淺談“與肺纖維化疾病發(fā)生發(fā)展相關細胞因子”的探究

周平

【關鍵詞】肺纖維化 發(fā)生發(fā)展相關的細胞因子

[ 中圖分類號]R653.9 [ 文獻標識碼]A [ 文章編號]2096-5249（2021）27-0198-02

肺纖維化（Pulmonary fibrosis，PF） 病因眾多，形成機制復雜，發(fā)病機制尚不清楚，對該病及早正確的診斷和積極有效的治療是改善患者生存率的有力保障。

在各種損傷因素作用組織細胞后，為了刺激細胞的增殖、參與完成組織的重建，會產生一類刺激來源同一胚層發(fā)育的細胞或同類細胞的生長因子，其中以多肽類生長因子作用最顯著。除此之外，還有多種化學介質也參與到了細胞的再生及分化過程中[1]。但若組織異常修復，大量細胞因子生成、釋放后，可在彼此之間、或與炎癥細胞之間、甚至受損組織細胞之間相互聯(lián)系、共同作用，并激發(fā)一連串復雜的連鎖反應 ，加劇對肺組織炎癥損傷，破壞其免疫能力，同時激活纖維細胞功能，促進其分裂、增殖，最終導致了ECM 的生成和堆積。因此，肺纖維化的發(fā)生可認為是由細胞因子相互作用、交織成網形成的網絡結構失控后，趨化作用使大量因子釋放，促使了炎性細胞活化并向受損部位聚集，而這一前提基礎帶動了整個肺纖維化進展。

1肺組織的病理學改變

肺組織的病理學改變是當前診斷PF 最為重要的方法之一，其病理特征是以彌漫性肺泡炎癥、肺泡結構紊亂最終導致肺組織成纖維細胞增殖及大量細胞外基質聚集。主要發(fā)病機制是當肺部炎癥或損傷后，肺泡I 型上皮及血管內皮細胞均受累，Ⅱ型上皮細胞增生，這類細胞的嚴重病變促使了PDGF、ET-1 等大量的細胞因子，刺激炎癥細胞聚集、活化和一系列連鎖反應的發(fā)生。在趨化因子的催化作用下，中性粒細胞向受損位置移動、聚集和活化，組織蛋白酶、氧自由基、和膠原酶等物質釋放加重肺損傷。這些肺的組織細胞在炎癥細胞之間的相互作用，及合成、釋放的炎性介質及過量生長因子，最終激活成纖維細胞，導致成纖維細胞功能活性增強，進一步增生和形成膠原。

2血小板源性生長因子

血小板源性生長因子（ Platelet derived growth factor，PDGF） 是一種血小板α 顆粒內的堿性蛋白質，除血小板α顆粒是PDGF 的主要來源外，內皮細胞和平滑肌細胞也能合成、分泌。它是由A、B 兩條肽鏈以二硫鍵連接構成三種形式的異構體，即PDGF-AA、 PDGF-AB、PDGF-BB，作為配體可與由兩種亞基構成αα、αβ、ββ 三種形式的PDGF受體相結合，激活磷脂酰肌醇三激酶（PI3K）、磷脂酶C、酪氨酸激酶等信號轉導途徑，經過一系列磷酸化反應，發(fā)揮PDGF 促生長效應[2]。PDGF 激活后具有刺激特定細胞趨化與促進特定細胞生長的特殊生物效應，通過促進平滑肌、單核、成纖維細胞的增生、移行，引起了膠質細胞增生，加速完成了組織的創(chuàng)傷修復。

3成纖維細胞生長因子

成纖維細胞生長因子（Fibroblast growth factor，FGF） 是一類作用于間充質（ 如：結締組織），且在機體中具有重要生物活性的物質之一，毛細血管的再生受到了間充組織的影響，它可作用內皮細胞，促進其分裂，釋放溶解酶溶解基膜，有利于內皮細胞的再生。FGF 家族至少由五個相關蛋白組成，其中最重要的成員是酸性和堿性FGF（α-FGF、β-FGF） 兩種。FGF 是強烈的結締組織細胞促生長因子，對組織損傷后的修復有重要作用，在胚胎發(fā)育及血管生成中也有促進作用。

4白細胞介素

白細胞介素（Interleukin） 是一類來源于白細胞，且參與調節(jié)白細胞間相互作用的重要細胞因子，事實上，其調節(jié)作用非常廣泛，不僅局限在白細胞之間，對多種細胞的功能都有影響。它可在細胞間進行信息傳遞，加強免疫細胞的發(fā)育及成熟，并激活其活性，促進其增殖，對免疫細胞的功能及炎癥過程起重要的調控作用。血細胞生長因子也是重要的細胞因子，它與白細胞介素相互協(xié)同可發(fā)揮共同效應，參與造血及調節(jié)免疫系統(tǒng)功能。當前，已經發(fā)現了IL-1-IL-38 等38個白細胞介素[3] 它們各自具有相對獨立的復雜功能，但之間又相互作用、重疊成網絡，對機體內一系列免疫過程發(fā)揮了首要的調控作用，對機體不同生理功能的正常維持作了重要鋪墊，但在病理情況下，這些物質也是疾病發(fā)生的激活劑（ 如：參與炎性反應）。

