黃汝施,陳世彩(第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院，上海200433)

·綜述·

喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發(fā)生機(jī)制及藥物治療進(jìn)展

黃汝施,陳世彩
(第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長海醫(yī)院，上海200433)

喉阻塞中較為常見的病因之一是喉氣管瘢痕性狹窄，其造成的呼吸困難、聲音嘶啞和吸氣性喘鳴嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，甚至危及生命。成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞、肥大細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等細(xì)胞及轉(zhuǎn)化生長因子β、結(jié)締組織生長因子、表皮生長因子受體等細(xì)胞因子均參與了喉氣管瘢痕性狹窄的纖維化過程中。藥物治療可能成為喉氣管瘢痕性狹窄一個重要預(yù)防及治療策略，常見藥物有絲裂霉素C、 5-氟尿嘧啶/氟羥潑尼松龍、他克莫司和雷帕霉素、甲殼素、殼聚糖及其衍生物等。

喉氣管狹窄；瘢痕性狹窄；成纖維細(xì)胞；結(jié)締組織生長因子；絲裂霉素C；殼聚糖

各種原因引起的喉氣管創(chuàng)傷或病變，導(dǎo)致軟骨損傷、黏膜破裂或血腫形成，繼之纖維結(jié)締組織、瘢痕組織增生、修復(fù)，最終形成喉氣管狹窄。原因包括外部創(chuàng)傷、喉氣管手術(shù)和長期氣管插管等，然而氣管切開和氣管插管是搶救呼吸功能障礙危重患者的重要措施，所以，其造成的喉氣管狹窄已成為耳鼻咽喉頭頸外科醫(yī)生面臨的具有挑戰(zhàn)性難題。喉氣管損傷初期引起組織細(xì)胞變性、壞死，繼而發(fā)生慢性炎性細(xì)胞浸潤和纖維組織增生、修復(fù)，導(dǎo)致?lián)p傷處腔內(nèi)黏膜層明顯增厚、膠原沉積和軟骨膜炎，最終形成組織重塑和氣道瘢痕[1]。近年，喉氣管瘢痕性狹窄的纖維化機(jī)制日益受到關(guān)注。此外，對于喉氣管狹窄迄今無可靠的治療手段，臨床上較為常見治療方法是手術(shù)治療，面對不同類型狹窄，手術(shù)方法選擇尤為重要。但是，手術(shù)可能造成二次喉氣管損傷狹窄以及各種并發(fā)癥[2]。在狹窄形成前，可應(yīng)用抗纖維化藥物預(yù)防及治療喉氣管狹窄。已有許多學(xué)者進(jìn)行喉氣管狹窄藥物治療的相關(guān)研究。本文就喉氣管瘢痕狹窄的纖維化發(fā)生機(jī)制和藥物治療進(jìn)展綜述如下。

1 細(xì)胞與喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發(fā)生的關(guān)系

相關(guān)細(xì)胞組織器官損傷后，可能存在特定的損傷模式，通過一定機(jī)制觸發(fā)修復(fù)過程，由于自身控制不佳，導(dǎo)致纖維化瘢痕和功能障礙。因此，了解其發(fā)生機(jī)制，需要從參與其中的細(xì)胞進(jìn)行研究。

1.1 成纖維細(xì)胞 在喉氣管狹窄中損傷處黏膜周圍存在活性異常的成纖維細(xì)胞，導(dǎo)致纖維化或瘢痕形成。在增生性瘢痕及疤痕疙瘩形成中，成纖維細(xì)胞的活化(包括成纖維細(xì)胞遷移、增殖、合成、收縮和細(xì)胞外基質(zhì)成分的改變)起了重要作用。Singh等[3]認(rèn)為，創(chuàng)面的成纖維細(xì)胞活性取決于內(nèi)在表型和外源性信號。內(nèi)在表型的轉(zhuǎn)變可能與損傷和狹窄程度相關(guān)，一種可能是組織損傷越大，其趨化周圍組織中或血液循環(huán)中的纖維細(xì)胞能力越強(qiáng)，加劇纖維化過程；另一種可能是大量炎癥介質(zhì)釋放，可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞的表型變化。

