馬瑞敏，任壽安

(1.山西醫(yī)科大學(xué)，太原 030001；2.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，太原 030001)

肺纖維化是一種慢性、進(jìn)行性加重、不可逆的彌漫性肺部疾病，是由多種原因?qū)е碌姆伍g質(zhì)組織中肺泡上皮細(xì)胞損傷、凋亡，成纖維細(xì)胞活化形成肌成纖維細(xì)胞的過(guò)程，最終導(dǎo)致大量細(xì)胞外基質(zhì)和膠原蛋白沉積的纖維增生性疾病[1]。很多肺部疾病發(fā)展的結(jié)局均為肺纖維化，但其病因及發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚。瘦素不僅能調(diào)節(jié)能量代謝，還參與了很多生理過(guò)程，如免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)等。瘦素在腫瘤、心血管系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、肝臟疾病以及呼吸系統(tǒng)疾病中也發(fā)揮一定的作用。鑒于肺纖維化的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，目前臨床上尚無(wú)針對(duì)性藥物，因此研究瘦素與肺纖維化可能會(huì)找到新的治療靶點(diǎn)?，F(xiàn)就瘦素在肺纖維化發(fā)病機(jī)制中的作用進(jìn)行探討，旨在為肺纖維化患者尋求新的治療靶點(diǎn)。

1 瘦素及其生物學(xué)特性

瘦素是由肥胖基因編碼，白色脂肪組織產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，由146個(gè)氨基酸構(gòu)成[2]。1994年，Zhang等[3]通過(guò)定位克隆將編碼肽激素瘦蛋白的人肥胖基因(OB基因)定位于第7號(hào)染色體(7q31.3)，之后有學(xué)者報(bào)道了瘦蛋白的合成[4]。瘦素水平的升高與脂肪量呈正相關(guān)，調(diào)節(jié)瘦素的因子主要受脂肪細(xì)胞瘦素信使RNA水平的影響。禁食期間瘦素水平的下降發(fā)生在數(shù)小時(shí)內(nèi)，并向大腦發(fā)出饑餓信號(hào)，其中下丘腦、腦橋、小腦和延髓的瘦蛋白敏感神經(jīng)元引發(fā)穩(wěn)態(tài)反應(yīng)，包括饑餓和減少能量消耗[5]。瘦素不僅受限于飲食對(duì)能量代謝的調(diào)節(jié)，也可通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥因子、內(nèi)分泌水平對(duì)行為認(rèn)知、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、骨代謝、腫瘤疾病等產(chǎn)生影響[6]。瘦素對(duì)全身系統(tǒng)均有影響，很大程度上與瘦素受體在脂肪組織以及其他器官和組織(包括下丘腦、垂體、淋巴結(jié)、肝、肺、子宮、腎、胰腺、胃、性腺等)中的表達(dá)有關(guān)[7]。瘦素與其受體結(jié)合后會(huì)產(chǎn)生一定的生理效應(yīng)，涉及多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[8]，包括蛋白酪氨酸激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子、Ras通路、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2通路、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)/叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O亞家族蛋白1通路、AMP活化蛋白激酶/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)、核糖體S6蛋白激酶家族，這些信號(hào)通路可能會(huì)為研究瘦素提供一定的指導(dǎo)。

2 瘦素致肺纖維化的相關(guān)機(jī)制

2.1瘦素對(duì)炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié) 研究發(fā)現(xiàn)，注射促炎細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α和白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-1后，瘦素信使RNA在小鼠脂肪組織中的表達(dá)增加[9]。慢性阻塞性肺疾病急性加重期通常與感染相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者體內(nèi)瘦素的水平通常急劇升高[10]，這種瘦素水平的突然升高可能與全身炎癥反應(yīng)導(dǎo)致TNF-α和IL-1等促炎細(xì)胞因子釋放增多有關(guān)。肺纖維化很大程度上與炎癥反應(yīng)有關(guān)，炎癥風(fēng)暴導(dǎo)致肺組織的調(diào)節(jié)恢復(fù)受損。研究發(fā)現(xiàn)，特發(fā)性肺纖維化急性加重期患者血漿瘦素水平較穩(wěn)定期患者和健康人明顯升高，C反應(yīng)蛋白和紅細(xì)胞沉降率也較穩(wěn)定期患者和健康人升高，而瘦素是死亡時(shí)間的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[11]。瘦素參與了特發(fā)性肺纖維化的急性發(fā)作，結(jié)合相關(guān)炎癥指標(biāo)的同步升高，提示瘦素可能通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)影響肺纖維化。

