管、胆管基底膜上，肝血窦内皮下亦有少量分布，这对于维持细胞的分化状态有重要意义。
3.细胞粘合素（Tenascins,Cytotactin,Bronionectin,Hexabronchions）
是由6个相同的亚单位组成的六聚体，由贮脂细胞产生。肝纤维化是沉积于细胞损伤严重的区域，如中央静脉周围和细的纤维间隔中，可能在早期ECM的沉积中起作用。
4.粗纤维调节素（Undulin）
由3个亚基组成，其单体和层连蛋白相似，但少一个短臂，主要分别于紧密排列的Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维中，它对维持胶原的超分子结构起重要作用，其细胞来源尚不明了。
5.血栓粘合素（Thrombospondin）
由3个相同亚基的末端在中央形成一个小球体，能结合肝素、Ⅴ型胶原、纤维连结蛋白、血浆纤溶酶原和纤维蛋白原。其功能是防止细胞扩散。
6.副纤维连接蛋白（Vitronection,VN）
由肝细胞产生，其分布与纤维连接蛋白相似，具有结合胶原的功能。肝硬化时分布于胶原纤维沉积的部位。血浆VN水平和肝纤维化程度有一定的相关性。
7.副层连蛋白（Entactin,Nidogen）
呈不对称哑铃形，它可与层连接蛋白中心部位特异性以共价键结合，从而调节后者与其受体的结合。其分布和层连蛋白的单位相似，主要分布于基底膜。
（三）蛋白多糖（Proteoglycan）
蛋白多糖是一类由蛋白质作核心骨架，在N或O位上连有糖胺多糖（Glycosaminoglycan,GAG）侧链的大分子物质，它们与胶原一起分布于细胞外基质和基底膜上，同时也分布于细胞膜上。其糖胺多糖可分为硫酸乙酰肝素（Heparan Sulfate）、硫酸皮肤素（Dermatan Sulfate）、硫酸软骨素（Chondroitin Sulfate）及硫酸角质素（Keratan Sulfate）。正常肝脏中硫酸乙酰肝素含量最多，占肝脏总GAG的60%；肝纤维化时其含量下降，而硫酸皮肤素和硫酸软骨素的含量增加。透明质酸（Hyaluronic Acid）是一特殊的多糖，未经硫化亦不含蛋白骨架。近年已将许多蛋白多糖核心蛋白的cDNA克隆出来，对其生物学功能的了解也日趋深入。根据其分布不同大体可将蛋白多糖分为两类：
1.与细胞膜相关的蛋白多糖
其核心蛋白多有跨膜功能区，有的也可经其GAG侧链与细胞膜相连。它们含有大量的硫酸乙酰肝素和少量的硫酸软素，可与细胞外基质、生长因子、细胞粘附分子（CAM）及蛋白酶抑制物结合，使这些物质的活性增强或减弱。
Syndecan产生于肝组织和培养中的肝细胞（Hepatocyte），是一些细胞间质的受体，可通过其GAG侧链与Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ型胶原，纤维连结蛋白及细胞粘合素相结合。同时还是bFGF的辅助受体（Coreceptor）。其主要功能是信号传递。
Thrombomodulin由血管内皮细胞产生，其GAG侧链为硫酸软骨素。可与凝血酶结合，抑制纤维蛋白原和因子Ⅴ的激活，从而调节血液凝固过程。
Betaglycan其GAG侧链为硫酸软骨素和硫酸乙酰肝素。是细胞膜受体，对TGF-β有高亲和力，是它的Ⅲ型受体。
2.与细胞外基质相关的蛋白多糖
它们主要分布于细胞外基质中。
Fibromodulin其GAG侧链为硫酸角质素，可以调节胶原微纤维的形成。在肝脏中尚未发现。
Perlecan由非实质细胞产生，分布于基底膜和胆管、血管。可与内皮细胞和肝细胞结合。
Decorin其 GAG侧链为硫酸软骨素和硫酸皮肤素。可与Ⅰ、Ⅳ胶原、纤维连结蛋白结合，延缓胶原微纤维的形成。TGF-β可使Decorin的表达增加，而Decorin可使TGF-β灭活。在富含维甲酸的贮脂细胞中Decorin表达较高，因而可抑制TGF-β的活性；而在失去维甲酸的贮脂细胞中，Decorin的表达减少，因而对TGF-β的抑制减弱。
Biglycan其GAG侧链为硫酸软骨素和硫酸皮肤素，由贮脂细胞和肌成纤维细胞产生。通过其核心蛋白与TGF-β结合，通过其GAG与bGFG结合。TGF-β可使其表达增高，而维甲酸可使其表达减低。
Versican其侧链为硫酸软骨素，PDGF和TGF-β可使其表达增加。可与透明质酸结合。尚未确定肝脏细胞是否可产生Versican。
（四）细胞-间质粘附分子（Cell-Matrix Adhension Molecules）
细胞和细胞外基质成份之间的分子相互作用是通过特定的质膜蛋白即各种粘附分子来实现的。一些在其他上皮细胞和内皮细胞上经常表达的粘附分子，在正常肝细胞和血窦内皮细胞中不表达，但在纤维化的发生过程中这些粘附分子的表达呈上调（Upregulation）改变。细胞一间质粘附分子主要包括Integrin家庭和CD44蛋白家庭。
1.Integrin
