肺纖維化相關(guān)信號通路及中藥干預(yù)研究進展

羅湘蓉，黃茹妍，蔣鑫欣，潘 玲

（1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)2019級碩士研究生，廣西 南寧 530001；2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)附屬瑞康醫(yī)院，廣西 南寧 530001）

肺纖維化（Pulmonary fibrosis，PF）是一種纖維化間質(zhì)性肺病，呈慢性病程，具有進行性、致命性的特點［1-2］。目前普遍認為肺纖維化的發(fā)病機制是肺泡上皮持續(xù)性微損傷并伴有異常修復(fù)過程［3］，以肌成纖維細胞異?；罨?、細胞外基質(zhì)過度積聚、肺瘢痕形成為主要特征，最終是肺的結(jié)構(gòu)破壞和功能喪失［4］。近代醫(yī)家多從“肺痹”“肺痿”來論述肺纖維化，關(guān)于中藥治療肺纖維化的相關(guān)研究亦越來越多。筆者主要從以下幾條信號通路對近年來中藥干預(yù)肺纖維化的相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究綜述如下。

1 TGF-β1/Smad信號通路

目前轉(zhuǎn)化生長因子-β1（Transforming growth factor-β1，TGF-β1）被認為是最關(guān)鍵的促纖維化細胞因子，在肺纖維化的各種過程中起核心作用，如上皮損傷、肌成纖維細胞的增殖和分化及細胞外基質(zhì)的產(chǎn)生［5］。它通過激活Smad依賴性（主要途徑）和非依賴性途徑發(fā)揮生物學(xué)活性。Smad蛋白家族可分為受體激活型（R-Smads，包括Smads 1、2、3、5和8）、通用型（Co-Smad，包括Smad4）、抑制型（I-Smads，包括Smad6、7）3類，TGF-β1受體激酶被激活，招募并磷酸化Smad蛋白進行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)［6］。近年對該通路的研究不斷深入，使之成為肺纖維化研究中較為完整和成熟的一條通路，有很多中藥及其某些活性成分、中藥復(fù)方等可通過干預(yù)TGF-β1/Smad來發(fā)揮一定的抗肺纖維化作用。

DINESH BABU等［7］的實驗表明，薯蕷皂苷元可抑制實驗性肺纖維化TGF-β1/Smad及調(diào)節(jié)ECM對肺纖維化起保護作用。同樣，虎杖總蒽醌可能通過抑制TGFβ1-smad的激活、降低肺中HYP及血清TNF-α炎癥因子而減輕肺纖維化［8］。還有黃芪多糖（APS）可提高肺纖維化組織中E-cadherin和Smad7蛋白表達、降低TGF-β1、α-SMA和Vimentin的表達及Smad3磷酸化水平，由此降低EMT、抑制膠原蛋白的合成與沉積，減輕肺纖維化［9］。

在彭艷芳等［10］的實驗中，芪歸方有效組分可下調(diào)TGF-β1、Smad2、Smurf2蛋白和Smurf2 mRNA的表達，上調(diào)Smad7等蛋白和Smad7 mRNA的表達，抑制EMT，從而減輕肺纖維化。還有其他中藥復(fù)方如大黃蟲丸［11］、補肺湯［12］、補陽還五湯［13］、遹肺飲［14］亦能通過抑制TGF-β/Smads信號通路活化，減少ECM沉積等，以延緩大鼠肺纖維化進展。由此可見，TGF-β1/Smad通路參與肺纖維化的過程，可通過抑制該通路活化，抑制EMT、膠原蛋白的合成與沉積，從而減輕肺纖維化。

2 NF-κB通路

核轉(zhuǎn)錄因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）是一種重要的核轉(zhuǎn)錄因子，在肺纖維化過程中，NF-κB可通過促進TNF-α、IL-1β、IL-8和TGF-β1等炎癥因子的基因轉(zhuǎn)錄而介導(dǎo)肺泡炎和肺纖維化的發(fā)生與發(fā)展［15］。

