特发性肺纤维化合并肺癌的研究进展

张琴霞 张海福 王建军 吕群

特发性肺纤维化(Idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)是一种原因不明，局限于肺部的慢性进行性纤维化性间质性肺炎，是由于肺泡上皮慢性损伤导致异常组织修复和肺泡结构发生改变所致。IPF患者预后较差，死亡率在54%～70%之间，中位生存期为5～6年[1]。肺癌是IPF患者最重要的合并症之一。在IPF患者人群中，肺癌的发病率在2.7%～48%之间，显著高于一般人群[2]。特发性肺纤维化合并肺癌(Idiopathic pulmonary fibrosis with lung cancer，IPF-LC)患者中非小细胞肺癌是最主要的肺癌组织类型，且大多数肿瘤位于肺外周[3]。IPF合并肺癌及抗癌治疗所致并发症均是加速IPF患者死亡的重要原因，因此早期防治肺癌对IPF患者至关重要。但由于目前治疗方法有限、疗效差等多种因素造成了IPF-LC患者生存期短、预后不佳，因此全面了解IPF-LC的流行病学、发病机制等至关重要。

IPF-LC的流行病学

约有70%的IPF患者存在吸烟史，且IPF吸烟患者中肺癌的发生率与吸烟指数成正相关[4-5]。Yan Liu等[5]研究发现IPF患者中吸烟指数超过400的患者肺癌的发生风险是非吸烟者的11倍以上。此外，年龄也是IPF患者患肺癌的独立危险因素，65岁以上的IPF患者肺癌发生风险较65岁以下增加2倍。Eisuke等[6]通过对632名IPF患者进行回顾性研究发现IPF-LC患者的平均年龄为71.1岁，其中94.3%为男性患者，且所有患者均为吸烟者。越来越多证据支持这一观点，即在有吸烟史的男性人群中，IPF的初诊年龄越大，吸烟指数越高，其发展成肺癌的风险就会越高。同时，IPF也是肺癌的危险因素，将肺癌的发生风险提高了7%～20%，并且发病率会随着发病时间的延长而显著增加[2]。Tomassetti等[7]随访发现，在所有从IPF发展为IPF-LC的患者中，肺癌在第1年和第3年的累积发病率分别为41%和82%。另外有研究报道肺纤维化合并肺气肿综合征(Combined pulmonary fibrosis and emphysema，CPFE)也是IPF-LC的危险因素。CPFE被认为是肺纤维化的一个重要表型，与慢性阻塞性肺疾病或单纯的肺纤维化相比，CPFE可能会导致患肺癌的风险显著增加[8]。

IPF-LC的发病机制

一、遗传学与表观遗传学

Hwang等[9]通过对IPF-LC的基因组谱分析，发现IPF-LC中普遍存在TP53和BRAF两种基因的显著突变。TP53基因突变在IPF-LC患者中检出率高达62.9%；BRAF基因在肺癌患者中有2%～4%的突变率，但在IPF-LC患者中突变率将升高至17.1%。此外，有报道称FHIT等位基因缺失也参与了IPF患者外周肺组织的癌变[10]。由此推测，肿瘤抑制基因和癌基因的突变使得IPF患者更易发生肺癌。

近年来，随着表观遗传学的不断深入研究，DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA的调控等被认为是表观遗传学调控的主要机制。Yang等[11]在鉴定了IPF中2130个异常甲基化区域后，发现IPF患者肺组织中有几千个基因的表达存在差异，进一步表明DNA异常甲基化可能通过影响特定基因的表达从而参与IPF的发病。基因启动子区域CpG岛和全基因组的异常甲基化均可导致肿瘤生长，被认为是癌症的一个重要特征，可作为诊断癌症的一种特异性方法[12]。Rabinovich等[13]使用CpG岛微阵列技术分析了IPF的甲基化模式，发现在其甲基化模式发生改变的CpG岛中，有65%的CpG岛在肺癌样本中也发生了改变，说明IPF的甲基化模式与肺癌有部分相似。DNA高甲基化可引起其下游基因Thy-1表达减少，从而增加肿瘤细胞侵袭性以及促进成纤维细胞向肌成纤维细胞分化[14]。

乙酰化是具有调控基因转录作用的一种组蛋白修饰形式。组蛋白上的乙酰基团能够被去乙酰化转移酶(Histone deacetylase，HDAC)消除，这种消除能增强组蛋白与DNA的亲和力，使抑癌基因表达缺失。在人类肺癌中，HDAC1、HDAC2、HDAC3的表达就有明显的上调[15-16]。故HDAC抑制剂也已被批准用于癌症的临床治疗。另外，HDAC还通过调控纤维母细胞增殖、抗凋亡作用及细胞外基质产生等促进纤维化的形成。Sanders等[17]研究显示HDAC抑制剂SAHA能够通过特异性的组蛋白修饰和DNA甲基化改变，上调促凋亡基因Bak，下调抗凋亡基因Bcl-xL，最终降低博莱霉素诱导小鼠肺纤维化程度，改善肺功能。随着临床研究的深入，HDAC抑制剂将可能会是治疗IPF和其他纤维性疾病的新选择。

