肺纤维化模型大鼠的药物治疗研究进展*

黄淑萍

(天津市海河医院，天津 300350)

肺纤维化(pulmonary fibrosis，PF)是多种间质性肺疾病的终末共同结局，包括毒物、自发免疫反应、药物不良反应、感染、严重外伤等不同因素刺激引起肺部炎症，继发肺泡持续性损伤、成纤维细胞(fibroblast，FB)增殖及大量细胞外基质(extracellular matrix，ECM)沉积，最终导致肺组织反复破坏、修复，大量胶原沉积，形成PF。近年来，PF发病率逐渐升高，但其发病机制尚不十分明确，同时缺乏有效的治疗药物，病死率相对较高。稳定而可靠的动物模型是探索其发病机制和开发有效治疗药物的重要保障。目前PF动物模型所采用的动物主要是啮齿类动物，如小鼠、大鼠、仓鼠、兔等，也有选用较大体形的犬、猫、羊、猪等［1］，而大鼠的PF模型由于经济学及相对较高的造模成功率而得到较为广泛的应用。

目前已知有多种细胞因子(TGF－β、IL等)、蛋白酶系统(MMPs/TIMPs等)、转录因子(NF－κB等)参与并影响着PF的发生、发展及转归［2］，而多种药物也通过不同的机制发挥着抑制或减轻PF的作用。目前临床的主要治疗PF的措施是使用糖皮质激素等免疫功能抑制剂和硫唑嘌呤、环磷酰胺等细胞毒性药物，但效果不满意，仅部分患者对此类药物有较好反应，并且免疫抑制剂和细胞毒性药物存在较为严重不良作用。但由于目前缺少肯定的或特异性的治疗，上述药物治疗仍在临床应用中占主导地位。

本文现对近年来有关对PF大鼠进行药物治疗研究的进展做一综述。

1 抗纤维化药物

在众多与PF有关的细胞因子中，以转化生长因子－β(transforming growth factor－β，TGF－β)研究的最为深入及肯定，其被喻为细胞因子网络的“开关”，参与PF的诱导与启动，制约着 PF的发展方向。TGF－β主要从4个方面促进PF的形成:①促进ECM沉积;②促进FB的增殖及转化;③诱导上皮间质转化;④协同其他细胞因子等致纤维化［3］。

吡非尼酮(pirfenidone，PFD)是20世纪70年代合成的小分子化合物，是一种广谱的抗纤维化药物，能够防止和逆转纤维化和瘢痕的形成。该品种是由日本盐野义公司于2008年上市，用于治疗特发性肺纤维化变性的新型药物，目前国内已有十几家企业申报临床研究。现已证实该药在肾间质纤维化、PF等纤维化疾病有较好疗效［4］。研究表明，吡非尼酮能够抑制PF大鼠FB的TGF－β及基质金属蛋白酶抑制物－1(tissue inhibitor of metalloproteinase－1，TIMP－1)的表达，从而发挥抗 PF 作用［5］。

2 免疫抑制剂

百草枯是一种应用非常广泛的季胺类高效能除草剂，可对皮肤、肝、肺、肾等多种器官造成损伤，尤以肺部毒性为甚，可用于制作大鼠肺纤维化模型。百草枯中毒能引起肺组织氧化损伤及纤维化改变，早期应用环孢素A联合大剂量甲泼尼龙冲击治疗，可以明显减轻百草枯中毒所致的急性肺损伤，有效预防或减轻PF［6］。段红伟等［7］认为地塞米松或环孢素 A联合地塞米松可能通过增加肌体清除氧自由基能力和降低脂质过氧化水平来减轻PF，其疗效与环孢素A剂量有关，并且7 d疗程效果相对较好。

此外，最新研究显示大环内酯抗生素类免疫抑制剂西罗莫司(即雷帕霉素)能够降低博来霉素致PF大鼠的IL－13、PDGF－A和TGF－β1水平，并且早期给药效果更加明显［8］。