1.2 肌成纖維細(xì)胞 肌成纖維細(xì)胞是由成纖維細(xì)胞分化成的平滑肌樣細(xì)胞,具有成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的特點(diǎn)。Barnes等[4]認(rèn)為，血管緊張素Ⅱ和轉(zhuǎn)化生長因子β是對成纖維細(xì)胞分化和間充質(zhì)基質(zhì)蛋白合成影響最大的肌生長因子，而尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶產(chǎn)生的活性氧是常見的肌成纖維細(xì)胞激活物。肌成纖維細(xì)胞一旦維持長時間的收縮力，就會對局部基質(zhì)產(chǎn)生張力，使細(xì)胞外基質(zhì)(特別是膠原Ⅰ)沉積，形成增生性瘢痕，從而使肉芽組織收縮、痙攣，造成永久纖維化病變[5]。

1.3 肥大細(xì)胞 肥大細(xì)胞普遍存在于結(jié)締組織和黏膜中，特別是在結(jié)締組織中。肥大細(xì)胞發(fā)生發(fā)育、趨化、黏附、活化和存活，主要受肥大細(xì)胞及其配體干細(xì)胞因子(SCF)表面的酪氨酸激酶生長因子受體和c-kit之間相互作用的影響。SCF又稱為肥大細(xì)胞生長因子，可能作為一種可溶性因子與c-kit結(jié)合后黏附在基質(zhì)細(xì)胞(如成纖維細(xì)胞)表面。組織損傷發(fā)生炎癥時，肥大細(xì)胞被激活后釋放的因子，如SCF、白介素-3和凝血酶等，促進(jìn)成纖維細(xì)胞活化，促使增生性瘢痕發(fā)生。在膠原沉積、瘢痕形成和重塑過程中，纖維化瘢痕較多的組織中肥大細(xì)胞數(shù)量更多、活化程度更高。

1.4 巨噬細(xì)胞 喉氣管損傷初期各種慢性炎性細(xì)胞浸潤，其中巨噬細(xì)胞為主要成分。Hillel等[1]發(fā)現(xiàn)，小鼠喉氣管損傷第7天巨噬細(xì)胞數(shù)量達(dá)到峰值，繼而膠原沉積增加，提示巨噬細(xì)胞的激活及細(xì)胞因子可能與喉氣管纖維化有關(guān)。巨噬細(xì)胞特異性表達(dá)與喉氣管異常修復(fù)有關(guān)，可能通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞及信號通路而減少成纖維細(xì)胞增殖和膠原蛋白沉積[6]。

2 細(xì)胞因子與喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發(fā)生的關(guān)系

許多纖維化的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯勘砻鳎珻D4+T細(xì)胞在疾病的進(jìn)展中發(fā)揮了突出作用。參與纖維化的多種細(xì)胞因子，如IL-4、IL-5、IL-13、IL-21、轉(zhuǎn)化生長因子β、結(jié)締組織生長因子(CTGF)等，與CD4+T細(xì)胞密切相關(guān)。

2.1 轉(zhuǎn)化生長因子β 轉(zhuǎn)化生長因子β蛋白家族是一組具有強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)性能的多分泌信號分子，包括轉(zhuǎn)化生長因子β1、轉(zhuǎn)化生長因子β2和轉(zhuǎn)化生長因子β3三種亞型，而轉(zhuǎn)化生長因子β1與組織纖維化密切相關(guān)，其與血液循環(huán)中單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞共同促進(jìn)了與纖維化主要相關(guān)的細(xì)胞增殖。轉(zhuǎn)化生長因子β1是主要的促纖維化細(xì)胞因子，主要影響膠原形成、成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化和細(xì)胞外基質(zhì)沉積，是器官組織纖維化中的重要靶目標(biāo)。在許多纖維化疾病中，轉(zhuǎn)化生長因子β1是已知與細(xì)胞外基質(zhì)聚集密切相關(guān)的細(xì)胞因子，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)合成并減少其降解；刺激成纖維細(xì)胞增殖并促進(jìn)間質(zhì)細(xì)胞向成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，同時使成纖維細(xì)胞活化后轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞。

