韓有明，李志剛，王海龍

1天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院濱海醫(yī)院，天津300480；2天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院

特發(fā)性肺纖維化（IPF）是一種病因未明的進(jìn)行性和致命性的肺疾病，是特發(fā)性間質(zhì)性肺炎最常見(jiàn)亞型。IPF發(fā)病率每年3～9例/10萬(wàn)人［1］，病情進(jìn)展快、預(yù)后較差、中位生存時(shí)間（m0S）2～4年，易合并肺癌（LC）［2］。研究發(fā)現(xiàn)，IPF患者中LC患病率在2.7%～4.8%［3-4］，與單純IPF相比，并發(fā)特發(fā)性肺纖維化的肺癌（IPF-LC）患者的平均存活時(shí)間縮短1.6～1.7年［5］。了解IPF-LC的具體發(fā)病機(jī)制，能更早干預(yù)，對(duì)提高其生存率至關(guān)重要，但是，目前為止IPF-LC發(fā)病的機(jī)制尚不明確，近年隨著對(duì)其研究的深入取得一些研究成果?，F(xiàn)從組織細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、基因組學(xué)方面將IPF-LC的發(fā)病機(jī)制最新研究進(jìn)展進(jìn)行以下綜述。

1 組織細(xì)胞學(xué)機(jī)制

IPF與LC在組織細(xì)胞學(xué)上有著密切聯(lián)系，尤其在疾病的發(fā)生、發(fā)展中極為相似。IPF特征之一為成纖維細(xì)胞病灶的產(chǎn)生，然而衰老的成纖維細(xì)胞能促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展。

1.1 組織學(xué)機(jī)制IPF與LC疾病的關(guān)系早于1939年即由FRIEDRICH闡述，之后，KATO等［3］回顧性研究了632例IPF患者，有70例患者在中位隨訪期3.8年時(shí)患上了LC，其中最常見(jiàn)的類(lèi)型是鱗狀細(xì)胞癌（30%），且多數(shù)LC（82.9%）與常見(jiàn)的間質(zhì)性肺炎相鄰。而GUYARD等［6］通過(guò)觀察兩個(gè)法國(guó)肺纖維化中心的31例肺癌患者，進(jìn)一步證實(shí)鱗狀細(xì)胞癌是IPF中最常見(jiàn)發(fā)生腫瘤的組織學(xué)亞型，尤其在IPF患者的肺下葉更易發(fā)生，且易從蜂窩區(qū)域或蜂窩區(qū)和非纖維區(qū)域之間的邊界發(fā)展，這與纖維化病變發(fā)展極為相似，從而推測(cè)IPF患者易合并LC的組織易感性。

1.2 細(xì)胞學(xué)機(jī)制在正常組織修復(fù)過(guò)程中，肌成纖維細(xì)胞前體細(xì)胞瞬時(shí)活化促進(jìn)其表型反應(yīng)，是恢復(fù)組織完整性的基本步驟。研究發(fā)現(xiàn)，IPF的細(xì)胞學(xué)特征之一為過(guò)量的肌成纖維細(xì)胞持續(xù)活化［7］，產(chǎn)生大量的細(xì)胞外基質(zhì)，而肌成纖維細(xì)胞具有異質(zhì)表型，從而引起上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。癌癥相關(guān)的成纖維細(xì)胞同樣是形成LC的重要因素。研究認(rèn)為，肺惡性腫瘤的形成是以肺周?chē)葥p傷進(jìn)而引起成纖維細(xì)胞的活化［8］，而存在的上皮細(xì)胞（細(xì)支氣管上皮細(xì)胞）在癌癥的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移的早期階段可能可逆上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化［9］。ZEISBERG等［10］在鼠模型中發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程中成纖維細(xì)胞高達(dá)40%，進(jìn)而表明內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化可能在腫瘤血管生成，然后到相鄰組織中發(fā)揮其相應(yīng)作用。

