龔 玲綜述，劉代順審校

0 引 言

特發(fā)性肺纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)是一種進(jìn)展性、致死性、不可逆的慢性肺纖維化疾病，具有普通型間質(zhì)性肺炎(usual interstitial pneumonia，UIP)的組織病理學(xué)特征，主要表現(xiàn)為彌漫性肺間質(zhì)纖維化伴隨輕度炎癥、成纖維細(xì)胞灶與正常肺組織并存、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的大量增生和沉積、蜂窩組織的形成［1-2］。肺間質(zhì)纖維化早期以肺泡炎為主，包括多種細(xì)胞因子的滲出和大量炎性細(xì)胞的浸潤(rùn)。后期成纖維細(xì)胞大量增生、膠原沉積，逐漸發(fā)展為不可逆的肺間質(zhì)纖維化。美國(guó)新墨西哥州伯納利歐縣的一項(xiàng)研究結(jié)果顯示，IPF的男性年發(fā)病率約為10.7/10 萬(wàn)，女性約為7.4/10萬(wàn)［3］。英國(guó)的一項(xiàng)研究認(rèn)為IPF年發(fā)病率為4.6/10萬(wàn)，但1991至2003年，IPF發(fā)病率以每年約11%的速度增長(zhǎng)，并認(rèn)為與人口老齡化或輕癥患者確診率增加無(wú)關(guān)。另?yè)?jù)美國(guó)一個(gè)大規(guī)模的健康保險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)推算，IPF 的年發(fā)病率為(6.8 ～16.3)/10 萬(wàn)［4］。由于 IPF病因尚不明確，患者確診后的平均生存時(shí)間為3～5年［4-5］。60% 患者直接死于 IPF［6］，主要死亡原因包括IPF的急性惡化、急性冠狀動(dòng)脈綜合征、充血性心力衰竭、肺癌、感染和靜脈血栓栓塞性疾?。?］。目前，血管新生在IPF發(fā)病機(jī)制中的探討越來(lái)越被國(guó)內(nèi)外學(xué)者重視，故了解血管新生在IPF中的影響極為重要。文章從IPF發(fā)病機(jī)制最新研究進(jìn)展及血管新生在IPF中的作用等方面進(jìn)行綜述。

1 IPF發(fā)病機(jī)制研究新進(jìn)展

IPF主要是肺組織受損后修復(fù)調(diào)節(jié)失控及重建異常所引起的病變。在這過(guò)程中，一系列細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子等表達(dá)異常、炎性反應(yīng)、血管新生和重塑、纖維蛋白溶解障礙、基質(zhì)金屬蛋白酶以及外界環(huán)境等因素導(dǎo)致的氧化應(yīng)激參與IPF的發(fā)病過(guò)程，由此造成上皮細(xì)胞缺損、成纖維細(xì)胞增生和積聚等主要病變［2］，最終結(jié)果是成纖維細(xì)胞替代了行使正常功能的肺泡上皮細(xì)胞，導(dǎo)致了纖維化的發(fā)生。

最新研究表明，炎性反應(yīng)并不是發(fā)生IPF的必需條件，而只是在早期發(fā)揮一定的推動(dòng)作用。炎性反應(yīng)程度和IPF嚴(yán)重程度并不具有相關(guān)性［8］，機(jī)體在缺乏免疫抑制時(shí)仍可通過(guò)效應(yīng)T細(xì)胞發(fā)揮促纖維化作用［9］。某些遺傳和環(huán)境因素，如吸煙、慢性誤吸、病毒感染、MUC5B基因啟動(dòng)子區(qū)域的多態(tài)性［10］和端粒酶基因突變［11］可能在 IPF的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程中起一定作用。這些因素可能會(huì)潛在地導(dǎo)致上皮細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的增加，最終引發(fā)上皮細(xì)胞凋亡和上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition，EMT)［12］。在 IPF 中，主要表現(xiàn)出Ⅰ型肺泡上皮細(xì)胞損傷，但Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞所涉及的蜂窩病變卻被激活，從而造成肺泡表面活性物質(zhì)異常表達(dá)和肺泡塌陷。此外，在上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中，Wnt信號(hào)通路的參與以及SHH蛋白表達(dá)的上調(diào)、磷酸酶與張力蛋白同源物表達(dá)的下調(diào)都預(yù)示著不良的修復(fù)過(guò)程［13］。

