中医药干预肺纤维化相关信号通路研究进展※

冀会鸽 李 亚 余学庆*

（1 河南中医药大学·呼吸疾病诊疗与新药研发河南省协同创新中心，河南 郑州 450046；2 河南中医药大学第一附属医院肺病科，河南 郑州 450000）

肺纤维化是以肺泡上皮细胞进行性损伤及异常损伤修复为病理过程的纤维化性疾病，其损伤修复中致纤维化与抗纤维化之间的平衡紊乱是肺纤维化的关键环节，若二者之间的平衡关系被打破，则活化的上皮细胞刺激常驻的成纤维细胞增殖、循环中的成纤维细胞聚集，并促进上皮间质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT），从而诱导成纤维细胞灶形成，引起肺泡结构破坏、基质沉积和瘢痕形成。其纤维化过程涉及多条信号通路的异常活化，如 TGF-β通路、wnt/β-catenin通路、Notch通路、MAPK通路、Nrf2/ARE通路等。肺纤维化发病原因复杂，机制尚不明确，目前尚无有效的治疗药物能够改善纤维化进程。将中医药与信号通路相结合，通过干预其作用靶点改善纤维化进程可为临床治疗肺纤维化提供依据。本文就中医药干预肺纤维化信号通路及相关实验研究进展进行综述。

1 TGF-β/Smad信号通路

转化生长因子 （Transforming growth factor，TGF） -β是关键的致纤维化因子，是迄今发现的最强的细胞外基质沉积促进剂，其促纤维化形成的作用主要是刺激成纤维细胞合成细胞外基质成分、诱导肺脏的结蹄组织生长因子和基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，Mmp）表达等［1］。TGF-β1在上皮细胞、肺泡巨噬细胞、成纤维细胞等细胞中表达，在一些有害物质（二氧化硅、博来霉素等） 刺激下活化，与 TGF-βRII（Ⅱ 型 TGF-β受体）结合，募集 TGF-βRI（Ⅰ 型 TGF-β受体），磷酸化下游的受体相关Smads（R-Smads） 即 Smad2和 Smad3，后与Smad4形成低聚物复合体，转移到核内与共活化剂和协阻抑物共同参与目标基因的表达，促进细胞外基质沉积和纤维化进程。而Smad7通过Smad3依赖方式活化，与 R-Smads竞争活化受体，负反馈调节 TGF-β/Smad通路［2-3］。TGF-β1通路促进 Wnt/β-catenin 活化有两条途径，一是通过Smads依赖途径，即活化的Smad3抑制GSK-3β活化，抑制 β-catenin降解，提高其转录活性，参与纤维化形成；二是 TGF-β1抑制 DKK-1的表达而促进Wnt/β-catenin 通路的活化［4-5］。

樊茂蓉等［6］对博来霉素诱导的肺纤维化大鼠肺组织进行免疫组化定量分析（IOD值）发现，模型组 TGF-β、Smad3表达较对照组增多，Smad7表达较对照组减少，使用通痹补肺方（生黄芪、生地黄各30 g，威灵仙12 g，海浮石 15 g，旋复花 15 g，鳖甲 10 g，三棱 10 g，莪术10 g，生甘草6 g） 灌胃后发现，中药组 TGF-β、Smad3表达较模型组下降，Smad7表达较模型组增多。周薇等［7］对博来霉素诱导的肺纤维化大鼠肺组织中TGF-β1、Smad2、Smad7蛋白水平测定发现：与对照组比较，模型组大鼠肺组织中TGF-β1、Smad2蛋白表达水平增高，Smad7蛋白表达水平明显降低；与模型组比较，中药益气活血通络方（黄芪30 g，太子参20 g，麦冬20 g，五味子15 g，丹参10 g，地龙10 g，水蛭10 g，川贝母 6 g，灵芝 3 g，甘草6 g）能显著下调肺纤维化大鼠的肺组织中TGF-β1蛋白的表达水平，中药组能够显著下调纤维化大鼠的肺组织中Smad2蛋白的表达水平，上调Smad7蛋白的表达水平。肺纤维化大鼠血清中TGF-β1水平较对照组明显上升，中药组血清TGF-β1较模型组显著下降［8］。

