周 盈，曹 磊，平 芬

(河北省人民醫(yī)院 老年病三科，河北 石家莊 050000)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一種主要由吸煙引起的進(jìn)行性肺部疾病，其特征是慢性炎癥和氣流受限不能完全逆轉(zhuǎn)。吸煙是COPD的主要危險(xiǎn)因素，80%～90% COPD患者有吸煙史。據(jù)報(bào)道[1]有許多因素與COPD有關(guān)，包括全身和局部的炎癥、空氣污染和久坐不動(dòng)的生活方式。多種暴露源和污染物導(dǎo)致了COPD患病的風(fēng)險(xiǎn)。澳大利亞一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)21年的COPD事件隨訪隊(duì)列特異性分析表明[2]，COPD與二氧化硫暴露顯著相關(guān)。隨著環(huán)境污染的日益加重,COPD 的發(fā)生率逐年上升，最新的研究顯示我國(guó) COPD 患病總?cè)藬?shù)高達(dá)9990萬(wàn),60歲以上人群患病率超過(guò)27%[3]。大約50%的COPD患者死于心血管合并癥。每年全世界超過(guò)300萬(wàn)人死于COPD，COPD的高患病率、高死亡率和較重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，已成為我國(guó)及全球重要公共衛(wèi)生問(wèn)題[3-4]。COPD確切的發(fā)病機(jī)制未明，諸多研究表明,炎癥是COPD進(jìn)展的核心機(jī)制[5]。許多相關(guān)炎性細(xì)胞因子在COPD反復(fù)發(fā)作和惡化的過(guò)程中直接或者間接參與其中，其中腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等是參與COPD氣道炎癥的重要因子。進(jìn)一步探討細(xì)胞因子在COPD 氣道炎癥中所發(fā)揮的作用，為如何延緩疾病進(jìn)展和減少急性發(fā)作提供理論依據(jù)。現(xiàn)將與COPD發(fā)生機(jī)制相關(guān)的細(xì)胞因子總結(jié)如下。

1 腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)

TNF于1975 年首次發(fā)現(xiàn)。先后用卡介苗和內(nèi)毒素使小鼠感染,在血清中發(fā)現(xiàn)和內(nèi)毒素不同的物質(zhì),會(huì)造成腫瘤壞死,即TNF。TNF-α具有廣泛生物活性,在許多炎癥條件下起作用，包括生長(zhǎng)抑制和促進(jìn)炎癥、血管生成、細(xì)胞毒性和免疫調(diào)節(jié)[6]。它是由活化單核巨噬細(xì)胞、T 淋巴細(xì)胞等生成及分泌的一種強(qiáng)有力的致炎癥因子。一項(xiàng)meta分析[6]證明TNF-α 308基因變異是COPD發(fā)病機(jī)制中的獨(dú)立因素。TNF-α是COPD患者中研究最廣泛的細(xì)胞因子,它是核因子-κB強(qiáng)有力的催化劑并且能夠放大炎癥反應(yīng)。吸煙、理化刺激及感染因素等均可導(dǎo)致TNF-α高分泌[7]。研究表明，維生素D3水平與血清TNF-α濃度呈負(fù)相關(guān)[8]，補(bǔ)充維生素D能夠降低血清TNF-α水平。TNF-α與2型TNF受體(TNFR2)結(jié)合后可通過(guò)經(jīng)典和非經(jīng)典方式激活核因子κB(nuclear factor kappa beta，NF-κB)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生更多的炎癥介質(zhì)，如白細(xì)胞介素-6(IL-6)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)、白細(xì)胞介素-1(IL-1)以及前列腺素(PG)等。Karadag等[9]指出，TNF-α可以作為穩(wěn)定期COPD患者系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)的生物標(biāo)記物。相關(guān)研究表明，急性加重期COPD(AECOPD)患者呼出氣冷凝液 (exhaled breath condensate，EBC)中的TNF-α明顯高于穩(wěn)定期COPD及健康對(duì)照組[3]。血清TNF-α濃度與氣道阻塞水平和COPD嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[8]。還有研究指出EBC中的TNF-α可以作為評(píng)價(jià) COPD患者肺功能和炎癥情況的潛在炎性細(xì)胞因子[10]。一項(xiàng)TNF-α和COPD的Meta分析[1]顯示，TNF-α與第1秒用力呼氣容積(FEV1)相關(guān)，COPD患者發(fā)生一系列身心疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加，TNF-α參與了COPD發(fā)展及其并發(fā)癥的發(fā)生。其潛在機(jī)制仍然未知，需要進(jìn)一步研究。TNF-α用于COPD的診斷仍然是有爭(zhēng)議的，有研究指出TNF-α在輕、中、重度AEC0PD患者間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，無(wú)法用于預(yù)測(cè)患者的臨床結(jié)局[11]。這些結(jié)果進(jìn)一步激勵(lì)我們探索TNF-α在COPD形成和發(fā)展所發(fā)扮演的角色和TNF-α作為COPD新型生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)的潛力。

