特發性肺纖維化合并肺癌的研究進展

張琴霞 張海福 王建軍 呂群

特發性肺纖維化(Idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)是一種原因不明，局限于肺部的慢性進行性纖維化性間質性肺炎，是由于肺泡上皮慢性損傷導致異常組織修復和肺泡結構發生改變所致。IPF患者預后較差，死亡率在54%～70%之間，中位生存期為5～6年[1]。肺癌是IPF患者最重要的合并癥之一。在IPF患者人群中，肺癌的發病率在2.7%～48%之間，顯著高于一般人群[2]。特發性肺纖維化合并肺癌(Idiopathic pulmonary fibrosis with lung cancer，IPF-LC)患者中非小細胞肺癌是最主要的肺癌組織類型，且大多數腫瘤位于肺外周[3]。IPF合并肺癌及抗癌治療所致并發癥均是加速IPF患者死亡的重要原因，因此早期防治肺癌對IPF患者至關重要。但由于目前治療方法有限、療效差等多種因素造成了IPF-LC患者生存期短、預后不佳，因此全面了解IPF-LC的流行病學、發病機制等至關重要。

IPF-LC的流行病學

約有70%的IPF患者存在吸煙史，且IPF吸煙患者中肺癌的發生率與吸煙指數成正相關[4-5]。Yan Liu等[5]研究發現IPF患者中吸煙指數超過400的患者肺癌的發生風險是非吸煙者的11倍以上。此外，年齡也是IPF患者患肺癌的獨立危險因素，65歲以上的IPF患者肺癌發生風險較65歲以下增加2倍。Eisuke等[6]通過對632名IPF患者進行回顧性研究發現IPF-LC患者的平均年齡為71.1歲，其中94.3%為男性患者，且所有患者均為吸煙者。越來越多證據支持這一觀點，即在有吸煙史的男性人群中，IPF的初診年齡越大，吸煙指數越高，其發展成肺癌的風險就會越高。同時，IPF也是肺癌的危險因素，將肺癌的發生風險提高了7%～20%，并且發病率會隨著發病時間的延長而顯著增加[2]。Tomassetti等[7]隨訪發現，在所有從IPF發展為IPF-LC的患者中，肺癌在第1年和第3年的累積發病率分別為41%和82%。另外有研究報道肺纖維化合并肺氣腫綜合征(Combined pulmonary fibrosis and emphysema，CPFE)也是IPF-LC的危險因素。CPFE被認為是肺纖維化的一個重要表型，與慢性阻塞性肺疾病或單純的肺纖維化相比，CPFE可能會導致患肺癌的風險顯著增加[8]。

IPF-LC的發病機制

一、遺傳學與表觀遺傳學

Hwang等[9]通過對IPF-LC的基因組譜分析，發現IPF-LC中普遍存在TP53和BRAF兩種基因的顯著突變。TP53基因突變在IPF-LC患者中檢出率高達62.9%；BRAF基因在肺癌患者中有2%～4%的突變率，但在IPF-LC患者中突變率將升高至17.1%。此外，有報道稱FHIT等位基因缺失也參與了IPF患者外周肺組織的癌變[10]。由此推測，腫瘤抑制基因和癌基因的突變使得IPF患者更易發生肺癌。

近年來，隨著表觀遺傳學的不斷深入研究，DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA的調控等被認為是表觀遺傳學調控的主要機制。Yang等[11]在鑒定了IPF中2130個異常甲基化區域后，發現IPF患者肺組織中有幾千個基因的表達存在差異，進一步表明DNA異常甲基化可能通過影響特定基因的表達從而參與IPF的發病。基因啟動子區域CpG島和全基因組的異常甲基化均可導致腫瘤生長，被認為是癌癥的一個重要特征，可作為診斷癌癥的一種特異性方法[12]。Rabinovich等[13]使用CpG島微陣列技術分析了IPF的甲基化模式，發現在其甲基化模式發生改變的CpG島中，有65%的CpG島在肺癌樣本中也發生了改變，說明IPF的甲基化模式與肺癌有部分相似。DNA高甲基化可引起其下游基因Thy-1表達減少，從而增加腫瘤細胞侵襲性以及促進成纖維細胞向肌成纖維細胞分化[14]。

