特發性肺纖維化發病機制及藥物治療進展

陳　卓綜述，胡良安審校（重慶醫科大學附屬第一醫院呼吸內科，重慶400016）

特發性肺纖維化發病機制及藥物治療進展

陳卓綜述，胡良安△審校（重慶醫科大學附屬第一醫院呼吸內科，重慶400016）

肺纖維化；肺/生理學；藥用制劑；綜述

特發性肺纖維化（IPF）是一種病因不明的間質性肺炎，好發于老年人，以進行性呼吸困難和肺功能不可逆下降為主要表現，胸部高分辨CT（HRCT）表現為雙下肺網狀或蜂窩狀影。IPF致殘率和致死率高，從確診之日起，中位生存期小于3年［1］。但是多年來一直缺乏有效的治療藥物。隨著對IPF發病機制認識的深入，近期上市了2種名為吡非尼酮和尼特達尼的新藥，臨床試驗顯示二者能延緩IPF的進展。與此同時，還有一些新藥處于臨床試驗中，為IPF的治療帶來了曙光。本文將對IPF的發病機制和藥物治療進行綜述。

1　發病機制

目前，主流觀點認為涉及肺間質、肺泡的異常損傷-修復過程導致了肺纖維化，即肺泡異常損傷-修復假說，該假說指出，環境壓力和基因因素共同作用導致肺泡上皮細胞（AECs）反復損傷和修復，誘導轉化生長因子-β （TGF-β）、白介素-13（IL-13）、血小板源性生長因子（PDEG）、結締組織生長因子（CTGF）等促纖維化細胞因子的產生，致使肺微環境內抗纖維化和致纖維化因子失衡，引發成纖維細胞、肌成纖維細胞的活化、增殖和募集，產生大量的細胞外基質（ECM）沉積于受損的肺組織內，逐漸出現肺纖維化，最終導致肺部結構的破壞和功能的喪失［2］。

1.1基因易感性IPF存在家族聚集現象，研究發現部分IPF患者攜帶突變基因，還有一部分患者雖不存在基因突變，但部分與纖維化密切相關的基因表達改變，故其發病可能與基因改變有關。

1.1.1基因突變部分IPF患者存在致纖維化基因突變，導致AECs損傷和異常修復，誘發AECs凋亡，促進IPF發生。表面活化蛋白A和C（以下簡稱SPA和SPC）主要在AECs上表達，編碼SPA和SPC的基因突變會導致異常蛋白前體在內質網上堆積，引起內質網應激（ERS），激活未折疊蛋白反應（UPR），長期嚴重的UPR導致AECs的損傷甚至凋亡［3］。端粒酶介導AECs損傷后的修復，TERT和TERC是端粒酶的2個重要組成部分，其基因突變見于10%家族性肺纖維化和3%的IPF，該突變導致ACEs損傷和異常修復，且合并端粒酶突變的肺纖維化患者預后更差［4］。黏蛋白5B（MUC5B）有抗感染的作用，其基因突變和家族性及散發肺纖維化病例均存在較強相關性［5］。然而研究發現，存在SPA（或 SPC）、MUC5B及端粒酶基因突變的IPF患者分別占總數的2%、35%和3%，余下60%的患者不存在上述易感基因［6］，故基因突變為IPF發病因素之一。

1.1.2表觀遺傳變異在基因堿基序列不變的情況下，后生因素（如環境壓力及其他應激源）調控基因表達，出現持久的細胞、組織或器官的改變，稱為表觀遺傳變異，其作用方式包括DNA甲基化、組蛋白修飾和微小RNA （miRNA）表達。通過基因組分析在部分IPF患者肺內發現了大量甲基化基因，其中部分基因能誘導細胞凋亡和調節細胞生化反應以促進肺纖維化［7］。部分影響細胞增殖和活化的miRNA水平改變也與肺纖維化有關。研究發現，IPF患者miRNA如let-7d、miR-29、miR-30、miR-200顯著下調，而miR-155、miR-20上調，上述改變與基因表達相關的纖維化有關，能促進上皮間葉轉化（EMT）、細胞凋亡和ECM的沉積［8］。故表觀遺傳變異可能促進IPF發生。