Hsu等[12]的研究中闡述了瘦蛋白通過(guò)促分裂原活化的蛋白激酶和核因子κB的共激活因子p300刺激肺泡Ⅱ型細(xì)胞中胞質(zhì)型磷脂酶A2α(cytosolic phospholipase A2α，cPLA2α)基因的表達(dá)。瘦素在呼吸系統(tǒng)中上調(diào)了炎癥蛋白cPLA2α和環(huán)加氧酶(cyclooxygenase，COX)-2的表達(dá)，增加了白細(xì)胞浸潤(rùn)。應(yīng)用活性氧類(lèi)清除劑(N-乙酰半胱氨酸)、還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶抑制劑(夾竹桃麻素)或活化蛋白-1抑制劑(丹參酮ⅡA)減弱了瘦素介導(dǎo)的cPLA2α/COX-2的表達(dá)和肺中白細(xì)胞的募集，因此推斷瘦素是通過(guò)還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶/活性氧類(lèi)/活化蛋白-1途徑增加肺cPLA2α/COX-2的表達(dá)和白細(xì)胞募集。持續(xù)性慢性炎癥會(huì)導(dǎo)致纖維化[13-14]。Gui等[15]認(rèn)為，瘦素較多地沉積在特發(fā)性肺纖維化的肺組織中，并與患者的高分辨率CT評(píng)分呈正相關(guān)。因此推測(cè)，瘦素致肺纖維化可能與炎癥反應(yīng)相關(guān)。氣管內(nèi)注入博萊霉素構(gòu)建小鼠肺纖維化模型發(fā)現(xiàn)，第7天肺泡炎癥較為明顯，可見(jiàn)大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，自第14天開(kāi)始炎癥逐漸減弱，肺纖維化程度逐漸加重，肺組織中瘦素水平在第7天開(kāi)始升高，隨著纖維化程度的不斷加重，瘦素水平也呈升高趨勢(shì)[16]。綜上可知，早期炎癥反應(yīng)階段即伴有瘦素的參與。

2.2缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-inducible factor，HIF)-1α激活瘦素的表達(dá) HIF-1α是細(xì)胞缺氧的預(yù)測(cè)因子，其能調(diào)節(jié)受損組織缺血期間組織修復(fù)所需的許多過(guò)程。肺纖維化導(dǎo)致患者換氣功能障礙，常合并低氧血癥。HIF-1α可調(diào)節(jié)代謝蛋白(葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1)、黏附蛋白(整聯(lián)蛋白)、可溶性生長(zhǎng)因子[轉(zhuǎn)化生子因子(transforming growth factor，TGF)-β、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子]、細(xì)胞外基質(zhì)成分(Ⅰ型膠原蛋白、纖維連接蛋白)的表達(dá)，進(jìn)一步增強(qiáng)受損期間的修復(fù)過(guò)程。因此，HIF-1α被視為切口愈合的正調(diào)節(jié)器及器官修復(fù)和組織纖維化的潛在調(diào)節(jié)劑，在很多纖維化疾病中發(fā)揮重要作用[17]。

硅肺是指在職業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中接觸二氧化硅粉塵致肺纖維化和硅肺結(jié)節(jié)形成的疾病[18]，是塵肺的一種，在低收入和中等收入國(guó)家較為普遍。裴厚霜等[19]通過(guò)構(gòu)建硅肺大鼠模型發(fā)現(xiàn)，大鼠肺組織中HIF-1α水平與瘦素呈正相關(guān)，可能由于HIF-1α蛋白在細(xì)胞內(nèi)積聚增加，使其下游瘦素基因啟動(dòng)子的活性增強(qiáng)，從而導(dǎo)致瘦素表達(dá)增加。給予大鼠外源性瘦素后，羥脯氨酸的含量增多，表明HIF-1α激活了瘦素的表達(dá)，而瘦素進(jìn)一步參與纖維化的形成[19]。

2.3瘦素抑制過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)γ增強(qiáng)TGF-β1的表達(dá) 瘦素或瘦素受體信號(hào)缺陷的小鼠可抵抗毒素誘導(dǎo)的肝臟損傷和纖維化[20]。瘦素誘導(dǎo)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶激活和早期生長(zhǎng)反應(yīng)因子1的表達(dá),從而抑制肝星狀細(xì)胞中PPARγ的表達(dá)[21]。TGF-β1處理人肺細(xì)胞后加速了上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程，增加了α平滑肌肌動(dòng)蛋白和Ⅰ型膠原蛋白等促纖維化因子的表達(dá)，而高水平的瘦素進(jìn)一步增強(qiáng)了促纖維化因子的表達(dá)[15]。由此可推測(cè)，PPARγ對(duì)纖維化的形成有抑制作用，而瘦素、TGF-β1則促進(jìn)了肺纖維化的形成。

