轉(zhuǎn)化生長因子β1對肺間質(zhì)纖維化發(fā)病機(jī)制的影響

鄭晶晶 顧玉海

轉(zhuǎn)化生長因子β1對肺間質(zhì)纖維化發(fā)病機(jī)制的影響

鄭晶晶 顧玉海

肺纖維化發(fā)病機(jī)制目前多不明確，但轉(zhuǎn)化生長因子β（TGF-β）是與肺纖維化關(guān)系較為密切的細(xì)胞因子，而TGF-β1又是重中之重。通過研究TGF-β1的信號傳導(dǎo)[TGF-β1／Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、TGF-β1活化PI3K/Akt信號通路、TGF-β1的MAPK信號傳導(dǎo)途徑、核轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB）通路等]以及TGF-β1的信號傳導(dǎo)在肺纖維化中的影響來探究TGF-β1對肺纖維化發(fā)病的影響，抑制TGF-β1對成纖維細(xì)胞的刺激作用。希望以TGF-β1為靶點通過阻斷其對肺纖維化發(fā)病的影響來尋找對肺間質(zhì)纖維化的治療新途徑。

肺纖維化；轉(zhuǎn)化生長因子β1；發(fā)病機(jī)制

肺間質(zhì)纖維化(pulmonary fibrosis，PF)是肺組織的組織結(jié)構(gòu)破壞及伴隨的間質(zhì)細(xì)胞增生和異常膠原沉積的組織修復(fù)過程。成纖維細(xì)胞在其發(fā)病機(jī)制起著重要的促進(jìn)作用，主要通過細(xì)胞轉(zhuǎn)型或過度增殖直接參與PF或通過上皮細(xì)胞及一些炎癥細(xì)胞間接啟動PF[1]。而轉(zhuǎn)化生長因子β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1)則能夠啟動上述過程，故在促進(jìn)肺成纖維細(xì)胞的上述過程中成為扳機(jī)點，決定PF的方向[2]。本文對TGF-β1在肺間質(zhì)纖維化病程中的主要作用機(jī)制作一總結(jié)，為肺間質(zhì)纖維化的治療開辟新途徑。

1 TGF-β1

TGF-β為一超級家族，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞生長及分化，分為TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3和TGF-β1β24個類型[3]。TGF-β1由肺泡巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞等多種細(xì)胞分泌。它作用于多個環(huán)節(jié)，通過刺激各種細(xì)胞外基質(zhì)的合成、沉積及抑制細(xì)胞外基質(zhì)蛋白質(zhì)的降解兩個方面，最終促使肺間質(zhì)膠原的沉積，此外TGF-β1是刺激Ⅰ、Ⅲ型膠原轉(zhuǎn)錄的主要細(xì)胞因子。

2 肺纖維化的發(fā)病機(jī)制

病理特點主要為早期的炎癥刺激破壞組織結(jié)構(gòu)以及隨后的成纖維細(xì)胞異常增殖、轉(zhuǎn)型和細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積，這一過程致使正常的肺組織結(jié)構(gòu)被替代。誘導(dǎo)肺纖維化的因素各異，如病原微生物、藥物、化學(xué)物質(zhì)、小顆粒等。西醫(yī)認(rèn)為細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相互作用，炎性細(xì)胞浸潤，腎素-血管緊張素系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，氧化、抗氧化失衡等是肺纖維化主要的發(fā)病機(jī)制；而中醫(yī)認(rèn)為六淫之邪是肺萎的主要病因，痰飲、瘀血、邪毒既是肺纖維化主要的病理產(chǎn)物，也是病情加重的主要因素。本研究僅就西醫(yī)方面的研究作一總結(jié)。

2.1 免疫學(xué)與纖維化 近來研究已顯示，機(jī)體內(nèi)存在損傷-炎癥-修復(fù)過程，當(dāng)任意兩者間因受外界影響造成平衡紊亂時，該處組織即可引起纖維化的發(fā)生[4]。在此過程中，炎癥可刺激炎性細(xì)胞活化，而活化的細(xì)胞可產(chǎn)成大量細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)形成肺纖維化；同時胞內(nèi)產(chǎn)生的趨化細(xì)胞因子促使巨噬細(xì)胞在內(nèi)的炎性細(xì)胞移向炎癥部位，而巨噬細(xì)胞可產(chǎn)生包括TGF-β和白細(xì)胞介素1（IL-1）在內(nèi)的多種細(xì)胞因子[5]，并促進(jìn)纖維原細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)化，進(jìn)而產(chǎn)生更多的ECM并沉積。機(jī)體正常修復(fù)的生理過程轉(zhuǎn)變?yōu)榛|(zhì)過度沉積病理性變，導(dǎo)致間質(zhì)纖維化的發(fā)生。