肺微環(huán)境中異?；罨姆闻萆掀ぜ?xì)胞有促纖維的效應(yīng)。存在于異常激活的肺泡上皮細(xì)胞上的凝血因子Ⅶa因子X絡(luò)合物能活化激活成纖維細(xì)胞的X因子。此外，活化的凝血因子X能誘導(dǎo)凝血酶的激活，從而在蛋白酶激活受體-I的介導(dǎo)下刺激肌成纖維細(xì)胞分化成纖維細(xì)胞［13］。肌成纖維細(xì)胞較成纖維細(xì)胞有更高的促纖維化潛能。因此，這些細(xì)胞將會(huì)造成ECM沉積和肺結(jié)構(gòu)的破壞。一方面，隱藏于肺泡上皮細(xì)胞的一些介質(zhì)如血小板衍生生長(zhǎng)因子(plateletderived growth factor，PDGF)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)及內(nèi)皮素-1 會(huì)導(dǎo)致間充質(zhì)細(xì)胞的遷移、增殖和分化;另一方面，在IPF中上皮細(xì)胞內(nèi)基細(xì)胞源性生長(zhǎng)因子12的表達(dá)顯著增加，這會(huì)引起血液循環(huán)中的趨化因子受體4大量涌入肺成纖維細(xì)胞，上皮細(xì)胞可能會(huì)通過(guò)EMT快速增加成纖維細(xì)胞和肌纖維母細(xì)胞的數(shù)量［13］。

成纖維細(xì)胞被認(rèn)為是IPF發(fā)病過(guò)程中主要的效應(yīng)細(xì)胞。在IPF發(fā)展過(guò)程中，與之發(fā)展關(guān)系較為密切、明顯和重要的肺組織形態(tài)學(xué)特征是成纖維細(xì)胞灶的出現(xiàn)。成纖維細(xì)胞灶的形成被認(rèn)為是IPF發(fā)病的前兆因素。高機(jī)械應(yīng)力(力傳導(dǎo))活躍的TGF-β增加以及基質(zhì)蛋白(如ED-A)的產(chǎn)生，是成纖維細(xì)胞向肌纖維母細(xì)胞分化過(guò)程中所需的3種成分。肌纖維母細(xì)胞能誘導(dǎo)ECM的過(guò)度積聚、基底膜的分解和上皮細(xì)胞的凋亡［13］。TGF-β和內(nèi)皮素-1被認(rèn)為在成纖維細(xì)胞對(duì)凋亡抵抗過(guò)程中起重要的作用。

正常肺組織中90%以上的肺泡上皮均為Ⅰ型肺泡上皮。但在肺纖維化中，Ⅰ型肺泡上皮會(huì)大量減少［13］。Ⅰ型肺細(xì)胞的減少導(dǎo)致IPF纖維化的機(jī)制尚不清楚，但抗肺纖維化分子，如caveolin-1的減少和晚期糖基化終產(chǎn)物受體可能導(dǎo)致上皮再生障礙。

在一些研究中發(fā)現(xiàn)，存在于基底膜和血管周圍襯里的周細(xì)胞是間質(zhì)衍生細(xì)胞是肌成纖維細(xì)胞的來(lái)源［14］。與此一致的是，有報(bào)道說(shuō)明胸膜間皮細(xì)胞通過(guò)誘導(dǎo)TGF-β展現(xiàn)EMT。雖然血管新生的確切作用還沒有得到證實(shí)，但是新生血管形成在組織損傷后的再生中必不可少［13］。在纖維組織如成纖維細(xì)胞灶中，幾乎很難看到新血管的形成，然而非纖維化組織以豐富的新生血管形成為特點(diǎn)，顯示了血管重塑。

