任亞飛 蔣亞男 謝璠 石宇紅

桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院（廣西桂林541001）

系統(tǒng)性硬化癥（systemic scleroderma，SSc）是一種以組織纖維化、閉塞性微血管損傷、免疫異常為特點(diǎn)的異質(zhì)性的自身免疫性疾病［1］，可導(dǎo)致多器官纖維化。肺間質(zhì)病變（interstitial lung disease，ILD）是SSc患者最嚴(yán)重的并發(fā)癥，40%的SSc?ILD患者將在診斷后10年內(nèi)死亡［2］，對(duì)SSc的發(fā)病率、病死率有著重要影響［1］。許多研究推動(dòng)了SSc?ILD的發(fā)展并對(duì)其發(fā)病機(jī)制已有了一定的了解，以氧化與抗氧化體系失調(diào)、持續(xù)炎癥反應(yīng)、大量促炎及促纖維化因子蓄積為主，但其發(fā)病機(jī)制迄今仍不明確，尋找新的治療靶點(diǎn)、治療方向迫在眉睫。本文從細(xì)胞因子、信號(hào)通路、新型標(biāo)志物、TLR?4受體等多方面對(duì)SSc?ILD的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 細(xì)胞因子

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子?β（transforming growth factor，TGF?β）是一種多效細(xì)胞因子，由損傷的肺細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、炎性細(xì)胞等釋放，包括 TGF?β1、TGF?β2、TGF?β3三種亞型，其中TGF?β1是肺纖維化發(fā)病的中心［3］。

SSc?ILD發(fā)病的關(guān)鍵機(jī)制是持續(xù)性的肺損傷引起肺泡巨噬細(xì)胞刺激，導(dǎo)致成纖維細(xì)胞活化并向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變，誘導(dǎo)促纖維化介質(zhì)如TGF?β、結(jié)締組織組織生長(zhǎng)因子（connective tissue growth factor，CTGF）等釋放增多［4?5］。TGF?β作為一種多效性的促纖維化細(xì)胞因子調(diào)控著細(xì)胞增殖、分化、遷移、黏附、細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）以及膠原（collagen）的合成，刺激成纖維細(xì)胞分化為肌成纖維細(xì)胞［6］。而SSc?ILD中最早病變是對(duì)肺泡上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的損傷［1］。TGF?β可抑制肺泡上皮細(xì)胞（recurrent alveolar epithelial cell，AEC）增殖、金屬蛋白酶?7（matrix metalloproteinases，MMP?7）表達(dá)，誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞和ECM蛋白的積累。

TGF?β一方面是損傷修復(fù)、血管生成和免疫調(diào)節(jié)所必需的；另一方面又是惡性腫瘤轉(zhuǎn)移和纖維化所必不可少的［6］。TGF?β促進(jìn)上皮細(xì)胞凋亡、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、上皮細(xì)胞遷移、膠原合成及成纖維細(xì)胞增殖并轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞，誘導(dǎo)基質(zhì)高蛋白酶的表達(dá)，通過激活上皮?間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial?mesenchymal transition ，EMT）相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶（如MMP?2和MMP?9）以及細(xì)胞外基質(zhì)成分（如纖維蛋白和膠原蛋白）的表達(dá)，從而促進(jìn)肺組織發(fā)生炎癥、損傷及纖維化［7］。同時(shí)TGF?β通過在上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞中誘導(dǎo)包括內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothe?lial growth factor，VEGF）在內(nèi)的關(guān)鍵的血管生成因子分泌，促進(jìn)血管生成環(huán)境的形成，然而隨著時(shí)間的推移過多膠原蛋白的積累減少了血管形成。TGF?β在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答中也具有關(guān)鍵作用，受傷的組織釋放TGF?β，其將炎性細(xì)胞（包括巨噬細(xì)胞）募集到損傷部位，可能進(jìn)一步釋放TGF?β加劇纖維化［8］。TGF?β在淋巴細(xì)胞（主要是T細(xì)胞和B細(xì)胞）和細(xì)胞因子的分泌、增殖中亦具有主要功能，它抑制IL?2的表達(dá)并抑制IL?2依賴性淋巴細(xì)胞增殖。