MiRNA是一个大型的调控RNA家族，其失调会造成多种疾病的发生。目前已证实miR-29和miR-30在IPF和肺癌中均发生下调[18]。miR-29a的下调能够导致LOXL2和SERPINH1过表达，使得细胞外基质成分异常而发生纤维化，也能产生致癌信号触发癌细胞迁移和侵袭[19]。miR-30a可以通过抑制TET1表达，阻断依赖于DRP-1的线粒体分裂，加重氧化应激，造成内皮的氧化损伤，触发异常修复通路导致异常纤维化[20]。对IPF和肺癌患者的肺泡灌洗液检测也进一步证实了两者具有类似的miR-29a和miR-185水平[21]。

二、细胞间通讯及信号转导通路

IPF与肺癌在生物学上有着密切联系，这两种疾病的基本致病特征都是细胞间通讯的改变或信号转导通路的异常。缝隙连接蛋白43(Cx43)作为一种沟通细胞间信息的跨膜蛋白，参与细胞增殖和组织修复，它的低表达或表达缺失在IPF与肺癌中均有被发现，被认为可能是IPF-LC增殖不受控制的原因之一[2]。

PI3K/AKT通路是细胞增殖、分化、粘附和存活的主要信号通路。当PI3K/AKT信号通路被激活时，不仅可以抑制纤维母细胞死亡受体介导的细胞凋亡，增加促成纤维细胞生存的蛋白激酶表达，促进IPF的发生；而且能够增强细胞对缺氧和营养缺乏的耐受能力，促进细胞存活和增殖、抑制细胞凋亡从而辅助肿瘤生长，同时也可以通过参与血管形成来促进肿瘤转移[22-23]。mTOR作为PI3K/AKT信号通路的重要下游因子，已成为癌症治疗的一个重要靶标。而mTOR抑制剂的抗纤维化作用也得到了omipalisib Ⅰ期研究的支持，且omipalisib在IPF队列中显示了良好的耐受性[24]。IPF和肺癌均存在细胞的异常增殖。目前已证实PI3K/AKT信号通路的下游底物蛋白之一FoxO3a在该通路被活化时会从细胞核移到细胞质，使得FoxO3a蛋白的活性受到抑制，最终丧失其作为细胞周期抑制剂的作用，影响细胞的凋亡，导致细胞的异常增殖[25]。Wnt家族调控各种细胞过程，如增殖、分化和凋亡，Wnt/β-catenin能在上皮细胞中诱导间充质转化，使纤连蛋白升高。β-catenin的核易位会促进靶基因的转录参与肿瘤的进展；β-catenin核聚集增加会导致其下游靶基因cyclinD1、纤粘蛋白和MMP-7高表达，最终导致IPF的发生[26]。虽然目前对于PI3K/AKT、Wnt/β-catenin等信号通路的具体机制还未完全阐明，但随着它们在IPF和肺癌发生发展中的作用逐渐被认识，对各种干预IPF-LC进程的研究也将不断深入。

三、上皮细胞—间充质转化

上皮细胞-间充质转化(Epithelial-mesenchymaltransition，EMT)是多种组织上皮损伤、纤维化以及细胞迁移的重要机制。癌症进展的一个关键步骤是癌细胞通过周围组织和血管向远处迁移，而EMT可以使细胞间黏附丧失，使癌细胞获得迁移、侵袭，最终转移的能力[27]。EMT可以诱导产生TGF-β、FGF2、EGF等细胞因子，其中TGF-β涉及多种细胞功能，是EMT的关键调控因子，其介导的多种机制可促进肺纤维化的发生[28]。在慢性肺损伤或可溶性介质持续刺激下，TGF-β可以使肌成纤维细胞发生活化和分化，造成成纤维细胞和其他间充质细胞增殖积累，与此同时，肺纤维化基质本身也可以促进持续的肌成纤维细胞存活和积累，使细胞外基质蛋白过度沉积，导致气体交换减少，肺功能受损，最终形成IPF[29-30]。LOX家族负责胶原蛋白和弹性蛋白交联，在纤维化病变中过度表达。其中，LOXL2被证实在IPF中大量表达，使胶原分子交联数量升高，组织刚度增加；同时其在癌症增殖中也起到信号传递的作用[31]。

四、端粒长度的变化

端粒是存在于真核细胞线状染色体末端的一种回环结构，大多数真核生物通过端粒酶来维持端粒长度。在衰老过程中，几乎所有人体组织的端粒都会发生缩短[32]。在支气管和肺泡上皮干细胞中，干细胞的端粒缩短是影响其再生能力的一个关键因素，可加速上皮细胞凋亡，所以端粒的异常缩短常常被认为是肺部疾病进展不良的一个重要因素。在IPF患者中，端粒蛋白复合物、端粒亚单位或调节蛋白的基因常常会发生突变，这些突变基因影响端粒酶活性，加速端粒缩短，进而引起组织修复异常[33]。Antoniou等[34]发现IPF肺组织中端粒酶逆转录酶和端粒酶RNA组分的表达均下降，它们表达的减弱抑制了端粒酶活性，进而促进了肺纤维化的形成，但其具体机制仍有待进一步研究。除此之外，端粒不稳定在肿瘤的发生发展过程中也具有重要作用。端粒酶基因突变导致的端粒不稳定及加速端粒缩短均会增加癌症的发生率，尤其是因端粒酶途径的生殖系突变而导致端粒过短的患者，其早期患癌症的风险明显增加[35]。Bing Sun等[36]发现外周血淋巴细胞端粒长度变异程度与肺癌的发生也呈显著的正相关，且与年龄有关。端粒长度变异结合平均端粒长度可能有助于对肺癌高危人群的筛查。

