粉防己碱治疗肺纤维化作用机制及应用进展*

商 璐 ，董 彦 ，刘 斌 ，魏路清 ，董 敏

组织纤维化是慢性炎性改变的病理结局，几乎累及人体的所有器官和系统。虽然发病器官、组织的生理结构、功能大不相同，但其病理进程存在一定共性：绝大多数以上皮细胞损伤为始，随后中性粒细胞大量浸润，细胞外基质取代损伤组织伴随成纤维细胞与肌成纤维细胞的聚集、细胞因子与化学趋化因子募集淋巴细胞释放更多炎性介质，细胞外胶原与细胞内胶原降解途径受阻或失调，组织纤维化从而产生[1]；而氧化应激、细胞凋亡和炎症反应也贯穿于各个脏器之间，是组织损伤与纤维化形成的3个重要环节。粉防己碱十几年来一直用于治疗矽肺、自身免疫性疾病、炎性肺部疾病、心血管疾病和高血压患者[2]。早期实验研究发现，粉防己碱在特发性肺纤维化的治疗中具有药理学潜力[3]。

1 粉防己碱分子结构及药物特点

汉防己，又称粉防己，为防己科千金藤属植物（Stephania tetrandra S.Mcore）的干燥块根，首载于《神农本草经》，性味苦、寒，归膀胱、肺经。粉防己碱又名汉防己甲素，是一种双苄基异喹啉类生物碱，是汉防己的主要有效成分之一，具有镇痛、抗炎、抗过敏、降压、保护心肌、抗血小板聚集及抗肿瘤等活性。粉防己碱为无色针状晶体，分子式C38H42N2O6，分子量为622.73，是由两个苄基异喹啉亚单位通过两个分别以头-头、尾-尾相连的醚键形成的二聚体。粉防己碱属于中速吸收、中速消除药物，具有吸收好、在体内能保持较长时间治疗浓度等特点[4-5]。在多种生物碱中，粉防己碱的药理作用最为突出：能剂量依赖性地抑制Akt磷酸化和核因子κB（NF-κB）活化，减少肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6）的积累，抑制巨噬细胞的呼吸爆发，减少氧自由基产生和多种炎性因子的合成与释放，改善氧化应激对细胞的损伤[6-7]。这也提示粉防己碱在组织纤维化治疗中的潜在作用。

2 粉防己碱的药理机制

2.1 抑制炎症反应 炎症反应是组织应对各种病原微生物感染、组织损伤与应激损害的保护性反应，然而在组织修复过程中，近80%的急性炎症转归发生障碍，经过长时间慢性炎症的损伤，出现组织纤维化。慢性炎症已被证实是纤维化发生发展的决定性因素，抑制过度的炎症反应，调节机体免疫平衡是纤维化转归的必要过程[8]。汉防己是一种具有多途径抗炎机制的中药，其抗炎效应复杂，几乎包括了炎症反应的各个环节。粉防己碱可抑制炎症反应时组胺、血小板活化因子（PDGF）、白细胞介素-1（IL-1）及白三烯等炎症介质的产生[9]。人肥大细胞的实验研究发现，粉防己碱能抑制肥大细胞上ERK1/2、JNK1/2磷酸化，进而抑制IκBα磷酸化失活，使其抑制NF-κB活化，从而抑制炎症因子如IL-6、白细胞介素-8（IL-8）及 TNF-α 的产生[10]。

巨噬细胞活化后释放的细胞因子和炎性介质不仅介导了早期的肺损伤,而且巨噬细胞来源的细胞因子是肺损伤后过度修复和肺纤维化发生的重要原因。在脂多糖（LPS）诱导下RAW264.7细胞炎症模型中，粉防己碱能通过阻断NF-κBp65核转位下调IL-6、IL-1β和TNF-α表达，并剂量依赖性地抑制 NF-κB 抑制蛋白 α(IκBα)磷酸化，减少一氧化氮（NO）和前列腺素 E2（PGE2）的产生，以及基质金属蛋白酶（MMP）-3和组织金属蛋白酶抑制剂（TIMP）-1的表达[11]。同时，粉防己碱还可能通过干预NF-κB/COX-2信号通路，抑制环氧合酶（COX）-2和一氧化氮合酶（iNOS）的表达发挥其抗炎作用[12]。近来已有研究表明COX-2与肺纤维化关系密切，这与其沿COX途径产生的PGE2有关，在前列腺素家族中，PGE2在炎症中的作用最强。COX-2能与成纤维细胞和肺泡上皮细胞共同构成一个体系，调节肺纤维化的发生发展。在急性炎症反应的炎症区域，COX-2的表达急剧增加，在促炎症因子TNF-α等作用下产生明显增多[13]。

