特发性肺纤维化发病机制及药物治疗进展

陈　卓综述，胡良安审校（重庆医科大学附属第一医院呼吸内科，重庆400016）

特发性肺纤维化发病机制及药物治疗进展

陈卓综述，胡良安△审校（重庆医科大学附属第一医院呼吸内科，重庆400016）

肺纤维化；肺/生理学；药用制剂；综述

特发性肺纤维化（IPF）是一种病因不明的间质性肺炎，好发于老年人，以进行性呼吸困难和肺功能不可逆下降为主要表现，胸部高分辨CT（HRCT）表现为双下肺网状或蜂窝状影。IPF致残率和致死率高，从确诊之日起，中位生存期小于3年［1］。但是多年来一直缺乏有效的治疗药物。随着对IPF发病机制认识的深入，近期上市了2种名为吡非尼酮和尼特达尼的新药，临床试验显示二者能延缓IPF的进展。与此同时，还有一些新药处于临床试验中，为IPF的治疗带来了曙光。本文将对IPF的发病机制和药物治疗进行综述。

1　发病机制

目前，主流观点认为涉及肺间质、肺泡的异常损伤-修复过程导致了肺纤维化，即肺泡异常损伤-修复假说，该假说指出，环境压力和基因因素共同作用导致肺泡上皮细胞（AECs）反复损伤和修复，诱导转化生长因子-β （TGF-β）、白介素-13（IL-13）、血小板源性生长因子（PDEG）、结缔组织生长因子（CTGF）等促纤维化细胞因子的产生，致使肺微环境内抗纤维化和致纤维化因子失衡，引发成纤维细胞、肌成纤维细胞的活化、增殖和募集，产生大量的细胞外基质（ECM）沉积于受损的肺组织内，逐渐出现肺纤维化，最终导致肺部结构的破坏和功能的丧失［2］。

1.1基因易感性IPF存在家族聚集现象，研究发现部分IPF患者携带突变基因，还有一部分患者虽不存在基因突变，但部分与纤维化密切相关的基因表达改变，故其发病可能与基因改变有关。

1.1.1基因突变部分IPF患者存在致纤维化基因突变，导致AECs损伤和异常修复，诱发AECs凋亡，促进IPF发生。表面活化蛋白A和C（以下简称SPA和SPC）主要在AECs上表达，编码SPA和SPC的基因突变会导致异常蛋白前体在内质网上堆积，引起内质网应激（ERS），激活未折叠蛋白反应（UPR），长期严重的UPR导致AECs的损伤甚至凋亡［3］。端粒酶介导AECs损伤后的修复，TERT和TERC是端粒酶的2个重要组成部分，其基因突变见于10%家族性肺纤维化和3%的IPF，该突变导致ACEs损伤和异常修复，且合并端粒酶突变的肺纤维化患者预后更差［4］。黏蛋白5B（MUC5B）有抗感染的作用，其基因突变和家族性及散发肺纤维化病例均存在较强相关性［5］。然而研究发现，存在SPA（或 SPC）、MUC5B及端粒酶基因突变的IPF患者分别占总数的2%、35%和3%，余下60%的患者不存在上述易感基因［6］，故基因突变为IPF发病因素之一。

1.1.2表观遗传变异在基因碱基序列不变的情况下，后生因素（如环境压力及其他应激源）调控基因表达，出现持久的细胞、组织或器官的改变，称为表观遗传变异，其作用方式包括DNA甲基化、组蛋白修饰和微小RNA （miRNA）表达。通过基因组分析在部分IPF患者肺内发现了大量甲基化基因，其中部分基因能诱导细胞凋亡和调节细胞生化反应以促进肺纤维化［7］。部分影响细胞增殖和活化的miRNA水平改变也与肺纤维化有关。研究发现，IPF患者miRNA如let-7d、miR-29、miR-30、miR-200显著下调，而miR-155、miR-20上调，上述改变与基因表达相关的纤维化有关，能促进上皮间叶转化（EMT）、细胞凋亡和ECM的沉积［8］。故表观遗传变异可能促进IPF发生。