乙?；蔷哂姓{控基因轉錄作用的一種組蛋白修飾形式。組蛋白上的乙?；鶊F能夠被去乙?；D移酶(Histone deacetylase，HDAC)消除，這種消除能增強組蛋白與DNA的親和力，使抑癌基因表達缺失。在人類肺癌中，HDAC1、HDAC2、HDAC3的表達就有明顯的上調[15-16]。故HDAC抑制劑也已被批準用于癌癥的臨床治療。另外，HDAC還通過調控纖維母細胞增殖、抗凋亡作用及細胞外基質產生等促進纖維化的形成。Sanders等[17]研究顯示HDAC抑制劑SAHA能夠通過特異性的組蛋白修飾和DNA甲基化改變，上調促凋亡基因Bak，下調抗凋亡基因Bcl-xL，最終降低博萊霉素誘導小鼠肺纖維化程度，改善肺功能。隨著臨床研究的深入，HDAC抑制劑將可能會是治療IPF和其他纖維性疾病的新選擇。

MiRNA是一個大型的調控RNA家族，其失調會造成多種疾病的發生。目前已證實miR-29和miR-30在IPF和肺癌中均發生下調[18]。miR-29a的下調能夠導致LOXL2和SERPINH1過表達，使得細胞外基質成分異常而發生纖維化，也能產生致癌信號觸發癌細胞遷移和侵襲[19]。miR-30a可以通過抑制TET1表達，阻斷依賴于DRP-1的線粒體分裂，加重氧化應激，造成內皮的氧化損傷，觸發異常修復通路導致異常纖維化[20]。對IPF和肺癌患者的肺泡灌洗液檢測也進一步證實了兩者具有類似的miR-29a和miR-185水平[21]。

二、細胞間通訊及信號轉導通路

IPF與肺癌在生物學上有著密切聯系，這兩種疾病的基本致病特征都是細胞間通訊的改變或信號轉導通路的異常。縫隙連接蛋白43(Cx43)作為一種溝通細胞間信息的跨膜蛋白，參與細胞增殖和組織修復，它的低表達或表達缺失在IPF與肺癌中均有被發現，被認為可能是IPF-LC增殖不受控制的原因之一[2]。

PI3K/AKT通路是細胞增殖、分化、粘附和存活的主要信號通路。當PI3K/AKT信號通路被激活時，不僅可以抑制纖維母細胞死亡受體介導的細胞凋亡，增加促成纖維細胞生存的蛋白激酶表達，促進IPF的發生；而且能夠增強細胞對缺氧和營養缺乏的耐受能力，促進細胞存活和增殖、抑制細胞凋亡從而輔助腫瘤生長，同時也可以通過參與血管形成來促進腫瘤轉移[22-23]。mTOR作為PI3K/AKT信號通路的重要下游因子，已成為癌癥治療的一個重要靶標。而mTOR抑制劑的抗纖維化作用也得到了omipalisib Ⅰ期研究的支持，且omipalisib在IPF隊列中顯示了良好的耐受性[24]。IPF和肺癌均存在細胞的異常增殖。目前已證實PI3K/AKT信號通路的下游底物蛋白之一FoxO3a在該通路被活化時會從細胞核移到細胞質，使得FoxO3a蛋白的活性受到抑制，最終喪失其作為細胞周期抑制劑的作用，影響細胞的凋亡，導致細胞的異常增殖[25]。Wnt家族調控各種細胞過程，如增殖、分化和凋亡，Wnt/β-catenin能在上皮細胞中誘導間充質轉化，使纖連蛋白升高。β-catenin的核易位會促進靶基因的轉錄參與腫瘤的進展；β-catenin核聚集增加會導致其下游靶基因cyclinD1、纖粘蛋白和MMP-7高表達，最終導致IPF的發生[26]。雖然目前對于PI3K/AKT、Wnt/β-catenin等信號通路的具體機制還未完全闡明，但隨著它們在IPF和肺癌發生發展中的作用逐漸被認識，對各種干預IPF-LC進程的研究也將不斷深入。

