特發(fā)性肺纖維化合并肺癌的研究進(jìn)展

張琴霞 張海福 王建軍 呂群

特發(fā)性肺纖維化(Idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)是一種原因不明，局限于肺部的慢性進(jìn)行性纖維化性間質(zhì)性肺炎，是由于肺泡上皮慢性損傷導(dǎo)致異常組織修復(fù)和肺泡結(jié)構(gòu)發(fā)生改變所致。IPF患者預(yù)后較差，死亡率在54%～70%之間，中位生存期為5～6年[1]。肺癌是IPF患者最重要的合并癥之一。在IPF患者人群中，肺癌的發(fā)病率在2.7%～48%之間，顯著高于一般人群[2]。特發(fā)性肺纖維化合并肺癌(Idiopathic pulmonary fibrosis with lung cancer，IPF-LC)患者中非小細(xì)胞肺癌是最主要的肺癌組織類型，且大多數(shù)腫瘤位于肺外周[3]。IPF合并肺癌及抗癌治療所致并發(fā)癥均是加速IPF患者死亡的重要原因，因此早期防治肺癌對(duì)IPF患者至關(guān)重要。但由于目前治療方法有限、療效差等多種因素造成了IPF-LC患者生存期短、預(yù)后不佳，因此全面了解IPF-LC的流行病學(xué)、發(fā)病機(jī)制等至關(guān)重要。

IPF-LC的流行病學(xué)

約有70%的IPF患者存在吸煙史，且IPF吸煙患者中肺癌的發(fā)生率與吸煙指數(shù)成正相關(guān)[4-5]。Yan Liu等[5]研究發(fā)現(xiàn)IPF患者中吸煙指數(shù)超過400的患者肺癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)是非吸煙者的11倍以上。此外，年齡也是IPF患者患肺癌的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，65歲以上的IPF患者肺癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較65歲以下增加2倍。Eisuke等[6]通過對(duì)632名IPF患者進(jìn)行回顧性研究發(fā)現(xiàn)IPF-LC患者的平均年齡為71.1歲，其中94.3%為男性患者，且所有患者均為吸煙者。越來越多證據(jù)支持這一觀點(diǎn)，即在有吸煙史的男性人群中，IPF的初診年齡越大，吸煙指數(shù)越高，其發(fā)展成肺癌的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)越高。同時(shí)，IPF也是肺癌的危險(xiǎn)因素，將肺癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)提高了7%～20%，并且發(fā)病率會(huì)隨著發(fā)病時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著增加[2]。Tomassetti等[7]隨訪發(fā)現(xiàn)，在所有從IPF發(fā)展為IPF-LC的患者中，肺癌在第1年和第3年的累積發(fā)病率分別為41%和82%。另外有研究報(bào)道肺纖維化合并肺氣腫綜合征(Combined pulmonary fibrosis and emphysema，CPFE)也是IPF-LC的危險(xiǎn)因素。CPFE被認(rèn)為是肺纖維化的一個(gè)重要表型，與慢性阻塞性肺疾病或單純的肺纖維化相比，CPFE可能會(huì)導(dǎo)致患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加[8]。

IPF-LC的發(fā)病機(jī)制

一、遺傳學(xué)與表觀遺傳學(xué)

Hwang等[9]通過對(duì)IPF-LC的基因組譜分析，發(fā)現(xiàn)IPF-LC中普遍存在TP53和BRAF兩種基因的顯著突變。TP53基因突變?cè)贗PF-LC患者中檢出率高達(dá)62.9%；BRAF基因在肺癌患者中有2%～4%的突變率，但在IPF-LC患者中突變率將升高至17.1%。此外，有報(bào)道稱FHIT等位基因缺失也參與了IPF患者外周肺組織的癌變[10]。由此推測(cè)，腫瘤抑制基因和癌基因的突變使得IPF患者更易發(fā)生肺癌。

