喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發生機制及藥物治療進展

黃汝施,陳世彩(第二軍醫大學附屬長海醫院，上海200433)

·綜述·

喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發生機制及藥物治療進展

黃汝施,陳世彩
(第二軍醫大學附屬長海醫院，上海200433)

喉阻塞中較為常見的病因之一是喉氣管瘢痕性狹窄，其造成的呼吸困難、聲音嘶啞和吸氣性喘鳴嚴重影響患者生活質量，甚至危及生命。成纖維細胞、肌成纖維細胞、肥大細胞、巨噬細胞等細胞及轉化生長因子β、結締組織生長因子、表皮生長因子受體等細胞因子均參與了喉氣管瘢痕性狹窄的纖維化過程中。藥物治療可能成為喉氣管瘢痕性狹窄一個重要預防及治療策略，常見藥物有絲裂霉素C、 5-氟尿嘧啶/氟羥潑尼松龍、他克莫司和雷帕霉素、甲殼素、殼聚糖及其衍生物等。

喉氣管狹窄；瘢痕性狹窄；成纖維細胞；結締組織生長因子；絲裂霉素C；殼聚糖

各種原因引起的喉氣管創傷或病變，導致軟骨損傷、黏膜破裂或血腫形成，繼之纖維結締組織、瘢痕組織增生、修復，最終形成喉氣管狹窄。原因包括外部創傷、喉氣管手術和長期氣管插管等，然而氣管切開和氣管插管是搶救呼吸功能障礙危重患者的重要措施，所以，其造成的喉氣管狹窄已成為耳鼻咽喉頭頸外科醫生面臨的具有挑戰性難題。喉氣管損傷初期引起組織細胞變性、壞死，繼而發生慢性炎性細胞浸潤和纖維組織增生、修復，導致損傷處腔內黏膜層明顯增厚、膠原沉積和軟骨膜炎，最終形成組織重塑和氣道瘢痕[1]。近年，喉氣管瘢痕性狹窄的纖維化機制日益受到關注。此外，對于喉氣管狹窄迄今無可靠的治療手段，臨床上較為常見治療方法是手術治療，面對不同類型狹窄，手術方法選擇尤為重要。但是，手術可能造成二次喉氣管損傷狹窄以及各種并發癥[2]。在狹窄形成前，可應用抗纖維化藥物預防及治療喉氣管狹窄。已有許多學者進行喉氣管狹窄藥物治療的相關研究。本文就喉氣管瘢痕狹窄的纖維化發生機制和藥物治療進展綜述如下。

1 細胞與喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發生的關系

相關細胞組織器官損傷后，可能存在特定的損傷模式，通過一定機制觸發修復過程，由于自身控制不佳，導致纖維化瘢痕和功能障礙。因此，了解其發生機制，需要從參與其中的細胞進行研究。

1.1 成纖維細胞 在喉氣管狹窄中損傷處黏膜周圍存在活性異常的成纖維細胞，導致纖維化或瘢痕形成。在增生性瘢痕及疤痕疙瘩形成中，成纖維細胞的活化(包括成纖維細胞遷移、增殖、合成、收縮和細胞外基質成分的改變)起了重要作用。Singh等[3]認為，創面的成纖維細胞活性取決于內在表型和外源性信號。內在表型的轉變可能與損傷和狹窄程度相關，一種可能是組織損傷越大，其趨化周圍組織中或血液循環中的纖維細胞能力越強，加劇纖維化過程；另一種可能是大量炎癥介質釋放，可誘導成纖維細胞的表型變化。

1.2 肌成纖維細胞 肌成纖維細胞是由成纖維細胞分化成的平滑肌樣細胞,具有成纖維細胞和平滑肌細胞的特點。Barnes等[4]認為，血管緊張素Ⅱ和轉化生長因子β是對成纖維細胞分化和間充質基質蛋白合成影響最大的肌生長因子，而尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶產生的活性氧是常見的肌成纖維細胞激活物。肌成纖維細胞一旦維持長時間的收縮力，就會對局部基質產生張力，使細胞外基質(特別是膠原Ⅰ)沉積，形成增生性瘢痕，從而使肉芽組織收縮、痙攣，造成永久纖維化病變[5]。

