文摘

肝纤维化发生如下愈合疤痕反应急性和慢性肝脏炎症包括酒精性肝病、酒精性脂肪肝,B和C型肝炎,自身免疫性肝炎。Myofibroblasts,主要transdifferentiated从肝星状细胞,是关键的细胞类型产生纤维胶原蛋白。炎症细胞的活化,包括枯氏细胞,激活肝星状细胞的关键一步。toll样受体(通常是模式识别受体,其为病原体意义上的分子模式(pamp),区分产品的微生物从主机。通常表示在枯氏细胞,内皮细胞,树突状细胞,胆道上皮细胞、肝星状细胞和肝细胞在肝脏。TLR信号引起的先天免疫反应在这些细胞类型。肝脏是不断暴露于pamp,如有限合伙人和细菌DNA通过细菌易位,因为有一个独特的解剖关系,肝脏和肠道之间的门静脉系统。最近的证据表明的角色通常的激活免疫细胞和肝星状细胞在肝纤维化。此外,TLR4信号之间的串扰和TGF -信号在肝星状细胞已经被报道。本文突出的角色TLR信号在星状细胞的激活和肝纤维化的进展。

1。介绍

肝纤维化是一个伤口愈合疤痕反应后急性和慢性肝脏疾病包括慢性乙型和丙型肝炎,自身免疫性肝炎、非酒精性肝病、酒精性肝病(1,2]。pathohistological发现肝硬化、肝纤维化的endstage,显示肝细胞死亡,小叶炎症细胞浸润,细胞外基质(ECM)过度沉积蛋白质,和再生结节的出现,可能导致肝衰竭,门脉高压,肝细胞癌(1,2]。因此,伤口愈合疤痕反应肝脏有害的反应而不是有益的反应了肝脏再生。肝纤维化是高度相关的慢性肝细胞损伤和随后的炎症反应,产生炎性细胞因子和炎性白细胞招募到受伤的网站。这在肝脏炎症情况下驱动激活肝星状细胞(hsc)通过各种纤维发生的介质包括TGF -β和PDGF1,2]。激活肝星状细胞transdifferentiate myofiboblasts,然后产生过度ECM蛋白质,包括胶原蛋白I型,III, IV。这将导致不可逆转的胶原蛋白沉积,导致肝纤维化(1,2]。

也称为内毒素脂多糖(LPS)水平在系统性和门静脉血液增加肝硬化患者(3,4]。有限合伙人是一种革兰氏阴性细菌细胞壁组件,结合模式识别受体,与其coreceptors toll样受体(TLR) 4 MD-2 CD14,传输的信号通过适配器蛋白质MyD88 TIRAP, TRIF,有轨电车,激活激酶,IRAK1, IRAK4, TAK1,物、IKK。这些细胞内激酶的活化转录因子NF -B、AP-1和干扰素调节因子(irf)导致强大的先天免疫反应的诱导5]。枯氏细胞,巨噬细胞在肝脏,已知对有限合伙人通过TLR4生产各种炎性细胞因子包括TNF -α,il - 1β、il - 6、il - 12、地震和趋化因子在肝脏肉芽肿性疾病,肝脏缺血/再灌注损伤、非酒精性肝病、酒精性肝病(6- - - - - -8]。在肝纤维化肝星状细胞,中央细胞类型,也表达高水平的TLR4 [9,10]。一个独特的解剖关系,肝脏和肠道之间的门静脉系统,允许细菌接触的产品,包括有限合伙人和细菌的DNA,肝脏(11]。然而,肝脏免疫反应被严格管制,以避免不良反应在生理条件下(11,12]。此外,无菌炎症可能提供内生TLR配体激活的危险信号诱导纤维发生的反应(7]。本文总结了TLR信号在HSC激活和肝纤维化中的作用。