白細胞介素-1 （Interleukin-1，IL-1） 是一種來自于巨噬細胞分泌的、參與炎性反應的物質之一，以IL-1α，IL-1β和IL-1ra 三中亞型存在，它們幾乎為促炎性細胞因子，主要通過刺激炎癥和自身免疫病相關基因的表達，誘導環(huán)氧化酶2、磷脂酶A2、一氧化氮合酶、干擾素-γ、黏附分子等效應蛋白的表達，在免疫調節(jié)及炎癥進程中扮演著重要的角色。它可使血管內皮細胞激活，使血管壁變薄，增加炎癥遞質的釋放量，并釋放WBC 粘附因子，增加炎性細胞的活化、匯集。在炎性反應中，淋巴細胞活化因子即IL-1β 作用最為顯著，它與啟動炎性反應的另一要素TNF-α 共同協(xié)作下，增強內皮細胞對IL-8 的釋放，激活中性粒細胞，吸引其大量向損傷位置浸潤、聚集。綜合以上作用開啟了肺組織損傷，為進一步演變成纖維化奠定了基礎。

白細胞介素-8 （Interleukin-8，IL-8） 是另一種重要的白細胞趨化因子，也是第一個被發(fā)現的能夠吸引白細胞移行到感染部位的細胞因子，它是嚴重組織損傷的象征，機體內巨噬細胞、內皮細胞、淋巴細胞及中性粒細胞均能釋放該物質，它對多種免疫細胞具有強有力的趨化及激動作用，因此，在炎癥反應中IL-8 就成為了一種重要的“摳機扳”。經大量研究表明，IL-8 在炎性反應過程中可激活中性粒細胞，使細胞形態(tài)結構改變、增加抗脂質過氧化物和溶酶體的釋放及活性，增強白細胞粘附物質的釋放。炎癥反應的發(fā)生，主要是促使相關炎性細胞發(fā)生趨化而形成的（ 如：中性粒細胞、單核細胞、嗜酸及嗜堿性粒細胞等）。從而致使脂質過氧化反應的發(fā)生，生成氧自由基，對肺泡上皮細胞構成損害，并促使肺泡巨噬細胞生成纖維連接蛋白、細胞因子、PGE2 等物質，使之進入肺間質內，從而激發(fā)膠原的合成，成纖維細胞的增生繁殖、ECM 的聚集[4]。Laffon[5] 等研究發(fā)現，長期吸煙的患者可損傷正常機體肺組織，而IL-8 則作為重要介質參與到了該炎性反應中。Modelska 以及Mukaida 等的研究報告中均提示，若人為干預阻斷IL-8 后，可有效降低中性粒細胞向肺損傷處浸潤，且能大大改善因內毒素、低鹽酸等刺激因素對上皮、血管內皮細胞及組織的損傷。

5腫瘤壞死因子

腫瘤壞死因子（Tumor necrosis factor，TNF） 因能造成腫瘤壞死而得名。TNF 根據其產生的結構和來源不同，可分為TNF-α 和TNF-β 兩種。TNF-α 是由淋巴和巨噬細胞激活后呈現和釋放的，是一種重要的致炎因子，在炎癥因子作用下，TNF-α 致使中性粒細胞生成脫顆粒和氧自由基，從而增加白細胞粘附因子的表達能力及其自身吞噬能力，促使血管內皮及成纖維細胞形成大量的巨噬細胞集落刺激因子，作用于整個炎性反應過程，同時TNF-α 還可誘發(fā)粘附因子的作用增強及趨化素的產生[6]，其作用可分為以下幾點：①使血管內皮細胞分泌IL-8 使血液中各炎性細胞浸潤粘附機體局部范圍，發(fā)生炎性反應;②刺激炎性介質（ 如：中性粒細胞、溶酶體等） 誘發(fā)更為嚴重的炎性反應;③損傷肺泡II 型上皮細胞，使之合成分泌的肺表面活性物質減少，引起肺表面張力增加。在整個促炎過程中，細胞因子是經過了一系列發(fā)生的、且相繼被激活釋放的過程，整個正反饋效應中，TNF-α 是關鍵的啟動因子，即先有TNF-α 釋放入血后，才有其它相關細胞因子的激活釋放。在用BLM 復制動物肺纖維化的發(fā)生過程中，肺泡Ⅱ型上皮細胞及巨噬細胞釋放TNF-α，使黏附分子釋放并與白細胞結合、增強間質分泌蛋白水解酶、膠原酶和MMP-9，吸引中性粒細胞，促進其聚集，進而導致ECM 生成和纖維化的發(fā)生[7]。