2.2 細(xì)胞因子與纖維化 TGF-β被認(rèn)為是最重要的致肺纖維化細(xì)胞因子，Goodwin等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在正常肺組織TGF-β處于非活性狀態(tài)。而當(dāng)肺上皮細(xì)胞受損時，隨著整合素分泌量增加，TGF-β活性升高和表達(dá)量也增加。

2.3 其他 結(jié)締組織生長因子可能激活并啟動TGF-β1的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程[7]，有試驗證明作為TGF-β1的下游效應(yīng)介質(zhì)結(jié)締組織生長因子(CTGF)可促進(jìn)上皮細(xì)胞的表達(dá)，因此在纖維化過程中有著至關(guān)重要的影響。

2.3.1 TGF-β1促進(jìn)ECM合成 促進(jìn)如膠原蛋白、粘連蛋白等ECM的表達(dá)并抑制其降解，動物體內(nèi)局部注射TGF-β可促使傷口愈合和典型肉芽組織形成，而ECM是肺纖維化形成的重要因素之一；另一方面，還可以上調(diào)基質(zhì)的基因轉(zhuǎn)錄及翻譯，從而也影響肺纖維化的發(fā)生。

2.3.2 TGF-β1促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞向間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化 內(nèi)皮細(xì)胞在TGF-β1作用下，可轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞，并有明顯的濃度依賴性[8]。氣道上皮細(xì)胞在TGF-β1的作用下，I型膠原和內(nèi)源性的TGF-β1的釋放顯著增加，并且細(xì)胞的actin重組使細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，表明支氣管上皮細(xì)胞在TGF-β1的刺激下，可以發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞／肌纖維母細(xì)胞，引起氣道的纖維化[9]。在體外培養(yǎng)實驗中TGF-β1能夠誘導(dǎo)肺泡上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為間質(zhì)細(xì)胞[10]。

2.3.3 TGF-β1促進(jìn)成纖維細(xì)胞的生長 TGF-β1、TGF-β2促進(jìn)人成纖維細(xì)胞IL-6的產(chǎn)生，其機(jī)制可能是通過對IL-6基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)。

3 TGF-β1對肺纖維化的影響

TGF-β1在肺纖維化的早期肺泡巨噬細(xì)胞內(nèi)過度表達(dá)，而在肺泡上皮細(xì)胞卻未表達(dá)，故由肺泡巨噬細(xì)胞釋放的具有生物活性的TGF-β1是導(dǎo)致肺纖維化的關(guān)鍵因素[11]。

TGF-β1與其他因子相互作用：基質(zhì)金屬蛋白酶12（MMP-12）在TGF-β1誘導(dǎo)的炎癥、纖維化、凋亡中起重要作用，誘導(dǎo)MMP-12分泌增加；MMP-12缺乏的動物，TGF-β1誘導(dǎo)的肺纖維化明顯減輕[12]。

4 抑制TGF-β1對肺纖維化成纖維細(xì)胞的刺激作用

大量實驗證明，TGF-β1對肺纖維化的刺激作用可被抑制或阻斷：不同濃度的IL-7均降低TGF-β1對成纖維細(xì)胞的刺激作[13]，TGF-β3拮抗TGF-β1[14]，從而抑制PF的形成，肺纖維化模型大鼠實驗也證明了TGF-β1的促纖維化過程可被核因子-κB抑制劑二硫代氨基甲酸吡咯烷所抑制[15]。

5 TGF-β1的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在肺纖維化中的影響

Smads蛋白是最近幾年發(fā)現(xiàn)參與TGF-β超家族信號在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)的一族信號蛋白[16]。TGF-β本身是以無活性的形式存在于細(xì)胞內(nèi)，其表達(dá)需借助相對應(yīng)的信號通路，其中Smads通路是最重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，TGF-β1生物學(xué)活性的發(fā)揮有賴于正常的TGF-β/Smads信號傳導(dǎo)途徑。此外，TGF-β1活化PI3K/Akt信號通路、TGF-β1的絲裂原激活的蛋白激酶（MAPK）信號傳導(dǎo)途徑、JNK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、核轉(zhuǎn)錄因子（NF-кB）通路等也有研究。

