肺纖維化模型大鼠的藥物治療研究進展*

黃淑萍

(天津市海河醫院，天津 300350)

肺纖維化(pulmonary fibrosis，PF)是多種間質性肺疾病的終末共同結局，包括毒物、自發免疫反應、藥物不良反應、感染、嚴重外傷等不同因素刺激引起肺部炎癥，繼發肺泡持續性損傷、成纖維細胞(fibroblast，FB)增殖及大量細胞外基質(extracellular matrix，ECM)沉積，最終導致肺組織反復破壞、修復，大量膠原沉積，形成PF。近年來，PF發病率逐漸升高，但其發病機制尚不十分明確，同時缺乏有效的治療藥物，病死率相對較高。穩定而可靠的動物模型是探索其發病機制和開發有效治療藥物的重要保障。目前PF動物模型所采用的動物主要是嚙齒類動物，如小鼠、大鼠、倉鼠、兔等，也有選用較大體形的犬、貓、羊、豬等［1］，而大鼠的PF模型由于經濟學及相對較高的造模成功率而得到較為廣泛的應用。

目前已知有多種細胞因子(TGF－β、IL等)、蛋白酶系統(MMPs/TIMPs等)、轉錄因子(NF－κB等)參與并影響著PF的發生、發展及轉歸［2］，而多種藥物也通過不同的機制發揮著抑制或減輕PF的作用。目前臨床的主要治療PF的措施是使用糖皮質激素等免疫功能抑制劑和硫唑嘌呤、環磷酰胺等細胞毒性藥物，但效果不滿意，僅部分患者對此類藥物有較好反應，并且免疫抑制劑和細胞毒性藥物存在較為嚴重不良作用。但由于目前缺少肯定的或特異性的治療，上述藥物治療仍在臨床應用中占主導地位。

本文現對近年來有關對PF大鼠進行藥物治療研究的進展做一綜述。

1 抗纖維化藥物

在眾多與PF有關的細胞因子中，以轉化生長因子－β(transforming growth factor－β，TGF－β)研究的最為深入及肯定，其被喻為細胞因子網絡的“開關”，參與PF的誘導與啟動，制約著 PF的發展方向。TGF－β主要從4個方面促進PF的形成:①促進ECM沉積;②促進FB的增殖及轉化;③誘導上皮間質轉化;④協同其他細胞因子等致纖維化［3］。

吡非尼酮(pirfenidone，PFD)是20世紀70年代合成的小分子化合物，是一種廣譜的抗纖維化藥物，能夠防止和逆轉纖維化和瘢痕的形成。該品種是由日本鹽野義公司于2008年上市，用于治療特發性肺纖維化變性的新型藥物，目前國內已有十幾家企業申報臨床研究。現已證實該藥在腎間質纖維化、PF等纖維化疾病有較好療效［4］。研究表明，吡非尼酮能夠抑制PF大鼠FB的TGF－β及基質金屬蛋白酶抑制物－1(tissue inhibitor of metalloproteinase－1，TIMP－1)的表達，從而發揮抗 PF 作用［5］。

2 免疫抑制劑

百草枯是一種應用非常廣泛的季胺類高效能除草劑，可對皮膚、肝、肺、腎等多種器官造成損傷，尤以肺部毒性為甚，可用于制作大鼠肺纖維化模型。百草枯中毒能引起肺組織氧化損傷及纖維化改變，早期應用環孢素A聯合大劑量甲潑尼龍沖擊治療，可以明顯減輕百草枯中毒所致的急性肺損傷，有效預防或減輕PF［6］。段紅偉等［7］認為地塞米松或環孢素 A聯合地塞米松可能通過增加肌體清除氧自由基能力和降低脂質過氧化水平來減輕PF，其療效與環孢素A劑量有關，并且7 d療程效果相對較好。

此外，最新研究顯示大環內酯抗生素類免疫抑制劑西羅莫司(即雷帕霉素)能夠降低博來霉素致PF大鼠的IL－13、PDGF－A和TGF－β1水平，并且早期給藥效果更加明顯［8］。

