特发性肺纤维化发病机制及药物研究新进展

刘建，王玥，王玉光

(首都医科大学附属北京中医医院呼吸科，北京 100010)

特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)是一种慢性进展性致纤维化肺部疾病，好发于中老年男性，总体预后不良[1]。IPF主要临床表现为干咳和呼吸困难，患者多因呼吸衰竭死亡。随着对IPF的不断研究，关于IPF发病机制、病理特点、诊断策略、治疗方案的认识发生了巨大变化，有研究表明持续的上皮细胞微损伤及肺纤维化是IPF主要致病途径[2]。研究发现多种促纤维化途径促进IPF发生发展，虽然目前已完成或正在进行多项针对性药物开发，但仍没有一种可以完全治愈的药物。美国食品药品管理局已批准的治疗IPF的药物吡非尼酮和尼达尼布均被认为可以延缓IPF进程(包括延缓肺功能及运动耐力的下降、延长生存期等)[3-4]。然而，对于临床中如何正确使用这两种抗纤维化药物，如初始药物选择、用药时机、药物疗程及联合使用风险等实际应用方面仍存在许多问题。现回顾总结IPF发病机制以及抗纤维化药物研究进展，对临床的药物试验研究予以综述。

1 IPF发病机制

目前IPF的发病机制仍不明确，发病机制理论假说已从炎症假说发展为公认的上皮细胞假说[5]。上皮细胞假说认为在遗传易感染性的背景下，肺泡上皮持续的微损伤是异常组织修复过程的第一驱动因素。

1.1始动触发因素 IPF与某些危险因素有关，危险因素包括吸烟、病毒感染、环境污染、慢性误吸、遗传易感性和药物[6-7]。然而，这些危险因素都不能对IPF进展性或肺纤维化发病率与年龄之间的正相关性做出充分解释。

病毒、真菌和细菌在IPF的发病机制中发挥潜在的作用。研究发现，与正常人群相比，间质性肺病患者的肺部可观察到异常细菌菌落[8]。IPF肺内微生物组成分析可用于解释疾病的发病机制，有望成为疾病预后的生物标志物[9]。此外，IPF进展相关生物标志物的预后评估研究证实了外周血免疫基因表达与IPF中支气管肺泡灌洗液微生物特征有关[10]。病毒(如EB病毒、巨细胞病毒、丙型肝炎病毒、人疱疹病毒-7和人疱疹病毒-8)在IPF的发生、发展中发挥辅助因子作用，但鼠型疱疹病毒-68感染年轻、健康小鼠时则不引起肺纤维化，而鼠型疱疹病毒-68与博来霉素联合刺激可显著增强小鼠肺纤维化程度[11-12]。一项研究显示，抗生素治疗IPF可减少呼吸道感染、提高疗效、降低病死率，巩固微生物与IPF之间的联系[13]。

越来越多的研究证实表观遗传改变在IPF发病机制中发挥核心作用[14]。DNA甲基化和组蛋白修饰可能介导遗传和环境对基因表达及疾病特征的影响[14]。研究发现，2 130个全基因组中34.65%的甲基化区域与IPF常见遗传变异基因表达变化显著相关[15]。吸烟和衰老是表观遗传修饰的主要影响因素[16]。全基因组研究显示，DNA甲基化的随机变化在衰老干细胞中表达遗传镶嵌，表观遗传学漂移理论会限制细胞可塑性，导致年龄相关疾病的发生，如IPF的发生发展[17]。

1.2持续纤维化 IPF的典型特征是持续、进展性纤维化过程。上皮-间充质细胞转化、成纤维细胞增殖、周细胞和循环纤维细胞的介入有助于促进肌成纤维细胞的分化和增殖。肌成纤维细胞产生的细胞外基质会导致瘢痕形成和组织僵硬。此外，有证据表明，IPF急性加重时循环纤维细胞的比例增加，超急性期结束时减少，因此循环纤维细胞升高提示IPF预后不良[18]。许多促纤维化介质和信号转导通路参与IPF的发病，其中转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)可能是最重要的促纤维化细胞因子[19]。在IPF患者的肺内可观察到血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)和成纤维细胞生长因子的释放增加，并且在IPF动物模型中阻断PDGF受体或成纤维细胞生长因子2信号转导，可以减弱肺纤维化程度[20]。