近年來，隨著表觀遺傳學(xué)的不斷深入研究，DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA的調(diào)控等被認(rèn)為是表觀遺傳學(xué)調(diào)控的主要機(jī)制。Yang等[11]在鑒定了IPF中2130個(gè)異常甲基化區(qū)域后，發(fā)現(xiàn)IPF患者肺組織中有幾千個(gè)基因的表達(dá)存在差異，進(jìn)一步表明DNA異常甲基化可能通過影響特定基因的表達(dá)從而參與IPF的發(fā)病。基因啟動(dòng)子區(qū)域CpG島和全基因組的異常甲基化均可導(dǎo)致腫瘤生長(zhǎng)，被認(rèn)為是癌癥的一個(gè)重要特征，可作為診斷癌癥的一種特異性方法[12]。Rabinovich等[13]使用CpG島微陣列技術(shù)分析了IPF的甲基化模式，發(fā)現(xiàn)在其甲基化模式發(fā)生改變的CpG島中，有65%的CpG島在肺癌樣本中也發(fā)生了改變，說明IPF的甲基化模式與肺癌有部分相似。DNA高甲基化可引起其下游基因Thy-1表達(dá)減少，從而增加腫瘤細(xì)胞侵襲性以及促進(jìn)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞分化[14]。

乙酰化是具有調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄作用的一種組蛋白修飾形式。組蛋白上的乙酰基團(tuán)能夠被去乙?；D(zhuǎn)移酶(Histone deacetylase，HDAC)消除，這種消除能增強(qiáng)組蛋白與DNA的親和力，使抑癌基因表達(dá)缺失。在人類肺癌中，HDAC1、HDAC2、HDAC3的表達(dá)就有明顯的上調(diào)[15-16]。故HDAC抑制劑也已被批準(zhǔn)用于癌癥的臨床治療。另外，HDAC還通過調(diào)控纖維母細(xì)胞增殖、抗凋亡作用及細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生等促進(jìn)纖維化的形成。Sanders等[17]研究顯示HDAC抑制劑SAHA能夠通過特異性的組蛋白修飾和DNA甲基化改變，上調(diào)促凋亡基因Bak，下調(diào)抗凋亡基因Bcl-xL，最終降低博萊霉素誘導(dǎo)小鼠肺纖維化程度，改善肺功能。隨著臨床研究的深入，HDAC抑制劑將可能會(huì)是治療IPF和其他纖維性疾病的新選擇。

MiRNA是一個(gè)大型的調(diào)控RNA家族，其失調(diào)會(huì)造成多種疾病的發(fā)生。目前已證實(shí)miR-29和miR-30在IPF和肺癌中均發(fā)生下調(diào)[18]。miR-29a的下調(diào)能夠?qū)е翷OXL2和SERPINH1過表達(dá)，使得細(xì)胞外基質(zhì)成分異常而發(fā)生纖維化，也能產(chǎn)生致癌信號(hào)觸發(fā)癌細(xì)胞遷移和侵襲[19]。miR-30a可以通過抑制TET1表達(dá)，阻斷依賴于DRP-1的線粒體分裂，加重氧化應(yīng)激，造成內(nèi)皮的氧化損傷，觸發(fā)異常修復(fù)通路導(dǎo)致異常纖維化[20]。對(duì)IPF和肺癌患者的肺泡灌洗液檢測(cè)也進(jìn)一步證實(shí)了兩者具有類似的miR-29a和miR-185水平[21]。

二、細(xì)胞間通訊及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

IPF與肺癌在生物學(xué)上有著密切聯(lián)系，這兩種疾病的基本致病特征都是細(xì)胞間通訊的改變或信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的異常?？p隙連接蛋白43(Cx43)作為一種溝通細(xì)胞間信息的跨膜蛋白，參與細(xì)胞增殖和組織修復(fù)，它的低表達(dá)或表達(dá)缺失在IPF與肺癌中均有被發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為可能是IPF-LC增殖不受控制的原因之一[2]。

