特發(fā)性肺纖維化發(fā)病機(jī)制及藥物研究新進(jìn)展

劉建，王玥，王玉光

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京中醫(yī)醫(yī)院呼吸科，北京 100010)

特發(fā)性肺纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)是一種慢性進(jìn)展性致纖維化肺部疾病，好發(fā)于中老年男性，總體預(yù)后不良[1]。IPF主要臨床表現(xiàn)為干咳和呼吸困難，患者多因呼吸衰竭死亡。隨著對(duì)IPF的不斷研究，關(guān)于IPF發(fā)病機(jī)制、病理特點(diǎn)、診斷策略、治療方案的認(rèn)識(shí)發(fā)生了巨大變化，有研究表明持續(xù)的上皮細(xì)胞微損傷及肺纖維化是IPF主要致病途徑[2]。研究發(fā)現(xiàn)多種促纖維化途徑促進(jìn)IPF發(fā)生發(fā)展，雖然目前已完成或正在進(jìn)行多項(xiàng)針對(duì)性藥物開(kāi)發(fā)，但仍沒(méi)有一種可以完全治愈的藥物。美國(guó)食品藥品管理局已批準(zhǔn)的治療IPF的藥物吡非尼酮和尼達(dá)尼布均被認(rèn)為可以延緩IPF進(jìn)程(包括延緩肺功能及運(yùn)動(dòng)耐力的下降、延長(zhǎng)生存期等)[3-4]。然而，對(duì)于臨床中如何正確使用這兩種抗纖維化藥物，如初始藥物選擇、用藥時(shí)機(jī)、藥物療程及聯(lián)合使用風(fēng)險(xiǎn)等實(shí)際應(yīng)用方面仍存在許多問(wèn)題?，F(xiàn)回顧總結(jié)IPF發(fā)病機(jī)制以及抗纖維化藥物研究進(jìn)展，對(duì)臨床的藥物試驗(yàn)研究予以綜述。

1 IPF發(fā)病機(jī)制

目前IPF的發(fā)病機(jī)制仍不明確，發(fā)病機(jī)制理論假說(shuō)已從炎癥假說(shuō)發(fā)展為公認(rèn)的上皮細(xì)胞假說(shuō)[5]。上皮細(xì)胞假說(shuō)認(rèn)為在遺傳易感染性的背景下，肺泡上皮持續(xù)的微損傷是異常組織修復(fù)過(guò)程的第一驅(qū)動(dòng)因素。

1.1始動(dòng)觸發(fā)因素 IPF與某些危險(xiǎn)因素有關(guān)，危險(xiǎn)因素包括吸煙、病毒感染、環(huán)境污染、慢性誤吸、遺傳易感性和藥物[6-7]。然而，這些危險(xiǎn)因素都不能對(duì)IPF進(jìn)展性或肺纖維化發(fā)病率與年齡之間的正相關(guān)性做出充分解釋。

病毒、真菌和細(xì)菌在IPF的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮潛在的作用。研究發(fā)現(xiàn)，與正常人群相比，間質(zhì)性肺病患者的肺部可觀(guān)察到異常細(xì)菌菌落[8]。IPF肺內(nèi)微生物組成分析可用于解釋疾病的發(fā)病機(jī)制，有望成為疾病預(yù)后的生物標(biāo)志物[9]。此外，IPF進(jìn)展相關(guān)生物標(biāo)志物的預(yù)后評(píng)估研究證實(shí)了外周血免疫基因表達(dá)與IPF中支氣管肺泡灌洗液微生物特征有關(guān)[10]。病毒(如EB病毒、巨細(xì)胞病毒、丙型肝炎病毒、人皰疹病毒-7和人皰疹病毒-8)在IPF的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮輔助因子作用，但鼠型皰疹病毒-68感染年輕、健康小鼠時(shí)則不引起肺纖維化，而鼠型皰疹病毒-68與博來(lái)霉素聯(lián)合刺激可顯著增強(qiáng)小鼠肺纖維化程度[11-12]。一項(xiàng)研究顯示，抗生素治療IPF可減少呼吸道感染、提高療效、降低病死率，鞏固微生物與IPF之間的聯(lián)系[13]。