1.2間葉細胞的招募和轉化間葉細胞包括纖維細胞、成纖維細胞和肌成纖維細胞，其能直接分泌ECM并沉積于肺內，在肺部纖維化和結構重塑過程中起到了關鍵性作用。在環境壓力和基因易感性的共同作用下，AECs反復損傷修復甚至凋亡，致使肺內致纖維化因子和促纖維化因子失衡，誘發了間葉細胞的招募和積聚，并促進上皮細胞向間葉細胞轉化，造成肺內大量成纖維細胞、肌成纖維細胞積聚和增殖，產生過量ECM沉積于肺內，促進了肺纖維化。

1.2.1EMT上皮細胞在特定情況下細胞黏附分子等上皮表型表達減少，而波形蛋白、α-平滑肌蛋白（α-SMA）、成纖維細胞特異性蛋白-1等間葉細胞表型上調，并獲得較高的遷移與侵襲、抗凋亡和分泌ECM的能力，即為EMT。Tanjore等［9］研究發現，IPF患者AECs同時表達了上皮表型蛋白和間葉表型蛋白（鈣黏蛋白、α-SMA和鈣調蛋白），提示EMT處于活躍狀態。IPF患者肺部長期處于ERS和UPR狀態，二者能通過Src通路誘發EMT，而該通路的抑制劑PP2能減輕EMT。在IPF患者肺內TGF-β水平升高并活化，其能通過Smad信號通路和激活β粘連蛋白依賴的信號通路以誘發EMT［10］。經EMT 的AECs轉變為類間葉細胞，擁有更強的ECM分泌能力和抗凋亡能力，能釋放細胞因子以創造促纖維化微環境，對IPF的發生有促進作用。

1.2.2間葉細胞的招募和抗凋亡纖維細胞、成纖維細胞和肌成纖維細胞表面表達趨化因子受體CXCR4和CCR2，IPF患者AECs表達相應配體CXCL12和CCL2，循環中的纖維細胞可通過CXCR4/CXCL12和CCR2/ CCL2途徑被招募入肺內［11］。IPF患者的間葉細胞擁有抗凋亡能力，該能力與SPARC、生存素（suivivin）和轉錄活化因子FOXO3a有關［12］。

1.3肺部纖維化的進展和惡化通過上述途徑大量間葉細胞積聚于肺組織內，AECs和間葉細胞相互作用誘導后者增殖和分泌膠原纖維促進纖維化進展和肺基質僵硬，而僵硬的肺基質也能促進肺纖維化，從而形成惡性循環。

1.3.1上皮-間葉細胞相互作用IPF患者AECs和成纖維細胞緊密相連，前者可分泌細胞因子使后者活化，還能釋放TGF-β和整合素αvβ6促使成纖維細胞分化為表達α-SMA的肌成纖維細胞［13］。IPF AECs分泌大量的血小板源性生長因子（PDGF）促進成纖維細胞增殖以促進肺纖維化。Wnt蛋白家族在肺纖維化過程中起到了關鍵作用，IPF AECs有分泌Wnt1和Wnt3a的能力，IPF肺內Wnt2、Wnt5a及受體Fzd7過度表達，其中Wnt3a能刺激成纖維細胞產生Ⅰ型膠原纖維。研究發現，Wnt蛋白的下游信號分子β-連環蛋白（β-catenin）在成纖維細胞核內濃聚，提示Wnt信號通路可能激活成纖維細胞［14］。

1.3.2肺基質的僵硬和成分改變伴隨著ECM的產生沉積和纖維化進展，肺基質越發僵硬。體外試驗提示，肌成纖維細胞的分化和基質的僵硬程度強相關，僵硬的基質促進致纖維化介質的產生和ECM的沉積［15］。蛋白分析顯示，在IPF去細胞ECM中超過40種蛋白表達上調或下調，其中許多蛋白被證實影響細胞的活性。其中包括和整合素交聯的TGF-β，增高的基質硬度促使二者解離產生有活性的TGF-β，從而促進肌成纖維細胞的活化［16］。高度纖維化的肺基質能促進纖維化相關基因的表達，提示纖維化過程存在正反饋機制［17］。

