转化生长因子β 与肺泡巨噬细胞在肺纤维化中的作用研究进展

吕学文，曾 思，兰志勋

(1.泸州医学院，四川 泸州646000;2.四川省医学科学院·四川省人民医院麻醉科，四川 成都610072)

肺纤维化(pulmonary fibrosis，PF)是一个复杂的病理过程，包括慢性炎症反应、成纤维细胞增殖以及异常的胶原沉积所导致的损伤过度修复。目前该病无有效的防治措施，其患病率和致死率都在逐年上升，因此也成为研究的热点。大量基础实验和临床研究表明，转化生长因子β(transforming growth factor beta，TGF-β)作为关键的致纤维化细胞因子之一，能启动成纤维细胞的增殖分裂，导致胶原蛋白的大量合成，最终形成肺间质的胶原沉积等纤维化的组织病理学改变［1］。肺泡巨噬细胞(alveolar macrophage，AM)是呼吸系统对抗外来刺激的第一道防线，其功能与活性维持着肺的正常功能。AM 等炎症细胞的浸润、活化以及大量细胞因子的分泌失衡与肺纤维化的发生、发展有着密切的联系［2］。研究TGF-β 与AM 的相互关系以及它们分别在肺纤维化中的作用，对探讨PF 的发病机制，寻求有效的治疗措施有着重要的指导意义。因此，本文就肺纤维化时，TGF-β 与AM 作用的研究进展作一综述。

1 TGF-β 与AM 的关系

生长因子不仅能促进有丝分裂和改变靶细胞的特性，而且在细胞间信号转导过程中扮演着重要的角色。多种生长因子在胚胎期都有表达并参与胚胎发育的调节过程。AM 是呼吸道的免疫核心细胞，其细胞质内含有溶酶体及线粒体，具有强大的吞噬能力。同时，它在激活后又能产生和释放多种细胞因子，参与炎症和免疫过程的调节。在疾病早期AM 分泌的肿瘤坏死因子α(tumor Necorsis Factors alpha，TNF-α)，白介素β(interleukin beta，IL-β)以及粒细胞单核细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)调节并促进肺部炎症反应。相反，TGF-α 和生长因子(hepatic growth factor，HGF)则能对损伤肺部肺泡上皮细胞和血管内皮细胞进行修复。而且，AM 和上皮细胞释 放 的 HGF，比 如 TGF-β、血 小 板 衍 生 因 子(PDGF)、激活素A 以及TGF-β 超家族因子等，在成纤维细胞增殖和肺纤维化过程中扮演重要的角色。AM 是肺组织产生和分泌TGF-β 的主要细胞之一［3］。通过RNA 来干扰CD36 基因的表达，能够抑制博来霉素诱导的大鼠AM 分泌的L-TGFβ1的活化［4］，提示我们CD36 可能是调节AM 分泌TGF-β活化的因素之一。

TGF-β 是一种多效能因子，从1985 年Assoian等首次从人血小板中分离出TGF-β1到目前为止，已发现TGF-β 有6 个亚型，而哺乳动物中仅发现TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3三种形式［5］。Wang 等［6］发现，紫杉醇通过抑制TGF-β1传导通路，可以有效改善博来霉素造成的大鼠肺纤维化。而相反的，促进TGF-β1的表达则可以诱导大鼠肺中纤维化相关基因GlcAT-l 的表达增加，最终促进肺纤维化的发生［7］。肺组织发生炎症损伤后，AM 向损伤部位聚集，激活后即能分泌大量的TGF-β，调节损伤部位修复。有趣的是，最初的少量TGF-β 是由血小板分泌的，并能趋化和刺激巨噬细胞进一步激活和释放更多的TGF-β［8］。此外，TGF-β 能通过线粒体通路来诱导小鼠RAW 264.7 巨噬细胞凋亡［9］。由此看来，AM 能产生和分泌TGF-β，而TGF-β 又可以调节AM的功能，它们是相互作用，密切相关的。

2 TGF-β 与肺纤维化

TGF-β 是最为关键的致纤维化细胞因子，能导致胶原蛋白及其他基质蛋白大量合成。早在1991年Khalil 等［10］就发现TGF-β 在肺纤维化中的重要作用。Das 等［11］通过在体和离体实验发现，无论是在人细胞株还是小鼠中，TGF-β 有很强的促纤维化作用。P17 是一种TGF-β 抑制剂，在IMR-90 人胚肺成纤维细胞和小鼠肺纤维化模型中，能抑制TGFβ 介导的肺纤维化［12］。此外，通过对人类特发性肺纤维化的研究发现，抗纤维化药物IFN-gamma-1b 能显著降低肺组织中TGF-β 水平［13］。以上研究均证明TGF-β 在肺纤维化中的关键作用。

2.1 TGF-β 的结构与受体 TGF-β 包括TGF-β 同源二聚体、潜态相关性多肽(latency-associated protein，LAP)与潜态TGF-β 结合蛋白(latent TGF-β binding protein，LTBP)三个部分。TGF-β 信号转导的主要受体(TGRF)有Ⅰ型和Ⅱ型2 种，属于丝/苏氨酸激酶受体家族，由胞外区、跨膜区及含丝苏氨酸激酶结构的胞内区3 个部分组成［14］。最初合成和分泌的TGF-β 是无活性的，可经整合素aVβ6、甘露糖-6-磷酸受体等多种途径激活后与受体结合并表现出生物活性。

