馬 玲,魏玉麗,黃 凱,周紅剛,楊 誠(chéng)
(1.南開(kāi)大學(xué)藥學(xué)院,天津 300350;2.天津國(guó)際生物醫(yī)藥聯(lián)合研究院高通量分子藥物篩選中心,天津 300457)
特發(fā)性肺纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis,IPF)是一種原因不明的進(jìn)行性間充質(zhì)性肺疾病,組織學(xué)和影像學(xué)表現(xiàn)為尋常型間充質(zhì)性肺炎(usual interstitial pneumonia,UIP)[1-2]。IPF 患者的肺組織被細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)蛋白填充使其實(shí)質(zhì)化,致使肺泡結(jié)構(gòu)被破壞,肺順應(yīng)性降低,氣體交換受阻,最終導(dǎo)致呼吸衰竭和死亡[3]。IPF在男性較為常見(jiàn),在<50歲的人群中很少見(jiàn)(診斷的中位年齡約為65歲)。IPF發(fā)病率與胃癌、腦癌和睪丸癌相似,IPF患者確診后中位生存期為2~4年[4]。在歐洲和北美,IPF 發(fā)病率為每年 2.8~18.0/10萬(wàn)人,且隨環(huán)境污染的加重,其發(fā)病率在全球都有所上升[5]。在生理?xiàng)l件下,纖維化的發(fā)生是響應(yīng)組織損傷而啟動(dòng)的,通常由上皮損傷引起,從而導(dǎo)致凝血和炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的激活,進(jìn)而導(dǎo)致專(zhuān)司釋放ECM成分的成纖維細(xì)胞的活化、募集和增殖[6]。在IPF的纖維化過(guò)程中,傷口修復(fù)的任何階段都可能失調(diào),從而導(dǎo)致瘢痕組織不可逆地積聚。
哺乳動(dòng)物西羅莫司(雷帕霉素)靶蛋白〔mam?malian target of sirolimus(Rapamycin),mTOR〕是西羅莫司的機(jī)制靶標(biāo),mTOR信號(hào)通路在感知環(huán)境條件、調(diào)節(jié)細(xì)胞和機(jī)體功能中具有重要作用。mTOR屬于磷酸肌醇3-激酶類(lèi)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,可與體內(nèi)其他蛋白質(zhì)形成2種復(fù)合物,稱(chēng)為mTOR 復(fù)合物 1(mTOR complex 1,mTORC1)和mTORC2。mTORC1由3個(gè)核心成分mTOR,Raptor和mLST8(也稱(chēng)為G?L)及2個(gè)抑制性亞基PRAS40和DEPTOR組成。mTORC2包含mTOR和mLST8、Rictor、DEPTOR及調(diào)節(jié)亞基結(jié)合伴侶哺乳動(dòng)物應(yīng)激激活蛋白激酶相互作用蛋白1(mammalian stressactivated protein kinase-interacting protein 1,mSin1)和Protor1/2[7]。mTORC1通過(guò)磷酸肌醇3-激酶類(lèi)信號(hào)通路接受細(xì)胞內(nèi)外生長(zhǎng)因子、細(xì)胞應(yīng)激、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量變化等多種因素的影響,進(jìn)而作用于下游的2個(gè)主要底物,即核糖體蛋白S6激酶(S6K)和真核生物翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白1(eIF4E-binding protein 1,4E-BP1),從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成,調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和自噬等[8]。mTORC2主要通過(guò)調(diào)節(jié)蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)的活性調(diào)控骨架蛋白的合成、細(xì)胞的存活以及代謝[9]。