2 血管新生形成機(jī)制

血管新生是從先前存在的血管上生長(zhǎng)新的毛細(xì)血管的生理過(guò)程。其過(guò)程實(shí)際上就是沿著血管排列的血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖的過(guò)程，包括內(nèi)皮細(xì)胞的趨化、移動(dòng)、增殖，形成新的管腔［15］。目前血管新生在腫瘤以及許多缺血性和炎癥性疾病，如糖尿病視網(wǎng)膜病變、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。

血管生成是脈管系統(tǒng)以生成血管內(nèi)皮細(xì)胞的形式重新構(gòu)造的過(guò)程。血管生成過(guò)程中最重要的一環(huán)就是血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖及遷移，血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)在血管的發(fā)生、淋巴管的形成和血管生成過(guò)程中都具有重要的作用。

血管新生雖然不同于血管生成，但兩者均是由刺激血管生長(zhǎng)因子和抑制血管生長(zhǎng)因子的精妙平衡所調(diào)控［15］。當(dāng)這種平衡被破壞時(shí)，如在組織損傷的情況下所產(chǎn)生的結(jié)果可能是血管新生。

3 IPF與血管新生

3.1 IPF中的血管新生 血管新生是傷口愈合的重要組成部分，異常血管新生與皮膚傷口的纖維化形成相關(guān)聯(lián)［16］。在動(dòng)物模型中，肺損傷之后就會(huì)發(fā)生包括新生血管形成的顯著肺血管的變化。有研究發(fā)現(xiàn)，在IPF患者中存在廣泛的血管新生。同時(shí)，在IPF患者血漿中發(fā)現(xiàn)了促血管生成因子和細(xì)胞因子的表達(dá)增加［15］。此外，F(xiàn)arkas等［17］發(fā)現(xiàn) IPF 中存在微血管和大血管重塑。

早期研究在IPF中發(fā)現(xiàn)血管新生。這一現(xiàn)象被解釋為組織在缺氧的條件下會(huì)發(fā)出血管生成的信號(hào)，從而刺激血管新生來(lái)改善組織的供氧情況。然而最近有研究表明，在IPF成纖維細(xì)胞灶中的血管新生減少，且在IPF患者的血清中血管生成抑制因子即血管內(nèi)皮素的表達(dá)水平升高［16］。因此，引發(fā)了有關(guān)新生血管是否為IPF發(fā)病機(jī)制的爭(zhēng)議。IPF中的微纖維化區(qū)或正常肺組織區(qū)毛細(xì)血管密集程度增加，但在纖維化程度最嚴(yán)重的區(qū)域毛細(xì)血管密集程度卻減少，IPF中的成纖維細(xì)胞灶無(wú)血管組織，其周圍是由毛細(xì)血管分布的雜亂無(wú)章的組織所包繞［15］。

3.2 IPF中的血管生成及血管生成抑制因子 趨化因子作用于特定的跨膜受體，并通過(guò)與白細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的相互作用調(diào)節(jié)血管的生成。有研究發(fā)現(xiàn)，在人類IPF中存在血管生成因子［15］。在博萊霉素誘導(dǎo)的IPF模型中，抑制炎癥和血管新生是抗纖維化治療的一種方法［15］。在IPF中，存在著血管生成CXC趨化因子IL-8和血管生成抑制因子干擾素誘導(dǎo)蛋白-10(interferon inducible protein-10，IP-10)生成失衡。這些研究表明，血管生成和血管生成抑制因子失衡是 IPF 發(fā)病機(jī)制之一［15，17］。

VEGF是迄今已知的最有力的血管生成因子之一［15，17］。VEGF能增加血管通透性，是維持血管完整性的關(guān)鍵因素。VEGF在博來(lái)霉素誘導(dǎo)的IPF中存在作用，纖維化肺組織中存在大量含VEGF的II型肺泡細(xì)胞和肌纖維母細(xì)胞，它們中的VEGF活性增強(qiáng)可能會(huì)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞活化的和肥大細(xì)胞的遷移和聚集，從而將參與纖維化形成過(guò)程的細(xì)胞與血管新生聯(lián)系起來(lái)［15］。