研究發(fā)現(xiàn)，IPF中存在有增殖性信號(hào)傳導(dǎo)途徑的持續(xù)激活，其中連接蛋白的表達(dá)在成纖維細(xì)胞與成纖維細(xì)胞通訊中至關(guān)重要。在IPF患者的成纖維細(xì)胞中，連接蛋白表達(dá)下調(diào)，導(dǎo)致增殖控制的喪失，同樣在肺癌的癌細(xì)胞系中連接蛋白表達(dá)水平也較低或缺乏，導(dǎo)致細(xì)胞與細(xì)胞之間的通信減少，從而造成不受控制的增殖。分析IPF和博來(lái)霉素?fù)p傷小鼠模型的肺部細(xì)胞類(lèi)型發(fā)現(xiàn)，成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞都有衰老的跡象［11］。細(xì)胞衰老是一種中心表型，通過(guò)增加生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、趨化因子和基質(zhì)金屬蛋白酶等衰老相關(guān)分泌表型的產(chǎn)生來(lái)促進(jìn)肺纖維化，以及在IPF成纖維細(xì)胞中獲得細(xì)胞凋亡抗性［12］。然而，細(xì)胞衰老的治療管理在癌癥中一直存在爭(zhēng)議，一方面，細(xì)胞衰老可能限制細(xì)胞的復(fù)制能力，最終阻止細(xì)胞在惡性腫瘤不同階段的增殖，同時(shí)為腫瘤擴(kuò)張?zhí)峁┍Ｗo(hù)屏障。另一方面，衰老的成纖維細(xì)胞可以通過(guò)基于某些基質(zhì)金屬蛋白酶、生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子分泌的衰老相關(guān)分泌表型來(lái)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。IPF的肺成纖維細(xì)胞的特征在于它們通過(guò)金屬蛋白酶的作用侵入基底膜和細(xì)胞外基質(zhì)［13］，而這一特征同樣是癌癥的重要標(biāo)志。癌細(xì)胞浸潤(rùn)周?chē)M織的能力與層粘連蛋白、熱休克蛋白27和肌成束蛋白的表達(dá)密切相關(guān)，而在IPF中，成纖維細(xì)胞灶的周?chē)?xì)支氣管基底細(xì)胞則表達(dá)這些蛋白質(zhì)，從而誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和侵襲性。因此，靶向上述這些分子可能是抑制IPF-LC患者肌成纖維細(xì)胞組織侵襲的可行策略。

2 分子生物學(xué)機(jī)制

IPF-LC在分子生物學(xué)中的機(jī)制尚未闡明，但研究發(fā)現(xiàn)，上皮細(xì)胞損傷是IPF的特點(diǎn)之一，損傷的上皮細(xì)胞參與了多種因子的合成和分泌以及促進(jìn)信號(hào)傳導(dǎo)通路的異常激活，從而降低腫瘤細(xì)胞的凋亡，協(xié)助腫瘤中的血管生成以及逃脫免疫監(jiān)視。