PPARγ是核激素受體超家族成員，該配體激活的轉(zhuǎn)錄因子可通過(guò)抑制核因子κB和促分裂原活化的蛋白激酶依賴性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑發(fā)揮抗炎作用。PPARγ作為纖維化發(fā)生中Smad依賴性和獨(dú)立于TGF-β的關(guān)鍵抑制劑，其作用包括抑制TGF-β表達(dá)、膠原合成、肌原纖維分化和上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化[22-24]，其激活能夠抑制各種因素所致的肺、腎和皮膚的纖維化。研究顯示，噻唑烷二酮類(lèi)藥物可激活PPARγ的表達(dá)，進(jìn)而抑制纖維化反應(yīng)，包括博來(lái)霉素誘導(dǎo)的纖維化[24]。采用氣管內(nèi)滴注博萊霉素創(chuàng)建小鼠纖維化模型發(fā)現(xiàn)，支氣管肺泡灌洗液中瘦素的水平顯著升高，而瘦素受體信號(hào)缺陷的小鼠對(duì)博來(lái)霉素誘導(dǎo)的纖維增生的發(fā)展具有抗性[25]。用瘦素處理人肺成纖維細(xì)胞有助于增強(qiáng)TGF-β介導(dǎo)的促纖維化基因的表達(dá)，包括TGF-β的自分泌。在PPARγ缺陷細(xì)胞中，瘦素誘導(dǎo)的TGF-β1轉(zhuǎn)錄未增強(qiáng)(通過(guò)穩(wěn)定基因敲除及使用PPARγ特異性抑制劑)[16]。這表明瘦素介導(dǎo)的TGF-β1轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)需要一定的PPARγ水平。纖維化患者的瘦素通過(guò)降低TGF-β1水平抑制PPARγ在正常人肺成纖維細(xì)胞中的表達(dá)和活性，從而導(dǎo)致肺纖維化。

研究顯示，糖尿病患者發(fā)生急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)的可能性為50%，最高可達(dá)62%，但患有ARDS的糖尿病患者的死亡率卻低于非糖尿病患者[26-29]。Jain等[15]研究發(fā)現(xiàn)，瘦蛋白抗性糖尿病小鼠行博來(lái)霉素誘導(dǎo)的肺纖維化過(guò)程中未表現(xiàn)出肺纖維化；博來(lái)霉素處理的野生型小鼠支氣管肺泡灌洗液中瘦素的水平是磷酸鹽緩沖液處理的野生型小鼠的7倍；糖尿病小鼠體內(nèi)具有更高水平的PPARγ，PPARγ抑制了TGF-β1的表達(dá)，因瘦素抵抗致瘦素水平偏低，進(jìn)而無(wú)法抑制PPARγ的表達(dá)。在一些急性肺損傷和ARDS患者中，TGF-β1的激活有助于形成活躍和持續(xù)的纖維增生反應(yīng)，其特征為膠原沉積和氣體交換障礙。瘦蛋白能增強(qiáng)TGF-β1介導(dǎo)的纖維化，隨著瘦蛋白水平的升高，其致纖維化能力也增強(qiáng)。

2.4瘦素抑制自噬過(guò)程 自噬在細(xì)胞存活和細(xì)胞凋亡中均發(fā)揮重要作用。自噬有助于維持細(xì)胞的生理穩(wěn)態(tài)，并可以去除功能失調(diào)的細(xì)胞成分，如受損線粒體和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)[30]。自噬與很多疾病相關(guān)，包括神經(jīng)系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、心臟相關(guān)疾病、消化系統(tǒng)疾病、腫瘤、感染、自身免疫性疾病等[31]。此外，自噬不足與纖維化疾病也密切相關(guān)。

肺纖維化患者存在自噬不足。自噬不足導(dǎo)致肺泡上皮細(xì)胞衰老和損傷,促進(jìn)成纖維細(xì)胞向纖維細(xì)胞分化；恢復(fù)自噬水平可以抑制成纖維細(xì)胞向纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化，從而減少膠原蛋白的沉積，抑制肺纖維化形成[16]。