異常的mTOR信號(hào)通路參與很多纖維化疾病,如心、肝和腎纖維化[10-12]。越來(lái)越多的數(shù)據(jù)表明,mTOR信號(hào)通路在肺纖維化中具有重要作用。通過(guò)閱讀mTOR信號(hào)通路在IPF中作用的文獻(xiàn),綜述相關(guān)藥物臨床用藥及作用機(jī)制,為今后研究提供文獻(xiàn)支持。
IPF患者肺中mTOR的表達(dá)與纖維化評(píng)分和肺功能下降密切相關(guān),提示其可能與肺纖維化的預(yù)后有關(guān)[13]。在平陽(yáng)霉素(博來(lái)霉素)誘導(dǎo)的小鼠肺纖維化模型中存在mTOR的過(guò)度活化,并參與了肺纖維化形成過(guò)程[14]。并且平陽(yáng)霉素誘導(dǎo)的大鼠肺纖維化模型中肺組織內(nèi)PI3K,p-Akt和p-mTOR的蛋白表達(dá)水平與正常對(duì)照組比較也明顯升高[15]。慢病毒介導(dǎo)的mTOR-小干擾RNA(siRNA)可有效抑制大鼠百草枯中毒肺組織中mTOR表達(dá),減輕百草枯致肺組織損傷和纖維化程度[16]。mTOR信號(hào)通路還參與高氧肺損傷纖維化修復(fù)過(guò)程,西羅莫司(雷帕霉素)及mTOR-siRNA均可抑制mTOR信號(hào)通路,保護(hù)早產(chǎn)大鼠高氧導(dǎo)致的肺損傷,且對(duì)肺纖維化有一定的抑制作用[17]。
以上研究表明,在IPF模型和疾病進(jìn)展中mTOR信號(hào)異?;罨?,活化的mTOR信號(hào)通路參與了纖維化病變。以下從肺泡上皮細(xì)胞(alveolar epithelial cells,AEC)、成纖維細(xì)胞、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和致纖維化因子釋放方面簡(jiǎn)述mTOR信號(hào)通路在IPF中的作用。
肺泡上皮細(xì)胞是肺部抵御環(huán)境侵害和感染的第一道屏障[18]。組成肺泡的上皮細(xì)胞主要有2種:①Ⅰ型肺泡上皮細(xì)胞(alveolar typeⅠepithelial cells,ATⅠ)由于其扁平化的表型較大,覆蓋了90%的氣道表面,其主要功能是氣體交換[19];②ATⅡ主要功能是產(chǎn)生表面活性劑,降低肺泡內(nèi)的表面張力來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體交換[20]。IPF患者肺部表現(xiàn)出典型的肺泡上皮完整性喪失、基底膜完整性破壞和肺泡結(jié)構(gòu)塌陷[21]。一旦上皮受到損傷,傷口愈合的上皮/成纖維細(xì)胞途徑就被激活,對(duì)上皮的持續(xù)損傷和伴隨的細(xì)胞凋亡促使纖維化瘢痕的延續(xù)[22]。
1.1.1 肺上皮細(xì)胞自噬
自噬是一種進(jìn)化保守、遺傳程序化的細(xì)胞內(nèi)降解途徑,是真核細(xì)胞內(nèi)一種重要的細(xì)胞穩(wěn)態(tài)機(jī)制。自噬調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝和存活,在維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境平衡中起著重要作用。自噬缺陷廣泛存在于ECM富集、肺上皮細(xì)胞功能障礙、凋亡、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)信號(hào)刺激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(endoplasmic reticulum stress,ERS)系統(tǒng)等促進(jìn)肺纖維發(fā)生發(fā)展過(guò)程[23]。IPF的病理機(jī)制最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是肺組織穩(wěn)態(tài)受損及肺組織的異常修復(fù),維持肺組織細(xì)胞穩(wěn)態(tài)、阻斷肺組織異常修復(fù)可能成為攻克IPF的關(guān)鍵之一。細(xì)胞自噬正是維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的重要途徑,并且mTOR信號(hào)通路在自噬中起核心調(diào)控作用。