2。TLR信号在肝星状细胞

肝星状细胞是位于Disse在正常肝脏的空间。静止的肝星状细胞是主要细胞类型存储大量的维生素包含脂滴在人体1]。激活肝星状细胞是肝纤维化的ECM蛋白质的主要来源。肝损伤后肝星状细胞激活的各种纤维发生的刺激,包括TGF -βPDGF和炎性细胞因子,主要由枯氏细胞(1,2]。激活后,肝星状细胞失去维生素包含脂滴和transdifferentiate myofibroblasts高度表达α平滑肌肉肌动蛋白(SMA)。ECM的过度生产和沉积蛋白质引起肝纤维化(2]。我们已经表明,激活人类肝星状细胞TLR4表达及其coreceptors MD-2和CD149]。有限合伙人治疗诱发强烈的NF -激活B和物/ AP-1通路激活肝星状细胞。有限合伙人的增强表达粘附分子ICAM-1 VCAM-1在细胞表面,并产生趋化因子的分泌,引发和MCP-1激活肝星状细胞。LPS-induced引发分泌是完全被抑制NF -κB部分激活和抑制物的失活,表明NF -的至关重要的作用B和物在肝星状细胞TLR4信号。最近,我们的研究表明TLR4移植各种趋化因子的表达(MCP-1 MIP-1α,MIP-1β咆哮,KC, MIP-2 IP-10)和TLR2,它会使骨形成蛋白(BMP)的表达和激活素膜结合抑制剂(小鹿斑比)、跨膜抑制器的TGF -β信号(10,13]。小鹿斑比是我TGF -一个类型β受体缺乏细胞内激酶域和作为骨形态发生蛋白的抑制剂,苯丙酸诺龙、TGF -β信号。小鹿斑比的超表达抑制,而占主导地位的否定形式小鹿斑比的提高,TGF -β信号在肝星状细胞(10]。因此,TLR4-mediated增加差别小鹿斑比对这些TGF -β肝星状细胞的信号。

尽管TLR3和TLR4刺激hsc的配体诱导干扰素-β通过适配器TRIF生产巨噬细胞(5),肝星状细胞能产生干扰素-βTLR3的配体,但不是TLR4,暗示独特TLR3 / TLR4-TRIF信号通路在肝星状细胞,可能不同于那些在巨噬细胞14]。

肝星状细胞表达TLR2,受体对于革兰氏阳性细菌细胞壁的组件,如肽聚糖和lipoteichoic酸(5,15]。肝星状细胞几乎没有回应TLR2配体。预处理的肿瘤坏死因子-或il - 1β表达显著上调TLR2在肝星状细胞。这个质数肝星状细胞增加NF -B在应对TLR2配体激活和引发生产(16]。有限合伙人也上调TLR2表达式在肝星状细胞(10),这表明TNF -等炎症介质的起始α,il - 1β,有限合伙人可能需要满足TLR2在肝星状细胞信号。

TLR9识别,识别bacteria-derived unmethylated CpG-containing DNA,在肝星状细胞中表达的是17]。渡边等人证明host-derived变性DNA从凋亡肝细胞诱导分化的HSC通过TLR9识别(17]。凋亡的肝细胞DNA产生纤维发生的反应与高程的mRNA水平的TGF -β在肝星状细胞和胶原蛋白I型。此外,通过TLR9识别DNA抑制PDGF-induced HSC凋亡hepatocyte-derived趋化作用,MyD88 [17]。