肺間質(zhì)纖維化是SSc的主要并發(fā)癥，也是其主要的致死原因。最新的的基因芯片技術(shù)發(fā)現(xiàn)早期和晚期SSc?ILD的肺組織基因表達(dá)和支氣管肺泡灌洗（BAL）中巨噬細(xì)胞遷移、活化標(biāo)記物的異常表達(dá)以及TGF?β、干擾素?α（inter?feron?α，INF?α）的表達(dá)上調(diào)，提示巨噬細(xì)胞的聚集活化和TGF?β基因上調(diào)與SSc?ILD中肺纖維化進(jìn)展密切相關(guān)。大量數(shù)據(jù)表明，SSc小鼠外周血及皮膚TGF?β水平均升高。有條件地敲除TGF?β受體II型（TβRII）可以減弱肺纖維化；這種敲除小鼠對(duì)博來霉素誘導(dǎo)的肺纖維化有抵抗性并且存活率明顯上升［2］。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在SSc模型組小鼠肺組織中，TGF?β顯著增多伴隨著致纖維化因子如α?平滑肌肌動(dòng)蛋白（α?smooth muscle actin，α?SMA）、膠原 、MMP?9升高，提示通過上調(diào)TGF?β可能誘導(dǎo)肺纖維化［9］。TGF?β作為重要的促纖維化細(xì)胞因子，可直接促進(jìn)成纖維細(xì)胞的增殖，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞對(duì)膠原等ECM的基因轉(zhuǎn)錄及蛋白質(zhì)合成增加，并抑制ECM分解酶合成及其活性，完全去除TGF?β1后將會(huì)引起嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。鑒于TGF?β在肺纖維化的進(jìn)展中起著核心作用，阻斷TGF?β可能是潛在的治療方案。

2 信號(hào)通路

研究表明，多條信號(hào)通路參與SSc?ILD的形成和發(fā)展，包括TGF?β1/SMAD、PI3K/Akt、Wnt以及Notch信號(hào)通路等，其中TGF?β1/SMAD信號(hào)通路最為重要，研究最為廣泛。Wnt信號(hào)通路和TGF?β1信號(hào)通路共同參與調(diào)控細(xì)胞命運(yùn)。

2.1 TGF?β1/SMAD 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子?β（TGF?β）信號(hào)傳導(dǎo)途徑主要通過Smad信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞分化、遷移、侵襲或廣泛增生參與肺纖維化的發(fā)展。有研究表明，SSc患者皮損組織、體外培養(yǎng)的SSc成纖維細(xì)胞及硬皮病動(dòng)物模型均表現(xiàn)為TGF?β1、TGF?β受體、Smad2/3表達(dá)上調(diào)和Smad7的明顯不足［10］。

XU等［11］描述了肺纖維化的一個(gè)潛在機(jī)制，其中上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞通過Wnt/β?連環(huán)蛋白通路活化被TGF?β1/Smad2/3信號(hào)傳導(dǎo)激活。在SSc?ILD中，TGF?β與其細(xì)胞表面異二聚體受體結(jié)合激活經(jīng)典或非經(jīng)典途徑。在經(jīng)典途徑中，TGF?β引起Smad 2/3的磷酸化，后者再與Smad 4結(jié)合，隨后在核膜上形成新的復(fù)合物，Smad 4在這一過程中充當(dāng)轉(zhuǎn)錄激活因子，導(dǎo)致大量ECM表達(dá)。在非經(jīng)典途徑中，通過包括MAPK、PAR6和RhoA的特異調(diào)節(jié)蛋白介導(dǎo)信號(hào)傳導(dǎo)。與宿主上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞相似，TGF?β1通過激活Smad2/3，應(yīng)激激活的蛋白激酶/JUN N末端激酶信號(hào)通路，促進(jìn)α?SMA 的表達(dá)［12］。通過激活 TGF?β1/Smad2/3信號(hào)通路的間充質(zhì)轉(zhuǎn)換可能刺激肌成纖維細(xì)胞增殖和成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞［13］。目前的研究觀察到與對(duì)照組相比，HOCl誘導(dǎo)的SSc小鼠模型中TGF?β1的顯著高表達(dá)和高pSmad2/3/Smad2/3比率［14］。

