肺纤维化相关信号通路及中药干预研究进展

罗湘蓉，黄茹妍，蒋鑫欣，潘 玲

（1.广西中医药大学2019级硕士研究生，广西 南宁 530001；2.广西中医药大学附属瑞康医院，广西 南宁 530001）

肺纤维化（Pulmonary fibrosis，PF）是一种纤维化间质性肺病，呈慢性病程，具有进行性、致命性的特点［1-2］。目前普遍认为肺纤维化的发病机制是肺泡上皮持续性微损伤并伴有异常修复过程［3］，以肌成纤维细胞异常活化、细胞外基质过度积聚、肺瘢痕形成为主要特征，最终是肺的结构破坏和功能丧失［4］。近代医家多从“肺痹”“肺痿”来论述肺纤维化，关于中药治疗肺纤维化的相关研究亦越来越多。笔者主要从以下几条信号通路对近年来中药干预肺纤维化的相关信号转导通路的研究综述如下。

1 TGF-β1/Smad信号通路

目前转化生长因子-β1（Transforming growth factor-β1，TGF-β1）被认为是最关键的促纤维化细胞因子，在肺纤维化的各种过程中起核心作用，如上皮损伤、肌成纤维细胞的增殖和分化及细胞外基质的产生［5］。它通过激活Smad依赖性（主要途径）和非依赖性途径发挥生物学活性。Smad蛋白家族可分为受体激活型（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类，TGF-β1受体激酶被激活，招募并磷酸化Smad蛋白进行信号转导［6］。近年对该通路的研究不断深入，使之成为肺纤维化研究中较为完整和成熟的一条通路，有很多中药及其某些活性成分、中药复方等可通过干预TGF-β1/Smad来发挥一定的抗肺纤维化作用。

DINESH BABU等［7］的实验表明，薯蓣皂苷元可抑制实验性肺纤维化TGF-β1/Smad及调节ECM对肺纤维化起保护作用。同样，虎杖总蒽醌可能通过抑制TGFβ1-smad的激活、降低肺中HYP及血清TNF-α炎症因子而减轻肺纤维化［8］。还有黄芪多糖（APS）可提高肺纤维化组织中E-cadherin和Smad7蛋白表达、降低TGF-β1、α-SMA和Vimentin的表达及Smad3磷酸化水平，由此降低EMT、抑制胶原蛋白的合成与沉积，减轻肺纤维化［9］。

在彭艳芳等［10］的实验中，芪归方有效组分可下调TGF-β1、Smad2、Smurf2蛋白和Smurf2 mRNA的表达，上调Smad7等蛋白和Smad7 mRNA的表达，抑制EMT，从而减轻肺纤维化。还有其他中药复方如大黄虫丸［11］、补肺汤［12］、补阳还五汤［13］、遹肺饮［14］亦能通过抑制TGF-β/Smads信号通路活化，减少ECM沉积等，以延缓大鼠肺纤维化进展。由此可见，TGF-β1/Smad通路参与肺纤维化的过程，可通过抑制该通路活化，抑制EMT、胶原蛋白的合成与沉积，从而减轻肺纤维化。

2 NF-κB通路

核转录因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）是一种重要的核转录因子，在肺纤维化过程中，NF-κB可通过促进TNF-α、IL-1β、IL-8和TGF-β1等炎症因子的基因转录而介导肺泡炎和肺纤维化的发生与发展［15］。