2.2 CTGF CTGF是在人內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)基中發(fā)現(xiàn)的一種新的多肽生長因子，這種生長因子可以刺激成纖維細(xì)胞的DNA合成和趨化，促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖、遷移、黏附以及細(xì)胞外基質(zhì)形成，刺激產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)成分，如膠原Ⅰ、纖連蛋白和整合素等，導(dǎo)致纖維化形成。Singh等[3]認(rèn)為，CTGF并不直接刺激成纖維細(xì)胞DNA合成，而是刺激成纖維細(xì)胞的黏附過程，但這一過程需要大幅度提高CTGF濃度。

2.3 表皮生長因子受體 表皮生長因子受體是一種酪氨酸激酶受體，參與了許多過程，如細(xì)胞分化、增殖、遷移。表皮生長因子受體的激活和上皮細(xì)胞的再生有助于氣道上皮修復(fù)。表皮生長因子受體的激活可能有兩種不同的途徑——配體依賴和配體獨(dú)立的表皮生長因子受體酪氨酸磷酸化。Burgel等[7]提出，表皮生長因子受體在氣道損傷修復(fù)中起重要作用，未來可以通過相關(guān)表皮生長因子受體臨床試驗(yàn)研究出治療氣道損傷后修復(fù)的新方法。

3 細(xì)胞外基質(zhì)及其轉(zhuǎn)換失平衡與喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發(fā)生的關(guān)系

細(xì)胞外基質(zhì)是非細(xì)胞結(jié)構(gòu)，存在于所有組織中。細(xì)胞外基質(zhì)的重要成分是透明質(zhì)酸、不同類型的膠原(主要是Ⅰ型和Ⅲ型)、彈性蛋白和纖維連接蛋白。正常組織中的透明質(zhì)酸保持較高濃度，聲帶損傷初期其濃度下降，膠原Ⅰ型和Ⅲ型的含量不斷增加。細(xì)胞外基質(zhì)可以釋放生長因子，如表皮生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子和其他信號分子(如Wnt蛋白、轉(zhuǎn)化生長因子β和雙調(diào)蛋白)[8]。

正常組織中也含有細(xì)胞外基質(zhì)，其含量對纖維化形成至關(guān)重要。創(chuàng)面的增生性瘢痕和瘢痕疙瘩是由成纖維細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)過度增殖而產(chǎn)生的。因此，細(xì)胞外基質(zhì)的合成和降解之間的動態(tài)平衡決定了傷口愈合和組織纖維化的程度。當(dāng)細(xì)胞外基質(zhì)合成明顯大于降解時，其大量聚集導(dǎo)致組織纖維化；反之，合成弱于降解時，組織纖維化將明顯減弱。

4 喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化的治療藥物

4.1 絲裂霉素C 有研究發(fā)現(xiàn)，絲裂霉素C是一種抗生物素且具有抗增殖作用，能抑制成纖維細(xì)胞增殖及活性從而抑制纖維化和瘢痕形成。Li等[9]將絲裂霉素C用于人聲帶，發(fā)現(xiàn)絲裂霉素C明顯抑制成纖維細(xì)胞增殖及Ⅰ型和Ⅲ型膠原的分泌，來預(yù)防喉部纖維化。絲裂霉素C并不能完全阻止復(fù)發(fā)，大多數(shù)患者纖維化仍然繼續(xù)[10]。有學(xué)者通過絲裂霉素C霧化吸入治療狗喉氣管的纖維化，認(rèn)為通過霧化吸入對喉氣管纖維化有抑制作用。方瓊等[11]發(fā)現(xiàn)，球囊擴(kuò)張術(shù)時局部噴灑絲裂霉素C對改善結(jié)核性氣道瘢痕狹窄患者呼吸困難癥狀、維持?jǐn)U張后氣道直徑方面具有一定的近、遠(yuǎn)期臨床療效，局部噴灑絲裂霉素C技術(shù)安全可行，值得在臨床推廣。