3所示。在肝纤维化TLR4信号

激活的肝星状细胞和枯否细胞TLR4表达与肝纤维化的进展。TLR4-mutant老鼠不如TLR4-wild-type小鼠肝脏炎症和纤维化后胆管结扎(BDL)和慢性四氯化碳(同待遇₄),或硫代乙酰胺(10]。老鼠缺乏CD14和LPS-binding蛋白也显示cholestasis-induced降低肝纤维化(18]。这些结果表明LPS-TLR4互动的一个强有力的贡献在肝纤维化的发展。事实上,系统性血浆LPS水平明显升高在这三种实验性肝纤维化小鼠模型10,19,20.),这表明肠道microflora-derived有限合伙人把通过门静脉进入肝脏,肝损伤后肠通透性增加。我们已经测试了肠道微生物区系的贡献在肝纤维化。小鼠口服时的鸡尾酒广谱抗生素治疗(氨苄青霉素、新霉素、甲硝唑和万古霉素)前4周诱导肝纤维化(10,21]。这种抗生素鸡尾酒成功BDL后血浆LPS水平降低,导致肝脏炎症和纤维化的重要衰减(10]。因此,肠道microflora-derived和转移有限合伙人参与TLR4-mediated肝纤维化,最有可能由于肠道失调引起的肠道通透性增加,如细菌过度生长,disintegrity肠上皮细胞紧密连接的。TLR4也激活内源性配体,如HMGB1、透明质酸、热休克蛋白60 (15,22,23]。目前,我们没有强有力的证据表明,内生TLR4配体参与肝纤维化。进一步的研究是必要的。

枯氏细胞TLR4是众所周知的目标配体LPS和生产各种类型的炎症和纤维化细胞因子,这可能激活肝星状细胞(6,7]。静和激活肝星状细胞也表达TLR4 [9,10]。TLR4的特定角色枯氏细胞和肝星状细胞在肝纤维化是未知的。调查这些角色,我们生成TLR4-chimeric老鼠通过骨髓(BM)移植(BMT) [10]。枯氏细胞被称为radio-resistant细胞(24,25]。因此,标准类型的BMT全身照射不足与捐赠者BM-derived细胞取代枯氏细胞。要解决这个问题,我们建立了一个新的风格的BM-chimera使用全身辐照和BMT的组合与特定删除枯氏细胞的脂质体clodronate注入(10]。这些老鼠TLR4-chimeric成功更换内生枯氏细胞捐赠BM-originated枯氏细胞,含有TLR4-mutant BM-derived造血细胞,包括枯氏细胞,和TLR4-wild recipient-originated内生肝细胞,包括肝细胞和肝星状细胞。少数肝细胞诱导NF -B nucleartranslocation针对有限合伙人在枯氏cell-depleted老鼠,证实肝细胞几乎没有回应的配体TLR4与nonparenchymal肝细胞(10,26]。最近的独家研究已经证实肝星状细胞是没有BM派生27,28]。正如上面提到的,枯氏细胞和肝星状细胞是有限合伙人在体外和体内的直接目标6,9,10]。TLR4的特定角色枯氏细胞和肝星状细胞被这个TLR4-chimera系统歧视。在这项研究中,TLR4-mutant内生的小鼠肝细胞表现出显著降低肝纤维化和TLR4-wild内生的小鼠肝细胞有足够的肝脏的纤维化程度后BDL [10]。这些发现表明,recipient-originated内生肝细胞,但不是donor-derived BM细胞包括枯氏细胞,是至关重要的细胞类型,对TLR4配体的反应肝纤维化。

4所示。TLR4信号和TGF -之间的串扰β在星状细胞的激活信号

至少有两个角色在肝星状细胞TLR4信号。首先,TLR4-stimulated肝星状细胞产生不同的趋化因子和表达粘附分子(ICAM-1、VCAM-1 E-selectin)招募枯氏细胞和/或循环巨噬细胞的肝星状细胞。事实上,条件培养基从LPS-treated肝星状细胞增加枯氏细胞迁移和附着力10]。第二,TLR4信号增强的激活TGF -β信号在肝星状细胞(10]。肝星状细胞与胶原蛋白GFP promoter-driven GFP转基因小鼠(Coll-GFP)增加胶原蛋白启动子活动时强度增加(29日]。TGF -β治疗仅略有增加胶原蛋白启动子活动静止肝星状细胞,而有限合伙人预处理进一步增加TGF -β全身的胶原蛋白在肝星状细胞启动子活动。这些发现表明TLR4信号增强TGF -β信号在肝星状细胞(10]。然后我们测试的角色枯氏细胞培养在HSC激活Coll-GFP肝星状细胞和枯氏细胞。Coll-GFP肝星状细胞cocultured枯氏细胞GFP的表达增加,由有限合伙人预处理进一步增强,这表明TLR4信号增强枯氏细胞介导HSC激活(10]。Coll-GFP肝星状细胞培养TLR4-mutant枯氏细胞表达绿色荧光蛋白表达水平与肝星状细胞培养类似野生型LPS刺激后枯氏细胞。因此,对枯氏细胞TLR4 TLR4-mediated HSC激活一个小角色,但枯氏细胞所需HSC激活TGF -的重要来源β因为HSC激活被治疗TGF -完全废除β抑制剂枯氏细胞和肝星状细胞的共培养。

