中医药防治肺纤维化作用机制研究进展*

渠景连，龚婕宁

(南京中医药大学基础医学院，南京 210023)

中医药防治肺纤维化作用机制研究进展*

渠景连，龚婕宁△

(南京中医药大学基础医学院，南京 210023)

肺纤维化是多种因素引起的弥漫性肺间质疾病，以弥漫性肺泡炎和肺泡结构紊乱最终导致肺间质纤维化为特征。本病临床缺乏特效药物，中医药在防治肺纤维化方面优势渐显，作用机制研究也不断深入。故通过归纳、总结近年来的相关文献，从减轻炎症反应、改善细胞外基质代谢、干预细胞凋亡、调节微血管新生、纠正氧化/抗氧化失衡、调节免疫功能、减轻内质网应激7个方面阐述了中医药防治肺纤维化的作用机制研究进展，可为临床中医药有效防治肺纤维化提供实验室依据。

中医药;肺纤维化;作用机制

肺纤维化(Pulmonary Fibrosis，PF)是多种因素引起的弥漫性肺间质疾病，以弥漫性肺泡炎和肺泡结构紊乱最终导致肺间质纤维化为特征。本病临床缺乏特效药物，西医主要采用非特异性抗炎、免疫抑制剂及糖皮质激素等治疗，但疗效欠佳，副作用较多。也有人用干扰素及细胞因子治疗，但方法和疗效未获公认。而中医药以其安全、有效、副作用小等特点，在该病防治中显示出越来越多的优势。有学者［1］根据该病发生发展的病理过程，分期分型辨证治疗;有学者［2-3］将该病归为“肺痹”、“肺痿”、“络病”等不同范畴，针对主要病机以专方治疗;也有学者［4］采用中西医结合方法防治该病，均获得了较为满意的疗效。近年来，中医药防治肺纤维化的临床疗效逐渐被医学界公认，相关作用机制的实验研究也逐年增多。随着分子生物学技术的大量应用，其作用机制已不断从基因、蛋白质水平被揭示和阐明。故对近年来中医药防治肺纤维化的作用机制研究进行综述，以期为临床中医药防治该病提供可靠的实验室依据。

1 减轻炎症反应

肺纤维化以弥漫性肺泡炎和肺泡结构紊乱最终导致肺间质纤维化为特征，而炎症是肺泡上皮细胞受损后机体发生的应激反应［5］，它导致各种细胞因子分泌失调，进一步激活信号传导通路，从而加剧肺纤维化的发生。大量研究表明，中医药可以通过调控炎症介质及其相关信号传导作用，发挥其减轻肺部炎症反应、防治肺纤维化的作用。

1.1 调节炎症介质表达

在肺部损伤的早期阶段，伴随着粒细胞、淋巴细胞等浸润，这些炎症细胞大量分泌转化生长因子-β (TGF-β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、γ干扰素(IFN-γ)、白介素-4(IL-4)等多种炎症介质，促使炎性损伤和增生反应加重。冬虫夏草、陈皮生物碱提取物、纤克颗粒(由黄芪、地龙、当归、丹参、鱼腥草等组成)［6］、间质流膏(由党参、黄芪、白术、茯苓、沙参、水蛭、蜈蚣、丹参、川芎、地龙、黄芩、白花蛇舌草、薏苡仁、蒲公英、浙贝母、莪术、山慈菇、甘草组成)［7］、益气化痰祛瘀胶囊(由黄芪、太子参、百部、茯苓、陈皮、半夏、浙贝母、生牡蛎、川芎、当归、赤芍、地龙、白芍、白芥子、元参、鳖甲、炒杏仁组成)［8］等通过调节肺纤维化大鼠血清及肺组织中TGF-β1、TGF-β1mRNA、TNF-α、TNF-αmRNA、IL-4、整合素连接激酶(ILK)等炎症介质相关蛋白和基因的表达，从而减轻肺纤维化过程中的炎症反应，改善细胞外基质的异常沉积，最终发挥其治疗作用。