1.2间叶细胞的招募和转化间叶细胞包括纤维细胞、成纤维细胞和肌成纤维细胞，其能直接分泌ECM并沉积于肺内，在肺部纤维化和结构重塑过程中起到了关键性作用。在环境压力和基因易感性的共同作用下，AECs反复损伤修复甚至凋亡，致使肺内致纤维化因子和促纤维化因子失衡，诱发了间叶细胞的招募和积聚，并促进上皮细胞向间叶细胞转化，造成肺内大量成纤维细胞、肌成纤维细胞积聚和增殖，产生过量ECM沉积于肺内，促进了肺纤维化。

1.2.1EMT上皮细胞在特定情况下细胞黏附分子等上皮表型表达减少，而波形蛋白、α-平滑肌蛋白（α-SMA）、成纤维细胞特异性蛋白-1等间叶细胞表型上调，并获得较高的迁移与侵袭、抗凋亡和分泌ECM的能力，即为EMT。Tanjore等［9］研究发现，IPF患者AECs同时表达了上皮表型蛋白和间叶表型蛋白（钙黏蛋白、α-SMA和钙调蛋白），提示EMT处于活跃状态。IPF患者肺部长期处于ERS和UPR状态，二者能通过Src通路诱发EMT，而该通路的抑制剂PP2能减轻EMT。在IPF患者肺内TGF-β水平升高并活化，其能通过Smad信号通路和激活β粘连蛋白依赖的信号通路以诱发EMT［10］。经EMT 的AECs转变为类间叶细胞，拥有更强的ECM分泌能力和抗凋亡能力，能释放细胞因子以创造促纤维化微环境，对IPF的发生有促进作用。

1.2.2间叶细胞的招募和抗凋亡纤维细胞、成纤维细胞和肌成纤维细胞表面表达趋化因子受体CXCR4和CCR2，IPF患者AECs表达相应配体CXCL12和CCL2，循环中的纤维细胞可通过CXCR4/CXCL12和CCR2/ CCL2途径被招募入肺内［11］。IPF患者的间叶细胞拥有抗凋亡能力，该能力与SPARC、生存素（suivivin）和转录活化因子FOXO3a有关［12］。

1.3肺部纤维化的进展和恶化通过上述途径大量间叶细胞积聚于肺组织内，AECs和间叶细胞相互作用诱导后者增殖和分泌胶原纤维促进纤维化进展和肺基质僵硬，而僵硬的肺基质也能促进肺纤维化，从而形成恶性循环。

1.3.1上皮-间叶细胞相互作用IPF患者AECs和成纤维细胞紧密相连，前者可分泌细胞因子使后者活化，还能释放TGF-β和整合素αvβ6促使成纤维细胞分化为表达α-SMA的肌成纤维细胞［13］。IPF AECs分泌大量的血小板源性生长因子（PDGF）促进成纤维细胞增殖以促进肺纤维化。Wnt蛋白家族在肺纤维化过程中起到了关键作用，IPF AECs有分泌Wnt1和Wnt3a的能力，IPF肺内Wnt2、Wnt5a及受体Fzd7过度表达，其中Wnt3a能刺激成纤维细胞产生Ⅰ型胶原纤维。研究发现，Wnt蛋白的下游信号分子β-连环蛋白（β-catenin）在成纤维细胞核内浓聚，提示Wnt信号通路可能激活成纤维细胞［14］。

1.3.2肺基质的僵硬和成分改变伴随着ECM的产生沉积和纤维化进展，肺基质越发僵硬。体外试验提示，肌成纤维细胞的分化和基质的僵硬程度强相关，僵硬的基质促进致纤维化介质的产生和ECM的沉积［15］。蛋白分析显示，在IPF去细胞ECM中超过40种蛋白表达上调或下调，其中许多蛋白被证实影响细胞的活性。其中包括和整合素交联的TGF-β，增高的基质硬度促使二者解离产生有活性的TGF-β，从而促进肌成纤维细胞的活化［16］。高度纤维化的肺基质能促进纤维化相关基因的表达，提示纤维化过程存在正反馈机制［17］。