三、上皮細胞—間充質轉化

上皮細胞-間充質轉化(Epithelial-mesenchymaltransition，EMT)是多種組織上皮損傷、纖維化以及細胞遷移的重要機制。癌癥進展的一個關鍵步驟是癌細胞通過周圍組織和血管向遠處遷移，而EMT可以使細胞間黏附喪失，使癌細胞獲得遷移、侵襲，最終轉移的能力[27]。EMT可以誘導產生TGF-β、FGF2、EGF等細胞因子，其中TGF-β涉及多種細胞功能，是EMT的關鍵調控因子，其介導的多種機制可促進肺纖維化的發生[28]。在慢性肺損傷或可溶性介質持續刺激下，TGF-β可以使肌成纖維細胞發生活化和分化，造成成纖維細胞和其他間充質細胞增殖積累，與此同時，肺纖維化基質本身也可以促進持續的肌成纖維細胞存活和積累，使細胞外基質蛋白過度沉積，導致氣體交換減少，肺功能受損，最終形成IPF[29-30]。LOX家族負責膠原蛋白和彈性蛋白交聯，在纖維化病變中過度表達。其中，LOXL2被證實在IPF中大量表達，使膠原分子交聯數量升高，組織剛度增加；同時其在癌癥增殖中也起到信號傳遞的作用[31]。

四、端粒長度的變化

端粒是存在于真核細胞線狀染色體末端的一種回環結構，大多數真核生物通過端粒酶來維持端粒長度。在衰老過程中，幾乎所有人體組織的端粒都會發生縮短[32]。在支氣管和肺泡上皮干細胞中，干細胞的端粒縮短是影響其再生能力的一個關鍵因素，可加速上皮細胞凋亡，所以端粒的異?？s短常常被認為是肺部疾病進展不良的一個重要因素。在IPF患者中，端粒蛋白復合物、端粒亞單位或調節蛋白的基因常常會發生突變，這些突變基因影響端粒酶活性，加速端?？s短，進而引起組織修復異常[33]。Antoniou等[34]發現IPF肺組織中端粒酶逆轉錄酶和端粒酶RNA組分的表達均下降，它們表達的減弱抑制了端粒酶活性，進而促進了肺纖維化的形成，但其具體機制仍有待進一步研究。除此之外，端粒不穩定在腫瘤的發生發展過程中也具有重要作用。端粒酶基因突變導致的端粒不穩定及加速端?？s短均會增加癌癥的發生率，尤其是因端粒酶途徑的生殖系突變而導致端粒過短的患者，其早期患癌癥的風險明顯增加[35]。Bing Sun等[36]發現外周血淋巴細胞端粒長度變異程度與肺癌的發生也呈顯著的正相關，且與年齡有關。端粒長度變異結合平均端粒長度可能有助于對肺癌高危人群的篩查。

IPF-LC的治療

目前，對于IPF-LC的治療尚無明確共識。放療及靶向治療本身就存在導致肺間質纖維化的風險。IPF-LC化療方案適用性有限，而且化療會引起肺部感染、中性粒細胞減少、呼吸功能不全和心血管并發癥的發生，部分化療藥物尤其是吉西他濱、環磷酰胺、紫杉醇等常會引起嚴重呼吸困難導致IPF急性加重(Acute exacerbation of idiopathic pulmonary fibrosis，AE-IPF)[37]。雖然對于早期非小細胞肺癌，外科手術是首選的治療方法，但手術也是導致IPF病情惡化的重要危險因素，甚至在對IPF患者行肺部結節診斷性穿刺活檢時，都會引起AE-IPF[38]。所以AE-IPF被認為是IPF-LC治療過程中難以預測且具有致命性的難題。