6趨化因子

趨化因子（Chemokines） 是人體在防御和清除入侵病原體等異物時，有一種能使白細胞趨集的功能，就把這具有吸引白細胞移行到感染部位的一些低分子量物質統(tǒng)稱為趨化因子。它是一類小分子細胞因子家族蛋白，它包括四個亞族：C-X-C/α 亞族，它可通過血小板堿性蛋白、IL-8、 IP-10（炎癥蛋白10）、PF-4（ 血小板因子-4） 等主要成員對中性粒細胞產生趨化作用;C-C/β 亞族，它通過主要的成員MIP-1β、巨噬細胞炎癥蛋白1α（MIP-1α）、MCP-2、MCP-3、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1/MCAF） 和I-309 等對單核細胞產生趨化作用。C 亞族的代表有淋巴細胞趨化蛋白。CX3C 亞族，Fractalkine 是CX3C 型趨化因子，對單核- 巨噬細胞、淋巴細胞及NK 細胞有趨化作用。趨化因子在炎癥反應中具有重要作用，它的主要功能是趨化細胞的遷移、刺激炎癥細胞因子的釋放、促進發(fā)育及傷口愈合。

MIP-1α、MCP-1 對炎癥反應細胞有較強的趨化效應，可激活致纖維化作用的細胞因子和介質釋放，它們是肺纖維化發(fā)生過程中重要且關系密切的趨化、免疫調節(jié)物質。因此，進一步加劇炎性細胞的作用是推進肺纖維化形成的關鍵，而在此過程中，釋放的細胞因子功能失調，引起趨化物質大量被激活則對炎癥向纖維化進展提供了基礎。

7內皮素

內皮素 （Endot helin，ET） 是由21 個氨基酸組成的多肽，是目前研究最多、了解最清楚的血管內皮衍生收縮因子（Endothelium derived contracting factor，EDCF），ET 有四種異構體，分別為ET-1、 ET-2、ET-3、ET-β。其中人的血管內皮細胞中只生成ET-1，它是由203 個氨基酸構成的ET 前肽原，在內肽酶作用下轉化成大內皮素，再經ET 轉化酶催化生成有強烈生物活性的成熟ET[8]。

ET-1 是迄今已知的縮血管能力最強的血管收縮物質之一，除此之外，它還參與了肺纖維化進程。它對平滑肌細胞和成纖維細胞有促有絲分裂作用，導致內皮細胞、平滑肌細胞、成纖維細胞DNA 合成，提高細胞增殖能力，加速成纖維細胞形成。TGF-β、PDGF、低氧血癥等因素可誘導ET 表達增強 ，分泌增加，增加的ET 能刺激成纖維細胞增殖 ，導致細胞外基質沉積 ，促使肺纖維化形成[7]。

MMPs 和TIMPs 是調節(jié)細胞外基質沉積的兩大重要蛋白酶系統(tǒng)。MMPs 是一組由結締組織細胞分泌并參與細胞外基質降解的蛋白酶，稱為基質金屬蛋白酶。MMPs家族分為五大類，它在ECM 降解和重塑過程中起著重要作用。在創(chuàng)傷修復過程中，MMPs在創(chuàng)傷修復中可消除失活組織、促進血管新生、重建新合成的結締組織和參與調控生長因子的活性等。

MMPs 還具有重要的病理意義：MMPs 表達增多和酶活性增強，可激動肺泡II 型上皮細胞、纖維細胞及中性粒細胞，產生明膠酶，這是較為重要的MMPs，分為兩種亞型（MMP-2和MMP-9），它們可產生利于基膜降解的物質，對所有基膜成分和基膜連接結構起到降解作用。導致ECM 的過度降解，表現為慢性難愈創(chuàng)面;但若MMPs 的表達不足和酶活性受抑制，使損傷進一步破壞上皮細胞、血管內皮細胞及兩者之間的基膜層，則炎性細胞浸潤更為加劇，更多成纖維細胞生成、遷移，致使膠原堆積。由于ECM的大量聚集，形成瘢痕過度增生和瘢痕結節(jié)。

MMPs 的活性可被TIMPs 控制，它是阻斷MMP 活性的一系列多功能因子，稱為基質金屬蛋白酶組織抑制因子。其具體作用主要為以下兩方面：①阻滯膠原蛋白降解，此過程常發(fā)生于激動的MMPs 階段，其機理為激動的MMPs 變成1 對1 復合體，從而抑制了MMPs 的活性;②構成復合體并阻滯MMPs 酶原激活，此過程常發(fā)生于酶原活化階段。ECM 的更新和穩(wěn)定維持是由TIMPs調控MMPs 活性來決定的。

綜上所述，隨著研究的不斷進行和深入，使我們對多種細胞因子介質或其抑制劑對肺纖維化的作用機制也有了的認識，它們在肺纖維化的發(fā)生發(fā)展中相互作用，及通過對多種細胞因子中的一個或幾個關鍵因子的有效干預，為肺纖維化的治療開辟了新的途徑。