2　药物治疗

多年来有不少药物被用于IPF的治疗，但疗效均欠佳，部分药物甚至会增加IPF急性发作频率、提高病死率。最新的临床诊治指南显示，传统的N-乙酰半胱氨酸+泼尼松+硫唑嘌呤三联抗感染方案对延缓病情进展并无益处，反而会增加病情恶化和死亡风险［1］。抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸、抗凝药物华法林或内皮素抑制剂安倍生坦、波生坦治疗也并无获益［1］。新药吡非尼酮和尼特达已于近期上市，有望为IPF的治疗带来福音。此外还有部分新药处于临床试验中，其结果值得期待。

2.1上市药物

2.1.1吡非尼酮吡非尼酮是一种具有抗纤维化、抗炎、抗氧化作用的口服合成吡啶酮类药物，已开始用于IPF的治疗。

2.1.1.1作用机制吡非尼酮能降低TGF-β、成纤维细胞生长因子、IL-18等细胞因子水平，抑制成纤维细胞的增殖。吡非尼酮能减少IL-1β、IL-6、TNF-α和PDGF等炎性因子的释放，抑制淋巴细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的聚集［18］。活性氧可通过脂质过氧化作用降低肺泡毛细血管床的功能并引起细胞损伤。脂质过氧化的最终产物丙二醛能刺激胶原合成。吡非尼酮能清除活性氧，并抑制脂质过氧化作用和丙二醛的活性［19］。

2.1.1.2临床试验一项来自日本的Ⅲ期临床试验结果显示，吡非尼酮组FVC年下降量较对照组明显降低，无进展生存期延长，提示吡非尼酮能降低IPF患者肺功能下降速度，延缓病情进展［20］。

2项名为CAPACITY 1（006）和CAPACITY 2（004）的平行Ⅲ期试验，前者分为试验组和对照组，而后者还增加了一个低剂量试验组［21］。CAPACITY 2结果显示，高剂量组FVC下降率较对照组明显降低（P=0.001），同时无进展生存期延长，低剂量试验组疗效介于高剂量试验组和对照组之间。然而，CAPACITY 1中试验组和对照组FVC下降率并无显著差异，考虑和本试验中对照组FVC下降偏少有关。合并分析上述2个试验数据：试验组FVC下降率、6分钟步行距离、无进展生存期和IPF相关死亡率均优于对照组。King等［22］应美国食品药品监督管理局（FDA）的要求进行了一项名为ASCEND的试验。主要终点为FVC的变化或52周内死亡。结果显示，与对照组比较，吡非尼酮组FVC绝对值变化大于或等于-10%或死亡的患者减少了47.9%，6分钟步行距离和无进展生存期均显著延长。合并分析CAPACITY和ASCEND试验数据显示，吡非尼酮能延缓IPF病情进展，提高患者生活质量，延长生存期。

在不良反应方面，临床试验中以胃肠道和皮肤症状最常见，前者常见为恶心、腹泻、消化不良，后者为皮疹和光敏感，均以轻、中度为主，给予对症处理后好转，极少数患者会因不能耐受而停药。

综上所述，吡非尼酮能延缓IPF患者病情进展，降低FVC年下降率，提高其生活质量和降低死亡率，同时不良反应轻微、可控，患者依从性高，故值得进一步推广。

2.1.2尼特达尼尼特达尼是一种口服、强效、小分子三重酪氨酸激酶抑制剂，其靶向受体为成纤维细胞生长因子受体（FGFR）、血管内皮细胞生长因子受体（VEGFR）和血小板衍生生长因子受体（PDGFR），通过阻断上述3个受体下游信号通路延缓IPF的进展，目前已用于临床治疗。

2.1.2.1作用机制PDGF-BB、FGF-2和VEGF 3种生长因子能刺激健康人肺成纤维细胞（N-HLF）增殖和迁移，对IPF患者肺成纤维细胞（IPF-HLF）的刺激作用更强，尼特达尼能显著抑制上述反应，且对IPF-HLF的抑制作用更甚。尼特达尼能抑制由TGF-β诱导的IPF-HLF胶原纤维的产生、沉积及向肌成纤维细胞转化，能降低金属蛋白酶组织抑制因子-2（TIMP-2）的水平，诱导产生基质金属蛋白酶-2（MMP-2），以减少胶原纤维的产生［23］。在博来霉素和丝裂霉素诱导的动物模型中，前者支气管肺泡灌洗液（BAL）中巨噬细胞和淋巴细胞数量增多，肺组织中IL-1β、TIMP-1及胶原纤维增多，组织学见慢性炎症和纤维化，后者BAL中中性粒细胞和角化细胞（KC）数量增多，组织学见肉芽肿形成。而尼特达尼显著减少了BAL中中性粒细胞和淋巴细胞数量，同时降低了肺组织中IL-1β、TIMP-1、KC及胶原纤维水平，组织学检查显示尼特达尼减轻了肺部炎症、肉芽肿及纤维化程度［24］。