很多研究表明，中药亦可通过干预NF-κB通路来减轻肺纤维化程度。在彭艳芳等［16］的实验中，紫檀芪组与模型组相比，大鼠肺组织中NF-κB、TGF-β1、smad3蛋白表达降低，表明紫檀芪减轻肺纤维化程度的机制与调控NF-κB/TGF-β1/smad3信号通路相关。卢林明等［17］认为白杨素可能通过降低细胞内IκBα磷酸化水平、抑制NF-κB p65的磷酸化及其核转移、下调Twist 1的表达而逆转Ⅱ型肺泡上皮细胞EMT，进而减轻肺纤维化。中药复方如大黄䗪虫丸能够抑制p38 MAPK、NF-κB、TGF-β1等、而上调Smad7的表达，由此表明它可能是通过调节p38 MAPK/NF-κB/TGF-β1通路来减少肺泡炎症及细胞外基质沉积，从而有效抑制肺纤维化［18］。还有加味补阳还五汤可抑制NF-κB p65活化及炎症因子还有纤维因子的表达来抑制小鼠肺纤维化［19］。另外，李萌［20］的研究表明，扶正通络消积三方可能通过下调IKK/IκB/NF-κB转导通路相关分子表达，从而减轻肺损伤，抑制肺纤维化。因此，抑制NF-κB通路可能成为治疗肺纤维化的一种策略。

3 MAPK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶 （mitogen-activated protein kinase，MAPK） 主要分ERK、JNK）和p38MAPK三大类，该信号通路可通过调节炎症反应、介导细胞凋亡、参与血管新生等多种途径促进纤维化的形成［21］。

杨晗等［22］研究表明，补阳还五汤可以有效抑制PF中ERK1/2、p-ERK的表达，提示它能较好的调控ERK通路，进而抑制其产生的促增殖作用。亦有研究表明，益气活血通络方可显著下调PF大鼠血清中TGF-β1含量及肺组织中p-ERK1/2蛋白表达水平，抑制炎症反应的发生，减轻肺纤维化的发生发展［23］。p38MAPK和JNK的激活可能参与了TGF-β1诱导的AECs的EMT过程［24］。在王晨等［25］的实验中，肺纤方大剂量组VEGFR1、p38MAPK、PI3K蛋白表达均减少，和模型组相比差异明显。吴甜甜［26］通过实验研究，认为补肾益肺消癥方延缓肺纤维化的作用机制之一可能是通过下调GRP78、IRE1α、p-JNK、TRAF2的水平，调控JNK信号通路，减轻内质网应激，减少细胞凋亡。此外，薯蓣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，从而阻碍肺纤维化进程［27］。由此可见，MAPK信号通路在肺纤维化发生发展过程中起重要作用，抑制该通路的表达，可有效延缓肺纤维化的进程。

4 PI3K-Akt信号通路

磷酯酰肌醇3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）是一种信号转导酶，AKT是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，被一些生长因子和细胞因子如TGF-β和IL-6以PI3K依赖的方式激活，激活下游HIF-1α、m TOR等因子，参与细胞分化、增殖、凋亡等许多细胞过程［28-29］。同样，也有很多关于中药干预此信号通路的相关研究。

有研究表明，黄芩苷可以通过作用于PI3K/AKT信号通路减轻博莱霉素诱导的大鼠肺纤维化和成纤维细胞增殖［29］。在YIN等［30］的研究中，补阳还五汤抑制TGF-β1诱导的A549细胞的生长，阻止细胞形态从上皮变为成纤维细胞，提高E-钙粘蛋白，降低波形蛋白等的表达水平及下调PI3K、Akt的磷酸化，表明此方可通过抑制PI3K/Akt通路抑制了TGF-β1诱导的A549细胞胶 原蓄积和EMT，可能具有治疗PF的潜力。另外，其他中药复方如补气活血通络方能提高PTEN并降低PI3K、AKT、mTOR的表达［31］，益肺散结方能抑制PI3K-AKT-mTOR通路的磷酸化、介导自噬，进而起到抗纤维化作用［32］。因此，抑制PI3K/Akt通路也可能是治疗肺纤维化的作用机制之一。