2.1 纖維化分子

2.1.1 生長(zhǎng)因子研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β是主要的促纖維化生長(zhǎng)因子，通常在癌癥和纖維化中長(zhǎng)期過(guò)表達(dá)［14］。在IPF中，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1通過(guò)肺泡上皮細(xì)胞中的抗增殖作用和細(xì)胞凋亡介導(dǎo)纖維形成，通過(guò)刺激成纖維細(xì)胞分化成肌成纖維細(xì)胞，合成細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，進(jìn)而抑制細(xì)胞外基質(zhì)降解［15］。在癌癥早期，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β能夠起腫瘤抑制劑的作用，主要通過(guò)抑制許多細(xì)胞類(lèi)型的生長(zhǎng)，延緩原發(fā)性腫瘤的出現(xiàn)，而且轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β同樣可通過(guò)誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化以及抑制免疫監(jiān)視，來(lái)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。酪氨酸激酶受體配體（血小板源性生長(zhǎng)因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子）在LC和IPF中同樣異常表達(dá)。在IPF中，血小板源性生長(zhǎng)因子在誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞中的細(xì)胞外基質(zhì)組分和生長(zhǎng)因子的分泌中起到至關(guān)重要的作用，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，進(jìn)而將纖維細(xì)胞重新吸收到肺部［16］，并且血小板源性生長(zhǎng)因子信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)腫瘤生長(zhǎng)、血管生成和淋巴管生成也同樣重要。在使用A549細(xì)胞作為非小細(xì)胞肺癌模型系統(tǒng)中，血小板源性生長(zhǎng)因子受體抑制劑能夠以劑量依賴(lài)性的方式抑制細(xì)胞增殖和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而趨化因子的誘導(dǎo)物可降低經(jīng)其受體抑制劑處理的A549細(xì)胞的遷移活性，且已經(jīng)在非小細(xì)胞肺癌異種移植腫瘤模型中證實(shí)了該藥物的抗腫瘤活性［17］。而另一酪氨酸激酶受體配體血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子在IPF中的作用尚不清楚，主要是因?yàn)檠苤厮茉贗PF中的作用仍存在爭(zhēng)議，但越來(lái)越多的證據(jù)表明血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子可以直接作用于癌細(xì)胞，并且調(diào)節(jié)幾種促血管生成因子的生長(zhǎng)、遷移和產(chǎn)生［18］。在組織修復(fù)過(guò)程中，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子被受損的上皮細(xì)胞和活化的成纖維細(xì)胞所釋放，而成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子信號(hào)傳導(dǎo)是纖維化區(qū)域內(nèi)成纖維細(xì)胞擴(kuò)增所必需因子［19］。同樣SUZUKI等［20］發(fā)現(xiàn)，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子可以影響LC細(xì)胞的增殖。

2.1.2 細(xì)胞因子和趨化因子細(xì)胞因子一方面能促進(jìn)炎性細(xì)胞的分化成熟，另一方面也能促進(jìn)炎性細(xì)胞因子的進(jìn)一步分泌和表達(dá)，形成復(fù)雜的細(xì)胞因子與炎癥反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，參與纖維化的發(fā)生和發(fā)展。白細(xì)胞介素13在IPF患者肺部纖維化的發(fā)病機(jī)制中起主導(dǎo)作用［21］。細(xì)胞介素13通過(guò)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β依賴(lài)性和非依賴(lài)性途徑觸發(fā)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，同時(shí)誘導(dǎo)上皮細(xì)胞凋亡［22］。最近的一項(xiàng)研究觀察到，肺鱗狀細(xì)胞癌中白細(xì)胞介素13的表達(dá)最高，其次是腺癌亞型［23］；白細(xì)胞介素13受體α2過(guò)表達(dá)與非小細(xì)胞肺癌患者術(shù)后存活率明顯相關(guān)［24］。除白細(xì)胞介素13外，還有其他促纖維化細(xì)胞因子也與IPF有關(guān)。在IPF中，趨化因子配體2已被證明可誘導(dǎo)T細(xì)胞分化為2型細(xì)胞，并刺激肺成纖維細(xì)胞膠原合成和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β表達(dá)。在LC中，趨化因子受體2型軸在腫瘤生長(zhǎng)過(guò)程中促進(jìn)新血管結(jié)構(gòu)的形成，因此在腫瘤發(fā)生中起到關(guān)鍵作用［24］。且證據(jù)表明，癌細(xì)胞中的趨化因子配體2與非小細(xì)胞肺癌患者中更好的存活率之間存在關(guān)聯(lián)［25］。

2.1.3 黏蛋白黏蛋白是一類(lèi)主要由黏多糖組成的糖蛋白，提供潤(rùn)滑、細(xì)胞信號(hào)通路及化學(xué)屏障的功能。在IPF中發(fā)現(xiàn)分泌的黏蛋白5B過(guò)表達(dá)，而過(guò)量的黏蛋白5B將損害黏膜宿主防御，干擾肺泡修復(fù)，從而導(dǎo)致特發(fā)性間質(zhì)性肺炎的發(fā)展。NAGASHIO等［26］關(guān)于黏蛋白5B的研究發(fā)現(xiàn)，黏蛋白5B表達(dá)與非小細(xì)胞肺癌患者遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)和肺腺癌患者的預(yù)后密切相關(guān)。BALLESTER等［27］對(duì)跨膜黏蛋白的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在IPF中還存在黏蛋白1、黏蛋白4和黏蛋白16等跨膜黏蛋白的過(guò)表達(dá)，并參與肺纖維化發(fā)展的分子過(guò)程，其中黏蛋白1的細(xì)胞外區(qū)域含有KL-6表位，而KL-6表位被認(rèn)為是評(píng)估IPF疾病活動(dòng)和預(yù)測(cè)的生物標(biāo)志物；并且發(fā)現(xiàn)這類(lèi)跨膜黏蛋白在肺癌發(fā)生過(guò)程中異常表達(dá)。最新研究發(fā)現(xiàn)，半乳糖凝集素3因部分通過(guò)與黏蛋白1的介導(dǎo)，具有促纖維化作用，這一發(fā)現(xiàn)在將來(lái)可能成為IPF和癌癥治療的潛在靶點(diǎn)［28-29］。