是由α和β链非共价格结合组成的二聚体，现已知有17种α链和8种β链共组成21种有功能的二聚体。作为受体Integrin可以结合多种配体，而一种细胞外基质成分可由多种Integrin通过不同的识别位点结合。最重要的识别位点是细胞外基质分子中的R-G-D（精-甘-天）序列，大多数Integrin受体皆可识别之。各种Integrin有其特定的组织分布，一种细胞可以存在多种Integrin，其配体识别位点亦可有重叠。在非极性细胞上，Integrin分布于各个面，在极性细胞只分布于其底面和侧面。它们不仅起粘附作用，而且因其细胞内功能区与细胞骨架相连，故可以传递信号，促进细胞的增殖、分化和移行。根据β链可将Integrin分为3个亚族： β1（10种）、β3（2种）、β4（1种）其主要功能是介导细胞与间质的粘附，分布于大多数体细胞。可与胶原和非胶原糖蛋白结合，尚未发现它们与蛋白多糖结合。
β2（3种）、β7（2种）主要表达与白细胞介导免疫系统内细胞与细胞之间的相互作用。
β6（1种）、β7（1种）、β8（1种）其分布范围局限，功能尚不清楚。
2.CD44蛋白家族
是一类大量糖基化的跨膜蛋白，广泛分布于体细胞，可以介导细胞-细胞，细胞-间质的相互作用。本家族的成员亦很多，在正常状态下，肝细胞内检测不到CD44蛋白的表达，但在血窦内皮细胞中可有表达。
粘附分子在肝纤维化过程中最显著的改变是肝细胞和血窦内皮细胞诱导表达Integrin家族中的层连蛋白受体，而且其表达上调改变早于肝硬化的形成。致纤维化的细胞因子如TGF-β和促进炎症的细胞因子如TGF-α、IL-1β、IFN-γ均可促进Integrin受体和CD44蛋白的高表达。不管其基础疾病如何，Integrin受体的诱导表达情形相似，提示这是一种对细胞相邻细胞外基质成分改变的非特异性反应。Integrin受体的激活可以直接和间接地触发一系列的细胞内事件，如细胞的形态、生化、代谢、分泌、胞浆底物的酪氨酸磷酸化等，提示细胞外基质对于调节肝细胞和血窦内皮细胞的结构和功能起重要作用。在肝纤维化的早期，Integrin受体的表达可能促进细胞外基质在局部的沉积和组织，因而这种细胞-间质粘附分子的表达上调作用不仅是对细胞微环境改变的适应性反应，而且很可能在启动纤维化本身的过程中起主动的作用。
（五）基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinases,MMP）
细胞外基质主要被MMP所降解，到目前为止已发现了9种MMP，按其作用底物的不同可分为胶原酶、明胶酶、基质分解素3大组。
这些基质金属蛋白酶都属于一个基因家族，它们的结构中有数个氨基酸序列高度保守的共同功能区，例如它们都有对于维持酶原潜伏性的前肽功能区（含PRCGVPDV序列），120个氨基酸的N端功能区以及催化位点的锌结合功能区（含HELGH序列），基质金属蛋白酶的调节可发生在基因转录调控、无活性酶原的激活及组织抑制物对已被激活酶的抑制三个水平上。
一些生长因子、细胞因子和维甲酸共同调控多种基质金属蛋白酶的表达，有些则特异地对某种基质金属蛋白酶的表达有调控作用。
基质金属蛋白酶是以无活性的酶原形式分泌出来的，必须在细胞外间隙中经过水解激活才能降解细胞外基质。尿激酶纤溶酶原激活物（Urokinase-plasminogen Activator,UPA）或组织纤溶酶原激活物（Tissue-plasminogen Activator,TPA）将纤溶酶原转化为纤溶酶，纤溶酶再激活基质分解素，部分激活胶原酶前体，而被激活的基质分解素又进一步激活胶原酶。这一激活的瀑布系统受到纤溶酶原激活物抑制因子-1（PAI-1）的调节。合成基质金属蛋白酶的细胞往往同时也合成纤溶酶原激活物抑制因子，以防止基质的过度降解。
（六）金属蛋白酶组织抑制因子（Tissue Inhibitor of Metalloproteinases,TIMP）
已经激活的基质金属蛋白酶在细胞外间隙又受到特异性金属蛋白酶组织抑制因子的调节。现已发现三种TIMP，每种TIMP都可与催化部位直接结合而抑制所有基质金属蛋白酶的活性，但TIMP-1主要抑制间质性胶原酶、基质分解素和明胶酶B（92KD Ⅳ型胶原酶），TIMP-2主要抑制明胶酶A（72KD Ⅳ型胶原酶）。最近又发现TIMP还能和某些金属蛋白酶原的羧基末端结合而防止其被激活。
（七）细胞因子（Cytokines）和生长因子（Growth Factors）
细胞外基质可作为贮存细胞因子和生长因子的场所，当其他细胞外基质成分发生改变时并通过各种细胞外基质粘附分子对细胞因子的活性起调节作用，细胞因子又可促进其他细胞外基质的合成或降解。
二. 细胞外基质的细胞来源
肝脏细胞（Liver Cells）可分为：①肝实质细胞即肝细胞（Hepatocyte）；②非实质细胞，包括贮脂细胞（Ito细胞）、血窦内皮细胞、Kupffer细胞和陷窝细胞（Pit Cell）。经过体外细胞培养、免疫组织化学及分子原位杂交研究，对细胞外基质的来源有了较多的了解。以前曾认为胶原主要由肝细胞合成，后来发现主要由贮脂细胞产生；而且其他细胞外基质亦主要由贮脂细胞产生。