在IPF大鼠模型中,PI3K/Akt/mTOR在ATⅡ高表達(dá),抑制細(xì)胞自噬,促進(jìn)膠原蛋白合成,促進(jìn)IPF發(fā)生[24]。在條件性和誘導(dǎo)性結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合癥(tuberous sclerosis complex,TSC)致病基因Tsc1敲低SPC-rtTA/TetO-Cre/Tsc1(fx/+)(STT)小鼠中,肺泡上皮細(xì)胞中mTOR過(guò)表達(dá)。平陽(yáng)霉素引起Tsc1STT小鼠肺組織肺泡上皮細(xì)胞中的mTOR激活,自噬體減少;西羅莫司誘導(dǎo)自噬體產(chǎn)生并降低P62表達(dá)[25]。以上結(jié)果表明,肺泡上皮細(xì)胞中mTOR過(guò)度活化和肺部自噬受損與肺纖維化的發(fā)病機(jī)制有關(guān),mTOR的抑制和增強(qiáng)自噬可用于治療肺纖維化。
1.1.2 肺上皮細(xì)胞炎癥
在肺部受損后,受損的肺泡上皮細(xì)胞釋放出各種趨化因子,將趨化性單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞募集到損傷部位。在IPF中反復(fù)的細(xì)胞損傷,中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞不能被足夠快地消除,它們可連續(xù)產(chǎn)生活性氧而進(jìn)一步加劇纖維化級(jí)聯(lián)反應(yīng)。中性粒細(xì)胞募集到支氣管肺泡腔被認(rèn)為是IPF患者早期死亡的預(yù)測(cè)指標(biāo),巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞在肺纖維化小鼠模型中均被確定為促纖維化細(xì)胞類(lèi)型[26-27]。
在正常肺組織中,Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可刺激成纖維細(xì)胞增殖和膠原蛋白沉積,從而形成低氧環(huán)境,進(jìn)一步激活mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),從而促進(jìn)成纖維細(xì)胞存活和纖維化進(jìn)展[28]。TGF-β介導(dǎo)的Akt信號(hào)可進(jìn)一步激活mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),調(diào)節(jié)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等炎癥細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[29]。肺泡上皮鈉通道(epithelial sodium channel,ENaC)是清除肺泡水腫液的重要環(huán)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn),激活PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路能正向調(diào)節(jié)ENaC,抑制mTOR活性能阻斷受刺激后肺泡上皮Na+-K+-ATP泵的上調(diào),清除肺內(nèi)多余的水腫液,從而減輕肺組織損傷[30]。中華冬蟲(chóng)夏草菌絲體(Hirsutella sinensismycelium,HSM)通過(guò)抑制mTOR以及下游P70S6K的活化,顯著降低肺泡巨噬細(xì)胞的趨化性,并有效抑制炎癥細(xì)胞因子的表達(dá),抑制平陽(yáng)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化[31]。
1.1.3 肺上皮細(xì)胞凋亡
細(xì)胞黏附或黏附信號(hào)的喪失可能導(dǎo)致一種稱(chēng)為“失巢凋亡”的細(xì)胞凋亡?!笆С驳蛲觥焙芸赡艽斫Y(jié)構(gòu)細(xì)胞(包括上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞)中重要的凋亡機(jī)制,這些細(xì)胞通常黏附于基礎(chǔ)基底膜或其他ECM蛋白[32]。越來(lái)越多的證據(jù)支持在IPF中肺泡上皮細(xì)胞呈現(xiàn)凋亡易感性和成肌纖維細(xì)胞的凋亡抗性。