在众多炎性因子中，TNF-α扮演着多重角色，不仅可使中性粒细胞和嗜酸粒细胞这些炎性细胞的功能增加，产生超氧化物等氧化产物，造成氧化/抗氧化失衡，进而对其周围的细胞产生一系列的毒性作用，还能对成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化起一定作用，诱导前胶原的表达，进而造成细胞外基质的沉积，具有致纤维化作用；同时，TNF-α还能促进IL-6的表达[14]。有研究发现，IL-6可以促进B细胞分化，抑制纤维母细胞的凋亡。并可通过活化丝裂原活化蛋白激酶（MAPK），激活信号转导子和转录激活子（STAT）在启动分子信号调节成纤维细胞增殖方面起关键作用[15]。这间接说明粉防己碱对肺纤维化的治疗作用。

2.2 改善氧化应激 机体中活性氧（ROS）的过度产生和（或）抗氧化防御功能的减弱均可造成组织及细胞损伤，这两者之间的平衡决定了氧化应激（OS）发生的程度。在肺纤维化早期，肺泡巨噬细胞、中性粒细胞在趋化因子的作用下在肺内聚集，活化释放大量ROS，可引起肺泡上皮的过度凋亡，组织重构导致纤维化产生。因此，ROS可作为信号因子，调节细胞的增殖、分化与凋亡[16]。脂质过氧化物丙二醛（MDA）是脂质过氧化反应的重要产物之一，可以反映细胞和机体受损情况；超氧化物歧化酶（SOD）是体内清除氧自由基的主要酶，其活力的测定间接反映机体抗氧化的能力；谷胱甘肽过氧化酶（GSHPx）等抗氧化酶活力降低或抗氧化物质的减少也会引起氧化应激反应[17]。

肺脏在解剖学上的结构位置及其主要的生理功能决定其是最易受到氧化应激攻击的靶器官之一，越来越多的证据也表明氧化应激与IPF的形成和发展过程密切相关[18]。有报道称ROS引起IPF发生可能通过以下途径：诱导肺上皮细胞的坏死和凋亡、调节细胞因子表达、改变肺组织中蛋白酶/抗蛋白酶平衡、促进上皮细胞间充质转化。纠正体内氧化/抗氧化失衡能减轻肺纤维化的程度，有望成为治疗特发性肺纤维化的一种新方法[19]。

2.3 影响细胞凋亡 细胞凋亡是指机体细胞在发育过程中或在某些因素作用下，通过细胞内基因及其下游产物调控而发生的一种程序性死亡。其形态学特点表现为凋亡的细胞表面皱缩，失去细胞间联结，体积缩小细胞膜起泡或芽变，胞质浓缩,细胞内染色质固缩，凋亡小体形成。与细胞增殖是一对矛盾存在，正常机体两者处于平衡状态[20]，肺纤维化是各种原因导致的增殖性疾病，是不同肺间质疾病的共同结局。肺泡上皮细胞的凋亡过度和成纤维细胞的凋亡不足在肺纤维化形成过程中均起关键作用，调节细胞增殖与凋亡之间的失衡对肺纤维化的治疗都具有重要的临床意义[21]。Liang等[22]探讨粉防己碱对小鼠肺成纤维细胞（L929）凋亡及凋亡蛋白Caspase-3表达的影响，结果显示：与空白组比较，粉防己碱组凋亡细胞显著增多，细胞数目减少（P＜0.05）。随着粉防己碱浓度的增加，Caspase-3蛋白的表达亦明显增加（P＜0.05），说明粉防己碱浓度依赖性地促进小鼠肺成纤维细胞凋亡，增加Caspase-3蛋白的表达，从而抑制肺纤维化。Bcl-2抑制细胞凋亡，bax促进细胞凋亡，是两个重要的凋亡相关基因，但bax/bcl-2比值才是决定细胞是否凋亡的关键，比值增加则细胞趋向于凋亡[23]。在马兜铃酸AⅠ诱导的肾小管上皮细胞株中，粉防己碱显著升高bcl-2 mRNA的表达并降低bax mRNA和bax蛋白表达（P＜0.05），对肾小管上皮细胞有保护作用[22]。