2 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin通路作为生物机体的一个重要信号通路，生理状态下它按程序规律地激活和静止，是诱导生物正常组织分化的信号，参与胚胎进化及组织发育过程中的细胞增殖、极化与凋亡［9］，在参与EMT形成过程中，可诱导间充质细胞向肌成纤维细胞转化，促进纤维化的发生。其转导取决于细胞内β-catenin的水平。在正常状态下 β-catenin被磷酸化降解，可使胞质内游离 βcatenin浓度保持相对较低水平，当机体受到体内外刺激时，Wnt信号活化，可激活其下游因子，导致β-catenin降解减少，在胞质及胞核中聚集，调控Wnt信号通路的下游靶基因转录，如基质金属蛋白酶7、细胞周期蛋白、分泌型卷曲相关蛋白等，影响细胞增殖、分化、迁移、凋亡等功能［10-11］。

孙兆瑞等［12］检测百草枯处理的人肺上皮细胞中 βcatenin蛋白的表达水平，免疫荧光和 Western blot结果均显示百草枯组蛋白表达水平升高，通路抑制剂DKK-1组蛋白表达水平下降；腹腔注射百草枯所致的肺纤维化模型大鼠肺组织中β-catenin蛋白水平较对照组升高。李婧等［13］用艾灸肺俞、膈俞两穴治疗博来霉素致肺纤维化模型大鼠，其肺组织中β-catenin蛋白含量较模型组明显下降，β-catenin mRNA表达较模型组表达降低。

3 MAPK信号通路

MAPK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。哺乳动物MAPK家族包括主要分为三大类，即细胞外信号调节激酶 （extracelluar signal-regulated kinases，ERK）、e-Jun氨基末端激酶 （e-Jun N-terminal kinases，JNK） 和p38MAPK［14］。三条级联信号通路功能独立却又相互关联，p38MAPK被激活后可促进巨噬细胞产生白介素-6（interleukin-6）、肿瘤坏死因子 （tumor necrosis faetor-ct，TNF-α） 等多种炎性因子，进而诱导组织细胞凋亡；ERK1/2信号通路可通过促进成纤维细胞增殖、凋亡和Ⅰ型胶原沉积促进纤维化形成，TGF-β、成纤维细胞生长因子及基质金属蛋白酶等因子可促进其激活，TGF-β可刺激纤溶酶原激活物和I型胶原增强子的生成，ERK参与该过程并促进ECM沉积；JNK信号通路可促进细胞凋亡，促进肺纤维化，可能作用机制为：（1）通过上调TNF、p53等促凋亡蛋白的表达，促进细胞凋亡；（2）作用于线粒体，激活caspase-3级联反应，与凋亡底物结合引起细胞凋亡。

王晨等［15］发现博来霉素诱导的肺纤维化模型大鼠肺组织VEGFR1和p38MAPK蛋白表达水平均升高，肺纤方（冬虫夏草、红景天、生黄芪、白果、瓜蒌、海蛤壳、炙麻黄、水蛭）组VEGFR1和p38MAPK蛋白表达水平较模型组明显下降，证明肺纤方可通过减少肺泡炎及纤维化修复时异常血管新生介导的胶原沉积抑制纤维化进程。吴甜甜等［16］发现肺纤维化模型大鼠肺组织中GRP78、IRE1α、p-JNK、TRAF2基因表达、蛋白含量明显高于对照组，补肾益肺消癥方（当归、熟地、陈皮、法半夏、浙贝母、水蛭、连翘、炙甘草）组基因表达和蛋白含量较模型组明显降低，该方可减轻肺泡结构破坏，减少成纤维细胞增生，延缓纤维化进程。