越來(lái)越多的研究證實(shí)表觀(guān)遺傳改變?cè)贗PF發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮核心作用[14]。DNA甲基化和組蛋白修飾可能介導(dǎo)遺傳和環(huán)境對(duì)基因表達(dá)及疾病特征的影響[14]。研究發(fā)現(xiàn)，2 130個(gè)全基因組中34.65%的甲基化區(qū)域與IPF常見(jiàn)遺傳變異基因表達(dá)變化顯著相關(guān)[15]。吸煙和衰老是表觀(guān)遺傳修飾的主要影響因素[16]。全基因組研究顯示，DNA甲基化的隨機(jī)變化在衰老干細(xì)胞中表達(dá)遺傳鑲嵌，表觀(guān)遺傳學(xué)漂移理論會(huì)限制細(xì)胞可塑性，導(dǎo)致年齡相關(guān)疾病的發(fā)生，如IPF的發(fā)生發(fā)展[17]。

1.2持續(xù)纖維化 IPF的典型特征是持續(xù)、進(jìn)展性纖維化過(guò)程。上皮-間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化、成纖維細(xì)胞增殖、周細(xì)胞和循環(huán)纖維細(xì)胞的介入有助于促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞的分化和增殖。肌成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞外基質(zhì)會(huì)導(dǎo)致瘢痕形成和組織僵硬。此外，有證據(jù)表明，IPF急性加重時(shí)循環(huán)纖維細(xì)胞的比例增加，超急性期結(jié)束時(shí)減少，因此循環(huán)纖維細(xì)胞升高提示IPF預(yù)后不良[18]。許多促纖維化介質(zhì)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路參與IPF的發(fā)病，其中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)可能是最重要的促纖維化細(xì)胞因子[19]。在IPF患者的肺內(nèi)可觀(guān)察到血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet-derived growth factor，PDGF)和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子的釋放增加，并且在IPF動(dòng)物模型中阻斷PDGF受體或成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，可以減弱肺纖維化程度[20]。

IPF典型病理特征是存在成纖維細(xì)胞灶，表現(xiàn)為小簇的樣排列活性成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞和增生肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞。成纖維細(xì)胞灶內(nèi)的肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞與間充質(zhì)細(xì)胞之間的相互關(guān)聯(lián)產(chǎn)生異常串?dāng)_，增強(qiáng)TGF-β、PDGF等促纖維化作用，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)沉積和減少膠原蛋白降解。

1.3炎癥細(xì)胞 炎癥細(xì)胞可能在IPF中發(fā)揮重要作用。早期炎癥細(xì)胞參與損傷的正常修復(fù)，巨噬細(xì)胞通過(guò)產(chǎn)生刺激炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子，招募成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入組織正常修復(fù)過(guò)程，當(dāng)損傷持續(xù)存在時(shí)，則招募中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生促纖維化細(xì)胞因子PDGF[21]。目前，淋巴細(xì)胞在IPF發(fā)病機(jī)制中的作用仍未明確，淋巴細(xì)胞因子與IPF的發(fā)病密切相關(guān)，輔助性T細(xì)胞產(chǎn)生的白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1α、腫瘤壞死因子-α、PDGF和TGF-β具有促纖維化作用，與健康人群和其他肺部疾病患者相比，IPF患者支氣管肺泡灌洗液和外周血中，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞數(shù)量減少，說(shuō)明淋巴細(xì)胞可能在IPF發(fā)病的初始階段發(fā)揮重要作用。Kotsianidis等[22]發(fā)現(xiàn)IPF肺內(nèi)γ干擾素的水平降低，認(rèn)為γ干擾素可抑制成纖維細(xì)胞活性并切斷輔助性T細(xì)胞2反應(yīng)。

2 IPF藥物研究

抗感染治療在IPF中缺乏有效依據(jù)，更新的IPF治療臨床實(shí)踐指南并不推薦使用抗凝治療[1]。目前，公認(rèn)的兩種延緩IPF纖維化進(jìn)程藥物，即吡非尼酮和尼達(dá)尼布的上市，徹底改變了IPF的治療現(xiàn)狀[23]。