3 吸入性皮質激素

堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)可促進FB增生及膠原纖維合成，與眾多促纖維化因子有協同作用。研究表明［9，10］吸入性皮質激素布地奈德可通過抑制bFGF和TGF－β1的表達而抑制PF的形成;丙酸氟替卡松在抑制炎癥細胞因子的同時也抑制了TIMP－1的合成和活化，從而使TIMP－1的表達減少，其對PF的干預機制可能是其在各個時段降低 MMP－2和TIMP－1的表達，并通過調整MMPs和TIMPs比值而調節ECM合成與降解的失衡，延緩甚至抑制PF進程［11］。

4 祛痰藥

研究表明，氧化損傷參與了肺泡炎期的肺損傷過程，是導致PF發生的重要機理。肺泡炎時肺泡巨噬細胞及中性粒細胞在下呼吸道的聚集引起肺臟氧負荷過重，并可增加氧自由基的釋放，導致肺內氧化和抗氧化物質失衡，引起上皮細胞損傷，促進PF的發生。

抗氧化劑N－乙酰半胱氨酸和川芎嗪通過抗氧化作用減輕氧化損傷、降低TGF－β1表達，最終減輕PF［12］。厄多司坦增加自由基的清除，使體內氧化－抗氧化系統恢復平衡，減輕脂質過氧化損傷，保護肺組織結構，從而干預PF的進展［13］。沐舒坦的干預可使肺泡腔變大、肺泡間隔變薄、FB及吞噬細胞減少，可有效減少PF大鼠的FB數量和膠原含量，控制PF的發生和發展［14］。

5 調脂藥物

基質金屬蛋白酶( matrix metalloproteinases，MMPs)是一組降解ECM的主要酶系，是鋅離子依賴的、具有共同結構區的內肽酶超家族。MMPs的催化活性主要受控于其特異性抑制劑 TIMPs。MMPs及 TIMPs在ECM的降解與重塑過程中發揮重要作用［15］。MMPs和TIMP比值的變化決定ECM的變化趨勢，并進一步決定PF的發展。

各種研究顯示他汀類藥物可通過抑制MMPs、干預FB增殖和膠原合成，參與調節ECM降解，可能具有抗纖維化作用。研究發現阿托伐他汀對通過氣管注入博萊霉素造成的肺纖維化Wistar大鼠的血清MMP－9和TIMP－1無明顯影響，但可抑制其肺局部MMP－9和TIMP－1的合成及分泌，調節兩者的比值，這可能是其抑制PF形成的機制之一［16］。匹伐他汀能降低PF模型SD大鼠肺組織中MMP－9和TIMP－1水平，有望成為治療PF的輔助用藥［17］。同期對照試驗發現，與博萊霉素組相比，氟伐他汀組肺泡炎程度及纖維化程度明顯較輕，肺內Ⅰ型膠原含量及各期FB增殖指數明顯降低，對大鼠PF具有明顯治療作用［18］。

此外，近年研究發現，靜脈輸注ω－3魚油脂肪乳可明顯抑制炎性介質釋放，既抑制細胞膜G蛋白的表達，又抑制蛋白激酶C的激活，從而阻斷NF－кB/I－кB復合物中I－кB基因的磷酸化，減少NF－кB活化，進而降低核內轉錄因子NF－кB表達，TGF－β1分泌減少［19，20］，最終抑制細胞因子的級聯反應，此外還可以促進大鼠肺組織分泌干擾素γ(IFN－γ)，抑制IL－4和TGF－β1的生成，具有較強的抗PF作用［21］。

6 抗高血壓藥物

膠原蛋白是器官纖維化時ECM的主要成分，羥脯氨酸(hydroxyproline，Hyp)是膠原蛋白的一種特有的氨基酸，幾乎所有Hyp都存在于膠原蛋白中(少量存在于彈性蛋白)，因此組織中Hyp的含量能反映器官纖維化的程度。