1.2 调控炎性细胞信号传导

炎性细胞因子激活的细胞内信号传导导致核转录因子-κB(NF-κB)、Smad等转录因子的活化，而这些转录因子又可以激活一些与炎症反应有关的细胞因子高度表达，从而形成一个细胞因子的级联反应。近年来，转录因子、信号传导通路成为中医药防治肺纤维化机制研究的热点，其具体作用表现在以下几方面。

1.2.1 抑制NF-κB激活 NF-κB是调控炎症反应的主要核转录因子之一，一般情况下其表现为无活性形式，而在肺纤维化时被活化，NF-κB的激活是肺泡炎持续发展的中心环节。激活后的NF-κB促使细胞因子、炎症介质、黏附分子等表达上调，参与肺组织的炎症损伤及肺纤维化过程，而抑制NF-κB的活化则可能减轻肺部炎症反应和抑制肺纤维化。研究表明，养肺活血方［9］能够抑制肺纤维化早期炎症时NF-κB活化，其抗肺纤维化的作用可能与抑制NF-κB活化来减轻炎症反应有关。

1.2.2 调控Smad、ERK/MAPK通路 TGF-β是公认的肺纤维化启动因子，其介导的Smad信号传导通路也研究得较为透彻。Smads蛋白在将TGF-β信号从细胞表面受体传导至细胞核的过程中起关键作用。其中，Smad3是TGF-β促肺纤维化的信号传导和调节分子，Smad7是TGF-β信号传导途径的主要抑制性调控蛋白。肺纤通方(由旋覆花、海浮石、鳖甲、生黄芪、生地黄、威灵仙、三棱、莪术、甘草组成)［10］通过降低肺组织TGF-β以及Smad3含量、升高Smad7含量来抑制肺纤维化的形成。搜剔肺络方(由全蝎、水蛭、地龙、蜂房、沙参、当归、浙贝母、苦参组成)［11］的抗肺纤维化作用也与其下调Smad3高表达和上调Smad7低表达有关。此外，细胞外信号调节激酶(ERK)/丝裂素活化蛋白激酶(MAPK)通路在TGF-β信号传递中也发挥了重要作用，细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)是将信号从细胞表面传导至细胞核的重要环节。养肺活血方［9］能够干预ERK1/2信号通路的激活，这可能是该方抗肺纤维化的作用机制之一。姜黄素［12］能抑制TGF-β RI、TGF-β RII与Smad3、4的表达，促进Smad7的表达，其抗肺纤维化作用不仅与此相关，还可能是通过抑制ERK1/2途径来抑制结缔组织生长因子(CTGF)表达实现的。

1.3 下调黏附分子表达

在肺纤维化炎症反应中，黏附分子亦扮演着重要角色。细胞间黏附分子(ICAM-1)和血管细胞间黏附分子(VCAM-1)属于黏附分子的免疫球蛋白超家族成员。在肺纤维化早期阶段，大量炎症细胞浸润，二者共同介导白细胞黏附、外渗及活化。近年来，有关黏附分子与肺纤维化的研究报道逐渐增多，益气活血方(由党参、黄芪、丹参、水蛭组成)［13］通过下调ICAM-1、VCAM-1在肺组织的表达来减轻肺泡炎程度。

2 调节细胞外基质代谢

肺纤维化是一种肺实质细胞减少、纤维结缔组织增多的肺部弥漫性病变。在初期的肺泡炎之后，异常增殖的肺间质逐渐占据肺泡腔，并取代肺泡上皮细胞，最终导致肺纤维化。细胞外基质(ECM)的过度沉积是其病理特征的中心环节，中医药能够调节ECM代谢，对于防治肺纤维化具有重要意义。