2.2 TGF-β 信号传导通路 目前TGF-β 的信号传导通路主要分Smads 蛋白依赖型和非Smads 蛋白依赖型。而后者主要是指丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)通路。活化后的TGF-β 首先与Ⅱ型受体结合，随后与Ⅰ型受体结合，形成复合物。然后Ⅱ型受体自磷酸化，最后Ⅰ型受体的GS 结构域也发生磷酸化而激活［14］。TGF-β 结合并激活TGF-β 受体后，其信号传递便由一系列受体后信号分子来进行。TGF-β 的信号转导通路可分为Smads 蛋白通路和非Smads 蛋白通路两种。

2.2.1 Smads 蛋白通路 激活的Ⅰ型受体，可以与受体调节性Smad 2 和Smad 3 形成Ⅰ型受体-SARASmads 复合体。随后将Smad 2 和Smad 3 磷酸化，后者继而与Ⅰ型受体及SARA 解离，同时与Smad 4形成杂聚体，进入细胞核，调节转录。Smad 7 能与活化的Ⅰ型受体结合，抑制R-Smads 磷酸化，阻断TGF-β 对靶基因的转录。Smad 通路抑制剂HSc025和SB203580 能阻断TGF-β/Smads 蛋白信号转导通路，从而抑制肺纤维化的发生［15，16］。因此，TGF-β/Smads 蛋白信号转导通路在肺纤维化的发生发展过程中起着重要的作用。

2.2.2 非Smads 蛋白通路 TGF-β/MAPK 信号转导通路是参与细胞增殖、分化、凋亡等过程的重要信号通路。MAPK 是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，现已发现4 条MAPK 通路即ERK、JNK/SAPK、BMK/ERK5和p38MAPK 通路。MAPK 信号转导通路采用高度保守的三级激酶级联传递信号:胞外刺激通过某些环节使MAPK 激酶的激酶(MAPKinase kinase kinase，MKKK)激活，转而激活MAPK 激酶(MAPKinase kinase，MKK);然后通过对苏氨酸和酪氨酸双位点磷酸化从而激活MAPK。TGF-β 活化的MAPK通路有很强的致纤维化效应。有研究表明［17］，TGFβ 诱导MAPK 磷酸化，通过MAPK 信号转导途径调节人肺成纤维细胞系向肌成纤维细胞转化，产生大量细胞外基质蛋白，导致肺间质纤维化。相对于Smads 信号传导通路，MAPKs 通路在肺纤维化中的作用还有待进一步研究。

3 AM 与肺纤维化

3.1 AM 起源和功能 AM 由骨髓干细胞分化而来，可表达多种膜受体，如甘露糖受体、Toll 样受体、清道夫受体等［18］。AM 通过分泌多种细胞因子、炎性介质、胞外酶类物质等参与炎性反应和免疫调节作用。

3.2 AM 在肺纤维化中的作用 肺纤维化过程包括肺组织的炎性损伤以及组织过度修复。在此过程中，AM、肺泡上皮细胞、内皮细胞等通过分泌细胞因子等生物活性物质来发挥直接或间接的作用。肺损伤早期支气管肺泡灌洗液及肺组织病理切片中AM浸润显著增加，而且浸润的程度与肺纤维化的程度密切相关［19］，这与肺纤维化病变早期，AM 促进炎症反应的功能相符。然而AM 在促进炎症反应的同时也造成肺损伤加重，并为过度修复造成的肺纤维化提供病理基础;另外，AM 通过分泌TGF-β、PDGF等细胞因子来促进纤维细胞在损伤区域聚集、活化和增殖，促进细胞外基质的合成，加重肺纤维化;AM还可以产生骨桥蛋白，增强纤维母细胞的转移、粘附和PDGF 介导的DNA 合成。

3.3 AM 表型与肺纤维化 1992 年Stein 等［20］提出巨噬细胞选择性激活这一概念，随着研究的逐步深入，目前按照诱导激活因子，表面标志物和分泌的细胞因子可以将巨噬细胞分为两种极化类型，即经典活化(Classically activated)的M1 型和选择性活化(Alternatively activated)的M2 型巨噬细胞。

M1 亚型由脂多糖(LPS)和干扰素-γ(IFN-γ)等刺激激活，高表达一氧化氮合酶(iNOS)、TNF-α、IL-12 等，具有较强的细胞毒活性。细胞因子IL-4、IL-10 以及糖皮质激素能诱导激活M2 型巨噬细胞。M2 的分子标志物有CD206、精氨酸酶1(Arg1)等，与炎症抑制、组织重塑和寄生虫感染相关［21］。Pechkovsky 等［2］在对PF 患者AM 的研究中发现，趋化因子CCL17，CCL18 和CCL22 的含量增多，同时CD206 的表达升高。由此我们可以推测，PF 患者AM 可能向M2 型发生了转化。IL-4 是诱导AM 向M2 型转化的重要诱导因子，用IL-4 和/或IL-10 对离体的正常人AM 进行刺激后发现，IL-4 能诱导CCL18和IL-1RA 的表达以及STAT3 的强烈活化，而且IL-10对此过程有协同作用，这证明了AM 向M2 型转化在PF 发病机制中的重要作用。更为有趣的是，TGF-β也具有诱导AM 向M2 型转化的作用，而且TGF-β 本身即为鉴定M2 型巨噬细胞的标志物之一。这又将TGF-β 与AM 以及PF 联系在了一起。

4 总结与展望

TGF-β 与PF 的密切相关性已得到人们的共识，它可以通过细胞内信号转导，直接促进细胞外基质沉积，产生复杂的生物化学效应。目前，对于TGF-β 相关的肺纤维化过程，我们需要进一步研究在疾病的动态变化过程中，对应某个时间点，TGF-β的即时作用。同时应加强基于TGF-β 机制的治疗措施的研究，试图找到合适的药物通过影响该通路来抑制肺纤维化的进展。而对于AM 与PF 的关系，特别是AM 的表型对肺纤维化过程的影响，则会成为以后研究的主要方向。

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