2.1.2.2临床试验一项Ⅱ期临床试验结果显示，与对照组比较，尼特达尼组FVC年下降率、IPF急性加重频率显著降低，患者的生活质量更高［25］。

2项为期52周的平行Ⅲ期临床试验，分别名为INPULSIS-1和INPULSIS-2，共纳入了1 066例IPF患者，主要终点为FVC年下降量。在INPULSIS-1中，校正后的FVC年下降量试验组和对照组之比为-114.7 mL 和-239.9 mL，在 INPULSIS-2中之比为-113.6 mL和-207.3 mL，均有显著性差异［26-27］。

尼特达尼组最常见的不良反应为腹泻，绝大多数为轻、中度，其次为恶心、呕吐、肝转氨酶水平升高，经对症处理或减少尼特达尼剂量等处理后大多数好转，极少数因严重不良反应而停药。

综上所述，尼特达尼能降低IPF患者FVC年下降率，延缓病情进展，不良反应轻微、可控，患者依从性高，故值得临床推广。

2.2作用于细胞因子通路的药物众多细胞因子参与了IPF的发生，部分能诱导胶原纤维的产生和沉积，促进IPF的发生、发展。目前有多种作用于细胞因子通路的药物处于临床试验阶段，涉及IL-13、CTGF、TGF-β等。

2.2.1IL-13IL-13是由Th2型细胞分泌，其能诱导TGF-β、PDGF等促纤维化细胞因子的产生，刺激肌成纤维细胞分化和ECM的分泌沉积，促进IPF的发病［28］。目前针对IL-13的靶向药物已成为治疗IPF的热点，研究显示IL-13单克隆抗体能阻断上述途径，能促进肺组织的修复和重建AECs的完整性，减轻肺部纤维化［29］。

2.2.2CTGFCTGF对调节组织重塑和纤维化有重要作用，其能促进肌成纤维细胞的分化、胶原蛋白沉积和纤维化，研究显示，抑制CTGF可能逆转组织重塑和纤维化［30］。FG-3019是一种CTGF单克隆抗体，Ⅱ期临床试验显示其能改善或稳定肺纤维化程度，延缓FVC的下降速度，改善患者的生活质量。

2.2.3TGF-β活化的TGF-β抑制AECs的增殖，促进成纤维细胞增殖并向肌成纤维细胞转化，激活EMT，诱导炎症细胞释放各种细胞因子，促进IPF发生。IPF患者AECs分泌的整合蛋白αvβ6水平增高，其在TGF-β活化过程中起到了关键作用［13］。STX-100是αvβ6人源单抗，其能特异性结合αvβ6从而阻止后者诱导TGF-β活化，故可能延缓IPF进展，目前正在进行Ⅱ期临床试验（标识符：NCT01371305）。

3　小结与展望

IPF的发病过程归纳如下：在环境压力和基因易感性的共同作用下，出现AECs反复损伤-异常修复甚至凋亡，诱导产生TGF-β、IL-13、PDGF等致纤维化因子，通过从循环血中招募和EMT使成纤维细胞、肌成纤维细胞大量积聚于肺内，并分泌大量ECM，促进肺基质僵硬和纤维化的恶性循环，最终出现肺结构破坏和功能丧失。多年来该病一直缺乏有效药物，近期上市的2种新药吡非尼酮和尼特达尼，临床试验显示其能延缓肺纤维化进展，但疗效仍需更多的临床实践检验。同时，还有一些针对致纤维化细胞因子的药物处于研发或临床试验阶段，值得期待。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.14.021

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（2016-02-03）