在IPF中,氧化應(yīng)激持續(xù)存在,通過(guò)TGF-β活化的成纖維細(xì)胞也產(chǎn)生大量的過(guò)氧化氫,誘導(dǎo)上皮細(xì)胞凋亡[33]。肺成纖維細(xì)胞也是肺泡上皮細(xì)胞凋亡、剝脫和上皮再生延遲的一個(gè)因素[34]。在TGF-β誘導(dǎo)的IPF肺成纖維細(xì)胞中,抑制mTOR的活化可保護(hù)AEC免受成纖維細(xì)胞造成的損傷[35]。在小鼠肺上皮細(xì)胞MLE-12中,微RNA(microRNA,miR)-142-3p過(guò)表達(dá)可能通過(guò)調(diào)節(jié)COX-2表達(dá)和PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路,抑制平陽(yáng)霉素誘導(dǎo)的凋亡和炎癥[36]。
在正常情況下,成纖維細(xì)胞很少或沒(méi)有肌動(dòng)蛋白相關(guān)的細(xì)胞-細(xì)胞和細(xì)胞-基質(zhì)接觸,幾無(wú)ECM產(chǎn)生。組織損傷后,成纖維細(xì)胞被活化,分化為收縮性和分泌性肌成纖維細(xì)胞,并遷移到受損組織中[37]。在受損組織局部釋放的細(xì)胞因子作用下,肌成纖維細(xì)胞合成ECM成分對(duì)損傷部位進(jìn)行修復(fù),但當(dāng)ECM蛋白分泌過(guò)多時(shí),它們會(huì)降低肺組織順應(yīng)性嚴(yán)重?fù)p害器官功能[38]。肌成纖維細(xì)胞在促進(jìn)ECM沉積,炎癥介質(zhì)釋放和上皮損傷中起重要作用,是使損傷和纖維化循環(huán)永存的關(guān)鍵因素[39]。
1.2.1 肺成纖維細(xì)胞自噬
IPF成纖維細(xì)胞灶內(nèi)肌成纖維細(xì)胞p-mTOR表達(dá)增強(qiáng),且自噬標(biāo)記蛋白LC3-Ⅱ表達(dá)降低,表明其肺成纖維細(xì)胞中存在明顯的自噬不足[40]。在TGF-β1誘導(dǎo)的原發(fā)性人肺成纖維細(xì)胞中,p-mTOR、膠原和纖連蛋白水平表達(dá)明顯升高;西羅莫司處理后,這些蛋白水平受到抑制,p-P70S6K表達(dá)增加。表明西羅莫司通過(guò)mTOR/P70S6K途徑誘導(dǎo)自噬,抑制TGF-β1誘導(dǎo)的膠原和纖連蛋白表達(dá)[41]。中藥益肺散結(jié)方也是通過(guò)PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路增強(qiáng)自噬對(duì)小鼠肺纖維化起到抗纖維化作用[42]。所以,抑制成纖維細(xì)胞中mTOR通路誘導(dǎo)自噬的發(fā)生,可有效緩解肺纖維化。
1.2.2 肺成纖維細(xì)胞的活化和細(xì)胞外基質(zhì)的表達(dá)
肺成纖維細(xì)胞的增殖和分化是ECM產(chǎn)生的前提,抑制成纖維細(xì)胞的活化,可有效抑制ECM成分的沉積。研究表明,對(duì)西羅莫司不敏感的mTORC1/4E-BP1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是人肺成纖維細(xì)胞中TGF-β刺激的膠原合成的關(guān)鍵途徑之一[43]。HSM減輕了平陽(yáng)霉素治療的小鼠成纖維細(xì)胞灶中mTOR的過(guò)度活化,從而抑制了成纖維細(xì)胞-肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化過(guò)程[31]。新型mTOR抑制劑P529抑制人肺成纖維細(xì)胞中TGF-β誘導(dǎo)的mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),抑制成纖維細(xì)胞分化和TGF-β誘導(dǎo)的ECM沉積[44]。