除了這一經(jīng)典的血管生成的元素外，缺氧誘導(dǎo)因子1a是一種轉(zhuǎn)錄因子，也可以促進(jìn)血管新生，是氧平衡的主調(diào)節(jié)器。缺氧時(shí)通過(guò)缺氧誘導(dǎo)因子1α的轉(zhuǎn)錄活性來(lái)誘導(dǎo)幾乎所有的促血管生成因子的表達(dá)。其他血管新生刺激因子包括胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(insulin-like growth factors-1，IGF-1)、PDGF 和 TGF-β［18］均高度表達(dá)于IPF中，并與IPF的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。此外，血管生成趨化因子IL-8和ENA-78在纖維化肺組織中表達(dá)增加，而內(nèi)皮素-1則通過(guò)誘導(dǎo)VEGF來(lái)增強(qiáng)血管的新生［15］。

在人和動(dòng)物的成纖維細(xì)胞灶中已提及血管生成抑制因子色素上皮細(xì)胞源因子(pigment epitheliumderived factor，PEDF)的存在［17］。纖維化組織中PEDF表達(dá)增加與VEGF的減少相關(guān)，這與PEDF控制VEGF在纖維化肺組織中的表達(dá)具有一致性。在肺損失修復(fù)過(guò)程中，PEDF和VEGF之間的定位差異可能預(yù)測(cè)到血管的變化。但纖維化組織中PEDF表達(dá)的確切機(jī)制仍然未知［15，17］。

血管內(nèi)皮抑素是另一種抗血管新生的多肽［15，17］。IPF患者血清中內(nèi)皮抑素水平升高，內(nèi)皮抑素可能通過(guò)激活組織成纖維細(xì)胞而釋放，并且可能會(huì)通過(guò)參與膠原代謝而直接參與IPF形成［15］。

血管生成素(Angiopoietin，Ang)-1和-2也是血管新生的關(guān)鍵調(diào)節(jié)介質(zhì)，其是否在IPF的發(fā)病機(jī)理中的作用尚不得而知［15，17］。在 IPF中發(fā)現(xiàn) Ang-1顯著減少，而Ang-2蛋白水平卻增加。從而推測(cè)在IPF中，這種強(qiáng)烈的抑制血管生成的因子可能在IPF中參與抑制血管新生［15］。

3.3 IPF血管新生中的基質(zhì)及其降解物 IPF的特點(diǎn)是過(guò)度和異常的ECM沉積。在IPF中，ECM動(dòng)態(tài)平衡和組織重塑的機(jī)制涉及基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)，這是由金屬蛋白酶組織抑制劑(tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMP)調(diào)節(jié)［2］。在IPF中，高水平的MMP-1、-8和-9與TIMP-1、-2水平的改變有關(guān)。由于MMPs是血管新生必不可少的條件，因此很可能MMPs和TIMPs在纖維化中的異常調(diào)節(jié)是IPF中血管新生的一個(gè)重要影響因素［15］。

透明質(zhì)酸(Hyaluronan，HA)是一個(gè)豐富的ECM成分。HA與間-胰蛋白酶抑制劑(inter-a-trypsin inhibitor，IAI)相互作用，且促進(jìn)肺損傷后纖維化的血管新生［19］。在體外，IAI能顯著增強(qiáng)HA的小碎片在血管新生中的作用。相反，IAI缺乏會(huì)導(dǎo)致炎癥的增強(qiáng)，并且會(huì)減少博萊霉素誘導(dǎo)的肺損傷模型的血管新生［19］。目前，IAI與HA均被發(fā)現(xiàn)于IPF的成纖維細(xì)胞灶中，并在成纖維細(xì)胞灶的周圍血管區(qū)域高度表達(dá)，這表明HA是IPF促血管新生的分子。

4 展 望

迄今為止，科學(xué)家們正逐步關(guān)注到IPF發(fā)病機(jī)制中血管新生/血管新生抑制機(jī)制的重要性。只有通過(guò)越來(lái)越多更深入和更具科學(xué)性的論證，才有可能發(fā)現(xiàn)血管生成相關(guān)因子及其抑制因子在IPF中的作用，并由此提出靶向治療的研究方案［20］。

［1］ Pardo A，Selman M.Role of matrix metaloproteases in idiopathic pulmonary fibrosis［J］.Fibrogenesis Tissue Repair，2012，5(Suppl 1):S9.