2　藥物治療

多年來有不少藥物被用于IPF的治療，但療效均欠佳，部分藥物甚至會增加IPF急性發作頻率、提高病死率。最新的臨床診治指南顯示，傳統的N-乙酰半胱氨酸+潑尼松+硫唑嘌呤三聯抗感染方案對延緩病情進展并無益處，反而會增加病情惡化和死亡風險［1］?？寡趸瘎㎞-乙酰半胱氨酸、抗凝藥物華法林或內皮素抑制劑安倍生坦、波生坦治療也并無獲益［1］。新藥吡非尼酮和尼特達已于近期上市，有望為IPF的治療帶來福音。此外還有部分新藥處于臨床試驗中，其結果值得期待。

2.1上市藥物

2.1.1吡非尼酮吡非尼酮是一種具有抗纖維化、抗炎、抗氧化作用的口服合成吡啶酮類藥物，已開始用于IPF的治療。

2.1.1.1作用機制吡非尼酮能降低TGF-β、成纖維細胞生長因子、IL-18等細胞因子水平，抑制成纖維細胞的增殖。吡非尼酮能減少IL-1β、IL-6、TNF-α和PDGF等炎性因子的釋放，抑制淋巴細胞、巨噬細胞和中性粒細胞的聚集［18］?；钚匝蹩赏ㄟ^脂質過氧化作用降低肺泡毛細血管床的功能并引起細胞損傷。脂質過氧化的最終產物丙二醛能刺激膠原合成。吡非尼酮能清除活性氧，并抑制脂質過氧化作用和丙二醛的活性［19］。

2.1.1.2臨床試驗一項來自日本的Ⅲ期臨床試驗結果顯示，吡非尼酮組FVC年下降量較對照組明顯降低，無進展生存期延長，提示吡非尼酮能降低IPF患者肺功能下降速度，延緩病情進展［20］。

2項名為CAPACITY 1（006）和CAPACITY 2（004）的平行Ⅲ期試驗，前者分為試驗組和對照組，而后者還增加了一個低劑量試驗組［21］。CAPACITY 2結果顯示，高劑量組FVC下降率較對照組明顯降低（P=0.001），同時無進展生存期延長，低劑量試驗組療效介于高劑量試驗組和對照組之間。然而，CAPACITY 1中試驗組和對照組FVC下降率并無顯著差異，考慮和本試驗中對照組FVC下降偏少有關。合并分析上述2個試驗數據：試驗組FVC下降率、6分鐘步行距離、無進展生存期和IPF相關死亡率均優于對照組。King等［22］應美國食品藥品監督管理局（FDA）的要求進行了一項名為ASCEND的試驗。主要終點為FVC的變化或52周內死亡。結果顯示，與對照組比較，吡非尼酮組FVC絕對值變化大于或等于-10%或死亡的患者減少了47.9%，6分鐘步行距離和無進展生存期均顯著延長。合并分析CAPACITY和ASCEND試驗數據顯示，吡非尼酮能延緩IPF病情進展，提高患者生活質量，延長生存期。

在不良反應方面，臨床試驗中以胃腸道和皮膚癥狀最常見，前者常見為惡心、腹瀉、消化不良，后者為皮疹和光敏感，均以輕、中度為主，給予對癥處理后好轉，極少數患者會因不能耐受而停藥。

綜上所述，吡非尼酮能延緩IPF患者病情進展，降低FVC年下降率，提高其生活質量和降低死亡率，同時不良反應輕微、可控，患者依從性高，故值得進一步推廣。

2.1.2尼特達尼尼特達尼是一種口服、強效、小分子三重酪氨酸激酶抑制劑，其靶向受體為成纖維細胞生長因子受體（FGFR）、血管內皮細胞生長因子受體（VEGFR）和血小板衍生生長因子受體（PDGFR），通過阻斷上述3個受體下游信號通路延緩IPF的進展，目前已用于臨床治療。

2.1.2.1作用機制PDGF-BB、FGF-2和VEGF 3種生長因子能刺激健康人肺成纖維細胞（N-HLF）增殖和遷移，對IPF患者肺成纖維細胞（IPF-HLF）的刺激作用更強，尼特達尼能顯著抑制上述反應，且對IPF-HLF的抑制作用更甚。尼特達尼能抑制由TGF-β誘導的IPF-HLF膠原纖維的產生、沉積及向肌成纖維細胞轉化，能降低金屬蛋白酶組織抑制因子-2（TIMP-2）的水平，誘導產生基質金屬蛋白酶-2（MMP-2），以減少膠原纖維的產生［23］。在博來霉素和絲裂霉素誘導的動物模型中，前者支氣管肺泡灌洗液（BAL）中巨噬細胞和淋巴細胞數量增多，肺組織中IL-1β、TIMP-1及膠原纖維增多，組織學見慢性炎癥和纖維化，后者BAL中中性粒細胞和角化細胞（KC）數量增多，組織學見肉芽腫形成。而尼特達尼顯著減少了BAL中中性粒細胞和淋巴細胞數量，同時降低了肺組織中IL-1β、TIMP-1、KC及膠原纖維水平，組織學檢查顯示尼特達尼減輕了肺部炎癥、肉芽腫及纖維化程度［24］。