全面的微阵列分析表明,小鹿斑比,一个跨膜TGF -β受体抑制剂,在LPS刺激后肝星状细胞表达下调,而其他TGF -β信号相关基因(TGF -β受体,Smad家庭、平、滑雪和萨拉)持平10,13]。静止的肝星状细胞,但不是枯氏细胞和肝细胞,表达高水平的小鹿斑比在肝脏。重要的是,小鹿斑比表达式是压制在体内活化肝星状细胞分离小鼠BDL CCl或慢性₄而治疗肝星状细胞分离胆管ligated-TLR4-mutant老鼠有不变的小鹿斑比表达水平10]。我们认为高水平的小鹿斑比表达式限制TGF -β信号在正常肝脏的肝星状细胞。在TLR4刺激小鹿斑比表达式是迅速下降。然后,TGF -β信号变成免费从小鹿斑比的限制,促进纤维发生的反应。有趣的是,肝星状细胞激活文化不下调小鹿斑比的表达式。因此,是一个重要的特性差别小鹿斑比对这些HSC激活体内。一项研究清楚地表明,人类小鹿斑比抑制TGF -β全身Smad3磷酸化,抑制内源性小鹿斑比提高TGF -β(记者活动30.]。研究进一步表明,小鹿斑比与Smad7相互作用,干扰的复杂组成的I型和II型TGF -β受体,和Smad3,导致抑制TGF -β信号。此外,原田等人证明了小鹿斑比在胆道上皮细胞表达下调epithelial-mesenchymal过渡期间(EMT),表明额外的小鹿斑比的作用作为EMT的标志(31日]。

TLR4信号激活NF -B和物/ AP-1通路通过MyD88 TRIF [15]。小鹿斑比的差别TLR4-mediated对这些基因的表达需要激活的NF -B和部分通过MyD88物,但不是TRIF,肝星状细胞。的确,在WT表达下调,TRIF小鹿斑比表达式^{- / -}肝星状细胞,但不是在MyD88^{- / -}NF -LPS刺激后B,或物灭活肝星状细胞(静电的未发表的观察)10]。同样,MyD88^{- / -},但不是TRIF^{- / -}、老鼠证明减少纤维发生的基因表达在BDL后的早期阶段,而MyD88^{- / -}和TRIF^{- / -}减少小鼠肝纤维化在肝纤维化的后期阶段10]。这些发现表明,MyD88 Bambi-regulated肝纤维化是至关重要的,而TRIF小鹿斑比独立调节纤维发生的反应,至少在慢性阶段。综上所述,TLR4信号活化的肝星状细胞在肝纤维化是至关重要的。肠道微生物区系的主要来源是有限合伙人作为TLR4的配体在肝纤维化。在肝星状细胞TLR4信号提高了招聘的炎症细胞,会使小鹿斑比,纤维发生的响应图1。