研究表明，特發(fā)性肺纖維化激活了mTOR通路,而mTOR通路對(duì)自噬有抑制作用,進(jìn)而導(dǎo)致肌成纖維細(xì)胞分化，最終形成肺纖維化[32]。Gui等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，特發(fā)性肺纖維化患者瘦素水平較高，并與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)，其通過(guò)激活PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路抑制自噬。mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路下游S6k的磷酸化提示mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活，而瘦素可導(dǎo)致磷酸化的S6k顯著增加，mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的活化增強(qiáng)。阻斷PI3K/Akt信號(hào)通路幾乎完全逆轉(zhuǎn)了由瘦素誘導(dǎo)的S6k磷酸化的上調(diào)。將mTOR抑制劑作為自噬誘導(dǎo)劑可逆轉(zhuǎn)瘦素的促纖維化作用。TGF-β1抑制了特發(fā)性肺纖維化患者中成纖維細(xì)胞中的自噬[33]。使用雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1和PI3K抑制劑發(fā)現(xiàn)，TGF-β1一定程度上對(duì)PI3K、Akt和mTORC1產(chǎn)生影響，進(jìn)而調(diào)控自噬。瘦素與TGF-β1均對(duì)自噬有一定的抑制作用，但兩者是通過(guò)相同的通路還是不同的通路發(fā)揮作用還需要進(jìn)一步研究，以針對(duì)性地恢復(fù)自噬水平，弱化纖維化進(jìn)展。

2.5瘦素對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 瘦素作為一種促炎因子，對(duì)特異性免疫和非特異性免疫均有影響。免疫系統(tǒng)失調(diào)在家族性肺纖維化和Hermansky-Pudlak綜合征兩種遺傳性肺纖維化疾病中均發(fā)揮作用。El-Chemaly等[34]的研究表明，與無(wú)遺傳性肺纖維化疾病的親屬相比，遺傳性肺纖維化患者的血清瘦素水平顯著升高。研究發(fā)現(xiàn)，B細(xì)胞表達(dá)瘦蛋白受體，瘦素激活外周血B細(xì)胞，并通過(guò)抑制細(xì)胞凋亡、誘導(dǎo)增殖和延長(zhǎng)存活維持B細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[35]。瘦素對(duì)T細(xì)胞也有類(lèi)似的作用[36]。瘦素在一定程度上促進(jìn)了淋巴細(xì)胞增殖，維持了細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。家族性肺纖維化和Hermansky-Pudlak綜合征患者的外周血環(huán)境可促進(jìn)T細(xì)胞和B細(xì)胞活化和群體擴(kuò)增，這些淋巴細(xì)胞的表達(dá)與外周血中瘦素和細(xì)胞因子水平的改變相關(guān)。涉及有絲分裂和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)的幾個(gè)基因在家族性肺纖維化患者的外周血中高度表達(dá)和富集，表明淋巴細(xì)胞失調(diào)是遺傳性肺纖維化疾病的一種表現(xiàn)形式。循環(huán)免疫細(xì)胞在肺纖維化中發(fā)揮了重要作用。硬皮病是一種與肺纖維化相關(guān)的自身免疫結(jié)締組織病，其肺泡間質(zhì)也存在B淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)[37]。以上研究表明，免疫細(xì)胞可通過(guò)細(xì)胞毒作用或分泌促炎或促纖維化因子促進(jìn)肺纖維化[34]，而瘦素在某種意義上促進(jìn)了淋巴細(xì)胞的增殖。

3 小 結(jié)

肺纖維化是較多疾病的終末期狀態(tài)，往往導(dǎo)致患者嚴(yán)重的呼吸困難，預(yù)后較差，由于肺纖維化的形成機(jī)制尚未完全明確，故導(dǎo)致肺纖維化患者得不到有效救治，患者的死亡率較高。有研究顯示，肺纖維化患者的中位生存期僅為3年[38]。目前，臨床批準(zhǔn)用于治療特發(fā)性肺纖維化的藥物僅有吡非尼酮和尼達(dá)尼布，且價(jià)格相對(duì)高昂。纖維化的最終治療手段為肺移植，雖然目前肺移植技術(shù)比較成熟，但供肺來(lái)源、后續(xù)抗免疫排斥反應(yīng)藥物的使用以及昂貴的手術(shù)費(fèi)用導(dǎo)致肺移植還不能普及。近年來(lái)，有關(guān)瘦素在各種纖維化疾病中作用的研究越來(lái)越多，但關(guān)于瘦素與肺纖維化疾病的研究較少。目前發(fā)現(xiàn)，瘦素在肺纖維化的過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、抑制PPARγ表達(dá)、增強(qiáng)TGF-β1的作用、抑制自噬、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)等促使纖維化的發(fā)生，但仍有許多機(jī)制、許多因子有待進(jìn)一步研究，以期尋求新的治療策略。