3 吸入性皮质激素

碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)可促进FB增生及胶原纤维合成，与众多促纤维化因子有协同作用。研究表明［9，10］吸入性皮质激素布地奈德可通过抑制bFGF和TGF－β1的表达而抑制PF的形成;丙酸氟替卡松在抑制炎症细胞因子的同时也抑制了TIMP－1的合成和活化，从而使TIMP－1的表达减少，其对PF的干预机制可能是其在各个时段降低 MMP－2和TIMP－1的表达，并通过调整MMPs和TIMPs比值而调节ECM合成与降解的失衡，延缓甚至抑制PF进程［11］。

4 祛痰药

研究表明，氧化损伤参与了肺泡炎期的肺损伤过程，是导致PF发生的重要机理。肺泡炎时肺泡巨噬细胞及中性粒细胞在下呼吸道的聚集引起肺脏氧负荷过重，并可增加氧自由基的释放，导致肺内氧化和抗氧化物质失衡，引起上皮细胞损伤，促进PF的发生。

抗氧化剂N－乙酰半胱氨酸和川芎嗪通过抗氧化作用减轻氧化损伤、降低TGF－β1表达，最终减轻PF［12］。厄多司坦增加自由基的清除，使体内氧化－抗氧化系统恢复平衡，减轻脂质过氧化损伤，保护肺组织结构，从而干预PF的进展［13］。沐舒坦的干预可使肺泡腔变大、肺泡间隔变薄、FB及吞噬细胞减少，可有效减少PF大鼠的FB数量和胶原含量，控制PF的发生和发展［14］。

5 调脂药物

基质金属蛋白酶( matrix metalloproteinases，MMPs)是一组降解ECM的主要酶系，是锌离子依赖的、具有共同结构区的内肽酶超家族。MMPs的催化活性主要受控于其特异性抑制剂 TIMPs。MMPs及 TIMPs在ECM的降解与重塑过程中发挥重要作用［15］。MMPs和TIMP比值的变化决定ECM的变化趋势，并进一步决定PF的发展。

各种研究显示他汀类药物可通过抑制MMPs、干预FB增殖和胶原合成，参与调节ECM降解，可能具有抗纤维化作用。研究发现阿托伐他汀对通过气管注入博莱霉素造成的肺纤维化Wistar大鼠的血清MMP－9和TIMP－1无明显影响，但可抑制其肺局部MMP－9和TIMP－1的合成及分泌，调节两者的比值，这可能是其抑制PF形成的机制之一［16］。匹伐他汀能降低PF模型SD大鼠肺组织中MMP－9和TIMP－1水平，有望成为治疗PF的辅助用药［17］。同期对照试验发现，与博莱霉素组相比，氟伐他汀组肺泡炎程度及纤维化程度明显较轻，肺内Ⅰ型胶原含量及各期FB增殖指数明显降低，对大鼠PF具有明显治疗作用［18］。

此外，近年研究发现，静脉输注ω－3鱼油脂肪乳可明显抑制炎性介质释放，既抑制细胞膜G蛋白的表达，又抑制蛋白激酶C的激活，从而阻断NF－кB/I－кB复合物中I－кB基因的磷酸化，减少NF－кB活化，进而降低核内转录因子NF－кB表达，TGF－β1分泌减少［19，20］，最终抑制细胞因子的级联反应，此外还可以促进大鼠肺组织分泌干扰素γ(IFN－γ)，抑制IL－4和TGF－β1的生成，具有较强的抗PF作用［21］。

6 抗高血压药物

胶原蛋白是器官纤维化时ECM的主要成分，羟脯氨酸(hydroxyproline，Hyp)是胶原蛋白的一种特有的氨基酸，几乎所有Hyp都存在于胶原蛋白中(少量存在于弹性蛋白)，因此组织中Hyp的含量能反映器官纤维化的程度。

