Патологическое состояние, при котором происходят изменения волокон внеклеточного матрикса, потенциально диагностируемое с помощью поляризованного света.Фиброз — это избыточное накопление рубцовой ткани в органе. При повреждении ткани нормальный процесс восстановления создаёт временный каркас из коллагена и других белков внеклеточного матрикса, а затем удаляет его, как только заживление завершено. При фиброзе этого удаления не происходит. Матрикс продолжает производиться, рубец растёт, а функциональная ткань, которую он замещает, теряется. Поскольку матрикс жёсткий и плохо снабжается кровью, орган постепенно утрачивает способность выполнять свою работу — лёгкое не может обменивать кислород, печень не может фильтровать кровь, почка не может её очищать.
Фиброз — не отдельное заболевание, а конечный общий путь, который может быть запущен множеством повреждающих факторов: хронической инфекцией, алкоголем, аутоиммунной атакой, радиацией или стойким воспалением. Он может поражать почти любой орган, а в лёгких, печени, почках и сердце является одной из главных причин инвалидности и смерти. Заболевание часто диагностируют с помощью визуализации и биопсии, а изменения внеклеточного матрикса можно увидеть под микроскопом в поляризованном свете, поскольку упорядоченные коллагеновые волокна вращают плоскость поляризации света и выглядят яркими на тёмном фоне.
Центральный клеточный участник — миофибробласт, специализированная клетка, которая производит большое количество коллагена и сокращает рубец. При нормальном заживлении ран миофибробласты исчезают, как только рана закрывается; при фиброзе они сохраняются и размножаются, подстёгиваемые сигналами, такими как TGF-beta. Поскольку процесс самоподдерживающийся, фиброз имеет тенденцию прогрессировать, даже если исходное повреждение устранено.
Термин «фиброз» (от латинского fibra — волокно) вошёл в медицинское употребление в XIX веке для описания отвердевшего, волокнистого вида поражённых органов при вскрытии; центральная роль миофибробласта была установлена в 1970-х годах Габбиани и его коллегами.
Механизм начинается с повреждения эпителиальных или эндотелиальных клеток, которые высвобождают медиаторы воспаления и привлекают иммунные клетки. Эти клетки, в свою очередь, секретируют цитокины — особенно TGF-beta и PDGF, — которые активируют резидентные фибробласты и другие клетки-предшественники. Активированные клетки превращаются в миофибробласты, которые с высокой скоростью синтезируют коллаген типов I и III, фибронектин и другие компоненты матрикса.
В то же время ферменты, которые в норме разрушают матрикс, — матриксные металлопротеиназы — подавляются тканевыми ингибиторами металлопротеиназ, поэтому баланс решительно смещается в сторону накопления. Сам уплотняющийся матрикс посылает механические сигналы обратно клеткам, подкрепляя состояние миофибробласта в петле положительной обратной связи. Результат — плотный, сшитый рубец, устойчивый к разрушению и нарушающий архитектуру окружающей ткани.
Антифиброзные препараты, такие как пирфенидон и нинтеданиб, применяются для замедления прогрессирования идиопатического лёгочного фиброза, и исследования продолжаются в области терапий, нацеленных на сигнальный путь TGF-beta или на сам миофибробласт.
Поляризационная микроскопия среза фиброзной ткани может заставить коллагеновые волокна ярко светиться на тёмном фоне, потому что выстроенные белковые волокна вращают плоскость поляризации света — это свойство называется двулучепреломлением.