IPF典型病理特征是存在成纤维细胞灶，表现为小簇的样排列活性成纤维细胞、肌成纤维细胞和增生肺泡Ⅱ型上皮细胞。成纤维细胞灶内的肺泡Ⅱ型上皮细胞与间充质细胞之间的相互关联产生异常串扰，增强TGF-β、PDGF等促纤维化作用，促进细胞外基质沉积和减少胶原蛋白降解。

1.3炎症细胞 炎症细胞可能在IPF中发挥重要作用。早期炎症细胞参与损伤的正常修复，巨噬细胞通过产生刺激炎症反应的细胞因子，招募成纤维细胞、上皮细胞和内皮细胞进入组织正常修复过程，当损伤持续存在时，则招募中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞产生促纤维化细胞因子PDGF[21]。目前，淋巴细胞在IPF发病机制中的作用仍未明确，淋巴细胞因子与IPF的发病密切相关，辅助性T细胞产生的白细胞介素(interleukin，IL)-1α、肿瘤坏死因子-α、PDGF和TGF-β具有促纤维化作用，与健康人群和其他肺部疾病患者相比，IPF患者支气管肺泡灌洗液和外周血中，调节性T细胞数量减少，说明淋巴细胞可能在IPF发病的初始阶段发挥重要作用。Kotsianidis等[22]发现IPF肺内γ干扰素的水平降低，认为γ干扰素可抑制成纤维细胞活性并切断辅助性T细胞2反应。

2 IPF药物研究

抗感染治疗在IPF中缺乏有效依据，更新的IPF治疗临床实践指南并不推荐使用抗凝治疗[1]。目前，公认的两种延缓IPF纤维化进程药物，即吡非尼酮和尼达尼布的上市，彻底改变了IPF的治疗现状[23]。

2.1抗纤维化药物 2014年，美国同时批准了INPULSIS和ASCEND研究的两种新的IPF治疗方法[24]。吡非尼酮是一种具有多效抗纤维化、抗炎和抗氧化作用的吡啶酮类化合物。ASCEND研究发现，在治疗后第52周，吡非尼酮组用力肺活量(forced vital capacity，FVC)减少193 mL，死亡人数较对照组减少47.9%[4]。尼达尼布(既往称为BIBF1120)是一种细胞内多种酪氨酸激酶抑制剂，与安慰剂组相比，尼达尼布治疗组的FVC年变化率降低，IPF急性发作的发生率较低[25]。吡非尼酮及尼达尼布应用过程中均存在轻度至中度不良事件，吡非尼酮主要表现为胃肠道症状(恶心、消化不良)、肝功能异常和皮肤光过敏；尼达尼布表现为胃肠道不良反应(腹泻、恶心和呕吐)和肝酶水平增高，这些药物可以减缓疾病恶化，但并不能治愈肺纤维化。研究表明，无论患者肺功能受损程度如何，都应尽早开始IPF的抗纤维化治疗[26-27]。但临床医师对药物应用管理的认识仍存在一定问题。

吡非尼酮和尼达尼布具有相似的临床疗效和耐受性，其潜在不良反应中也有部分症状重叠[4，25]。因此，选择治疗药物时应考虑IPF患者特征，包括并发症、长期用药及患者要求等，当患者无法耐受不良反应时，应考虑更换药物。一项将吡非尼酮治疗改为口服尼达尼布治疗的回顾性研究表明，口服尼达尼布患者的耐受性更好[28]。但仍需要大样本、多中心的研究提供更多证据。

CAPACITY和ASCEND试验数据的亚组分析显示，与安慰剂组相比，吡非尼酮组6个月内FVC下降≥10%，在随后6个月中，吡非尼酮组较少出现FVC下降≥10%或患者死亡[29]。INPULSIS-ON试验提供了关于长期治疗效果的证据，试验证明尼达尼布的疗效可保持3 年，中期分析显示FVC患者≤50%和基线预测的50%以上FVC与第48周相似，表明尼达尼布可能为晚期疾病患者提供类似的益处，但此研究仅纳入了24例FVC≤50%预测的患者，样本量较小[30]。