2.2 信號(hào)傳導(dǎo)通路在人體內(nèi)，存在眾多的信號(hào)通路，其中WNT信號(hào)通路與細(xì)胞分化、器官發(fā)育及腫瘤發(fā)生有著密切聯(lián)系。在小鼠移植瘤模型中，Wnt-1誘導(dǎo)信號(hào)蛋白1已被證明可增加上皮細(xì)胞Ⅱ的增殖，促進(jìn)其上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子1信號(hào)通路驅(qū)動(dòng)肺纖維化。有研究發(fā)現(xiàn)，手術(shù)切除的肺癌組織中Wnt-1的表達(dá)量高于癌旁組織，而且在非小細(xì)胞肺癌的細(xì)胞系中也觀察到Wnt-1表達(dá)量的上調(diào)［30］。Notch信號(hào)通路也在上皮細(xì)胞中被重新激活，從而誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞中的α平滑肌肌動(dòng)蛋白表達(dá)，介導(dǎo)上皮細(xì)胞中的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，而Notch信號(hào)通路的異常表達(dá)在非小細(xì)胞肺癌患者中則相對(duì)常見(jiàn)［31］。磷脂酰肌醇三磷酸能夠激活蘇氨酸激酶，使其參與細(xì)胞周期的調(diào)控，在IPF患者的血液中Ⅰ類(lèi)異構(gòu)體p110γ過(guò)表達(dá)，從而激活促纖維化生長(zhǎng)因子的下游信號(hào)傳導(dǎo)（血小板源性生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1）、上皮基底的異常增殖和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞增殖和分化［32］。研究發(fā)現(xiàn)，PI3KAKT-mTOR通路的調(diào)節(jié)參與形成非小細(xì)胞肺癌，并且與高級(jí)別腫瘤和晚期疾病密切相關(guān)［33］，且該通路的異常表達(dá)在肺鱗癌中比肺腺癌中更為常見(jiàn)［34］。因此認(rèn)為，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路異常表達(dá)在IPF-LC中起到了關(guān)鍵的作用。

3 遺傳學(xué)機(jī)制

近年，隨著現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的精進(jìn)及高通量測(cè)序的應(yīng)用，在遺傳學(xué)及表觀遺傳學(xué)方面有了更加深入的研究，研究認(rèn)為IPF-LC的發(fā)生可以用端粒酶突變、抑制基因和癌基因過(guò)表達(dá)及DNA異常甲基化來(lái)解釋。

3.1 遺傳學(xué)機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)具有家族性間質(zhì)性肺炎的肺纖維化患者表現(xiàn)出編碼表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白C、表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白A2、端粒酶組分（TERT和STC）以及與端粒相關(guān)基因的基因突變，如poly a-特異性核糖核酸酶去腺苷酸化核酸酶和端粒延伸解旋酶1調(diào)節(jié)子［35］，而基因突變都與IPF發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)［36］。LC的發(fā)生是癌基因的過(guò)表達(dá)和突變以及腫瘤抑制基因獲得性突變逐步積累的結(jié)果，例如在支氣管癌的早期有多個(gè)p53基因突變。研究發(fā)現(xiàn)，在IPF患者鱗狀上皮化生的病變中也檢測(cè)到p53基因改變，并且多分布于IPF患者纖維化區(qū)域的外周。

