博来霉素诱导的肺纤维化动物模型评价及应用研究进展

2020-12-26赵玉敏陈永彪

世界最新医学信息文摘 2020年38期

赵玉敏，陈永彪

（1.内蒙古民族大学临床医学院，内蒙古通辽；2.内蒙古民族大学附属医院，内蒙古通辽）

1 IPF 临床特点、发病机制

特发性肺纤维化（Idiopathic Pulmonary Fibrosis, IPF）起病隐匿，临床上缺乏有效的早期诊断方法，一旦发现多为中晚期，且预后较差，中位生存期2～4 年，不同患者的病情进展速度具有高度异质性和不可预测性，5 年生存率＜50%[1]。大部分IPF 患者存在渐进性、慢性的呼吸困难，干咳、少痰等症状，在呼气末可发现有湿啰音，好发于肺基底部位置[2]。对患者采取超微结构方式观察肺部组织后可发现其内皮细胞还有Ⅰ型肺泡上皮细胞有受损情况，肺泡毛细血管屏障基底膜难以保持自身的完整性。大量的细胞外基质在肺部沉积且可发现有肌成纤维细胞以及成纤维细胞聚集[3]。

IPF 关于发病机制的学说[4-7]，当中，当前“非炎症致病”的说法得到大部分人的认同，例如环境、职业、生活习惯、病毒感染甚至肺部的周围型牵拉性损伤等都是使得高危IPF 群体出现纤维化病变的原因。IPF 各项触发机制当中，以微创伤、肺泡基底膜断裂是其中的关键，该变化会导致持续释放促纤维化因子TGF-β 并影响纤维细胞增殖逐渐分化成为肌成纤维细胞，大量的细胞外基质因此产生并逐渐改变肺泡结构，血气屏障厚度增加促使持续性气体交换功能障碍，最终诱发死亡[8]。另外近年来还发现遗传、衰老、表观遗传学变异等都是相关影响因素。

2 BLM 诱导的PF 动物模型

博来霉素（BLM）已经被广泛的应用于治疗各种肿瘤性疾病，治疗期间肺纤维化（PF）是其最为常见的不良反应，上个世纪70 年代开始建立鼠肺间质纤维化动物模型[9]，因为BLM 所诱发的肺纤维化在两者之间病理组织学变化相接近，因此该动物模型是当前对PF 研究的主要方式。当前已经有多种动物种类以及建模手段，动物的种类包括灵长类动物、鼠类、犬、兔等，而用药方式则包括雾化吸入、静脉注射、腹腔注射、气管灌注等[10]。各种建模均各有优劣势。

3 BPF 动物模型病理表现

动物BPF 建模过程当中肺泡上皮细胞受损是其中的典型临床特征，在早期阶段则表现出包括炎性细胞浸润、肺泡上皮细胞受损以及炎性介质释放等急性炎症症状[11]，进入亚急性阶段时病变区域会有纤维细胞变化（分化、增殖）、促纤维化细胞因子表达等表现，而在后期阶段则发现有大量细胞外基质沉淀以及纤维化病变的情况[12]。有学者通过BPF 鼠类模型建立后发现研究对象的肺部出现了肺泡结构受损、炎性细胞浸润以及以胶原为主的细胞外基质沉积的情况，程度不一。进行基因表达检测后提示老鼠肺部的组织白介素、转化生长因子以及胶原基因结缔组织生长因子等与正常老鼠存在差异，存在有明显升高的情况，这和IPF 的组织病理学变化一样[13]。

BPF 动物模型由于用药方式还有给药途径的不同，其病灶所在位置也存在差异，通过气管用药的患者主要PF 病变是存在于细支气管周围和支气管位置，在肺门区域这种表现极为明显，这与临床病变有一定的差距[14]。尾静脉注射用药在用药方式的机制方面与人类应用BLM 的用药途径相一致，可在胸膜下以及血管周围发现病灶所在，无论是病理变化或者是细胞因子的改变，都和临床IPF 表现极为接近[15]。腹腔注射下的BLM 造模在前期阶段可于支气管周围发现有炎症存在，同时有纤维化病变趋势，进入中期阶段后主要在胸膜下发现有严重纤维化，而后期阶段存在于胸膜下的纤维化区域会逐渐扩大，相对于气管用药方式，在影像学检查所得图像中其表现和人类的IPF 更为接近，同时病理分布也无明显差异性。

临床IPF 典型特点可归纳为渐进性、不可逆性，但在动物建模当中发现单次用药BLM 之下，动物出现的PF 具备可逆性特点，用药后前1 周时间会出现炎症反应以及上皮细胞增殖，总体与急性肺受损相接近，而后炎症会逐渐缓解并有纤维化病变，这个变化过程一般持续时间为1 个月[16]，但在这个演变过程中纤维化病变会逐渐消退，且肺泡上皮细胞也没有增生的情况。IPF 好发于中老年人群体，男性患者所占比例较高，而在动物建模诱导PF 过程中，提示了年龄较大的鼠类出现受损的概率相对更高，而在老年鼠类中雄性的反应更敏感，这和人类相关研究一致[17-19]。

4 BPF 动物模型发病机制

无论何种方式应用BLM 治疗都会使得DNA 链出现断裂并有自由基出现，整个过程的氧化应激直接伤害血管内皮细胞[20]。细胞出现坏死甚至凋亡之后则诱发炎症，长期刺激导致出现纤维化。一般是从肺部血管内皮细胞开始受损，这与人类的IPF 出现时反应并无明显差异，当前对该损伤的具体机制还存在争议[21]。内皮细胞受到损伤后血管的通透性有所增加，肺间质受到炎性细胞的侵袭，激活纤维细胞，在这个过程中TGF-β 通过不同的渠道方式诱导发生纤维化[22]。

BPF 动物建模中会有典型突出的肺组织炎症反应发生，在临床上则认为IPF 在发展的过程中炎症属于继发反应[23]。在BLM 诱导之下多种炎性细胞会出现大量增殖，对肺部浸润并诱发损伤。IPF 的出现是对肺上皮受损的异常修复状态，在早期阶段肺部组织单纯表现出了轻中度的炎症，没有明显IPF 的治疗效果[24-26]。