药物联合治疗在呼吸系统疾病中常用于治疗哮喘、慢性阻塞性肺病[31]。但吡非尼酮及尼达尼布联合应用的耐受性和功效仍未明确。一项50例患者的小样本队列研究发现，吡非尼酮及尼达尼布联用的结果似乎是安全的[32]。一项12周随机试验评估了尼达尼布联合吡非尼酮的安全性和耐受性，但未观察到两者药动学的相互作用[33]。一项为期24周的单任务研究对吡非尼酮与尼达尼布联合治疗至少12周的安全性和耐受性进行了分析，该研究结果表明吡非尼酮与尼达尼布联合治疗的安全性较好，但两种药物之间仍存在重叠不良反应的风险，目前建议避免同时使用两种抗纤维化药物[34]。

2.2IPF临床药物试验研究

2.2.1改善细胞外基质沉积药物 成纤维细胞活化和过量的细胞外基质沉积是IPF持续纤维化的标志，其中TGF-β激活是纤维化进展的主要因素，干预促纤维化信号转导途径可能成为新的治疗方法。

STX-100是一种人源化单克隆抗体，作为αVβ6整合素的拮抗剂已被用于抑制TGF-β活化。STX-100正在进行第二阶段评估试验(NCT01371305)，用于确定IPF患者皮下给药的安全性和耐受性。GLPG-1690是口服选择性自分泌运动因子抑制剂[3]。一项随机、安慰剂、对照 Ⅱ 期临床试验(NCT02738801)对GLPG-1690药物的安全性、耐受性、药动学和药效学进行评估，结果显示GLPG-1690的药动学和药效学与健康对照组一致，GLPG-1690组和安慰剂组的肺活量的平均变化量分别是25 mL(-75～124 mL)和-70 mL(-208～68 mL)[3]。BMS-986020是高亲和力溶血磷脂酸受体1的受体拮抗剂，Ⅱ期临床试验研究结论说明，与安慰剂相比，BMS-986020能显著延缓IPF患者FVC的下降速度[35]。结缔组织生长因子是一种多效生长因子，参与上皮-间充质转化、胶原沉积和纤维化细胞过程。FG-3019是针对结缔组织生长因子的单克隆抗体，该药物的Ⅱ期临床药物研究(NCT01262001)确定了每3周静脉内输注FG-3019的安全性和耐受性，总疗程为45 周，初步结果显示，治疗后IPF患者FVC下降>10%比例和高分辨率CT定量评分系统都表现出良好的结果[36]。另一项随机、安慰剂对照的Ⅱ期临床试验对FG-3019的安全以及FVC在第48周后对比基线水平的变化(NCT01890265)进行评估，结果显示FG-3019组患者疾病进展比例低于安慰剂组(10.0%比31.4%)，说明FG-3019具有良好的耐受性，安全性与安慰剂相似[37]。TD139是硫代二半乳糖苷Ⅰ的衍生物，具有抗半乳糖凝集素-3特征，通过干粉吸入器给药。一项1/2阶段随机、双盲、多中心、安慰剂对照试验的中期研究结果显示，TD139的安全性和耐受性良好，研究也因此进入Ⅱb期试验阶段[38]。

