肺纖維化相關信號通路及中藥干預研究進展

羅湘蓉，黃茹妍，蔣鑫欣，潘 玲

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

肺纖維化（Pulmonary fibrosis，PF）是一種纖維化間質性肺病，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病機制是肺泡上皮持續性微損傷并伴有異常修復過程［3］，以肌成纖維細胞異常活化、細胞外基質過度積聚、肺瘢痕形成為主要特征，最終是肺的結構破壞和功能喪失［4］。近代醫家多從“肺痹”“肺痿”來論述肺纖維化，關于中藥治療肺纖維化的相關研究亦越來越多。筆者主要從以下幾條信號通路對近年來中藥干預肺纖維化的相關信號轉導通路的研究綜述如下。

1 TGF-β1/Smad信號通路

目前轉化生長因子-β1（Transforming growth factor-β1，TGF-β1）被認為是最關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的產生［5］。它通過激活Smad依賴性（主要途徑）和非依賴性途徑發揮生物學活性。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蛋白進行信號轉導［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、中藥復方等可通過干預TGF-β1/Smad來發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及調節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TGF-β1、Smad2、Smurf2蛋白和Smurf2 mRNA的表達，上調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

核轉錄因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）是一種重要的核轉錄因子，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錄而介導肺泡炎和肺纖維化的發生與發展［15］。

很多研究表明，中藥亦可通過干預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控NF-κB/TGF-β1/smad3信號通路相關。盧林明等［17］認為白楊素可能通過降低細胞內IκBα磷酸化水平、抑制NF-κB p65的磷酸化及其核轉移、下調Twist 1的表達而逆轉Ⅱ型肺泡上皮細胞EMT，進而減輕肺纖維化。中藥復方如大黃?蟲丸能夠抑制p38 MAPK、NF-κB、TGF-β1等、而上調Smad7的表達，由此表明它可能是通過調節p38 MAPK/NF-κB/TGF-β1通路來減少肺泡炎癥及細胞外基質沉積，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，扶正通絡消積三方可能通過下調IKK/IκB/NF-κB轉導通路相關分子表達，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節炎癥反應、介導細胞凋亡、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，提示它能較好的調控ERK通路，進而抑制其產生的促增殖作用。亦有研究表明，益氣活血通絡方可顯著下調PF大鼠血清中TGF-β1含量及肺組織中p-ERK1/2蛋白表達水平，抑制炎癥反應的發生，減輕肺纖維化的發生發展［23］。p38MAPK和JNK的激活可能參與了TGF-β1誘導的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GRP78、IRE1α、p-JNK、TRAF2的水平，調控JNK信號通路，減輕內質網應激，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生發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）是一種信號轉導酶，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，也有很多關于中藥干預此信號通路的相關研究。

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誘導的A549細胞的生長，阻止細胞形態從上皮變為成纖維細胞，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，其他中藥復方如補氣活血通絡方能提高PTEN并降低PI3K、AKT、mTOR的表達［31］，益肺散結方能抑制PI3K-AKT-mTOR通路的磷酸化、介導自噬，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，是蛋白質等生物合成、細胞周期進程、增殖及存活等的重要調節因子［33］。mTOR可與體內其他蛋白質形成mTORC1和mTORC2兩種復合物，mTORC1激活后，磷酸化其底物4E-BP1、P70S6K、SREBP和ULK1，進而調節ECM沉積、衰老、脂質合成和自噬；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，和假手術組相比，模型組mTOR、S6蛋白表達上調，而LC3-Ⅱ的下調；與模型組比較，各給藥組mTOR、S6蛋白表達下調，LC3-Ⅱ上調，細胞形態及自噬數量比較好，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病；補陽還五湯治療肺纖維化的作用機制可能和它下調mTOR蛋白表達有關。任培中等［40］的研究中，與模型組比較，中藥各干預組大鼠肺組織中mTOR和p70S6K的mRNA表達及HA、ColⅠ和ColⅢ的蛋白表達水平降低，表明通肺絡補宗氣方可能通過調控mTOR/p70S6K來抑制肺纖維化的發生發展。另外，升陷通絡湯亦可通過調控該通路及MMPS/TIMPs系統等相關機制來抑制ECM的沉積，減輕肺纖維化程度［41］。近年來，關于mTOR信號通路在肺纖維化中的作用的相關研究越來越多，結合以上的相關概述，mTOR是蛋白質合成、細胞周期進程、增殖、存活和衰老的重要調節子，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

目前肺纖維化發病機制未明確，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用，但也只能減緩肺功能的下降速度［42］，況且價格昂貴，多數家庭負擔不起。目前除肺移植外，尚無停止或逆轉肺功能下降的方法，但由于供體少等原因，此方法應用受限。因此，明確PF的發病機制、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揮作用，而是共同構成一個調控網絡，從而共同影響肺纖維化的發生與發展。同樣，很多中藥不僅是對單一信號通路起作用，而是能夠通過調節多條信號通路來發揮作用，譬如補陽還五湯不僅能夠通過調控TGF-β1/Smad信號通路，還能干預mTOR等其他信號轉導通路，發揮一定的抗肺纖維化作用。中藥治療肺纖維化具有多環節、多靶點、藥理作用廣泛等特點，可通過調節各種細胞因子表達水平、調控信號通路，發揮抗炎、抗氧化、介導細胞自噬和凋亡、抑制ECM、抑制成纖維細胞增殖、細胞外基質沉積等作用，進而抑制或延緩肺纖維化進程。盡管如此，目前仍未發現關于肺纖維化的發病機制及逆轉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。