2.2 PI3K/Akt信號(hào)通路 磷脂酰肌醇3激酶（phosphati dylinositol3?kinase，PI3K）為兩個(gè)亞基構(gòu)成的異二聚體：一個(gè)分子量為110 kD催化亞基（p110）和一個(gè)分子量為85 kD的調(diào)節(jié)亞基（p85）。Akt是PI3K的下游信號(hào)分子，是PI3K信號(hào)傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)，PI3K將靶蛋白如Akt募集到質(zhì)膜上，可啟動(dòng)細(xì)胞活動(dòng)的激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期及細(xì)胞生長(zhǎng)［15］。PI3K?Akt信號(hào)通路是TGF?β受體纖維化的非經(jīng)典途徑。持續(xù)Akt的激活在傷口愈合反應(yīng)中上調(diào)α?SMA表達(dá)和肌成纖維細(xì)胞分化有著重要意義，暗示Akt可能是纖維化的靶點(diǎn)。作為一種組成型活性物質(zhì)，盡管組成型活化的Akt1蛋白（myr?Akt1）在纖維結(jié)構(gòu)中誘導(dǎo)α?SMA表達(dá)，顯性負(fù)Akt1（Akt1K179M）抑制α?SMA表達(dá)［16］。TGF?β1誘導(dǎo)的非Smad信號(hào)傳導(dǎo)促進(jìn)EMT。具體而言，TGF?β1激活PI3K/Akt/mTOR途徑，從而通過mTOR復(fù)合物1在EMT期間促進(jìn)蛋白質(zhì)合成與細(xì)胞侵襲產(chǎn)生增加［17］。

2.3 Wnt/β?連環(huán)蛋白 WNT途徑是眾多信號(hào)的級(jí)聯(lián)，其涉及發(fā)育、代謝、細(xì)胞生長(zhǎng)等過程［18］。WNT/β?連環(huán)蛋白途徑在肝臟、皮膚、肺、腎和心臟纖維化中過表達(dá)［19］。WNT/β?catenin通路被認(rèn)為是PI3K/Akt/mTOR通路的上游激活劑［20］，TGF?β1通過激活經(jīng)典WNT通路刺激肌成纖維細(xì)胞分化，駐留的成纖維細(xì)胞效應(yīng)于TGF?β1并分化為收縮性肌成纖維細(xì)胞，其表達(dá)α?SMA并合成細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，特別是膠原蛋白。Wnt通路在肺損傷時(shí)被激活，CHILOSI等［21］報(bào)告Wnt/β?連環(huán)蛋白靶基因促進(jìn)核定位cyclin D1的表達(dá)、基質(zhì)溶解素引起的細(xì)支氣管病變及肺泡損傷、特發(fā)性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）患者肺樣品的纖維化病灶進(jìn)展。K?INGSHOFF等［22］報(bào)道了IPF患者的Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞（alveolar epithelial cells II，AECII）中 Wnt通路激活的類似發(fā)現(xiàn)。AECII是遠(yuǎn)端肺的兼性祖細(xì)胞，據(jù)報(bào)道其在博萊霉素誘導(dǎo)的和高氧性嚙齒動(dòng)物肺損傷模型中取代了肺泡上皮細(xì)胞和肺實(shí)質(zhì)。報(bào)道指出在博來霉素誘導(dǎo)的肺損傷模型中Wnt通路對(duì)AECs的存活作用，并且選擇性補(bǔ)充β?連環(huán)蛋白會(huì)增加AECs的凋亡。相反，多篇報(bào)道顯示通過施用Wnt抑制劑抑制Wnt途徑減弱了博來霉素誘導(dǎo)的肺纖維化［23］，盡管這種減弱可能部分通過對(duì)間充質(zhì)的作用而非在上皮細(xì)胞上。