2.2.2酪氨酸激酶拮抗剂 尼达尼布临床试验显示其在减缓IPF肺功能下降方面发挥显著作用，其他酪氨酸激酶抑制剂是开发IPF新药的热点[39]。CC-9001是一种尚未批准用于任何临床治疗的新型口服药物，其靶向抑制二代Jun氨基端激酶-1(Jun N-terminal kinase-1，JNK-1)，目前JNK-1在IPF患者中的安全性、耐受性、药效学和药动学(NCT02510937)正在1/2阶段试验中进行评估[40]。GSK2126458是一种小分子选择性的ATP竞争性磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K)抑制剂，首次对IPF患者中PI3K抑制剂的安全性、耐受性和药动学/药效学进行评估的临床研究已经完成。一项双盲、安慰剂对照的临床试验，对GSK2126458的安全性和耐受性(NCT01725139)进行评价，结果显示该药物具有药效学活性和可接受的安全性，最常见的不良反应是腹泻[41]。肺产生的趋化因子CXC趋化因子配体12可与在纤维细胞上表达的CXC趋化因子受体4结合，将纤维细胞募集到肺组织。西罗莫司作用的靶点是PI3K家族的丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶组分，称为哺乳动物雷帕霉素靶蛋白。纤维细胞CXC趋化因子受体4的表达依赖于哺乳动物雷帕霉素靶蛋白途径。目前正在开展一项双盲、安慰剂对照临床试验(NCT01462006)，以评估西罗莫司治疗IPF对于肺功能和循环纤维细胞水平的影响。KD025是特异性ROCK2抑制剂，该药物的一项随机、双盲、安慰剂对照的Ⅰ期研究结果表现出令人满意的安全性，可以下调IL-21和IL-17的水平[42-43]。达沙替尼具有抑制酪氨酸激酶活性作用，槲皮素具有抗氧化性和抗减少炎症细胞因子、基质金属蛋白酶-7表达和胶原蛋白积聚的作用，达沙替尼和尼槲皮素的协同作用目前正在IPF患者的Ⅰ期临床试验(NCT02874989)中进行研究，其目的是评估与槲皮素相关的达沙替尼是否可以降低IPF患者通过皮肤活检获得的促炎细胞的表达[44]。

2.2.3免疫调节药物 研究表明IPF中存在免疫失调异常，靶向生物制剂可能对IPF患者有效[45]。PRM-151是内源性人类先天免疫蛋白PTX-2的重组形式，PTX-2通过抑制循环单核细胞分化成具有促纤维化特征的纤维细胞和巨噬细胞[46-47]。在一项随机、盲法、安慰剂对照研究中，PRM-151首次应用于健康志愿者和肺纤维化受试者，结果显示PRM-151具有良好的耐受性和药动学，同时PRM-151和安慰剂组具有相同的轻微、短暂的不良反应[48]。一项Ⅱ期临床试验正在进行，旨在通过肺功能、高分辨率CT 和6 min步行试验来评估IPF患者对24周内PRM-151的疗效及安全性(NCT02550873)。SAR156597是抗IL-4和IL-13的双特异性抗体，第2阶段关于SAR156597的安全性和耐受性的研究已经完成(NCT01529853)，初步结果可见SAR156597在IPF治疗中未能显示出疗效。金珠单抗是IL-13受体拮抗剂，一项关于金珠单抗的随机、多中心、双盲、安慰剂对照、平行组Ⅱ期的研究，目的是评估该化合物作为单用金珠单抗疗法或与吡非尼酮联合疗法用于治疗IPF患者的有效性和安全性(NCT01872689)，该项目还在不断调整中。金珠单抗的研发有助于阐明发病机制。另一项 Ⅱ 期安慰剂对照研究(NCT02345070)对SAR156597治疗IPF的有效性和安全性进行研究，目的是评估52周内皮下注射不同剂量SAR156597的疗效。IW001是用于诱导免疫外周T淋巴细胞耐受的纯化牛Ⅴ型胶原的口服溶液[49]。一项6个月的开放性、多中心临床试验(NCT01199887)对IPF患者进行研究，结果表明IW001安全性与耐受性良好，并且在肺功能稳定中表现出剂量依赖性[50]。

3 小 结

通过对IPF发病机制的研究可为IPF患者提供可能的治疗方法，目前IPF的主要发病途径尚未明确，新开展药物研究之间的差别较大。IPF研究的主要目标是改善肺泡间隔内异常细胞外基质的沉积，在吡非尼酮、尼达尼布治疗IPF获得批准后，IPF的治疗方案获得了突破性进展。PRM-151、IW001等通过免疫调节治疗IPF取得了较好的疗效。然而，IPF患者存在慢性咳嗽、呼吸困难的并发症，亟待有效药物的干预治疗。因此，在研发抑制IPF发病进程的药物同时，通过添加药物及非药物干预措施全面管理IPF并发症、改善患者生活质量可能成为IPF药物治疗的另一研究热点。