很多研究表明，中藥亦可通過干預(yù)NF-κB通路來減輕肺纖維化程度。在彭艷芳等［16］的實驗中，紫檀芪組與模型組相比，大鼠肺組織中NF-κB、TGF-β1、smad3蛋白表達降低，表明紫檀芪減輕肺纖維化程度的機制與調(diào)控NF-κB/TGF-β1/smad3信號通路相關(guān)。盧林明等［17］認為白楊素可能通過降低細胞內(nèi)IκBα磷酸化水平、抑制NF-κB p65的磷酸化及其核轉(zhuǎn)移、下調(diào)Twist 1的表達而逆轉(zhuǎn)Ⅱ型肺泡上皮細胞EMT，進而減輕肺纖維化。中藥復(fù)方如大黃?蟲丸能夠抑制p38 MAPK、NF-κB、TGF-β1等、而上調(diào)Smad7的表達，由此表明它可能是通過調(diào)節(jié)p38 MAPK/NF-κB/TGF-β1通路來減少肺泡炎癥及細胞外基質(zhì)沉積，從而有效抑制肺纖維化［18］。還有加味補陽還五湯可抑制NF-κB p65活化及炎癥因子還有纖維因子的表達來抑制小鼠肺纖維化［19］。另外，李萌［20］的研究表明，扶正通絡(luò)消積三方可能通過下調(diào)IKK/IκB/NF-κB轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)分子表達，從而減輕肺損傷，抑制肺纖維化。因此，抑制NF-κB通路可能成為治療肺纖維化的一種策略。

3 MAPK信號通路

絲裂原活化蛋白激酶 （mitogen-activated protein kinase，MAPK） 主要分ERK、JNK）和p38MAPK三大類，該信號通路可通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、介導(dǎo)細胞凋亡、參與血管新生等多種途徑促進纖維化的形成［21］。

楊晗等［22］研究表明，補陽還五湯可以有效抑制PF中ERK1/2、p-ERK的表達，提示它能較好的調(diào)控ERK通路，進而抑制其產(chǎn)生的促增殖作用。亦有研究表明，益氣活血通絡(luò)方可顯著下調(diào)PF大鼠血清中TGF-β1含量及肺組織中p-ERK1/2蛋白表達水平，抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生，減輕肺纖維化的發(fā)生發(fā)展［23］。p38MAPK和JNK的激活可能參與了TGF-β1誘導(dǎo)的AECs的EMT過程［24］。在王晨等［25］的實驗中，肺纖方大劑量組VEGFR1、p38MAPK、PI3K蛋白表達均減少，和模型組相比差異明顯。吳甜甜［26］通過實驗研究，認為補腎益肺消癥方延緩肺纖維化的作用機制之一可能是通過下調(diào)GRP78、IRE1α、p-JNK、TRAF2的水平，調(diào)控JNK信號通路，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，減少細胞凋亡。此外，薯蕷皂苷元亦可有效地抑制MAPK通路中的p38MAPK通路及JNK通路的磷酸化激活，從而阻礙肺纖維化進程［27］。由此可見，MAPK信號通路在肺纖維化發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用，抑制該通路的表達，可有效延緩肺纖維化的進程。

4 PI3K-Akt信號通路

磷酯酰肌醇3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）是一種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)酶，AKT是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，被一些生長因子和細胞因子如TGF-β和IL-6以PI3K依賴的方式激活，激活下游HIF-1α、m TOR等因子，參與細胞分化、增殖、凋亡等許多細胞過程［28-29］。同樣，也有很多關(guān)于中藥干預(yù)此信號通路的相關(guān)研究。

有研究表明，黃芩苷可以通過作用于PI3K/AKT信號通路減輕博萊霉素誘導(dǎo)的大鼠肺纖維化和成纖維細胞增殖［29］。在YIN等［30］的研究中，補陽還五湯抑制TGF-β1誘導(dǎo)的A549細胞的生長，阻止細胞形態(tài)從上皮變?yōu)槌衫w維細胞，提高E-鈣粘蛋白，降低波形蛋白等的表達水平及下調(diào)PI3K、Akt的磷酸化，表明此方可通過抑制PI3K/Akt通路抑制了TGF-β1誘導(dǎo)的A549細胞膠 原蓄積和EMT，可能具有治療PF的潛力。另外，其他中藥復(fù)方如補氣活血通絡(luò)方能提高PTEN并降低PI3K、AKT、mTOR的表達［31］，益肺散結(jié)方能抑制PI3K-AKT-mTOR通路的磷酸化、介導(dǎo)自噬，進而起到抗纖維化作用［32］。因此，抑制PI3K/Akt通路也可能是治療肺纖維化的作用機制之一。