2.1抗纖維化藥物 2014年，美國(guó)同時(shí)批準(zhǔn)了INPULSIS和ASCEND研究的兩種新的IPF治療方法[24]。吡非尼酮是一種具有多效抗纖維化、抗炎和抗氧化作用的吡啶酮類(lèi)化合物。ASCEND研究發(fā)現(xiàn)，在治療后第52周，吡非尼酮組用力肺活量(forced vital capacity，F(xiàn)VC)減少193 mL，死亡人數(shù)較對(duì)照組減少47.9%[4]。尼達(dá)尼布(既往稱(chēng)為BIBF1120)是一種細(xì)胞內(nèi)多種酪氨酸激酶抑制劑，與安慰劑組相比，尼達(dá)尼布治療組的FVC年變化率降低，IPF急性發(fā)作的發(fā)生率較低[25]。吡非尼酮及尼達(dá)尼布應(yīng)用過(guò)程中均存在輕度至中度不良事件，吡非尼酮主要表現(xiàn)為胃腸道癥狀(惡心、消化不良)、肝功能異常和皮膚光過(guò)敏；尼達(dá)尼布表現(xiàn)為胃腸道不良反應(yīng)(腹瀉、惡心和嘔吐)和肝酶水平增高，這些藥物可以減緩疾病惡化，但并不能治愈肺纖維化。研究表明，無(wú)論患者肺功能受損程度如何，都應(yīng)盡早開(kāi)始IPF的抗纖維化治療[26-27]。但臨床醫(yī)師對(duì)藥物應(yīng)用管理的認(rèn)識(shí)仍存在一定問(wèn)題。

吡非尼酮和尼達(dá)尼布具有相似的臨床療效和耐受性，其潛在不良反應(yīng)中也有部分癥狀重疊[4，25]。因此，選擇治療藥物時(shí)應(yīng)考慮IPF患者特征，包括并發(fā)癥、長(zhǎng)期用藥及患者要求等，當(dāng)患者無(wú)法耐受不良反應(yīng)時(shí)，應(yīng)考慮更換藥物。一項(xiàng)將吡非尼酮治療改為口服尼達(dá)尼布治療的回顧性研究表明，口服尼達(dá)尼布患者的耐受性更好[28]。但仍需要大樣本、多中心的研究提供更多證據(jù)。

CAPACITY和ASCEND試驗(yàn)數(shù)據(jù)的亞組分析顯示，與安慰劑組相比，吡非尼酮組6個(gè)月內(nèi)FVC下降≥10%，在隨后6個(gè)月中，吡非尼酮組較少出現(xiàn)FVC下降≥10%或患者死亡[29]。INPULSIS-ON試驗(yàn)提供了關(guān)于長(zhǎng)期治療效果的證據(jù)，試驗(yàn)證明尼達(dá)尼布的療效可保持3 年，中期分析顯示FVC患者≤50%和基線(xiàn)預(yù)測(cè)的50%以上FVC與第48周相似，表明尼達(dá)尼布可能為晚期疾病患者提供類(lèi)似的益處，但此研究?jī)H納入了24例FVC≤50%預(yù)測(cè)的患者，樣本量較小[30]。

藥物聯(lián)合治療在呼吸系統(tǒng)疾病中常用于治療哮喘、慢性阻塞性肺病[31]。但吡非尼酮及尼達(dá)尼布聯(lián)合應(yīng)用的耐受性和功效仍未明確。一項(xiàng)50例患者的小樣本隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，吡非尼酮及尼達(dá)尼布聯(lián)用的結(jié)果似乎是安全的[32]。一項(xiàng)12周隨機(jī)試驗(yàn)評(píng)估了尼達(dá)尼布聯(lián)合吡非尼酮的安全性和耐受性，但未觀(guān)察到兩者藥動(dòng)學(xué)的相互作用[33]。一項(xiàng)為期24周的單任務(wù)研究對(duì)吡非尼酮與尼達(dá)尼布聯(lián)合治療至少12周的安全性和耐受性進(jìn)行了分析，該研究結(jié)果表明吡非尼酮與尼達(dá)尼布聯(lián)合治療的安全性較好，但兩種藥物之間仍存在重疊不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，目前建議避免同時(shí)使用兩種抗纖維化藥物[34]。

2.2IPF臨床藥物試驗(yàn)研究

2.2.1改善細(xì)胞外基質(zhì)沉積藥物 成纖維細(xì)胞活化和過(guò)量的細(xì)胞外基質(zhì)沉積是IPF持續(xù)纖維化的標(biāo)志，其中TGF-β激活是纖維化進(jìn)展的主要因素，干預(yù)促纖維化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑可能成為新的治療方法。