2 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)

VEGF又稱(chēng)血管通透因子(Vascular permeability factor,VPF)，是組織細(xì)胞產(chǎn)生的一種信號(hào)蛋白，在人體內(nèi)起著重要的作用，如胚胎發(fā)育過(guò)程中新生血管的形成、運(yùn)動(dòng)后肌肉的生長(zhǎng)、血管損傷后再生，并且繞過(guò)堵塞的血管建立側(cè)支循環(huán)。肺組織富含VEGF，許多不同的肺組織細(xì)胞能夠產(chǎn)生VEGF，同時(shí)VEGF也作用于這些細(xì)胞。VEGF能夠增加血管通透性、促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞分裂增殖、遷移及促進(jìn)血管生成的炎癥因子。內(nèi)皮細(xì)胞在血管生成中起關(guān)鍵作用，血管生成導(dǎo)致細(xì)胞再調(diào)節(jié)、增殖、黏附、遷移和侵襲。血管生成因子與內(nèi)皮細(xì)胞上的受體結(jié)合，激活表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)和磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Art/mTOR)信號(hào)通路啟動(dòng)血管生成過(guò)程。刺激血管生成的細(xì)胞因子包括直接和間接的促血管生成標(biāo)記物。直接促血管生成因子有VEGF、FGF-2和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)，而間接促血管生成因子包括TGF-β、IL-6、IL-8和PDGF。VEGF和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF-2)是最強(qiáng)的血管生成激活劑，刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和增殖，從而產(chǎn)生并穩(wěn)定新生血管。VEGF是最強(qiáng)的促血管生成因子之一，它是一種直接促血管生成標(biāo)志物[12]。另有研究發(fā)現(xiàn)黎族和漢族群體在VEGF 基因型和等位基因頻率方面均存在差異[13]，可能與VEGF基因多態(tài)性有關(guān)[14-15]。VEGF在COPD不同時(shí)期對(duì)肺的血管起不同的作用[16]，VEGF過(guò)表達(dá)與肺部疾病有密切的關(guān)系[17]，如肺動(dòng)脈高壓(PAH)、COPD、哮喘、纖維化和肺癌。VEGF是缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor，HIF)的靶基因，其表達(dá)受HIF-1α的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)在缺氧狀態(tài)下，HIF-1αmRNA在肺泡、支氣管上皮細(xì)胞及血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)增加[18]導(dǎo)致氣道重塑和慢性炎癥。缺氧時(shí)也可激活環(huán)氧化酶(COX)-2，有助于刺激VEGF基因表達(dá)[19]。有文獻(xiàn)報(bào)道，多種天然和合成藥物可用于減少VEGF和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)-2的過(guò)表達(dá)，從而有助于治療肺部疾病[20]。有研究[21]證明通過(guò)干預(yù)HIF-1α的表達(dá)，尋找可用于治療肺部疾病的新型血管生成抑制劑，降低HIF-1α而下調(diào)其靶基因VEGF的表達(dá)有可能成為治療 COPD新的靶點(diǎn)。

3 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(Transforming growth factor-β,TGF-β)