2.1 抑制ECM合成

ECM包括基质及纤维成分，前者主要是基底膜，由糖蛋白、层黏连蛋白、纤维连结蛋白等组成，后者主要是胶原纤维，其次是弹力纤维。羟脯氨酸(HYP)为胶原纤维所特有，常作为衡量胶原组织代谢的重要指标。三七总皂苷、抗纤益肺胶囊(由生牡蛎、黄芪、太子参、川芎、当归、白芍、元参、百部、茯苓、浙贝母、地龙、炒杏仁、半夏、鳖甲、陈皮等组成)［14］能有效降低肺纤维化动物血清 III型胶原(III-C)、IV型胶原(IV-C)、层黏连蛋白(LN)、透明质酸(HA)及肺组织HYP含量，减轻肺组织胶原的增生。

2.2 调节ECM合成相关细胞因子的表达

目前认为，ECM代谢异常与细胞因子网络紊乱密切相关，TGF-β、TNF-α、CTGF、血小板源性生长因子(PDGF)等细胞因子可导致胶原蛋白合成增加，并抑制其降解，而肝细胞生长因子(HGF)、IFN-γ、白介素-10(IL-10)等被认为是肺纤维化的负调节因子，对控制肺纤维化有一定作用。纤克颗粒［6］可抑制肺纤维化大鼠肺组织中TGF-β1、TGF-β1mRNA、TNF-α、CTGF、CTGFmRNA、ILK、ILKmRNA的表达，改善ECM的异常沉积。丹参［15］的抗肺纤维化作用与抑制CTGF在肺组织中的表达有关。

2.3 改变肺组织MMPs/TIMPs失衡

基质金属蛋白酶(MMPs)/基质金属蛋白酶抑制剂(TIMPs)是调节ECM合成与降解的主要酶类，MMPs/TIMPs失衡在肺纤维化的形成中起重要作用。MMPs能特异性促进ECM降解，参与细胞因子对基底膜的损伤，而TIMPs能抑制其作用。研究表明，TIMP-1/2通过抑制MMP-2/9的活化抑制ECM的降解，从而对肺纤维化的形成起重要作用［16］。陈皮生物碱提取物防治肺纤维化的作用也可能是通过抑制TNF-α表达，调节MMP-9与TIMP-1的平衡实现的。化瘀理肺方［17］的抗肺纤维化作用，亦与调节MMP-2、TIMP-1蛋白的表达有关。

3 干预细胞凋亡

目前认为，肺纤维化以肺泡上皮细胞过度凋亡导致肺泡结构破坏和成纤维细胞增生为特征，而成纤维细胞又可诱导上皮细胞凋亡。近年来，通过干预细胞凋亡防治肺纤维化的研究也日益增多。

3.1 干预细胞凋亡调控因子

随着分子生物技术的发展，中医药干预细胞凋亡的研究也不再局限于观察凋亡率，而是从基因、蛋白等水平来了解中医药的作用机制，如对Fas/FasL、Bax/Bcl-2、Caspase等凋亡调控因子的研究。

Bcl-2基因家族是最受重视的基因家族之一，Bax作为促凋亡因子，主要通过线粒体途径发挥作用，而Bcl-2是抑凋亡因子，两者可形成同二聚体，亦可相互作用形成异二聚体Bax/Bcl-2而诱导细胞凋亡。三七总皂苷、复方鳖甲软肝方(由鳖甲、赤芍、三七、冬虫夏草、黄芪、紫河车、莪术、当归、党参、板蓝根、连翘组成)［18］通过上调Bax活性，抑制Bcl-2活性，从而抑制上皮细胞凋亡，促进成纤维细胞凋亡来防治肺纤维化。益气通络解毒方(由黄芪、补骨脂、土鳖、穿心莲、沙参、地龙等组成)［19］的抗纤维化作用也与抑制肺间质Bcl-2蛋白表达、促进成纤维细胞凋亡有关。