2.4 干预TGF-β的表达、阻止细胞外基质沉积 成纤维细胞的激活增生导致的胶原的分泌增多以及细胞外基质的沉积在纤维化的进程中起着重要的作用，Smads、ERK信号通路与这一环节关系密切，转化生长因子β（TGF-β）作为该通路的“启动子”参与其中。IPF患者的支气管肺泡灌洗液中，可见TGF-β的表达水平明显增高[25]。目前已发现4个TGF-β亚型，其中TGF-β1被公认为最强的致纤维化因子，其不仅能够趋化单核细胞、使成纤维细胞发生过度增殖和转化为肌成纤维细胞，同时能够诱导肺泡上皮细胞向间质细胞的转化，促进胶原合成[26-27]。Teng等[28]研究表明，粉防己碱能够预防高血压大鼠模型发生心肌纤维化，其机制似乎与Ca2+拮抗作用无关，而是通过干预TGF-β1表达和中断Smad-1、2信号相关通路。Smad通路的激活可上调α-SMA、MMP-2、CTGF等相关靶基因的表达，同时抑制E钙黏附素（E－cadherin）的表达，使得细胞外基质蛋白例如纤维连接蛋白（FN）的聚集等纤维化改变[29]。而肺泡上皮细胞缺乏TGF-βⅡ型受体的小鼠在博来霉素干预中，具有较高的存活率[30]。临床中，IPF治疗用药吡非尼酮正是通过抑制TGF-β1基因的过度表达，减少血小板衍化生长因子（PDGF）和成纤维细胞增长因子（FGF），从而抑制成纤维细胞增殖与胶原的合成发挥作用[25]。

3 粉防己碱治疗肺纤维化的临床进展

3.1 矽肺 矽肺是一种最常见和严重的尘肺病，多由于长期在职业活动中持续呼吸生产性粉尘而诱发，严重影响患者的工作能力和生活质量。有报道称矽肺的发病机制主要是肺泡内沉积的二氧化硅粉尘激活吞噬肺巨噬细胞，刺激机体炎性介质分泌、合成，从而导致肺部胶原纤维增生。粉防己碱可通过增强肺组织中SOD活性，加速氧自由基清除，抑制肺巨噬细胞释放TNF-α、IL-1、TGF-β等纤维化因子，能够减轻与延缓肺纤维化形成前的肺泡炎症阶段，从而减轻矽肺纤维化[29]。

徐捷等[30]随机将66名矽肺病I期患者分为两组，对照组32名患者仅给予氧疗、止咳、平喘等基础治疗,试验组34名患者在对照组基础上加用汉防己甲素片40 mg，每日3次，连续6个月。服药后比较两组治疗前后的症状积分、各实验室指标、X线报告好转率以及不良反应。结果显示，试验组治疗后的症状评分、总有效率、治疗后肺功能指标和动脉血气指标要明显优于对照组，且具有统计学意义（P＜0.05），胸片好转率也优于对照组，表明粉防己碱可以明显缓解矽肺患者的临床症状，抑制肺纤维化。可见粉防己碱对矽肺患者有显著疗效，其抗纤维增生作用主要以早期保护肺组织、减轻炎性损害及炎症因子的促纤维增生，增强机体免疫功能为主。