4.2 氟尿嘧啶/氟羥潑尼松龍 氟尿嘧啶對培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞具有抗增殖作用，是一種潛在的有毒藥物。氟尿嘧啶/氟羥潑尼松龍的聯(lián)合藥物有一個不穩(wěn)定的碳酸酯鍵，使之不活躍且不溶于水，其懸浮液是穩(wěn)定的；但一旦其快速大量進(jìn)入體內(nèi)溶于體液，碳酸酯鍵就會快速水解成活性氟尿嘧啶和氟羥潑尼松龍而產(chǎn)生毒性[12]。其的研究未發(fā)現(xiàn)使用氟尿嘧啶/氟羥潑尼松龍后有局部或全身毒性。聯(lián)合使用氟尿嘧啶/氟羥潑尼松龍能有效減少喉氣管狹窄患者瘢痕形成。氟尿嘧啶通過干擾瘢痕成纖維細(xì)胞DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，抑制細(xì)胞增殖和膠原蛋白過度表達(dá)，以減輕瘢痕增生和膠原沉積。有研究發(fā)現(xiàn)，醇質(zhì)體包含氟尿嘧啶,醇質(zhì)體作為載體提供更小的體積能夠更好滲透到增生的疤痕中，從而使氟尿嘧啶更有效抑制疤痕組織形成[13]。黃振豐等[14]將氟尿嘧啶局部應(yīng)用于大鼠膽管電凝損傷所致膽管瘢痕狹窄中起到了預(yù)防作用。

4.3 他克莫司和雷帕霉素 他克莫司是一種水溶性大環(huán)內(nèi)酯類抑制細(xì)胞生長的免疫抑制劑，具有抗增殖和抗炎作用。Daisuke等[15]研究表明，當(dāng)鼠氣管黏膜損傷后，低劑量的他克莫司通過鈣調(diào)磷酸酶/活化T細(xì)胞核因子/IL-2通路來抑制免疫細(xì)胞激活，從而對喉氣管狹窄起到了預(yù)防作用。雷帕霉素對瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞的生長具有抑制作用,對其凋亡無顯著影響,但可以通過抑制物雷帕霉素靶位信號通路的活化以及調(diào)控自噬相關(guān)非編碼RNA的表達(dá),激活其自噬的發(fā)生。

4.4 甲殼素、殼聚糖及其衍生物 甲殼素主要從貝類資源中提取，其化學(xué)結(jié)構(gòu)為(1-4)-2-N-乙酰氨基-2-脫氧-D-葡聚糖，其脫己?；卯a(chǎn)物稱為殼聚糖。殼聚糖的主要成分是葡糖胺，其在體內(nèi)具有更好的生物降解性和組織相容性，有止血、止痛和抑制微生物生長的作用。此外，其可以促進(jìn)上皮細(xì)胞生長、抑制成纖維細(xì)胞增殖和遷移，達(dá)到抑制瘢痕組織形成的作用，從而加速創(chuàng)面愈合。Chen等[16]研究發(fā)現(xiàn)，羧甲基殼聚糖可促進(jìn)正常皮膚成纖維細(xì)胞增殖，抑制瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞增殖，通過抑制Ⅰ型膠原蛋白形成、降低Ⅰ/Ⅱ型膠原蛋白比例而抑制纖維化進(jìn)程。Zhou等[17]利用幾丁質(zhì)霧化吸入治療鼠肺纖維化，使肺纖維化明顯減輕。

總之，對喉氣管瘢痕性狹窄中纖維化發(fā)生的機(jī)制研究，已從細(xì)胞水平到分子水平不斷深入，但還有許多尚未闡明，需要通過在體試驗(yàn)和動物模型進(jìn)一步探索。

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2016-12-05)