TGF-β是由血小板、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞等分泌的炎性細(xì)胞因子，TGF-β還是一種多功能多肽生長(zhǎng)因子，能夠調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、遷移、凋亡以及細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的生成。TGF-β超家族信號(hào)傳導(dǎo)分子及其同源受體參與調(diào)節(jié)許多身體發(fā)育和疾病過(guò)程相關(guān)的細(xì)胞增殖和凋亡[22]。研究證實(shí)TGF-β在慢性肺部疾病中起重要作用[23]，COPD患者的血清TGF-β水平與COPD嚴(yán)重程度成正比[24]。TGF-β能夠誘導(dǎo)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)肺、血管和呼吸道[25],促進(jìn)成纖維細(xì)胞趨化，產(chǎn)生膠原和纖維連接蛋白，抑制膠原降解，促進(jìn)纖維化發(fā)生。TGF-β能激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子-3(STAT-3)信號(hào)傳導(dǎo)通路，隨后STAT3磷酸化參與血管生成介質(zhì)的上調(diào)，如VEGF、FGF-2和HIF-1，從而導(dǎo)致血管重塑[26]。國(guó)內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)[27]氣道上皮細(xì)胞TGF-β表達(dá)與外界刺激有關(guān)，TGF-β表達(dá)量與受刺激時(shí)間成正比。血清25(OH)D濃度與COPD患者的TGF-β水平呈負(fù)相關(guān)；體外實(shí)驗(yàn)表明，活性維生素D3抑制MRC-5細(xì)胞中TGF-β誘導(dǎo)的Smad2 / 3磷酸化；此外，維生素D濃度與COPD患者的TGF-β/ Smad信號(hào)和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)呈負(fù)相關(guān)[24]。TGF-β還能促進(jìn)IL-1、IL-6、IL-8等細(xì)胞因子的釋放[28]，進(jìn)而導(dǎo)致肺功能迅速下降。研究報(bào)道,血清TGF-β水平與 AECOPD 患者肺功能密切相關(guān)[29],同時(shí) TGF-β在氣道重塑形成過(guò)程中通過(guò)環(huán)加氧酶-2(Cyclooxygenase-2，COX-2)基因高表達(dá)，促進(jìn)血管生成。最新研究顯示[30]，在患有慢性氣道疾病的患者中，TGF-β可以升高人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)儲(chǔ)備負(fù)荷，這可能進(jìn)一步加劇HIV相關(guān)的肺部合并癥。與正常人相比，急性加重期和緩解期 COPD 患者血清TGF-β 的水平明顯升高，TGF-β的表達(dá)與COPD氣流受限的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[31]，TGF-β可能是導(dǎo)致 COPD 的重要因素[17]。

4 血小板源性生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor，PDGF)

PDGF是于1974 年發(fā)現(xiàn)的一種可以促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞分裂增殖的肽類(lèi)調(diào)節(jié)因子，PDGF族由PDGF-A、-B、-C、-D四種亞型組成，因?yàn)樗鼈冃纬闪斯δ苄酝投垠w，也稱(chēng)為PDGF-AA、-BB、-CC和-DD。PDGF通過(guò)結(jié)合PDGF受體α(PDGFRα)或PDGF受體β(PDGFRβ)來(lái)發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。生理狀態(tài)下PDGF來(lái)源于血小板的α顆粒，組織受損時(shí)PDGF主要由單核/ 巨噬細(xì)胞合成,它能夠促進(jìn)單核細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的增生和游走，還可促進(jìn)膠原細(xì)胞的增生,是平滑肌細(xì)胞(SMC)、血管內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的有絲分裂原和趨化因子，能刺激成纖維細(xì)胞增殖及誘導(dǎo)其合成ECM、纖維連接蛋白和膠原等。PDGF-B對(duì)SMC的增殖有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，PDGF-B只有和PDGFRβ結(jié)合才能激活信號(hào)通路。PDGF-B和PDGFRβ調(diào)節(jié)血管形成起直接作用，例如促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞(vSMCs)和周細(xì)胞的增殖和擴(kuò)散。在肺纖維化進(jìn)程中,肺泡巨噬細(xì)胞產(chǎn)生大量的 PDGF-B,呈劑量依賴性,其濃度的增加對(duì)肺成纖維細(xì)胞有明顯的趨化作用 ，在肺內(nèi)PDGF與TGF-β 起協(xié)同作用,能夠?qū)Τ衫w維細(xì)胞的增殖及細(xì)胞外基質(zhì)含量的變化進(jìn)行調(diào)控。PDGF能加強(qiáng)金屬蛋白酶組織抑制因子(TIMP)抑制膠原酶的作用,以減少細(xì)胞基質(zhì)的降解,PDGF與肺血管重塑密切相關(guān)[32]。特發(fā)性PAH患者肺動(dòng)脈中PDGF和PDFG受體的表達(dá)增加。有研究顯示[33]，PDGF信號(hào)傳導(dǎo)與香煙煙霧(CS)誘導(dǎo)的PAH有關(guān)，CS顯著增加了肺動(dòng)脈壁的厚度和膠原蛋白的沉積，在CS暴露大鼠的肺動(dòng)脈中，PDGF-B和PDGFRβ的蛋白質(zhì)和mRNA表達(dá)水平均顯著增加。此外，香煙煙霧提取物(CSE)顯著增加了大鼠肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞(PASMC)的增殖，PASMC的增殖被PDGFR抑制劑伊馬替尼抑制。