1.3 肥大細胞 肥大細胞普遍存在于結締組織和黏膜中，特別是在結締組織中。肥大細胞發生發育、趨化、黏附、活化和存活，主要受肥大細胞及其配體干細胞因子(SCF)表面的酪氨酸激酶生長因子受體和c-kit之間相互作用的影響。SCF又稱為肥大細胞生長因子，可能作為一種可溶性因子與c-kit結合后黏附在基質細胞(如成纖維細胞)表面。組織損傷發生炎癥時，肥大細胞被激活后釋放的因子，如SCF、白介素-3和凝血酶等，促進成纖維細胞活化，促使增生性瘢痕發生。在膠原沉積、瘢痕形成和重塑過程中，纖維化瘢痕較多的組織中肥大細胞數量更多、活化程度更高。

1.4 巨噬細胞 喉氣管損傷初期各種慢性炎性細胞浸潤，其中巨噬細胞為主要成分。Hillel等[1]發現，小鼠喉氣管損傷第7天巨噬細胞數量達到峰值，繼而膠原沉積增加，提示巨噬細胞的激活及細胞因子可能與喉氣管纖維化有關。巨噬細胞特異性表達與喉氣管異常修復有關，可能通過調節免疫細胞及信號通路而減少成纖維細胞增殖和膠原蛋白沉積[6]。

2 細胞因子與喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發生的關系

許多纖維化的實驗模型研究表明，CD4+T細胞在疾病的進展中發揮了突出作用。參與纖維化的多種細胞因子，如IL-4、IL-5、IL-13、IL-21、轉化生長因子β、結締組織生長因子(CTGF)等，與CD4+T細胞密切相關。

2.1 轉化生長因子β 轉化生長因子β蛋白家族是一組具有強大的免疫調節性能的多分泌信號分子，包括轉化生長因子β1、轉化生長因子β2和轉化生長因子β3三種亞型，而轉化生長因子β1與組織纖維化密切相關，其與血液循環中單核細胞和巨噬細胞共同促進了與纖維化主要相關的細胞增殖。轉化生長因子β1是主要的促纖維化細胞因子，主要影響膠原形成、成纖維細胞轉化和細胞外基質沉積，是器官組織纖維化中的重要靶目標。在許多纖維化疾病中，轉化生長因子β1是已知與細胞外基質聚集密切相關的細胞因子，促進細胞外基質合成并減少其降解；刺激成纖維細胞增殖并促進間質細胞向成纖維細胞轉化，同時使成纖維細胞活化后轉化為肌成纖維細胞。

2.2 CTGF CTGF是在人內皮細胞培養基中發現的一種新的多肽生長因子，這種生長因子可以刺激成纖維細胞的DNA合成和趨化，促進成纖維細胞增殖、遷移、黏附以及細胞外基質形成，刺激產生細胞外基質成分，如膠原Ⅰ、纖連蛋白和整合素等，導致纖維化形成。Singh等[3]認為，CTGF并不直接刺激成纖維細胞DNA合成，而是刺激成纖維細胞的黏附過程，但這一過程需要大幅度提高CTGF濃度。

2.3 表皮生長因子受體 表皮生長因子受體是一種酪氨酸激酶受體，參與了許多過程，如細胞分化、增殖、遷移。表皮生長因子受體的激活和上皮細胞的再生有助于氣道上皮修復。表皮生長因子受體的激活可能有兩種不同的途徑——配體依賴和配體獨立的表皮生長因子受體酪氨酸磷酸化。Burgel等[7]提出，表皮生長因子受體在氣道損傷修復中起重要作用，未來可以通過相關表皮生長因子受體臨床試驗研究出治療氣道損傷后修復的新方法。

3 細胞外基質及其轉換失平衡與喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發生的關系

細胞外基質是非細胞結構，存在于所有組織中。細胞外基質的重要成分是透明質酸、不同類型的膠原(主要是Ⅰ型和Ⅲ型)、彈性蛋白和纖維連接蛋白。正常組織中的透明質酸保持較高濃度，聲帶損傷初期其濃度下降，膠原Ⅰ型和Ⅲ型的含量不斷增加。細胞外基質可以釋放生長因子，如表皮生長因子、成纖維細胞生長因子和其他信號分子(如Wnt蛋白、轉化生長因子β和雙調蛋白)[8]。

正常組織中也含有細胞外基質，其含量對纖維化形成至關重要。創面的增生性瘢痕和瘢痕疙瘩是由成纖維細胞和細胞外基質過度增殖而產生的。因此，細胞外基質的合成和降解之間的動態平衡決定了傷口愈合和組織纖維化的程度。當細胞外基質合成明顯大于降解時，其大量聚集導致組織纖維化；反之，合成弱于降解時，組織纖維化將明顯減弱。