研究發(fā)現(xiàn),mTORC2在肺纖維化的發(fā)病機(jī)制中也起到一定作用。在TGF-β誘導(dǎo)的IPF肺成纖維細(xì)胞中mTORC2的成分Rictor表達(dá)升高,導(dǎo)致Akt激活,從而促進(jìn)纖維化基質(zhì)調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)。并且MLN0128(mTOR復(fù)合物抑制劑)抑制了TGF-β刺激的IPF成纖維細(xì)胞活化。間充質(zhì)細(xì)胞中mTORC2的作用還與mSin1相關(guān)。在肺纖維化進(jìn)程中,JNK1的過(guò)表達(dá)誘導(dǎo)了mSin1的表達(dá),并可驅(qū)動(dòng)非纖維化間充質(zhì)細(xì)胞中的mTORC2和mTORC1活化以及Ⅰ型膠原的表達(dá),這種作用可被siRNA介導(dǎo)的mSin1沉默所逆轉(zhuǎn)[45]。在IPF發(fā)展過(guò)程中,由PARK2缺乏引起的線粒體不足誘導(dǎo)了線粒體活性氧的產(chǎn)生,同時(shí)伴隨著PDGFR/mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),導(dǎo)致成肌纖維細(xì)胞分化和增殖增加[46]。以上研究證明,mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可從多種途徑誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的活化,抑制mTOR信號(hào)或可抑制成纖維細(xì)胞的活化。
1.2.3 肺成纖維細(xì)胞凋亡
在肺纖維化中,mTOR信號(hào)通路參與了肌成纖維細(xì)胞的凋亡調(diào)控。異常的PTEN/Akt/mTOR通路抑制自噬,使IPF成纖維細(xì)胞從聚合的膠原蛋白驅(qū)動(dòng)的應(yīng)激中脫敏從而產(chǎn)生抗凋亡表型,使IPF成纖維細(xì)胞在膠原蛋白上保持活力[40]。長(zhǎng)非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)能調(diào)節(jié)相鄰基因,蛋白編碼基因核糖體蛋白S6激酶B-2(ribosomal protein S6 kinase β2,RPS6KB2)為lncRNA AP003419.16相鄰的基因。學(xué)者認(rèn)為,RPS6KB2參與了衰老和IPF過(guò)程,并且RPS6KB2的激活受到蛋白激酶mTOR信號(hào)通路的調(diào)節(jié)。研究表明,IPF患者AP003419.16的表達(dá)顯著增加,而RPS6KB2同時(shí)增加,表明衰老與IPF相關(guān)[47]。進(jìn)一步研究表明,mTORC1激活減少衰老和IPF中的自噬,且該途徑的激活還有助于抵抗IPF成纖維細(xì)胞死亡[48]。
在病理學(xué)上,IPF的特征是纖維化灶,其中肌成纖維細(xì)胞和活化的成纖維細(xì)胞是主要的效應(yīng)細(xì)胞,有觀點(diǎn)認(rèn)為這些間充質(zhì)細(xì)胞通過(guò)上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換(epithelial-mesenchymal transition,EMT)從上皮細(xì)胞發(fā)育而來(lái)[49]。這雖不太可能成立,但在IPF患者肺組織樣本中,AEC的形態(tài)高度異常,形態(tài)和表型標(biāo)志物表達(dá)發(fā)生改變,其主要的特征有細(xì)胞黏附分子(如E-鈣黏蛋白)表達(dá)減少、纖連蛋白表達(dá)上調(diào)等[50]。在癌癥的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中,經(jīng)歷EMT的細(xì)胞中mTORC2被誘導(dǎo)活化,并且該過(guò)程似乎在腫瘤上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)化的過(guò)程中具有一定的控制作用[51]。研究表明,西羅莫司能逆轉(zhuǎn)某些細(xì)胞中的EMT,且完全阻斷PI3K/Akt/mTOR作用后,EMT進(jìn)程也被破壞[52]。
實(shí)驗(yàn)表明,在TGF-β誘導(dǎo)A459細(xì)胞中,西羅莫司可抑制上皮細(xì)胞的EMT進(jìn)程,進(jìn)而延緩肺纖維化進(jìn)程[53]。研究發(fā)現(xiàn),miR-503可通過(guò)抑制PI3K/Akt/mTOR/Snail信號(hào)途徑介導(dǎo)EMT過(guò)程,從而緩解二氧化硅誘導(dǎo)的肺纖維化[54]。西羅莫司抑制平陽(yáng)霉素誘導(dǎo)的小鼠肺組織中的E-鈣黏蛋白的下調(diào)和纖連蛋白的上調(diào),此外,西羅莫司預(yù)處理還可降低平陽(yáng)霉素誘導(dǎo)的小鼠肺組織中接受EMT的肺泡上皮細(xì)胞的比例[55]。抑制mTOR信號(hào)通路的活化能有效抑制EMT的發(fā)生,從而緩解肺纖維化。