5 成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2( fibroblast Growth Factor-2，F(xiàn)GF-2)

FGF-2也稱(chēng)為堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF或FGF-β)，是一種通過(guò)FGF-2基因編碼的生長(zhǎng)因子和信號(hào)蛋白。FGF在創(chuàng)傷愈合、胚胎發(fā)育和各種內(nèi)源性信號(hào)傳導(dǎo)通路等正常生理功能中起著重要作用。FGF-2是肝素結(jié)合蛋白，在細(xì)胞表面與酪氨酸激酶FGF受體(FGFRs)相關(guān)的硫酸肝素蛋白多糖相互作用。FGF-2和細(xì)胞功能和細(xì)胞內(nèi)間隔形成相關(guān)。低分子量FGF-2由細(xì)胞釋放，刺激細(xì)胞遷移和增殖，而高分子量FGF-2作用于細(xì)胞核，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖。FGF-2之所以能夠發(fā)揮生物活性，是因?yàn)榕c位于細(xì)胞表面的酪氨酸激酶受體有高度親和力。體內(nèi)外研究表明，F(xiàn)GF-2是一種強(qiáng)有力的有絲分裂原。在培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞中，F(xiàn)GF-2誘導(dǎo)血管生成表型，包括增殖、遷移、蛋白酶的產(chǎn)生和整合素的表達(dá)的增加。蛋白激酶Cε (PKCε)是PKC的一種同工酶，和許多肺組織細(xì)胞的病理過(guò)程相關(guān),包括滲透、收縮、遷移、肥大、增殖、凋亡和分泌。PKCε加強(qiáng)FGF-2釋放進(jìn)而激活自分泌/旁分泌的FGFR1信號(hào)，并促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分裂增殖[34]。在肺部疾病發(fā)生時(shí)，觀察到PASMC中內(nèi)皮素-1和TGF-β水平增高，從而促進(jìn)FGF-2高分泌[35]。除此之外，活性氧和PI3K/AKT信號(hào)傳導(dǎo)通路也會(huì)導(dǎo)致FGF-2的過(guò)表達(dá)。先前的研究表明[36]，在暴露于CS的小鼠的肺組織中，F(xiàn)GF-2含量降低。鼻內(nèi)使用重組成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2 (recombinant fibroblast growth factor-2 ，rFGF-2)可顯著減少肺內(nèi)巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)的炎癥和肺泡破壞；在彈性蛋白酶誘導(dǎo)的肺氣腫模型中，rFGF-2改善了肺的再生；rFGF-2減少了接觸CS的肺部炎癥，因此吸入rFGF-2對(duì)于COPD患者可能是一種新的治療選擇。

綜上所述，多種細(xì)胞因子在COPD氣道慢性炎性中發(fā)揮作用，這種炎癥的特征是從循環(huán)中募集的肺泡巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的數(shù)量增加。炎癥因子進(jìn)入血液循環(huán)，導(dǎo)致與炎癥因子相同的全身炎癥反應(yīng)，通過(guò)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)激活肺組織中炎癥因子過(guò)表達(dá)，是導(dǎo)致肺血管生成異常的重要原因。因此，深入了解COPD相關(guān)炎癥因子及其抑制劑的作用機(jī)制，是治療COPD等慢性肺部疾病的主要研究方向。