5 mTOR信号通路

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target ofrapamycin，mTOR）是PI3K家族中的一种丝氨酸/苏氨酸激酶，是蛋白质等生物合成、细胞周期进程、增殖及存活等的重要调节因子［33］。mTOR可与体内其他蛋白质形成mTORC1和mTORC2两种复合物，mTORC1激活后，磷酸化其底物4E-BP1、P70S6K、SREBP和ULK1，进而调节ECM沉积、衰老、脂质合成和自噬；mTORC2激活后，磷酸化AKT、SGK1和PKC，控制细胞生长、离子转运和细胞骨架重排［34-35］。纤维化的小鼠肺组织存在mTOR的过度活化，活化的mTOR参与了肺纤维化的形成过程［36］。

p-S6位于mTOR信号通路的下游，它的表达情况可反映该通路的活化情况。有研究结果显示，BLM模型组大鼠的肺组织中的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等蛋白的表达可被黄芪多糖所降低，大鼠的肺泡炎和肺纤维化亦得到一定程度的减轻［37］。黄芪甲苷通可通过抑制肺组织炎症、降低TGF-β1的表达，抑制PI3K/Akt/mTOR信号，增强肺细胞自噬，抑制EMT过程［38］。潘怡等［39］的实验中，和假手术组相比，模型组mTOR、S6蛋白表达上调，而LC3-Ⅱ的下调；与模型组比较，各给药组mTOR、S6蛋白表达下调，LC3-Ⅱ上调，细胞形态及自噬数量比较好，该研究表明，小鼠肺纤维化形成过程，mTOR蛋白被激活，通过抑制自噬参与了肺纤维化的发病；补阳还五汤治疗肺纤维化的作用机制可能和它下调mTOR蛋白表达有关。任培中等［40］的研究中，与模型组比较，中药各干预组大鼠肺组织中mTOR和p70S6K的mRNA表达及HA、ColⅠ和ColⅢ的蛋白表达水平降低，表明通肺络补宗气方可能通过调控mTOR/p70S6K来抑制肺纤维化的发生发展。另外，升陷通络汤亦可通过调控该通路及MMPS/TIMPs系统等相关机制来抑制ECM的沉积，减轻肺纤维化程度［41］。近年来，关于mTOR信号通路在肺纤维化中的作用的相关研究越来越多，结合以上的相关概述，mTOR是蛋白质合成、细胞周期进程、增殖、存活和衰老的重要调节子，其活化参与了肺纤维化的形成过程，mTOR信号在肺纤维化中的重要作用显而易见，干预mTOR信号通路有望成为治疗肺纤维化的一种新型策略。

6 小 结

目前肺纤维化发病机制未明确，临床上缺乏特效药物及治疗手段。吡非尼酮和尼达尼布虽得以批准应用，但也只能减缓肺功能的下降速度［42］，况且价格昂贵，多数家庭负担不起。目前除肺移植外，尚无停止或逆转肺功能下降的方法，但由于供体少等原因，此方法应用受限。因此，明确PF的发病机制、探寻新的治疗手段已是当前研究的热点和难点问题。

肺纤维化进程中涉及的多条信号通路并非独立发挥作用，而是共同构成一个调控网络，从而共同影响肺纤维化的发生与发展。同样，很多中药不仅是对单一信号通路起作用，而是能够通过调节多条信号通路来发挥作用，譬如补阳还五汤不仅能够通过调控TGF-β1/Smad信号通路，还能干预mTOR等其他信号转导通路，发挥一定的抗肺纤维化作用。中药治疗肺纤维化具有多环节、多靶点、药理作用广泛等特点，可通过调节各种细胞因子表达水平、调控信号通路，发挥抗炎、抗氧化、介导细胞自噬和凋亡、抑制ECM、抑制成纤维细胞增殖、细胞外基质沉积等作用，进而抑制或延缓肺纤维化进程。尽管如此，目前仍未发现关于肺纤维化的发病机制及逆转肺纤维化的药物的确切报道，希望今后在细胞水平、分子水平、靶点治疗及中药治疗方面进一步研究，使肺纤维化治疗取得更大的突破。