4 喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化的治療藥物

4.1 絲裂霉素C 有研究發現，絲裂霉素C是一種抗生物素且具有抗增殖作用，能抑制成纖維細胞增殖及活性從而抑制纖維化和瘢痕形成。Li等[9]將絲裂霉素C用于人聲帶，發現絲裂霉素C明顯抑制成纖維細胞增殖及Ⅰ型和Ⅲ型膠原的分泌，來預防喉部纖維化。絲裂霉素C并不能完全阻止復發，大多數患者纖維化仍然繼續[10]。有學者通過絲裂霉素C霧化吸入治療狗喉氣管的纖維化，認為通過霧化吸入對喉氣管纖維化有抑制作用。方瓊等[11]發現，球囊擴張術時局部噴灑絲裂霉素C對改善結核性氣道瘢痕狹窄患者呼吸困難癥狀、維持擴張后氣道直徑方面具有一定的近、遠期臨床療效，局部噴灑絲裂霉素C技術安全可行，值得在臨床推廣。

4.2 氟尿嘧啶/氟羥潑尼松龍 氟尿嘧啶對培養的成纖維細胞具有抗增殖作用，是一種潛在的有毒藥物。氟尿嘧啶/氟羥潑尼松龍的聯合藥物有一個不穩定的碳酸酯鍵，使之不活躍且不溶于水，其懸浮液是穩定的；但一旦其快速大量進入體內溶于體液，碳酸酯鍵就會快速水解成活性氟尿嘧啶和氟羥潑尼松龍而產生毒性[12]。其的研究未發現使用氟尿嘧啶/氟羥潑尼松龍后有局部或全身毒性。聯合使用氟尿嘧啶/氟羥潑尼松龍能有效減少喉氣管狹窄患者瘢痕形成。氟尿嘧啶通過干擾瘢痕成纖維細胞DNA的復制和轉錄，抑制細胞增殖和膠原蛋白過度表達，以減輕瘢痕增生和膠原沉積。有研究發現，醇質體包含氟尿嘧啶,醇質體作為載體提供更小的體積能夠更好滲透到增生的疤痕中，從而使氟尿嘧啶更有效抑制疤痕組織形成[13]。黃振豐等[14]將氟尿嘧啶局部應用于大鼠膽管電凝損傷所致膽管瘢痕狹窄中起到了預防作用。

4.3 他克莫司和雷帕霉素 他克莫司是一種水溶性大環內酯類抑制細胞生長的免疫抑制劑，具有抗增殖和抗炎作用。Daisuke等[15]研究表明，當鼠氣管黏膜損傷后，低劑量的他克莫司通過鈣調磷酸酶/活化T細胞核因子/IL-2通路來抑制免疫細胞激活，從而對喉氣管狹窄起到了預防作用。雷帕霉素對瘢痕疙瘩成纖維細胞的生長具有抑制作用,對其凋亡無顯著影響,但可以通過抑制物雷帕霉素靶位信號通路的活化以及調控自噬相關非編碼RNA的表達,激活其自噬的發生。

4.4 甲殼素、殼聚糖及其衍生物 甲殼素主要從貝類資源中提取，其化學結構為(1-4)-2-N-乙酰氨基-2-脫氧-D-葡聚糖，其脫己酰基所得產物稱為殼聚糖。殼聚糖的主要成分是葡糖胺，其在體內具有更好的生物降解性和組織相容性，有止血、止痛和抑制微生物生長的作用。此外，其可以促進上皮細胞生長、抑制成纖維細胞增殖和遷移，達到抑制瘢痕組織形成的作用，從而加速創面愈合。Chen等[16]研究發現，羧甲基殼聚糖可促進正常皮膚成纖維細胞增殖，抑制瘢痕疙瘩成纖維細胞增殖，通過抑制Ⅰ型膠原蛋白形成、降低Ⅰ/Ⅱ型膠原蛋白比例而抑制纖維化進程。Zhou等[17]利用幾丁質霧化吸入治療鼠肺纖維化，使肺纖維化明顯減輕。

總之，對喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發生的機制研究，已從細胞水平到分子水平不斷深入，但還有許多尚未闡明，需要通過在體試驗和動物模型進一步探索。

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2016-12-05)