IPF-LC的治疗

目前，对于IPF-LC的治疗尚无明确共识。放疗及靶向治疗本身就存在导致肺间质纤维化的风险。IPF-LC化疗方案适用性有限，而且化疗会引起肺部感染、中性粒细胞减少、呼吸功能不全和心血管并发症的发生，部分化疗药物尤其是吉西他滨、环磷酰胺、紫杉醇等常会引起严重呼吸困难导致IPF急性加重(Acute exacerbation of idiopathic pulmonary fibrosis，AE-IPF)[37]。虽然对于早期非小细胞肺癌，外科手术是首选的治疗方法，但手术也是导致IPF病情恶化的重要危险因素，甚至在对IPF患者行肺部结节诊断性穿刺活检时，都会引起AE-IPF[38]。所以AE-IPF被认为是IPF-LC治疗过程中难以预测且具有致命性的难题。

随着对IPF疾病本质认识的不断深人，国内外已经将吡非尼酮和尼达尼布作为IPF治疗的推荐用药。吡非尼酮能降低IPF患者38%的病情进展风险，使治疗期间的死亡率下降60%，所有原因造成的死亡风险下降37%；尼达尼布能使IPF患者用力肺活量的年度递减率降低68%[39]。吡非尼酮为吡啶酮类似物，通过抑制炎症细胞因子和生长因子表达及成纤维细胞增殖和细胞外基质的产生，起到抗炎、抗氧化及抗纤维化作用。已有多项研究证实吡非尼酮能够使IPF患者的肺功能参数趋于稳定，延缓肺功能的下降，且在大多数患者中显示出良好的耐受性[39-40]。同时，吡非尼酮能够通过激活肿瘤相关成纤维细胞凋亡通路，以及抑制多种有助于肿瘤血管生成和纤维化的酪氨酸激酶，表现出抗肿瘤及延缓IPF-LC进展的作用[3]。Iwata[41]和Kanayama[42]等通过回顾性研究均发现IPF-LC患者在围手术期服用吡非尼酮可以使肺癌切除术后第30天和第90天的AE-IPF发生率明显下降，并且也没有观察到与吡非尼酮相关的严重并发症。RECAP以及PANORAMA等临床试验均提示吡非尼酮具有良好的长期安全性，胃肠道反应、咳嗽、乏力和皮疹是其主要不良反应，多数不良反应发生在治疗的前6个月，严重程度一般为轻到中度，且大多数症状可逆转或控制[43]。

尼达尼布是一种多靶点酪氨酸激酶抑制剂，能抑制血管内皮生长因子(VEGF)、血小板生长因子(PDGF)和成纤维细胞生长因子(FGF)的受体。而VEGF、PDGF和FGF已被证明在IPF的病理机制中发挥作用。尼达尼布还可以通过阻断这些激酶受体来抑制肿瘤血管生成，从而抑制肿瘤生长和转移[44]。LUME-Lung 1[45]临床试验显示，尼达尼布可以改善基于多西他赛的肺癌二线治疗，多西他赛联合尼达尼布方案可使腺癌患者中位生存期由10.3个月延长至12.6个月，而其常见的较严重不良反应为可逆的AST和ALT升高，共有35例患者(n=655)死于可能与疾病进展无关的不良事件(如败血症、肺栓塞等)。所以尼达尼布也于2014年被欧盟批准用于一线化疗失败后晚期肺腺癌的治疗药物之一。J-SONIC研究显示尼达尼布联合卡铂+白蛋白结合型紫杉醇的化疗方案与单独使用卡铂+白蛋白结合型紫杉醇相比可明显降低化疗引起AE-IPF的风险，其中仅1人发生AE-IPF，并且前者能够减少神经病变、中性粒细胞减少、关节痛和肌痛等事件的发生率[46]。

结 论

随着对IPF-LC流行病学、发病机制研究的不断深入，各种相对应的防治措施逐渐被重视。对于有吸烟史的老年男性患者，临床更应密切监测其肿瘤标志物及定期行胸部CT检查，早期发现出肺间质异常，预防肺癌的发生。而IPF-LC的治疗除了应强调抗纤维化及抗肿瘤的疗效，更应注重如何减少或避免AE-IPF的发生。如今吡非尼酮和尼达尼布的出现为IPF-LC的治疗打开了新局面，但其临床应用仍比较局限，未来需要更多临床研究去支持。另外，表观遗传学改变和其他分子生物标记物的作用，仍有待进行更深入的研究，为以后IPF-LC的治疗提供新选择。