STX-100是一種人源化單克隆抗體，作為αVβ6整合素的拮抗劑已被用于抑制TGF-β活化。STX-100正在進(jìn)行第二階段評(píng)估試驗(yàn)(NCT01371305)，用于確定IPF患者皮下給藥的安全性和耐受性。GLPG-1690是口服選擇性自分泌運(yùn)動(dòng)因子抑制劑[3]。一項(xiàng)隨機(jī)、安慰劑、對(duì)照 Ⅱ 期臨床試驗(yàn)(NCT02738801)對(duì)GLPG-1690藥物的安全性、耐受性、藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示GLPG-1690的藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)與健康對(duì)照組一致，GLPG-1690組和安慰劑組的肺活量的平均變化量分別是25 mL(-75～124 mL)和-70 mL(-208～68 mL)[3]。BMS-986020是高親和力溶血磷脂酸受體1的受體拮抗劑，Ⅱ期臨床試驗(yàn)研究結(jié)論說(shuō)明，與安慰劑相比，BMS-986020能顯著延緩IPF患者FVC的下降速度[35]。結(jié)締組織生長(zhǎng)因子是一種多效生長(zhǎng)因子，參與上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、膠原沉積和纖維化細(xì)胞過(guò)程。FG-3019是針對(duì)結(jié)締組織生長(zhǎng)因子的單克隆抗體，該藥物的Ⅱ期臨床藥物研究(NCT01262001)確定了每3周靜脈內(nèi)輸注FG-3019的安全性和耐受性，總療程為45 周，初步結(jié)果顯示，治療后IPF患者FVC下降>10%比例和高分辨率CT定量評(píng)分系統(tǒng)都表現(xiàn)出良好的結(jié)果[36]。另一項(xiàng)隨機(jī)、安慰劑對(duì)照的Ⅱ期臨床試驗(yàn)對(duì)FG-3019的安全以及FVC在第48周后對(duì)比基線(xiàn)水平的變化(NCT01890265)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示FG-3019組患者疾病進(jìn)展比例低于安慰劑組(10.0%比31.4%)，說(shuō)明FG-3019具有良好的耐受性，安全性與安慰劑相似[37]。TD139是硫代二半乳糖苷Ⅰ的衍生物，具有抗半乳糖凝集素-3特征，通過(guò)干粉吸入器給藥。一項(xiàng)1/2階段隨機(jī)、雙盲、多中心、安慰劑對(duì)照試驗(yàn)的中期研究結(jié)果顯示，TD139的安全性和耐受性良好，研究也因此進(jìn)入Ⅱb期試驗(yàn)階段[38]。

2.2.2酪氨酸激酶拮抗劑 尼達(dá)尼布臨床試驗(yàn)顯示其在減緩IPF肺功能下降方面發(fā)揮顯著作用，其他酪氨酸激酶抑制劑是開(kāi)發(fā)IPF新藥的熱點(diǎn)[39]。CC-9001是一種尚未批準(zhǔn)用于任何臨床治療的新型口服藥物，其靶向抑制二代Jun氨基端激酶-1(Jun N-terminal kinase-1，JNK-1)，目前JNK-1在IPF患者中的安全性、耐受性、藥效學(xué)和藥動(dòng)學(xué)(NCT02510937)正在1/2階段試驗(yàn)中進(jìn)行評(píng)估[40]。GSK2126458是一種小分子選擇性的ATP競(jìng)爭(zhēng)性磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K)抑制劑，首次對(duì)IPF患者中PI3K抑制劑的安全性、耐受性和藥動(dòng)學(xué)/藥效學(xué)進(jìn)行評(píng)估的臨床研究已經(jīng)完成。一項(xiàng)雙盲、安慰劑對(duì)照的臨床試驗(yàn)，對(duì)GSK2126458的安全性和耐受性(NCT01725139)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示該藥物具有藥效學(xué)活性和可接受的安全性，最常見(jiàn)的不良反應(yīng)是腹瀉[41]。肺產(chǎn)生的趨化因子CXC趨化因子配體12可與在纖維細(xì)胞上表達(dá)的CXC趨化因子受體4結(jié)合，將纖維細(xì)胞募集到肺組織。西羅莫司作用的靶點(diǎn)是PI3K家族的絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶組分，稱(chēng)為哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白。纖維細(xì)胞CXC趨化因子受體4的表達(dá)依賴(lài)于哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白途徑。目前正在開(kāi)展一項(xiàng)雙盲、安慰劑對(duì)照臨床試驗(yàn)(NCT01462006)，以評(píng)估西羅莫司治療IPF對(duì)于肺功能和循環(huán)纖維細(xì)胞水平的影響。KD025是特異性ROCK2抑制劑，該藥物的一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照的Ⅰ期研究結(jié)果表現(xiàn)出令人滿(mǎn)意的安全性，可以下調(diào)IL-21和IL-17的水平[42-43]。達(dá)沙替尼具有抑制酪氨酸激酶活性作用，槲皮素具有抗氧化性和抗減少炎癥細(xì)胞因子、基質(zhì)金屬蛋白酶-7表達(dá)和膠原蛋白積聚的作用，達(dá)沙替尼和尼槲皮素的協(xié)同作用目前正在IPF患者的Ⅰ期臨床試驗(yàn)(NCT02874989)中進(jìn)行研究，其目的是評(píng)估與槲皮素相關(guān)的達(dá)沙替尼是否可以降低IPF患者通過(guò)皮膚活檢獲得的促炎細(xì)胞的表達(dá)[44]。