4 其他

4.1 Notch信号通路 Notch信号通路可通过多种途径参与肺间质纤维化的形成和发展，影响疾病预后［17］。TGF-β1可诱导 Notch1、Notch4的表达上调，Notch信号通路可通过TGF-β1诱导肺泡上皮细胞发生 EMT，进而促进纤维化发生［18］。Notch信号通路可直接诱导 EMT的发生，也可与其他信号通路协同诱发肺纤维化：（1）Notch可以通过调控相关转录因子Snail的表达，促进EMT的表达；（2） TGF-β可通过 Smad3上调 Notch受体相应配体靶基因的表达，与E-钙黏蛋白启动子结合，抑制E-钙黏蛋白表达，诱导EMT发生；（3）Wnt信号通路可以上调Notch信号通路靶基因Snail-2的表达，从而促进EMT的发生［19］。

4.2 Nrf2-keap1-ARE信号通路 Nrf2-keap1-ARE信号通路是目前机体最主要的内源性抗氧化信号通路［20］，核因子NF-E2相关因子（Nrf2）是细胞氧化应激通路中最重要转录因子，通过与抗氧化物反应元件（Antioxidant Response Elements，ARE） 相互作用，能够上调机体内多种抗氧化蛋白的表达水平，清除体内氧化应激产生的自由基，从而维持细胞的氧化还原状态，相反，Nrf2缺失或激活障碍则会导致抗氧化酶减少，加重细胞的氧化应激的负效应，诱导某些氧化应激性纤维化疾病发病。Morito等［21］认为 Nrf2/ARE信号通路抗纤维化机制主要是提高细胞内 ARE敏感的抗氧化酶表达水平，观察发现IPF患者增生的肺泡上皮细胞中红系衍生核因子2相关因子2（Nrf2）的显著增加，Nrf2能够与ARE结合，启动ARE调控的抗氧化酶基因表达。Nrf2调节细胞凋亡主要通过两种途径：其一，Nrf2过表达直接调节Fas途径诱导细胞凋亡的敏感性；其二，Nrf2过表达提高GSH水平间接调节细胞对凋亡信号的敏感性。

4.3 PI3K/Akt信号通路 磷脂酰基醇3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K） 是一种信号转导酶，是 PI（4，5）P2磷酸化，形成PI（3，4，5）P3，能被酪氨酸激酶受体、G蛋白偶联受体/细胞因子受体和 Ras蛋白相关的GDP酶受体激活，促进细胞增殖、分化、黏附。蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又称Akt）是PI3k下游中一种丝氨酸/苏氨酸激酶，Akt的氨基酸末端具有PH结构域，能与细胞膜附近的PI（3，4，5）P结合形成复合体，复合体与3-磷脂酰肌醇依赖性蛋白激酶1结合可促进Akt的氨基酸末端的PH结构域磷酸化，从而激活下游中的缺氧诱导因子等因子来共同参与细胞的增殖、分化［22-23］。AKT通路被激活后，可激活雷帕霉素靶蛋白、缺氧诱导因子等共同参与纤维化形成。

肺纤维化发病原因复杂，涉及吸烟、环境暴露、基因突变、微生物因素等［24］，发病机制复杂，如炎症、氧化应激、肺泡上皮损伤等，并且涉及多条分子及信号通路，2015年美国胸科学会（ATS）/欧洲呼吸学会（ERS）/日本呼吸学会（JRS）/拉丁美洲胸科协会（ALAT） 修订版的IPF治疗临床实践指南中推荐等级低或不推荐使用，指南中推荐使用吡啡尼酮、尼达尼布以及抑酸剂治疗，但这些药物存在潜在的不良反应［24-25］。中医中药基于信号通路上相关靶点作为肺纤维化发病机理，探讨中药治疗肺纤维化的效果为肺纤维化的治疗提供了新的研究方向。