Fas/FasL通路是细胞凋亡信号传导途径的代表性通路。Fas抗原是一种能调控细胞凋亡的细胞表面受体，FasL(Fas配体)属于TNF家族，通过结合Fas而诱导靶细胞凋亡。而Caspases是其执行器，其中Caspase-3是执行凋亡过程中最重要的效应子。芪丹颗粒(由黄芪、丹参、半夏、川芎等组成)［20］在肺纤维化早期可减少FasL与caspase-3的表达，抑制肺泡上皮细胞凋亡，进而减轻肺纤维化程度，而在肺纤维化后期则效果不明显。三七总皂苷防治肺纤维化的机制也与其能够抑制肺组织Fas/FasL活性有关。

3.2 调节组织蛋白酶表达

研究表明，组织蛋白酶(cathepsin，Cat)也参与细胞的分化、再生和凋亡，如CatB、CatD。目前认为，CatB是线粒体凋亡途径的上游激活因子，可能由此扩大了细胞的凋亡［21］。而CatD诱导凋亡的途径则有所争议，但无论是通过激活BiD经线粒体途径诱导细胞凋亡，还是不依赖于BiD而激活Bax启动细胞凋亡［22］，其能诱导细胞凋亡的作用是毋庸置疑的。三七总皂苷［28］能诱导肺上皮细胞凋亡，其机制与其抑制肺组织CatB、CatD的活性有关。

4 调节微血管新生

肺纤维化患者肺中存在血管的新生和重构，异常的血管生成是受损肺部纤维化修复的重要影响因素。因此，调节肺损伤后血管新生使之适度增生修复，既能促使组织损伤早日修复，又不至于过度新生引起修复失控导致纤维化发生。中医药对其影响主要表现在以下几方面。

4.1 抑制血管新生促进因子表达

在肺部损伤后的修复初期，大量炎症介质激活了促血管生成因子的信号传导，血管内皮生长因子(VEGF)、bFGF、血管生成素-2(ANG-2)等分泌增加，血管新生失控。肺纤方(由生黄芪、红景天、冬虫夏草、炙麻黄、白果、栝楼、海蛤壳、炙水蛭组成)［23］在抑制肺纤维化大鼠肺组织微血管新生的研究中，发现其可能通过抑制肺纤维化大鼠微血管新生促进因子bFGF、VEGF、血管内皮生长因子受体VEGFR1(FLT-1)、血管内皮生长因子受体VEGFR2 (FLK-1)、ANG-2的表达起作用。

4.2 促进血管新生抑制因子表达

血管生成不仅受到血管生成促进因子的调节，还受到血管生成抑制因子的调节，如色素上皮衍生因子(PEDF)等。麻黄、五味子［24］联用对肺纤维化大鼠的肺部小动脉损伤、血管新生有抑制作用，这与其降低血中对血管有收缩作用的内皮素1(ET-1)含量、升高对血管有舒张作用的6-酮-前列腺素F1α(6-Keto-PGF1α)含量、降低血管阻力有关。

5 纠正氧化/抗氧化失衡

目前认为，在肺纤维化患者肺组织中存在着氧化/抗氧化的失衡。在致病因素的作用下，肺泡上皮细胞受损，炎性细胞受趋化作用聚集在肺泡和肺间质内释放活性氧(ROS)。丙二醛(MDA)作为脂质过氧化的终末产物，其含量高低直接反映体内自由基过氧化程度。川芎嗪、沙参麦冬汤(由沙参、麦冬、玉竹、桑叶、生扁豆、天花粉、甘草组成)［25］等能通过提高肺纤维化大鼠体内的GSH-Px和SOD活性，降低MDA水平来调节体内自由基水平，减轻自由基对肺组织结构的氧化损伤。