［2］ Sakai N，Tager AM.Fibrosis of Two:Epithelial cell-fibroblast interactions in pulmonary fibrosis ［J］.Biochim Biophys Acta，2013，1832(7):911-921.

［3］ Hashemi Sadraei N，Riahi T，Masjedi MR.Idiopathic pulmonary fibrosis in a referral center in iran:are patients developing the disease at a younger age?［J］Arch Iran Med，2013，16(3):177-181.

［4］ Raghu G，Collard HR，Egan JJ，et al.An official ATS/ERS/JRS/ALAT statement:idiopathic pulmonary fibrosis:evidencebased guidelines for diagnosis and management［J］.Am J Respir Crit Care Med，2011，183(6):788-824.

［5］ Olson AL，Swigris JJ.Idiopathic pulmonary fibrosis:diagnosis and epidemiology［J］.Clin Chest Med，2012，33(1):41-50.

［6］ Olson AL，Swigris JJ，Lezotte DC，et al.Mortality from pulmonary fibrosis increased in the United States from 1992 to 2003［J］.Am J Respir Crit Care Med，2007，176(3):277-284.

［7］ Frankel SK，Schwarz MI.Update in idiopathic pulmonary fibrosis［J］.Curr Opin Pulm Med，2009，15(5):463-469.

［8］ Strieter RM，Mehrad B.New mechanisms of pulmonary fibrosis［J］.Chest，2009，136(5):1364-1370.

［9］ Lo Re S，Lecocq M，Uwambayinema F，et al.Platelet-derived growth factor-producing CD4+Foxp3+regulatory T lymphocytes promote lung fibrosis［J］.Am J Respir Crit Care Med，2011，184(11):1270-1281.

［10］ Seibold MA，Wise AL，Speer MC，et al.A common MUC5B promoter polymorphism and pulmonary fibrosis［J］.N Engl J Med，2011，364(16):1503-1512.

［11］ Le Saux CJ，Davy P，Brampton C，et al.A novel telomerase activator suppresses lung damage in a murine model of idiopathic pulmonary fibrosis［J］.PLoS One，2013，8(3):e58423.

［12］ Ding Q，Luckhardt T，Hecker L，et al.New insights into the pathogenesis and treatment of idiopathic pulmonary fibrosis［J］.Drugs，2011，71(8):981-1001.

［13］ Park S，Lee EJ.Recent advances in idiopathic pulmonary fibrosis［J］.Tuberc Respir Dis(Seoul)，2013，74(1):1-6.

［14］ Fernandez IE，Eickelberg O.New cellular and molecular mechanisms of lung injury and fibrosis in idiopathic pulmonary fibrosis［J］.Lancet，2012，380(9842):680-688.

［15］ Hanumegowda C，F(xiàn)arkas L，Kolb M.Angiogenesis in pulmonary fibrosis:too much or not enough?［J］Chest，2012，142(1):200-207.

［16］ Horowitz JC，Thannickal VJ.Idiopathic pulmonary fibrosis:new concepts in pathogenesis and implications for drug therapy［J］.Treat Respir Med，2006，5(5):325-342.

［17］ Farkas L，Gauldie J，Voelkel NF，et al.Pulmonary hypertension and idiopathic pulmonary fibrosis:a tale of angiogenesis，apoptosis，and growth factors［J］.Am J Respir Cell Mol Biol，2011，45(1):1-15.

［18］ Evrard SM，D'audigier C，Mauge L，et al.The profibrotic cytokine transforming growth factor-β1 increases endothelial progenitor cell angiogenic properties［J］.J Thromb Haemost，2012，10(4):670-679.

［19］ Garantziotis S，Zudaire E，Trempus CS，et al.Serum inter-alphatrypsin inhibitor and matrix hyaluronan promote angiogenesis in fibrotic lung injury［J］.Am J Respir Crit Care Med，2008，178(9):939-947.

［20］ 楊志洲，聶時(shí)南.急性百草枯中毒診治研究進(jìn)展［J］.醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào)，2013，26(10):1101-1104.