PI3K/AKT通路是細(xì)胞增殖、分化、粘附和存活的主要信號(hào)通路。當(dāng)PI3K/AKT信號(hào)通路被激活時(shí)，不僅可以抑制纖維母細(xì)胞死亡受體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，增加促成纖維細(xì)胞生存的蛋白激酶表達(dá)，促進(jìn)IPF的發(fā)生；而且能夠增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)缺氧和營(yíng)養(yǎng)缺乏的耐受能力，促進(jìn)細(xì)胞存活和增殖、抑制細(xì)胞凋亡從而輔助腫瘤生長(zhǎng)，同時(shí)也可以通過參與血管形成來促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移[22-23]。mTOR作為PI3K/AKT信號(hào)通路的重要下游因子，已成為癌癥治療的一個(gè)重要靶標(biāo)。而mTOR抑制劑的抗纖維化作用也得到了omipalisib Ⅰ期研究的支持，且omipalisib在IPF隊(duì)列中顯示了良好的耐受性[24]。IPF和肺癌均存在細(xì)胞的異常增殖。目前已證實(shí)PI3K/AKT信號(hào)通路的下游底物蛋白之一FoxO3a在該通路被活化時(shí)會(huì)從細(xì)胞核移到細(xì)胞質(zhì)，使得FoxO3a蛋白的活性受到抑制，最終喪失其作為細(xì)胞周期抑制劑的作用，影響細(xì)胞的凋亡，導(dǎo)致細(xì)胞的異常增殖[25]。Wnt家族調(diào)控各種細(xì)胞過程，如增殖、分化和凋亡，Wnt/β-catenin能在上皮細(xì)胞中誘導(dǎo)間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，使纖連蛋白升高。β-catenin的核易位會(huì)促進(jìn)靶基因的轉(zhuǎn)錄參與腫瘤的進(jìn)展；β-catenin核聚集增加會(huì)導(dǎo)致其下游靶基因cyclinD1、纖粘蛋白和MMP-7高表達(dá)，最終導(dǎo)致IPF的發(fā)生[26]。雖然目前對(duì)于PI3K/AKT、Wnt/β-catenin等信號(hào)通路的具體機(jī)制還未完全闡明，但隨著它們?cè)贗PF和肺癌發(fā)生發(fā)展中的作用逐漸被認(rèn)識(shí)，對(duì)各種干預(yù)IPF-LC進(jìn)程的研究也將不斷深入。

三、上皮細(xì)胞—間充質(zhì)轉(zhuǎn)化

上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial-mesenchymaltransition，EMT)是多種組織上皮損傷、纖維化以及細(xì)胞遷移的重要機(jī)制。癌癥進(jìn)展的一個(gè)關(guān)鍵步驟是癌細(xì)胞通過周圍組織和血管向遠(yuǎn)處遷移，而EMT可以使細(xì)胞間黏附喪失，使癌細(xì)胞獲得遷移、侵襲，最終轉(zhuǎn)移的能力[27]。EMT可以誘導(dǎo)產(chǎn)生TGF-β、FGF2、EGF等細(xì)胞因子，其中TGF-β涉及多種細(xì)胞功能，是EMT的關(guān)鍵調(diào)控因子，其介導(dǎo)的多種機(jī)制可促進(jìn)肺纖維化的發(fā)生[28]。在慢性肺損傷或可溶性介質(zhì)持續(xù)刺激下，TGF-β可以使肌成纖維細(xì)胞發(fā)生活化和分化，造成成纖維細(xì)胞和其他間充質(zhì)細(xì)胞增殖積累，與此同時(shí)，肺纖維化基質(zhì)本身也可以促進(jìn)持續(xù)的肌成纖維細(xì)胞存活和積累，使細(xì)胞外基質(zhì)蛋白過度沉積，導(dǎo)致氣體交換減少，肺功能受損，最終形成IPF[29-30]。LOX家族負(fù)責(zé)膠原蛋白和彈性蛋白交聯(lián)，在纖維化病變中過度表達(dá)。其中，LOXL2被證實(shí)在IPF中大量表達(dá)，使膠原分子交聯(lián)數(shù)量升高，組織剛度增加；同時(shí)其在癌癥增殖中也起到信號(hào)傳遞的作用[31]。