在IPF-LC患者的肺組織中Ras蛋白在肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞中的表達(dá)頻率顯著高于沒(méi)有肺癌的IPF患者，在IPF-LC患者中存在KRAS基因的特定點(diǎn)突變，但在肺癌組織中尚未發(fā)現(xiàn)這種突變［37］。因此，有理由認(rèn)為腫瘤抑制基因和癌基因中的這些體細(xì)胞突變以及癌基因過(guò)度表達(dá)會(huì)使IPF患者易于發(fā)生LC。CLAMON等［38］還發(fā)現(xiàn)，與家族性非小細(xì)胞肺癌相關(guān)的種系突變及其易感性，一些易患IPF的種系突變患者也同樣易患LC，而且已經(jīng)在IPF-LC家族中鑒定了兩個(gè)雜合的錯(cuò)義突變［39］，這些突變都會(huì)破壞表面活性物質(zhì)A蛋白的結(jié)構(gòu)并損害蛋白質(zhì)分泌，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)不穩(wěn)定和肺泡Ⅱ型細(xì)胞的ER應(yīng)激［40］。盡管ER應(yīng)激在腫瘤發(fā)生中的作用是有爭(zhēng)議的，但最近的證據(jù)表明ER應(yīng)激可能減弱衰老并促進(jìn)腫瘤發(fā)生。之前曾報(bào)道過(guò)易患IPF風(fēng)險(xiǎn)的TERT（rs2736100）和CDKN1A（rs2395655）兩個(gè)種系突變，同樣在IPF-LC患者中也發(fā)現(xiàn)，這些突變分別影響端粒酶功能并損害細(xì)胞對(duì)DNA損傷的反應(yīng)［41］。此外，已報(bào)道種系變體rs2736100與肺腺癌的發(fā)生相關(guān)，而且端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶、端粒酶模板RNA、端粒酶基因位點(diǎn)的多態(tài)性也被揭示為L(zhǎng)C的危險(xiǎn)因素［42-43］。但端粒功能與IPF-LC發(fā)生之間的關(guān)系一直以來(lái)存在著爭(zhēng)議［44］。

3.2 表觀遺傳學(xué)機(jī)制表觀遺傳改變能調(diào)控基因表達(dá)且不改變DNA的序列，而且能夠通過(guò)細(xì)胞分裂在代與代之間傳遞，因此在生物體生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要的作用。由于IPF和LC之間相似的致病機(jī)制，它們的甲基化模式也存在一定的相似之處。SANDERS等［45］發(fā)現(xiàn)在纖維化的發(fā)生過(guò)程中存在著870個(gè)基因的差別甲基化改變，其中406個(gè)處于低甲基化狀態(tài)，464個(gè)處于高甲基化。研究證實(shí)，在LC的腫瘤細(xì)胞中，正?；蚪M內(nèi)廣泛低甲基化以及某些抑癌基因CpGs區(qū)域的甲基化是其主要特征。在IPF-LC患者中發(fā)現(xiàn)作為啟動(dòng)子高甲基化的SMAD4基因表達(dá)顯著降低［46］，而SMAD4已被確定為腫瘤抑制基因，從而推測(cè)表觀遺傳學(xué)的改變是IPF-LC的潛在發(fā)病機(jī)制。

綜上所述，IPF和LC有著相似的組織學(xué)發(fā)病區(qū)域，在細(xì)胞學(xué)上二者同樣存在過(guò)量肌成纖維細(xì)胞持續(xù)活化和增殖性信號(hào)傳導(dǎo)途徑的持續(xù)激活，分子生物學(xué)中的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、趨化因子以及黏蛋白過(guò)表達(dá)在IPF和LC中同樣存在且促進(jìn)腫瘤的增殖和轉(zhuǎn)移，而遺傳學(xué)、表觀遺傳學(xué)中基因突變以及DNA甲基化則在IPF-LC中起著至關(guān)重要的作用。本研究基于IPF、LC在組織細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、遺傳學(xué)及表觀遺傳學(xué)等方面的聯(lián)系，明確了IPF-LC的發(fā)生機(jī)制，但是否存在有更加詳細(xì)的機(jī)制，以期進(jìn)一步開(kāi)展相關(guān)的研究。