3 新型生物標(biāo)志物L(fēng)L?37

LL?37肽是由hCAP?18原蛋白產(chǎn)生的人類抗微生物肽家族中唯一的抗菌肽，它對(duì)各種微生物具有廣泛的抗菌活性，由皮膚，呼吸道，胃腸道和泌尿生殖道上皮等的內(nèi)皮表面產(chǎn)生。LL?37還具有免疫調(diào)節(jié)、提高上皮傷口愈合中細(xì)胞活性、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡及釋放細(xì)胞因子特性，其中一些可能有助于SSc?ILD的發(fā)病機(jī)理。LL?37對(duì)SSc成纖維細(xì)胞具有抗纖維化作用和抗凋亡作用，HIZAL等［24］發(fā)現(xiàn)，SSc?ILD患者的LL?37水平明顯低于健康受試者和無ILD的SSc患者，結(jié)果可能表明較低的LL?37水平可能與ILD的進(jìn)化有關(guān)，呼吸道上皮細(xì)胞合成的LL?37可能與SSc?ILD有關(guān)。BROWN等［25］研究發(fā)現(xiàn)氣管內(nèi)注射LL?37可抑制肺泡巨噬細(xì)胞分泌TNF?α。除了其抗凋亡和促血管生成作用，LL?37也能促進(jìn)上皮遷移和增殖。因此，低LL?37水平可能導(dǎo)致肺中血管生成和上皮增生，最終引起肺纖維化。

4 TLR?4受體

Toll樣受體4（toll?like receptor 4，TLR?4）最初被認(rèn)定為脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）受體，TLR4被廣泛認(rèn)為是革蘭氏陰性細(xì)菌的先天性免疫應(yīng)答的中心。TLR?4能識(shí)別脂多糖，增加成纖維細(xì)胞對(duì)的敏感性，引起由TGF?β介導(dǎo)的前I型膠原α 1鏈（COL1 A1）mRNA和I型膠原蛋白表達(dá)增多。在TLR?4基因敲除鼠中，α?SMA表達(dá)顯著減少。TLR?4對(duì)正常成纖維細(xì)胞的刺激作用參與ECM重建和組織修復(fù)，協(xié)同增加TGF?β調(diào)節(jié)的纖維化進(jìn)程［30］。 BHAT?TACHARYYA等［26］證實(shí)在SSc患者皮膚和肺活檢標(biāo)本和原代皮膚成纖維細(xì)胞中TLR4表達(dá)增加，潛在的TLR4內(nèi)源性配體的組織染色也增加。TLR4活化增強(qiáng)了經(jīng)典的TGF?β信號(hào)傳導(dǎo)并抑制了抗纖維化微小RNA。來自同一組的相關(guān)論文表明，內(nèi)源性損傷誘導(dǎo)的TLR4配體水平的增加可能是造成硬皮病持續(xù)TLR4激活和纖維化的原因之一［27］。粘蛋白C通過TLR 4可使博來霉素誘導(dǎo)的SSc?ILD小鼠模型的肺持續(xù)纖維化［28］。

5 小結(jié)

系統(tǒng)性硬化癥相關(guān)間質(zhì)性肺疾病是一種異質(zhì)性自身免疫性疾病，其中患者表現(xiàn)出廣泛的皮膚和器官受累以及不同的疾病進(jìn)展速度。由于各細(xì)胞因子在不同細(xì)胞類型中具有多效性，靶向這些細(xì)胞因子需要更多的調(diào)查來確定治療方法。同時(shí)各影響因素之間相互聯(lián)系，其可能存在的共同通路依然不明，而越來越多的證據(jù)表明原位基因在其中占據(jù)舉足輕重的地位。盡管存在挑戰(zhàn)，但我們依然在探究其發(fā)病機(jī)制方面取得了些許進(jìn)展，本文綜述了影響SSc?ILD的各個(gè)因素，提示其可能存在的危險(xiǎn)因素，在這些領(lǐng)域的進(jìn)一步研究將更好的洞察導(dǎo)致該病的獨(dú)特的和重疊的因素，為系統(tǒng)性硬化癥相關(guān)間質(zhì)性肺疾病診療提供最新臨床思路，尋找新的治療靶點(diǎn)。