在肺部損傷初期,在損傷部位AEC會(huì)分泌血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet derived growth factor,PDGF)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、TGF-β1和結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(connective tissue growth factor,CTGF)等促纖維化因子,促使肺成纖維細(xì)胞的活化和肺泡上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化,分泌膠原纖維,修復(fù)損傷部位。在IPF情況下,促纖維化因子的持續(xù)分泌,形成過(guò)量膠原纖維,最終對(duì)肺造成不可逆損傷。在肺受損組織中,TGF-β是主要的促纖維化細(xì)胞因子,整合素是由α和β亞基組成的異二聚體跨膜受體,在TGF-β的活化和釋放中起重要作用[56]。
在硬皮成纖維細(xì)胞中,mTOR信號(hào)通路可通過(guò)αVβ3整合素調(diào)節(jié)TGF-β釋放及和膠原的合成[57]。在平陽(yáng)霉素誘導(dǎo)的小鼠肺纖維化模型中,西羅莫司通過(guò)對(duì)mTOR的阻斷下調(diào)PDGF和低氧引起的趨化因子受體CXCR4+纖維細(xì)胞表達(dá)的增加,減少肺內(nèi)膠原沉積[58]。在早產(chǎn)大鼠氧化應(yīng)激性肺損傷纖維化模型中,西羅莫司抑制mTOR信號(hào)通路的活化可減少TGF-β和CTGF表達(dá),抑制肺膠原沉積[59]。以上數(shù)據(jù)表明,mTOR信號(hào)通路參與了促纖維化因子的釋放,但在IPF中相關(guān)研究較少,其具體作用機(jī)制仍需進(jìn)一步探索。
基于mTOR信號(hào)通路在IPF中重要作用,靶向mTOR信號(hào)通路開(kāi)發(fā)抗IPF藥物也逐漸受到更多的關(guān)注。目前正在臨床研究的藥物有3個(gè),分別為西羅莫司、奧米帕西(omipalisib)和HEC-68498。
西羅莫司是mTOR高選擇性抑制劑,該藥在系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis,SSc)中具有一定的免疫調(diào)節(jié)作用和抗纖維化作用。其可抑制平陽(yáng)霉素誘導(dǎo)的小鼠成纖維細(xì)胞增殖和膠原合成,且呈劑量依賴性,并且西羅莫司還可抑制白細(xì)胞介素4、白細(xì)胞介素6、白細(xì)胞介素17和TGF-β1等致纖維化細(xì)胞因子的產(chǎn)生[60]。在西羅莫司誘導(dǎo)的大鼠肺纖維化模型中,西羅莫司抑制肺泡灌洗液中的纖維化因子表達(dá)水平,降低肺組織羥脯氨酸含量,改善組織病變,使組織病理切片纖維化評(píng)分顯著下降[61]。在TGF-α轉(zhuǎn)基因過(guò)表達(dá)肺纖維化小鼠模型中,肺內(nèi)誘導(dǎo)TGF-α基因的表達(dá)導(dǎo)致進(jìn)行性肺纖維化。mTOR是該模型誘導(dǎo)的肺纖維化的主要效應(yīng)物,每天服用西羅莫司可防止肺膠原蛋白堆積、小鼠體質(zhì)量減輕和肺力學(xué)改變,可防止由EGFR激活引起的肺纖維化進(jìn)一步增加[62]。西羅莫司和吡非尼酮聯(lián)用,顯著抑制成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化,擴(kuò)大了纖維化標(biāo)志物的抑制范圍,阻止了成纖維細(xì)胞遷移等[63]。2005年,一位IPF病史為2個(gè)月的73歲女性,利用類(lèi)固醇和干擾素γ-1b治療未能改善其臨床病程;但開(kāi)始用西羅莫司治療后,其纖維化進(jìn)程在數(shù)周內(nèi)得到了明顯改善[64]。
目前西羅莫司治療IPF的臨床試驗(yàn)Ⅰ期已完成(NCT01462006),其試驗(yàn)結(jié)果尚未公布,但其在肺纖維化細(xì)胞、動(dòng)物模型和臨床案例中都顯示出一定的治療優(yōu)勢(shì),且與吡非尼酮聯(lián)用也顯示出優(yōu)于吡非尼酮單用的治療效果。