2.1.2.2臨床試驗一項Ⅱ期臨床試驗結果顯示，與對照組比較，尼特達尼組FVC年下降率、IPF急性加重頻率顯著降低，患者的生活質量更高［25］。

2項為期52周的平行Ⅲ期臨床試驗，分別名為INPULSIS-1和INPULSIS-2，共納入了1 066例IPF患者，主要終點為FVC年下降量。在INPULSIS-1中，校正后的FVC年下降量試驗組和對照組之比為-114.7 mL 和-239.9 mL，在 INPULSIS-2中之比為-113.6 mL和-207.3 mL，均有顯著性差異［26-27］。

尼特達尼組最常見的不良反應為腹瀉，絕大多數為輕、中度，其次為惡心、嘔吐、肝轉氨酶水平升高，經對癥處理或減少尼特達尼劑量等處理后大多數好轉，極少數因嚴重不良反應而停藥。

綜上所述，尼特達尼能降低IPF患者FVC年下降率，延緩病情進展，不良反應輕微、可控，患者依從性高，故值得臨床推廣。

2.2作用于細胞因子通路的藥物眾多細胞因子參與了IPF的發生，部分能誘導膠原纖維的產生和沉積，促進IPF的發生、發展。目前有多種作用于細胞因子通路的藥物處于臨床試驗階段，涉及IL-13、CTGF、TGF-β等。

2.2.1IL-13IL-13是由Th2型細胞分泌，其能誘導TGF-β、PDGF等促纖維化細胞因子的產生，刺激肌成纖維細胞分化和ECM的分泌沉積，促進IPF的發?。?8］。目前針對IL-13的靶向藥物已成為治療IPF的熱點，研究顯示IL-13單克隆抗體能阻斷上述途徑，能促進肺組織的修復和重建AECs的完整性，減輕肺部纖維化［29］。

2.2.2CTGFCTGF對調節組織重塑和纖維化有重要作用，其能促進肌成纖維細胞的分化、膠原蛋白沉積和纖維化，研究顯示，抑制CTGF可能逆轉組織重塑和纖維化［30］。FG-3019是一種CTGF單克隆抗體，Ⅱ期臨床試驗顯示其能改善或穩定肺纖維化程度，延緩FVC的下降速度，改善患者的生活質量。

2.2.3TGF-β活化的TGF-β抑制AECs的增殖，促進成纖維細胞增殖并向肌成纖維細胞轉化，激活EMT，誘導炎癥細胞釋放各種細胞因子，促進IPF發生。IPF患者AECs分泌的整合蛋白αvβ6水平增高，其在TGF-β活化過程中起到了關鍵作用［13］。STX-100是αvβ6人源單抗，其能特異性結合αvβ6從而阻止后者誘導TGF-β活化，故可能延緩IPF進展，目前正在進行Ⅱ期臨床試驗（標識符：NCT01371305）。

3　小結與展望

IPF的發病過程歸納如下：在環境壓力和基因易感性的共同作用下，出現AECs反復損傷-異常修復甚至凋亡，誘導產生TGF-β、IL-13、PDGF等致纖維化因子，通過從循環血中招募和EMT使成纖維細胞、肌成纖維細胞大量積聚于肺內，并分泌大量ECM，促進肺基質僵硬和纖維化的惡性循環，最終出現肺結構破壞和功能喪失。多年來該病一直缺乏有效藥物，近期上市的2種新藥吡非尼酮和尼特達尼，臨床試驗顯示其能延緩肺纖維化進展，但療效仍需更多的臨床實踐檢驗。同時，還有一些針對致纖維化細胞因子的藥物處于研發或臨床試驗階段，值得期待。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.14.021

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（2016-02-03）