5 mTOR信號通路

哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target ofrapamycin，mTOR）是PI3K家族中的一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，是蛋白質(zhì)等生物合成、細胞周期進程、增殖及存活等的重要調(diào)節(jié)因子［33］。mTOR可與體內(nèi)其他蛋白質(zhì)形成mTORC1和mTORC2兩種復(fù)合物，mTORC1激活后，磷酸化其底物4E-BP1、P70S6K、SREBP和ULK1，進而調(diào)節(jié)ECM沉積、衰老、脂質(zhì)合成和自噬；mTORC2激活后，磷酸化AKT、SGK1和PKC，控制細胞生長、離子轉(zhuǎn)運和細胞骨架重排［34-35］。纖維化的小鼠肺組織存在mTOR的過度活化，活化的mTOR參與了肺纖維化的形成過程［36］。

p-S6位于mTOR信號通路的下游，它的表達情況可反映該通路的活化情況。有研究結(jié)果顯示，BLM模型組大鼠的肺組織中的p-S6和mTOR的平均光密度升高，提示mTOR通路的活化；而p-S6、α-SMA、mTOR等蛋白的表達可被黃芪多糖所降低，大鼠的肺泡炎和肺纖維化亦得到一定程度的減輕［37］。黃芪甲苷通可通過抑制肺組織炎癥、降低TGF-β1的表達，抑制PI3K/Akt/mTOR信號，增強肺細胞自噬，抑制EMT過程［38］。潘怡等［39］的實驗中，和假手術(shù)組相比，模型組mTOR、S6蛋白表達上調(diào)，而LC3-Ⅱ的下調(diào)；與模型組比較，各給藥組mTOR、S6蛋白表達下調(diào)，LC3-Ⅱ上調(diào)，細胞形態(tài)及自噬數(shù)量比較好，該研究表明，小鼠肺纖維化形成過程，mTOR蛋白被激活，通過抑制自噬參與了肺纖維化的發(fā)病；補陽還五湯治療肺纖維化的作用機制可能和它下調(diào)mTOR蛋白表達有關(guān)。任培中等［40］的研究中，與模型組比較，中藥各干預(yù)組大鼠肺組織中mTOR和p70S6K的mRNA表達及HA、ColⅠ和ColⅢ的蛋白表達水平降低，表明通肺絡(luò)補宗氣方可能通過調(diào)控mTOR/p70S6K來抑制肺纖維化的發(fā)生發(fā)展。另外，升陷通絡(luò)湯亦可通過調(diào)控該通路及MMPS/TIMPs系統(tǒng)等相關(guān)機制來抑制ECM的沉積，減輕肺纖維化程度［41］。近年來，關(guān)于mTOR信號通路在肺纖維化中的作用的相關(guān)研究越來越多，結(jié)合以上的相關(guān)概述，mTOR是蛋白質(zhì)合成、細胞周期進程、增殖、存活和衰老的重要調(diào)節(jié)子，其活化參與了肺纖維化的形成過程，mTOR信號在肺纖維化中的重要作用顯而易見，干預(yù)mTOR信號通路有望成為治療肺纖維化的一種新型策略。

6 小 結(jié)

目前肺纖維化發(fā)病機制未明確，臨床上缺乏特效藥物及治療手段。吡非尼酮和尼達尼布雖得以批準應(yīng)用，但也只能減緩肺功能的下降速度［42］，況且價格昂貴，多數(shù)家庭負擔不起。目前除肺移植外，尚無停止或逆轉(zhuǎn)肺功能下降的方法，但由于供體少等原因，此方法應(yīng)用受限。因此，明確PF的發(fā)病機制、探尋新的治療手段已是當前研究的熱點和難點問題。

肺纖維化進程中涉及的多條信號通路并非獨立發(fā)揮作用，而是共同構(gòu)成一個調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，從而共同影響肺纖維化的發(fā)生與發(fā)展。同樣，很多中藥不僅是對單一信號通路起作用，而是能夠通過調(diào)節(jié)多條信號通路來發(fā)揮作用，譬如補陽還五湯不僅能夠通過調(diào)控TGF-β1/Smad信號通路，還能干預(yù)mTOR等其他信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，發(fā)揮一定的抗肺纖維化作用。中藥治療肺纖維化具有多環(huán)節(jié)、多靶點、藥理作用廣泛等特點，可通過調(diào)節(jié)各種細胞因子表達水平、調(diào)控信號通路，發(fā)揮抗炎、抗氧化、介導(dǎo)細胞自噬和凋亡、抑制ECM、抑制成纖維細胞增殖、細胞外基質(zhì)沉積等作用，進而抑制或延緩肺纖維化進程。盡管如此，目前仍未發(fā)現(xiàn)關(guān)于肺纖維化的發(fā)病機制及逆轉(zhuǎn)肺纖維化的藥物的確切報道，希望今后在細胞水平、分子水平、靶點治療及中藥治療方面進一步研究，使肺纖維化治療取得更大的突破。