四、端粒長(zhǎng)度的變化

端粒是存在于真核細(xì)胞線狀染色體末端的一種回環(huán)結(jié)構(gòu)，大多數(shù)真核生物通過端粒酶來維持端粒長(zhǎng)度。在衰老過程中，幾乎所有人體組織的端粒都會(huì)發(fā)生縮短[32]。在支氣管和肺泡上皮干細(xì)胞中，干細(xì)胞的端?？s短是影響其再生能力的一個(gè)關(guān)鍵因素，可加速上皮細(xì)胞凋亡，所以端粒的異?？s短常常被認(rèn)為是肺部疾病進(jìn)展不良的一個(gè)重要因素。在IPF患者中，端粒蛋白復(fù)合物、端粒亞單位或調(diào)節(jié)蛋白的基因常常會(huì)發(fā)生突變，這些突變基因影響端粒酶活性，加速端?？s短，進(jìn)而引起組織修復(fù)異常[33]。Antoniou等[34]發(fā)現(xiàn)IPF肺組織中端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶和端粒酶RNA組分的表達(dá)均下降，它們表達(dá)的減弱抑制了端粒酶活性，進(jìn)而促進(jìn)了肺纖維化的形成，但其具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。除此之外，端粒不穩(wěn)定在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中也具有重要作用。端粒酶基因突變導(dǎo)致的端粒不穩(wěn)定及加速端?？s短均會(huì)增加癌癥的發(fā)生率，尤其是因端粒酶途徑的生殖系突變而導(dǎo)致端粒過短的患者，其早期患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)明顯增加[35]。Bing Sun等[36]發(fā)現(xiàn)外周血淋巴細(xì)胞端粒長(zhǎng)度變異程度與肺癌的發(fā)生也呈顯著的正相關(guān)，且與年齡有關(guān)。端粒長(zhǎng)度變異結(jié)合平均端粒長(zhǎng)度可能有助于對(duì)肺癌高危人群的篩查。

IPF-LC的治療

目前，對(duì)于IPF-LC的治療尚無明確共識(shí)。放療及靶向治療本身就存在導(dǎo)致肺間質(zhì)纖維化的風(fēng)險(xiǎn)。IPF-LC化療方案適用性有限，而且化療會(huì)引起肺部感染、中性粒細(xì)胞減少、呼吸功能不全和心血管并發(fā)癥的發(fā)生，部分化療藥物尤其是吉西他濱、環(huán)磷酰胺、紫杉醇等常會(huì)引起嚴(yán)重呼吸困難導(dǎo)致IPF急性加重(Acute exacerbation of idiopathic pulmonary fibrosis，AE-IPF)[37]。雖然對(duì)于早期非小細(xì)胞肺癌，外科手術(shù)是首選的治療方法，但手術(shù)也是導(dǎo)致IPF病情惡化的重要危險(xiǎn)因素，甚至在對(duì)IPF患者行肺部結(jié)節(jié)診斷性穿刺活檢時(shí)，都會(huì)引起AE-IPF[38]。所以AE-IPF被認(rèn)為是IPF-LC治療過程中難以預(yù)測(cè)且具有致命性的難題。