隨著對IPF疾病本質認識的不斷深人，國內外已經將吡非尼酮和尼達尼布作為IPF治療的推薦用藥。吡非尼酮能降低IPF患者38%的病情進展風險，使治療期間的死亡率下降60%，所有原因造成的死亡風險下降37%；尼達尼布能使IPF患者用力肺活量的年度遞減率降低68%[39]。吡非尼酮為吡啶酮類似物，通過抑制炎癥細胞因子和生長因子表達及成纖維細胞增殖和細胞外基質的產生，起到抗炎、抗氧化及抗纖維化作用。已有多項研究證實吡非尼酮能夠使IPF患者的肺功能參數趨于穩定，延緩肺功能的下降，且在大多數患者中顯示出良好的耐受性[39-40]。同時，吡非尼酮能夠通過激活腫瘤相關成纖維細胞凋亡通路，以及抑制多種有助于腫瘤血管生成和纖維化的酪氨酸激酶，表現出抗腫瘤及延緩IPF-LC進展的作用[3]。Iwata[41]和Kanayama[42]等通過回顧性研究均發現IPF-LC患者在圍手術期服用吡非尼酮可以使肺癌切除術后第30天和第90天的AE-IPF發生率明顯下降，并且也沒有觀察到與吡非尼酮相關的嚴重并發癥。RECAP以及PANORAMA等臨床試驗均提示吡非尼酮具有良好的長期安全性，胃腸道反應、咳嗽、乏力和皮疹是其主要不良反應，多數不良反應發生在治療的前6個月，嚴重程度一般為輕到中度，且大多數癥狀可逆轉或控制[43]。

尼達尼布是一種多靶點酪氨酸激酶抑制劑，能抑制血管內皮生長因子(VEGF)、血小板生長因子(PDGF)和成纖維細胞生長因子(FGF)的受體。而VEGF、PDGF和FGF已被證明在IPF的病理機制中發揮作用。尼達尼布還可以通過阻斷這些激酶受體來抑制腫瘤血管生成，從而抑制腫瘤生長和轉移[44]。LUME-Lung 1[45]臨床試驗顯示，尼達尼布可以改善基于多西他賽的肺癌二線治療，多西他賽聯合尼達尼布方案可使腺癌患者中位生存期由10.3個月延長至12.6個月，而其常見的較嚴重不良反應為可逆的AST和ALT升高，共有35例患者(n=655)死于可能與疾病進展無關的不良事件(如敗血癥、肺栓塞等)。所以尼達尼布也于2014年被歐盟批準用于一線化療失敗后晚期肺腺癌的治療藥物之一。J-SONIC研究顯示尼達尼布聯合卡鉑+白蛋白結合型紫杉醇的化療方案與單獨使用卡鉑+白蛋白結合型紫杉醇相比可明顯降低化療引起AE-IPF的風險，其中僅1人發生AE-IPF，并且前者能夠減少神經病變、中性粒細胞減少、關節痛和肌痛等事件的發生率[46]。

結 論

隨著對IPF-LC流行病學、發病機制研究的不斷深入，各種相對應的防治措施逐漸被重視。對于有吸煙史的老年男性患者，臨床更應密切監測其腫瘤標志物及定期行胸部CT檢查，早期發現出肺間質異常，預防肺癌的發生。而IPF-LC的治療除了應強調抗纖維化及抗腫瘤的療效，更應注重如何減少或避免AE-IPF的發生。如今吡非尼酮和尼達尼布的出現為IPF-LC的治療打開了新局面，但其臨床應用仍比較局限，未來需要更多臨床研究去支持。另外，表觀遺傳學改變和其他分子生物標記物的作用，仍有待進行更深入的研究，為以后IPF-LC的治療提供新選擇。