2.2.3免疫調(diào)節(jié)藥物 研究表明IPF中存在免疫失調(diào)異常，靶向生物制劑可能對(duì)IPF患者有效[45]。PRM-151是內(nèi)源性人類(lèi)先天免疫蛋白PTX-2的重組形式，PTX-2通過(guò)抑制循環(huán)單核細(xì)胞分化成具有促纖維化特征的纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞[46-47]。在一項(xiàng)隨機(jī)、盲法、安慰劑對(duì)照研究中，PRM-151首次應(yīng)用于健康志愿者和肺纖維化受試者，結(jié)果顯示PRM-151具有良好的耐受性和藥動(dòng)學(xué)，同時(shí)PRM-151和安慰劑組具有相同的輕微、短暫的不良反應(yīng)[48]。一項(xiàng)Ⅱ期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行，旨在通過(guò)肺功能、高分辨率CT 和6 min步行試驗(yàn)來(lái)評(píng)估IPF患者對(duì)24周內(nèi)PRM-151的療效及安全性(NCT02550873)。SAR156597是抗IL-4和IL-13的雙特異性抗體，第2階段關(guān)于SAR156597的安全性和耐受性的研究已經(jīng)完成(NCT01529853)，初步結(jié)果可見(jiàn)SAR156597在IPF治療中未能顯示出療效。金珠單抗是IL-13受體拮抗劑，一項(xiàng)關(guān)于金珠單抗的隨機(jī)、多中心、雙盲、安慰劑對(duì)照、平行組Ⅱ期的研究，目的是評(píng)估該化合物作為單用金珠單抗療法或與吡非尼酮聯(lián)合療法用于治療IPF患者的有效性和安全性(NCT01872689)，該項(xiàng)目還在不斷調(diào)整中。金珠單抗的研發(fā)有助于闡明發(fā)病機(jī)制。另一項(xiàng) Ⅱ 期安慰劑對(duì)照研究(NCT02345070)對(duì)SAR156597治療IPF的有效性和安全性進(jìn)行研究，目的是評(píng)估52周內(nèi)皮下注射不同劑量SAR156597的療效。IW001是用于誘導(dǎo)免疫外周T淋巴細(xì)胞耐受的純化牛Ⅴ型膠原的口服溶液[49]。一項(xiàng)6個(gè)月的開(kāi)放性、多中心臨床試驗(yàn)(NCT01199887)對(duì)IPF患者進(jìn)行研究，結(jié)果表明IW001安全性與耐受性良好，并且在肺功能穩(wěn)定中表現(xiàn)出劑量依賴(lài)性[50]。

3 小 結(jié)

通過(guò)對(duì)IPF發(fā)病機(jī)制的研究可為IPF患者提供可能的治療方法，目前IPF的主要發(fā)病途徑尚未明確，新開(kāi)展藥物研究之間的差別較大。IPF研究的主要目標(biāo)是改善肺泡間隔內(nèi)異常細(xì)胞外基質(zhì)的沉積，在吡非尼酮、尼達(dá)尼布治療IPF獲得批準(zhǔn)后，IPF的治療方案獲得了突破性進(jìn)展。PRM-151、IW001等通過(guò)免疫調(diào)節(jié)治療IPF取得了較好的療效。然而，IPF患者存在慢性咳嗽、呼吸困難的并發(fā)癥，亟待有效藥物的干預(yù)治療。因此，在研發(fā)抑制IPF發(fā)病進(jìn)程的藥物同時(shí)，通過(guò)添加藥物及非藥物干預(yù)措施全面管理IPF并發(fā)癥、改善患者生活質(zhì)量可能成為IPF藥物治療的另一研究熱點(diǎn)。