隨著對(duì)IPF疾病本質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷深人，國內(nèi)外已經(jīng)將吡非尼酮和尼達(dá)尼布作為IPF治療的推薦用藥。吡非尼酮能降低IPF患者38%的病情進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)，使治療期間的死亡率下降60%，所有原因造成的死亡風(fēng)險(xiǎn)下降37%；尼達(dá)尼布能使IPF患者用力肺活量的年度遞減率降低68%[39]。吡非尼酮為吡啶酮類似物，通過抑制炎癥細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子表達(dá)及成纖維細(xì)胞增殖和細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生，起到抗炎、抗氧化及抗纖維化作用。已有多項(xiàng)研究證實(shí)吡非尼酮能夠使IPF患者的肺功能參數(shù)趨于穩(wěn)定，延緩肺功能的下降，且在大多數(shù)患者中顯示出良好的耐受性[39-40]。同時(shí)，吡非尼酮能夠通過激活腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞凋亡通路，以及抑制多種有助于腫瘤血管生成和纖維化的酪氨酸激酶，表現(xiàn)出抗腫瘤及延緩IPF-LC進(jìn)展的作用[3]。Iwata[41]和Kanayama[42]等通過回顧性研究均發(fā)現(xiàn)IPF-LC患者在圍手術(shù)期服用吡非尼酮可以使肺癌切除術(shù)后第30天和第90天的AE-IPF發(fā)生率明顯下降，并且也沒有觀察到與吡非尼酮相關(guān)的嚴(yán)重并發(fā)癥。RECAP以及PANORAMA等臨床試驗(yàn)均提示吡非尼酮具有良好的長(zhǎng)期安全性，胃腸道反應(yīng)、咳嗽、乏力和皮疹是其主要不良反應(yīng)，多數(shù)不良反應(yīng)發(fā)生在治療的前6個(gè)月，嚴(yán)重程度一般為輕到中度，且大多數(shù)癥狀可逆轉(zhuǎn)或控制[43]。

尼達(dá)尼布是一種多靶點(diǎn)酪氨酸激酶抑制劑，能抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、血小板生長(zhǎng)因子(PDGF)和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)的受體。而VEGF、PDGF和FGF已被證明在IPF的病理機(jī)制中發(fā)揮作用。尼達(dá)尼布還可以通過阻斷這些激酶受體來抑制腫瘤血管生成，從而抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移[44]。LUME-Lung 1[45]臨床試驗(yàn)顯示，尼達(dá)尼布可以改善基于多西他賽的肺癌二線治療，多西他賽聯(lián)合尼達(dá)尼布方案可使腺癌患者中位生存期由10.3個(gè)月延長(zhǎng)至12.6個(gè)月，而其常見的較嚴(yán)重不良反應(yīng)為可逆的AST和ALT升高，共有35例患者(n=655)死于可能與疾病進(jìn)展無關(guān)的不良事件(如敗血癥、肺栓塞等)。所以尼達(dá)尼布也于2014年被歐盟批準(zhǔn)用于一線化療失敗后晚期肺腺癌的治療藥物之一。J-SONIC研究顯示尼達(dá)尼布聯(lián)合卡鉑+白蛋白結(jié)合型紫杉醇的化療方案與單獨(dú)使用卡鉑+白蛋白結(jié)合型紫杉醇相比可明顯降低化療引起AE-IPF的風(fēng)險(xiǎn)，其中僅1人發(fā)生AE-IPF，并且前者能夠減少神經(jīng)病變、中性粒細(xì)胞減少、關(guān)節(jié)痛和肌痛等事件的發(fā)生率[46]。

結(jié) 論

隨著對(duì)IPF-LC流行病學(xué)、發(fā)病機(jī)制研究的不斷深入，各種相對(duì)應(yīng)的防治措施逐漸被重視。對(duì)于有吸煙史的老年男性患者，臨床更應(yīng)密切監(jiān)測(cè)其腫瘤標(biāo)志物及定期行胸部CT檢查，早期發(fā)現(xiàn)出肺間質(zhì)異常，預(yù)防肺癌的發(fā)生。而IPF-LC的治療除了應(yīng)強(qiáng)調(diào)抗纖維化及抗腫瘤的療效，更應(yīng)注重如何減少或避免AE-IPF的發(fā)生。如今吡非尼酮和尼達(dá)尼布的出現(xiàn)為IPF-LC的治療打開了新局面，但其臨床應(yīng)用仍比較局限，未來需要更多臨床研究去支持。另外，表觀遺傳學(xué)改變和其他分子生物標(biāo)記物的作用，仍有待進(jìn)行更深入的研究，為以后IPF-LC的治療提供新選擇。