應用卡托普利、培哚普利抑制TGF－β1的表達，降低肺組織Hyp含量，減少膠原產生，從而抑制PF形成，卡托普利還具有誘導肺上皮細胞凋亡的作用［22］。朱澤浩［23］在糖皮質激素應用基礎上加用替米沙坦治療特發性PF，效果滿意。

7 降糖藥物

過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator－activated receptor，PPARγ)是一種致密分子構成的由配體激活的核轉錄因子，屬核激素受體蛋白超家族成員。近年研究發現，PPARγ及其配體具有抗炎效應，參與腎、肝等多個器官纖維化的發生和發展［24，25］。

羅格列酮是高親和力的PPARγ激動劑，在博萊霉素誘導的大鼠PF過程中可減少膠原沉積，抑制PF，因而對PF治療可能具有潛在的臨床應用價值［26］。

8 生物制品

干擾素γ具有與地塞米松相似的抗纖維化效應，且不良反應更少，可能通過減少TGF－β蛋白表達、減少FN產生、降低IL－4表達等途徑抗PF［27］。早期應用還原型谷胱甘肽可以預防PF發展，減輕博來霉素誘發的PF的炎癥，這可能與其早期抗氧化減輕炎癥有關［28］。Ⅳ型膠原酶也稱為明膠酶(包括 MMP－2和MMP－9)，在PF早期參與組織損傷和ECM降解，在PF晚期其表達水平下降，同時其體內天然抑制物TIMP增加，促進了膠原堆積。給予抗Ⅳ型膠原酶單鏈抗體可抑制Ⅳ型膠原酶的活性，并能抑制博萊霉素所誘發的 PF［29］。

9 中成藥、中藥及其提取物

從藥用植物甘草根、莖中提取的有效活性成分——甘草酸二銨具有抗炎、抗氧化、免疫調節、影響內源性類固醇激素和保護細胞膜等廣泛的藥理學作用，可下調大鼠肺組織TGF－β1和IL－4表達而降低其血清含量，上調肺組織IFN－γ的表達而增加其血清含量，從而減輕PF［30］。在PF發展過程中，存在肺組織微血管密度動態改變，早期大量新生血管形成，晚期微血管減少甚至消失。研究表明，氧化苦參堿能一定程度阻止PF早期新生血管形成。其治療PF可能部分與抑制TNF－α升高有關［31］。對于博萊霉素 PF大鼠，脂氧化酶抑制劑乳香酸提取物可減輕其肺損傷并減少膠原沉積，銀杏葉提取物能夠一定程度地降低不同時間點肺組織中MMP－9及TIMP－1的表達，有可能通過調整MMP－9及TIMP－1的相對平衡關系來防治 PF［32，33］。

肺炎合劑可降低纖維化大鼠肺泡及肺間質巨噬細胞TGF－β1mRNA的表達，通過減弱細胞因子網絡對PF形成的促進作用而抑制纖維化的發展［34］。另外，野菊花總黃酮、黃芩總黃酮及化瘀理肺方等可通過抑制大鼠肺組織TGF－β1mRNA表達、抑制炎癥細胞的浸潤活化及調控TGF－β1/Smad信號通路、調節Smad 3蛋白表達等不同機制對PF起到一定的防治作用［35－37］。

綜上所述，包括肺纖維化和肝纖維化等在內的多種纖維化疾病的特征性改變為器官組織內ECM的過度異常沉積，實質細胞減少，病變持續進展導致器官結構破壞和功能減退與衰竭，嚴重威脅著人類的健康和生命。細胞因子網絡及信號轉導通路在纖維化的發生和發展中起著非常重要的作用。近年來，無論是通過動物模型還是在臨床應用方面，越來越多的藥物被發現具有一定的抗肺纖維化作用，主要作用機制有:①減少TGF－β1的轉錄、表達、分泌;②影響血清或肺組織MMPs和TIMP比值;③抗氧化損傷;④其他如影響PF早期新生血管形成等。然而，對每種藥物的具體作用機制及臨床應用的全面掌握仍需要進行大量研究。

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