特發(fā)性肺纖維化發(fā)生機制及治療研究進展

特發(fā)性肺纖維化發(fā)生機制及治療研究進展特發(fā)性肺纖維化是一種嚴重危及生命的肺間質(zhì)疾病，診斷后的中位生存時間一般為2-5年，5年生存率不到30%。跟隨科技的步伐，對肺纖維化的了解在不斷加深，許多與肺纖維化有關(guān)的細胞因子及蛋白被發(fā)現(xiàn)，少許相關(guān)因子及蛋白的抑制劑被研制出，這些發(fā)現(xiàn)將會是研發(fā)治療肺纖維化藥物的基礎及重要根據(jù)。標簽：肺纖維化；細胞因子；藥物治療肺纖維化（pulmonaryfibrosis，PF）被認為是肺間質(zhì)疾病的最終結(jié)局，由許多不同的原因引起，肺泡連續(xù)損傷、成纖維細胞（fi-broblast，F(xiàn)B）大量增殖及細胞外基質(zhì)（extracellularmatrix，ECM）大量沉積，導致肺組織反復破壞、修復，最終造成肺組織中大量膠原沉積為病理特點的一類疾病。大量研究表明，生長因子β（TGF-β）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、白細胞介素（IL）、血小板源性生長因子（PDGF）、結(jié)締組織生長因子（CTGF）、γ-干擾素（IFN-γ）、基質(zhì)金屬蛋自酶（MMPs）/金屬蛋自酶組織抑制因子（TIMPs）、纖溶酶原激活物抑制劑（PAI）-1、核因子（NF）-κB等在PF發(fā)生、發(fā)展中都起著不同程度的作用。1肺纖維化機制1.1免疫學與肺纖維化wilson等[1]研究了肺纖維化的免疫學機制。指出在損傷的抗炎修復過程中，一個或多個這些過程中的不平衡，可導致肺纖維化。炎癥可導致多種細胞因子分泌紊亂，生理愈合轉(zhuǎn)化為病理纖維化。肺間質(zhì)纖維化分為3個階段。第一階段，肺臟遭到損傷或其他有害刺激，成纖維細胞的細胞外基質(zhì)產(chǎn)生細胞被活化。第二階段，活化的細胞外基質(zhì)產(chǎn)生細胞發(fā)生結(jié)構(gòu)和表型的改變，產(chǎn)生大量細胞外基質(zhì)（ECM）。同時胞內(nèi)的促分裂素原活化蛋白激酶（MAPK）和核轉(zhuǎn)錄因子（NF-kβ）通路被激活，促進產(chǎn)生大量的細胞因子。通過旁分泌介導的炎癥細胞，包括巨噬細胞，向刺激的部位移動。T細胞被激活，分泌促纖維化生長因子，如白細胞介素（IL）和腫瘤壞死因子（TNF-α）等。巨噬細胞促進纖維原細胞增殖與分化，同時分泌包括轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）和IL-2在內(nèi)的多種細胞因子[2].第三階段，損傷因素持續(xù)存在，造成反復損傷。成纖維細胞繼續(xù)被激活，產(chǎn)生更多的ECM。細胞因子持續(xù)不斷的引起組織炎癥和膠原過度表達，ECM不斷沉積，肺纖維化逐漸形成，最終特定部位肺功能喪失。1.2細胞因子1.2.1TGF-βTGF-β公認為最重要的致纖維化因子。它是通過Smads信號通路發(fā)揮作用。當TGF-β被活化，與細胞膜上Ⅱ型和Ⅰ型受體相繼連接，和Smads2/3構(gòu)成復合體，使其產(chǎn)生磷酸化，并且繼續(xù)與Smads4構(gòu)成復合體，產(chǎn)生胞內(nèi)因子，調(diào)節(jié)有關(guān)基因轉(zhuǎn)錄，使正常的成纖維細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化，促進ECM，促使膠原蛋白的表達并抑制其降解。Goodwin等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在正常肺組織中TGF-β處于非活性狀態(tài)。當肺上皮細胞受損，整合素分泌量增加，TGF-β活性升高和表達量增加。上皮細胞大批增殖和分化，成纖維細胞向受損部位轉(zhuǎn)移，ECM合成和其他促炎因子TNF-α，IL等分泌量都相應增加，肺部由生理性的修復轉(zhuǎn)化成病理性損傷。