在另一项临床研究中，Miao等选取92例尘肺病患者随机分组，汉防己甲素片联合乙酰半胱氨酸泡腾片建立试验组（49例），对照组（43例）仅给予平喘、止咳等基础治疗，单疗程为3个月，两疗程间隔1个月，4个疗程后结果示，试验组临床症状、肺通气功能、X线胸片影像、血清SOD等指标均优于对照组，两组间差异均具有统计学意义（P＜0.05）。该研究采取汉防己甲素片联合苦参碱注射液治疗矽肺的临床试验中也取得了良好的疗效，其药理机制可能与粉防己碱对成纤维细胞的抑制作用有关[31-32]。上述研究反映了粉防己碱对矽肺联合治疗中的有益作用。粉防己碱治疗肺纤维化不良反应小，值得临床上推广使用。

3.2 特发性肺纤维化 粉防己碱在临床中治疗特发性肺纤维化（IPF）的报道不多，且均为与糖皮质激素的联合用药。郑瑞娟等[34]按照2002年中华医学会呼吸病学分会制定的《特发性肺（间质）纤维化诊断标准》，将2012年6月—2013年6月诊断的62例IPF的患者随机分为治疗组（30例）和对照组（32例），对照组予基础治疗＋口服甲泼尼松，治疗组在对照组治疗的基础上加用汉防己甲素片，治疗3个月后比较临床疗效及肺部高分辨率CT（HRCT）、肺总量（TLC）、一氧化碳弥散量（DLco）、动脉血氧分压（PaO2）的变化情况。结果治疗组咳嗽、呼吸困难、肺部HRCT、Velcro啰音较对照组均明显改善，差异有统计学意义（P＜0.05）；治疗后治疗组 TLC、DLco和PaO2均高于对照组（P＜0.05）；且治疗组肺部 HRCT积分治疗后低于治疗前（P＜0.05），而对照组无明显差异。提示粉防己碱治疗特发性肺间质纤维化有较好的疗效。

高凤玲等[33]收治IPF患者50例，随机分为对照组和联合治疗组。对照组25例，单用泼尼松，联合组25例，在对照组治疗的基础上加用汉防己甲素片。诊断符合2011年发表的IPF诊断和处理的循证医学指南。治疗6个月后相比对照组，联合组VC%、DLco%pred、PaO2明显改善，呼吸困难指数明显下降，血清 HA、LN、PC-Ⅲ、Ⅳ-C 明显下降（P＜0.05），说明联合汉防己甲素可明显改善治疗效果。近年来，人们发现血清ECM与肺纤维化关系密切，其主要成分HA、LN、PC-Ⅲ、Ⅳ-C在肺纤维化时合成降解失去平衡。联合组可能通过减少血清ECM沉积，发挥其治疗效果。

上述两项研究，其采用的诊断标准不尽相同，均以激素作为基础用药，但在IPF的最新指南中已经否定了激素，或以激素为核心的联合治疗对IPF的治疗价值。基于对照组治疗药物选择的争议性，以上研究还不足以证明粉防己碱治疗IPF的有效性。

IPF目前在治疗上尚无有效的方法，一直是呼吸系统疾病诊治的难点和研究热点。其病因众多，发病机制复杂，单纯药物靶点或单分子药物很难取得满意的治疗效果。尽管吡非尼酮、尼达尼布已经通过美国FDA批准可用于IPF治疗，但多中心研究也只是证明这两种药物可延缓肺功能的下降，并未降低死亡率且药物价格昂贵，难以普遍应用。传统中药的复杂成分造就了其能够干预多靶点、多通路的特点，粉防己碱作为中药有效成分，上述研究的多种作用机制提示其在治疗IPF方面可能具有广泛的应用前景。但是，目前粉防己碱治疗IPF的临床报道较少，且受年代与疾病认识的限制，其诊断标准、试验设计、基础用药尚存在一定不足，粉防己碱治疗IPF的实际效果尚无法得出可靠的结论。无论如何，该药在矽肺纤维化的治疗方面已经显示出良好的疗效且价格低廉、不良反应少，如果能够开展更多的临床研究证明其对IPF的疗效，将有益于广大肺纤维化病人的治疗。

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