5。TLR4多态性、肝星状细胞和肝纤维化

最近genecentric功能基因组扫描患者的慢性丙型肝炎病毒已经确定了7个单核苷酸多态性(snp)可能预测患肝硬化的风险(32,33]。在这七个SNP, TLR4 T399I SNP是第二最有预测力的在保护肝硬化的进展。TLR4 D299G是另一种TLR4 SNP。这两个单核苷酸多态性与钝化反应有限合伙人(34]。这些发现证实了TLR4在一大群的相关性肝纤维化患者。基于这项研究,郭等人研究了肝星状细胞的反应与TLR4 D299G T3991 snp有限合伙人。TLR4 D299G和/或T3991 snp重组成一个人类的肝星状细胞,LX-2细胞,TLR4的^{- / -}小鼠肝星状细胞(TLR4^{- / -}mHSC) [35]。LX-2细胞或TLR4^{- / -}mHSCs表达的一个或两个单核苷酸多态性显著减少NF -显示B活性和细胞因子的生产(MCP-1和il - 6)和不变小鹿斑比表达式35]。TLR4 snp抑制HSC的增长和增强自发HSC凋亡[35]。这些发现证明了机械的功能两个TLR4 snp HSC激活和纤维化进展的风险。

6。TLR3在肝纤维化

TLR3识别双链RNA,比如polyinosinic-polycytidylic酸(多聚肌苷酸),诱导一个强大的先天免疫反应,包括I型和II型干扰素的产生。TLR3配位聚我:C治疗变弱引起的肝纤维化治疗3 5-diethoxycarbonyl-1, 4-dehydrocollidine (DDC)饮食和创新领导力₄(36]。这减少纤维化聚我:C是NK细胞依赖和干扰素-γ相关的。NK细胞刺激与保利我:C诱导激活肝星状细胞的细胞毒性,但不是静止的肝星状细胞。多聚肌苷酸直接以及间接通过IFN -γ在NK细胞,提高轨迹表达式,这就增加了对肝星状细胞激活NK细胞的细胞毒性,导致肝纤维化的抑制。研究小组进一步表明,聚我:C-dependent NK cell-dependent抑制肝纤维化的抑制ethanol-treated动物(37]。这些发现表明,减少TLR3-mediated NK cell-dependent HSC杀死的机制提高酒精性肝病的肝纤维化。

7所示。TLR9识别在肝纤维化

TLR9识别识别bacteria-derived unmethylated CpG丰富的DNA (5]。显然我们组最近的一份报告表明,肝纤维化进展与肠道有关microflora-derived产品及其易位(10]。以前的研究已经表明肝硬化患者和动物增加了细菌的DNA水平的等离子体和腹水(38,39]。另一方面,渡边等人表明,变性主机起源垂死的肝细胞的DNA刺激肝星状细胞在肝纤维化TLR9识别。TLR9识别^{- / -}老鼠CCl BDL后减少肝纤维化和慢性₄治疗(17,40]。这些发现表明,细菌的DNA和主机变性DNA来自死亡细胞参与肝纤维化的发展作为TLR9识别的配体。

最近,Connolly等人已经证明TLR9识别的贡献和CD11c-expressing细胞肝纤维化(41]。CD11c表达对树突状细胞(dc)和单核细胞和巨噬细胞(42]。他们用硫代乙酰胺诱导的肝纤维化模型+瘦素治疗CCl相似的病理生理学₄模型。损耗CD11c-expressing细胞使用CD11c-DTR显著降低小鼠肝纤维化,建议的重要性CD11c-expressing non-parenchymal肝细胞在肝纤维化的进展41]。CD11c-expressing细胞纤维化的肝脏产生TNF -增加了能力、il - 6和各种趋化因子,进一步增加了TLR9识别配体刺激CD11c-expressing细胞纤维化的肝脏,但不是正常的肝脏。这增加的敏感性纤维化肝脏CD11c-positive TLR配体是细胞诱导只有TLR9识别的配体,不是TLR3, TLR4、TLR5。CpG-DNA-primed纤维化肝脏CD11c-positive细胞NK细胞的细胞毒性和细胞因子增加生产,包括干扰素-γ肿瘤坏死因子-依赖的方式(41]。CpG-DNA-primed纤维化肝脏CD11c-positive细胞诱导肝星状细胞增殖和炎症介质的生产,如il - 1α、il - 6和MCP-1。本研究证明了TLR9识别的重要特征和DCs使用CD11c-depleted小鼠肝纤维化。然而,DCs在肝纤维化的研究仍然是不完整的。还需要进一步的研究来阐明DCs在肝纤维化的进展。