5.1 TGF-β1／Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 肺間質(zhì)纖維化病程中，TGF-β1／Smad信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路扮演了重要的角色，通過阻斷該通路中的多個位點，減輕或阻止肺間質(zhì)纖維化進(jìn)程，其中

LY2157299等小分子抑制物在國內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用于I期臨床試驗[17]。

5.2 TGF-β1活化PI3K/Akt信號通路 TGF-β1可以激活P13K信號通路，并且通過該信號通路對細(xì)胞增殖、分泌、遷移產(chǎn)生影響，誘導(dǎo)人肺上皮-間質(zhì)細(xì)胞分化[18]。P13K信號通路通過其內(nèi)部的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程分，影響細(xì)胞增殖、遷移和粘附等功能，在一定程度上也能夠增加I型膠原蛋白的表達(dá)。

5.3 TGF-β1的MAPK信號傳導(dǎo)途徑 TGF-β1的MAPK信號傳導(dǎo)通路與纖維化的發(fā)生有密切關(guān)系。其中

TGF-β1介導(dǎo)的Smads與ERK通路，通過對成纖維細(xì)胞的激活作用、ECM的聚集、促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子活化以及對多種炎性因子生成的調(diào)控等機(jī)制來調(diào)節(jié)纖維化過程。

5.4 TGF-β1/JNK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 趙偉等[19]的實驗證明

c-Jun氨基末端激酶（JNK）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的異常激活在非糖尿病PF的過程中發(fā)揮重要作用。

5.5 核轉(zhuǎn)錄因子通路 核轉(zhuǎn)錄因子（NF-кB）是一個轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族。在靜息狀態(tài)下，表現(xiàn)出無活性，此時NF-кB抑制蛋白1-кB與之結(jié)合；而當(dāng)1-кB磷酸化，失去和NF-кB結(jié)合的能力，NF-кB被激活，通過一系列級聯(lián)放大反應(yīng)，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，引發(fā)炎癥反應(yīng)[20]。炎癥反應(yīng)激活肺纖維化，從而證明

NF-кB促進(jìn)纖維化進(jìn)程[21]。Fujimoto等[22]向肺纖維化大鼠模型灌胃NF-кB通路抑制劑SP100030，1周后發(fā)現(xiàn)炎性因子的分泌量也明顯減少，纖維化程度減輕，肺損傷明顯減輕。故

NF-кB通路與肺纖維化發(fā)生有關(guān)，可以此為基點抗纖維化治療[23]。

6 小結(jié)

隨著工業(yè)社會的不斷發(fā)展，肺纖維化發(fā)病呈持續(xù)的上升趨勢，而其治療仍未得到明顯療效。本研究總結(jié)TGF-β1的信號傳導(dǎo)和PF的機(jī)制，以期通過控制纖維化發(fā)展進(jìn)程從而在其治療領(lǐng)域有所突破。通過阻斷TGF-β1的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，起到治療或延緩疾病進(jìn)展的作用。因此可以TGF-β1為靶點尋找有效療法或藥物來阻斷或逆轉(zhuǎn)肺纖維化的發(fā)病及進(jìn)展。

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The pathogenesis of pulmonary fi brosis is still unclear at present，but transforming growth factor β（TGF-β）is related more closely to pulmonary fi brosis and cytokines， and Its member，TGF-β1，is the top priority. By study the signal transduction of TGF-β1，TGF -β1/ Smad signaling pathway, TGF-β1activation PI3K/Akt signal pathway, TGF -β1MAPK signal pathways, Transcription factors and pathways et, the effect of TGF-β1signaling on the pathogenesis of pulmonary fi brosis, to study the effect of TGF-β1on the pathogenesis of pulmonary fi brosis. Hopping to TGF -β1for the targets by blocking its effects on pulmonary fi brosis disease to fi nd new ways of treatment of pulmonary fi brosis.

Pulmonary fi brosis; Transforming growth factor -β1; Pathogenesis

10.3969/j.issn.1009-4393.2016.7.003

青海 810001 青海大學(xué) （鄭晶晶） 810007 青海省人民醫(yī)院呼吸科 （顧玉海）

顧玉海 E-mail:qhguyuhai@163.com