应用卡托普利、培哚普利抑制TGF－β1的表达，降低肺组织Hyp含量，减少胶原产生，从而抑制PF形成，卡托普利还具有诱导肺上皮细胞凋亡的作用［22］。朱泽浩［23］在糖皮质激素应用基础上加用替米沙坦治疗特发性PF，效果满意。

7 降糖药物

过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator－activated receptor，PPARγ)是一种致密分子构成的由配体激活的核转录因子，属核激素受体蛋白超家族成员。近年研究发现，PPARγ及其配体具有抗炎效应，参与肾、肝等多个器官纤维化的发生和发展［24，25］。

罗格列酮是高亲和力的PPARγ激动剂，在博莱霉素诱导的大鼠PF过程中可减少胶原沉积，抑制PF，因而对PF治疗可能具有潜在的临床应用价值［26］。

8 生物制品

干扰素γ具有与地塞米松相似的抗纤维化效应，且不良反应更少，可能通过减少TGF－β蛋白表达、减少FN产生、降低IL－4表达等途径抗PF［27］。早期应用还原型谷胱甘肽可以预防PF发展，减轻博来霉素诱发的PF的炎症，这可能与其早期抗氧化减轻炎症有关［28］。Ⅳ型胶原酶也称为明胶酶(包括 MMP－2和MMP－9)，在PF早期参与组织损伤和ECM降解，在PF晚期其表达水平下降，同时其体内天然抑制物TIMP增加，促进了胶原堆积。给予抗Ⅳ型胶原酶单链抗体可抑制Ⅳ型胶原酶的活性，并能抑制博莱霉素所诱发的 PF［29］。

9 中成药、中药及其提取物

从药用植物甘草根、茎中提取的有效活性成分——甘草酸二铵具有抗炎、抗氧化、免疫调节、影响内源性类固醇激素和保护细胞膜等广泛的药理学作用，可下调大鼠肺组织TGF－β1和IL－4表达而降低其血清含量，上调肺组织IFN－γ的表达而增加其血清含量，从而减轻PF［30］。在PF发展过程中，存在肺组织微血管密度动态改变，早期大量新生血管形成，晚期微血管减少甚至消失。研究表明，氧化苦参碱能一定程度阻止PF早期新生血管形成。其治疗PF可能部分与抑制TNF－α升高有关［31］。对于博莱霉素 PF大鼠，脂氧化酶抑制剂乳香酸提取物可减轻其肺损伤并减少胶原沉积，银杏叶提取物能够一定程度地降低不同时间点肺组织中MMP－9及TIMP－1的表达，有可能通过调整MMP－9及TIMP－1的相对平衡关系来防治 PF［32，33］。

肺炎合剂可降低纤维化大鼠肺泡及肺间质巨噬细胞TGF－β1mRNA的表达，通过减弱细胞因子网络对PF形成的促进作用而抑制纤维化的发展［34］。另外，野菊花总黄酮、黄芩总黄酮及化瘀理肺方等可通过抑制大鼠肺组织TGF－β1mRNA表达、抑制炎症细胞的浸润活化及调控TGF－β1/Smad信号通路、调节Smad 3蛋白表达等不同机制对PF起到一定的防治作用［35－37］。

综上所述，包括肺纤维化和肝纤维化等在内的多种纤维化疾病的特征性改变为器官组织内ECM的过度异常沉积，实质细胞减少，病变持续进展导致器官结构破坏和功能减退与衰竭，严重威胁着人类的健康和生命。细胞因子网络及信号转导通路在纤维化的发生和发展中起着非常重要的作用。近年来，无论是通过动物模型还是在临床应用方面，越来越多的药物被发现具有一定的抗肺纤维化作用，主要作用机制有:①减少TGF－β1的转录、表达、分泌;②影响血清或肺组织MMPs和TIMP比值;③抗氧化损伤;④其他如影响PF早期新生血管形成等。然而，对每种药物的具体作用机制及临床应用的全面掌握仍需要进行大量研究。

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