8。TAK1在肝纤维化

TAK1 MAP3K是由通常的信号,激活TNF受体,TGF - il - 1受体β受体(43,44]。TAK1是一个上游激酶IKK / NF -B和物/ AP-1途径[15]。NF -κB通路调节凋亡基因的表达,如bcl - 2, Bcl-xL, A20,进气阀打开,c-FLIP, iap和TRAF家族分子,阻止死亡受体介导或mitochondria-mediated肝细胞死亡(45]。NF -κB也可以防止长时间物激活。延长物激活诱导的E3连接酶的磷酸化痒和随后的泛素化和退化的caspase-8抑制剂c-FLIP,加速肝细胞凋亡(46]。因此,NF -B保护肝细胞免受细胞凋亡而物促进细胞凋亡。因此,我们无法预测是否TAK1往往从肝细胞凋亡诱导或保护。正如预期的那样,无论是NF -κB和物激活TNF -α刺激发生在TAK1^{- / -}肝细胞(47]。令人惊讶的是,TAK1^{- / -}肿瘤坏死因子-肝细胞增加了灵敏度α全身的细胞死亡。更令人吃惊的是,自发的肝细胞死亡发生于肝细胞特定TAK1^{- / -}老鼠(47]。这些老鼠显示自发肝损伤、炎症和纤维化时一个月和发展肝细胞癌岁九个月(47,48]。这些结果表明,自发的持续的肝细胞死亡发生在特定TAK1肝细胞^{- / -}老鼠,这些垂死的肝细胞释放alarmins刺激枯氏细胞和肝星状细胞,导致肝脏炎症和纤维化的人物2。这些发现证据表明,肝纤维化和致癌作用与持续的肝细胞损伤和炎症没有任何致癌物质。肝细胞特定TAK1^{- / -}老鼠的角色将伟大的动物模型,以解决肝纤维化和肝细胞癌之间的相互作用。

9。结论

虽然轻度至中度患者肝纤维化可能不表现临床症状,肝硬化是一种发病率和死亡率的主要原因。最近的先进研究的强有力的证据证明TLR信号在肝纤维化的作用。许多问题通常为HSC激活和肝纤维化的作用仍然需要解决。首先,尽管我们有证据表明,肠道微生物区系促进肝纤维发生由于细菌易位,我们仍然需要解决细菌易位在肝纤维化的机制,其中包括改变微生物的组成和disintegrity肠道紧密连接。第二,研究内生TLR配体促进HSC激活尚未完成。最近,线粒体DNA报道作为一种内源性TLR9识别配位体(49),而这可能是一种内源性配体激活肝星状细胞。第三,我们需要解决的机制TLR信号调节小鹿斑比的表达式和小鹿斑比的调节HSC激活。通常和肝星状细胞在肝纤维化的研究刚刚开始。未来基本和转化研究将揭示更多的临床相关性通常在肝纤维化及其相关的信号。临床上,肝癌与肝纤维化和肝硬化密切相关。然而,它仍然是未知是否严重肝纤维化的发生和/或发展促进肝细胞癌。我们希望在将来的研究中打开这个神秘的门使用特定TAK1肝细胞^{- / -}老鼠。

的利益冲突

没有利益冲突披露所有作者。

确认

e .塞其支持肝脏学者奖从美国肝病研究协会/美国肝脏基金会和ABMRF科研补助金。作者感谢Karin Diggle和莎拉森本晃司(在加州大学圣地亚哥分校医学系的)阅读。