1.2.2TNF-αTNF-α是一種重要的炎癥介質(zhì)，TNF-α膜受體有TNF-R1和TNF-R2兩種類型。當TNF-α與膜受體結(jié)合，激活胞內(nèi)的NF-κB和MAPK通路，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生包含TGF-β，IL-1和IL-6在內(nèi)的多種細胞因子。在纖維化的肺部組織中，發(fā)現(xiàn)TNF-α大量增殖，TNF-αmRNA的水平高于一般肺組織[4]。Liu等[5]研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α和IL-1β不僅直接促進纖維化，也促進纖維蛋白的纖溶酶原抑制劑，從而抑制細胞外基質(zhì)的降解。在博來霉素誘導的小鼠肺纖維化模型中，內(nèi)源性的TNF-α過多表達能促進肺纖維化；但在長期過度表達TNF-α轉(zhuǎn)基因小鼠中，可能是由于受體表達減少或前列腺素E2（PGE2）分泌增加，肺纖維化反而得到抑制。具體原因有待進一步的研究。TNF-α的雙重作用，為肺纖維化的研究指明了新的方向。1.2.3IL白細胞介素家族（ILS）在炎癥反應的早期階段，受到了廣泛的關(guān)注，IL可以促進肺纖維化，IL-1和IL-6[6]可能促進肺纖維化的發(fā)生。IL-1亞型IL-1β能夠促進趨化因子CX-CLl（KC）和CXCL2（MIP-2）表達量增加。同時，促炎因子PDGF，IL-6，TNF-α和TGF-β1的表達量也快速增加，引發(fā)嚴重的炎癥反應。肺組織某些區(qū)域結(jié)構(gòu)被破壞，造成嚴重損傷，ECM不斷沉積，逐漸形成肺纖維化。Avβ8是TGF-β在細胞膜受體上的一個潛域，TGF-β要發(fā)揮生理作用，必須從潛域中激活。Markovics[7]發(fā)現(xiàn)IL-1β可以激活avβ8的一個活性亞基，間接激活TGF-β，啟動肺纖維化。另一些白細胞介素能抑制肺纖維化。體外培養(yǎng)的人肺成纖維細胞系表達實驗表明，IL-10可以減少I型膠原的表達。測定肺泡灌洗液（BALF）中膠原的表達，發(fā)現(xiàn)IL-10通過控制促炎因子IL-23/IL-17A軸機制阻止博來霉素誘導的肺纖維化進程。1.2.4PDGFPDGF通過自分泌和旁分泌途徑發(fā)揮作用，在正常生理條件下，PDGF儲存在血小板中，在器官受到有害刺激時，包括巨噬細胞和血小板在內(nèi)的很多細胞均可分泌PDGF.在肺纖維化的發(fā)生發(fā)展，PDGF在早期通過促進細胞增長和分裂的信號起作用。近來，王獻華等[8]用SiO2刺激矽肺患者AM，把含有較多PDGF因子的AM培養(yǎng)上清作用于HELF后，其PDGF的蛋自表達明顯高于對照組，表明PDGF可能影響了FB膠原等細胞外基質(zhì)的代謝。1.2.5NF-κBNF-κB是一種轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族。在靜息狀態(tài)下，NF-κB抑制蛋自1-κB與之結(jié)合，不表現(xiàn)出活性。當1-κB磷酸化，失去和NF-κB結(jié)合的能力，NF-κB被激活，引起一系列級聯(lián)放大反應，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。2.4.4p38-MAPK抑制劑p38抑制劑在非臨床試驗中已獲得成功：半數(shù)抑制濃度（IC50）已經(jīng)達到個位數(shù)納摩爾的水平，在細胞中能夠有效地抑制LPS誘導的TNF-α、IL-1β和IL-6等炎性因子的產(chǎn)生，并且在系統(tǒng)性炎癥、風濕性關(guān)節(jié)炎、慢性炎癥性腸炎等疾病的動物模型中有很好的應用性研究。但到目前為止無p38抑制劑可用于臨床治療。究其原因，p38MAPK信號轉(zhuǎn)導通路參與許多重要的生理過程，完全阻斷不僅調(diào)節(jié)炎癥反應，而且對正常的生理反應也會造成很大的影響，這是所謂的p38的毒性機制。p38抑制劑也有對肺纖維化的治療相同的效果。