奧米帕西(GSK2126458)是葛蘭素史克研發(fā)的一種結(jié)構(gòu)新穎的PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路抑制劑,具有針對(duì)PI3Kα和mTOR的雙重活性,最初開(kāi)發(fā)的適應(yīng)證為實(shí)體瘤或淋巴瘤。該藥已完成了Ⅰ期臨床試驗(yàn)。IPF與腫瘤之間發(fā)病機(jī)制的相似性已得到越來(lái)越多的認(rèn)識(shí),如病理情況下,PI3K/mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)驅(qū)動(dòng)異常,所以該藥也被用于IPF的治療研究。
實(shí)驗(yàn)證實(shí),該藥能以濃度依賴方式減少TGF-β1誘導(dǎo)的所有纖維化生物標(biāo)志物,并且包括不受吡非尼酮影響的α-肌動(dòng)蛋白[65]。該藥可抑制IPF纖維化灶內(nèi)PI3K信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo),并通過(guò)抑制mTOR信號(hào)通路減弱人肺成纖維細(xì)胞中TGF-β1誘導(dǎo)的膠原蛋白的產(chǎn)生以及IPF患者肺組織中膠原蛋白的形成[66]。該藥對(duì)IPF的治療作用在進(jìn)行臨床評(píng)估中,目前Ⅰ期臨床試驗(yàn)已完成(NCT01725139),試驗(yàn)結(jié)果尚未發(fā)布。
HEC-68498是我國(guó)東陽(yáng)光藥業(yè)研發(fā)的PI3K和mTOR的雙重靶點(diǎn)抑制劑,用于治療IPF和實(shí)體瘤。2018年4月,在我國(guó)開(kāi)展針對(duì)IPF的Ⅰ期臨床試驗(yàn)(NCT03502902)。目前在我國(guó)仍處于臨床Ⅰ期,研究已通過(guò)其完成日期,但具體情況未公布。
mTOR信號(hào)通路可在多方面、多階段和多效應(yīng)調(diào)控IPF進(jìn)程,并發(fā)揮著重要作用。①在AEC中,mTOR信號(hào)通路可抑制AEC的凋亡和炎癥反應(yīng),并通過(guò)自噬維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài),提高其抵抗外界刺激的能力;②在成纖維細(xì)胞中,抑制細(xì)胞中mTOR通路可抑制成纖維細(xì)胞的活化和ECM蛋白沉積,有效緩解肺纖維化。且抑制mTOR通路可增強(qiáng)細(xì)胞自噬、增強(qiáng)成纖維細(xì)胞對(duì)凋亡的敏感性;③在維持上皮表型中,抑制mTOR信號(hào)通路可抑制上皮細(xì)胞中E-鈣黏蛋白的下調(diào)和纖連蛋白的上調(diào),降低接受EMT的AEC的比例;④抑制mTOR通路可減少肺部致纖維化因子如TGF-β,CTGF和PDGF等的釋放,抑制膠原沉積。
mTOR抑制劑可能在肺纖維化中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),針對(duì)mTOR信號(hào)通路進(jìn)行IPF的治療研究和相關(guān)抑制劑的開(kāi)發(fā)具有重要意義。目前,Akt/mTOR抑制劑開(kāi)發(fā)在腫瘤治療中已成為熱點(diǎn),但在抗IPF中并未受到更多的重視,且進(jìn)展緩慢。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,mTOR單藥在抑制α-肌動(dòng)蛋白表達(dá)上明顯優(yōu)于上市藥物吡非尼酮,且與吡非尼酮聯(lián)用明顯優(yōu)于吡非尼酮單用。開(kāi)發(fā)mTOR選擇性抑制劑或開(kāi)發(fā)mTOR抑制劑與上市藥物聯(lián)用制劑可能成為抗IPF藥物的突破口。
mTOR信號(hào)通路在體內(nèi)生理調(diào)控中發(fā)揮著重要作用。病理情況下,mTOR信號(hào)通路異常的機(jī)制尚未明確,其與各通路間相互調(diào)控的機(jī)制網(wǎng)絡(luò)尚不清晰,mTOR抑制劑在這種疾病背景下的靶點(diǎn)參與和耐受性也需要進(jìn)一步驗(yàn)證,以便開(kāi)發(fā)出維持機(jī)體正常生理活動(dòng)的同時(shí)選擇性和安全性更好的治療劑。