6 调节免疫功能

肺纤维化可引起肺泡持续性损伤、ECM反复破坏、修复、重建并过度沉积，导致正常肺组织结构改变、功能丧失。而获得性免疫反应特别是Th1/Th2反应的极化方向是肺纤维化发生发展的关键环节之一。补肺汤(由党参、黄芪、熟地、五味子、紫菀、桑白皮组成)［26］、补虚通痹方(由旋覆花、红景天、威灵仙、海浮石、三棱、莪术、生黄芪、生地、甘草组成)［27］对肺纤维化的形成有较好的治疗作用，其机制研究表明，治疗作用可能是通过促进血清中IFN-γ的分泌、抑制IL-4的分泌、从而调节Th1/Th2细胞因子失衡实现的。

7 减轻内质网应激

内质网应激(ERS)是指蛋白质折叠异常、内质网内钙流失或超载、蛋白质糖基化形成障碍等导致内质网生理功能发生紊乱的一种亚细胞器病理过程［28］。当ERS超过细胞自身修复能力时，就会激活内质网细胞凋亡途径而导致细胞损伤［30］。丹芍化纤胶囊(由汉防己甲素、丹参、赤芍、黄芪、银杏叶等组成)［29］能下调肺组织中GRP78的表达，其抗肺纤维化机制可能是通过提高SOD活性、增加对活性氧的清除、减轻ERS从而缓解肺组织损伤实现的。

综上所述，中医药在防治肺纤维化的过程中涉及多种机制，体现了中医药多通道、多环节、多靶点的作用特点。针对肺纤维化的治则治法以益气、养阴、活血、通络为主，用药以补益药、活血化瘀药、止咳化痰平喘药为主。虽然中医药在防治肺纤维化的实验研究中取得了显著进展，但仍存在以下不足:一是肺纤维化动物模型难以复制出完全符合的中医证型，且难以把握疾病发展过程中证候的演变规律;二是中医药防治肺纤维化作用机制的研究面虽广，但缺乏整体性的综合研究，即缺少从网络相关联的角度进行研究的成果;三是重复性研究较多，思路局限。因此笔者认为，应深入探究中医证型的本质及演变规律，整体掌控研究角度以及拓宽思路，借鉴分子生物学技术，从更深层次探讨中医药可能的作用途径，从而为中医药服务于临床提供更好的理论和实践依据。

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Research Progress of Mechanism of Traditional Chinese Medicine in Prevention and Treatment of Pulmonary Fibrosis

QU Jing-lian，GONG Jie-ning△
(Basic Medicine college，Nanjing university of Chinese medicine，Nanjing，Jiangsu 210023，China)

Pulmonary fibrosis is a kind of diffuse interstitial lung disease caused by a variety of factors，characterized by diffuse alveolitis and alveolar structural destruction which finally leading to fibrosis.This disease was lack of specific medicine in clinic，while the advantages of traditional chinese medicine in prevention and treatment of pulmonary fibrosis are increasingly significant，and the studies on its mechanism are in deepening.In this article，through induction and summary of related literature in recent years，expounded the research progress of mechanism of traditional chinese medicine in prevention and treatment of pulmonary fibrosis from the following seven aspects:anti-inflammation，improving the metabolism of extracellular matrixc，intervention apoptosis，regulating angiogenesis，correcting the imbalance of oxidation and antioxidant，regulating immunological function and alleviating endoplasmic reticulum stress，in order to provide laboratory basis for prevention and treatment of pulmonary fibrosis with traditional chinese medicine in clinic.

Traditional chinese medicine;Pulmonary fibrosis;Mechanism

R563.1+3

A

1006-3250(2015)06-0772-04

2015-04-17

国家自然科学基金资助项目(81373603)-基于Notch信号通路及其表观遗传改变探讨养肺活血方防治肺纤维化的作用机制

渠景连(1987-)，女，山西临县人，在读博士，从事温病方药的临床应用及研究。

△通讯作者:龚婕宁(1957-)，女，山东莱州人，教授，从事温病方药的临床应用与研究，Tel:13901580022，Fax:025-85811533，E-mail:wbgongjiening@163.com。