2.4.5吡非尼酮（pirfenidone）吡非尼酮（5甲基-1苯基-1H-吡啶-2-酮，PFD），由美國InterMune公司開發(fā)，抑制包括PDGF和TGF-β在內(nèi)的大量致纖維化因子的產(chǎn)生。吡非尼酮對肺臟、肝臟、心臟和腎臟等多個器官纖維化都有抑制作用。目前，已在日本、印度和歐盟上市。用于治療輕至中度特發(fā)性肺纖維化。吡非尼酮具有較多的副作用，如胃腸道反應（如惡心、嘔吐、消化不良、腹瀉）、乏力及光敏性皮疹等。藥動學研究結(jié)果表明，口服吡非尼酮的血漿半衰期非常短，在體內(nèi)會被迅速地代謝并排除至體外。為了維持吡非尼酮的體內(nèi)有效的血漿濃度，高劑量和高頻率用藥便成了必選的醫(yī)治方案?，F(xiàn)階段，人們只能通過減少劑量或停止治療來減輕吡非尼酮的副作用。這就要求我們進一步改進和優(yōu)化吡非尼酮，有效地治療病癥并減輕其副作用。2.5中藥治療中醫(yī)認為肺纖維化基本病機是肺氣虛弱、絡氣不足、肺絡癖阻等癥候。很多具備活血化淤、補肺益氣之功效的中藥單體、復方制劑用于肺纖維化動物模型的實驗研究。虎杖對肺纖維化有抑制作用。夏水良等[16]利用肺纖維化大鼠模型，設立對照組、模型組、地塞米松組和虎杖預防組，利用酶聯(lián)免疫法，發(fā)現(xiàn)虎杖可以降低BALF中的TNF-α和PDGF的水平，抑制肺纖維化的發(fā)生、發(fā)展。其他對肺纖維化有一定作用的單藥有黃芪、枇杷葉三萜、酸三七總皂苷、姜黃素、葛根素，中藥復方包括抗纖湯、益陰活血湯、復方鱉甲、補氣通肺飲、肺纖康等。這些藥物的毒性低，副作用少，但治療機理尚不清楚。然而，這些研究讓中醫(yī)中藥治療肺纖維化成為可能。2.6肺移植肺移植是治療肺纖維化最有效的手段，單肺移植即可改善癥狀延緩生命提高生活質(zhì)量。但捐獻器官資源缺乏、排斥反應、感染、并發(fā)癥和費用昂貴，許多患者無法進行器官移植。3展望近年來肺纖維化發(fā)病率有明顯上升的趨勢。由于發(fā)生肺纖維化的機制復雜，參與因素眾多，目前治療仍然沒有突破性的進展。隨著現(xiàn)代分子生物學技術(shù)的應用，該病的發(fā)病機制和病理生理學的深入研究，多靶點協(xié)同治療將成為治療肺纖維化的新趨勢，相信在不久的將來，肺纖維化終將被攻克。參考文獻：[1]WILSONMS，WYNNTA.Pulmonaryfibosis：Pathogenesis，etiologyandregulationmucosal[J].Immunol，2009，2（2）：103-121.[2]GUARINOM，TOSONIA，NEBULONIM.Directconctributeofepitheliumtoorganfibrosis：Epithelial-mesenchymaltransition[J].HumanPathology，2009，40（10）：1365-1376.[3]GOODWINA，JENKINSG.Roleofintegrin-mediatedTGF-βactivationinthepathogenesisofpulmonaryfibrosis[J].BiochemSocTrans.2009，37（4）：849-854.[4]HIGGINSDF，KIMURAK，BERNHARDTWM，etal.HypoxiapromotesfibrogenesisinvivoviaHIF-1slimulationofepithelialtomesenchymaltransition[I].JClinInvest，2007，117（12）：3810-3820.[5]LIURM.Oxidativestress，plasminogenactivatorinhibitorIandlungfibrosis[J].AntioxidRedoxSignal，2008，10（2）：303-319.[6]PEDROZAM.SCHNEIDERDJ，KARMOUTY-QUINTANAH，etalInterleukin-6contributestoinflamm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