第三十章特发性肺纤维化的细胞和分子

第三十章　特发性肺纤维化的细胞和分子 生物学发病机制

第一节　概　　述

特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）是影响到肺间质的一种进行性发展的疾病，至今病因未明，以弥漫性肺泡炎和肺泡结构紊乱最终导致肺纤维化为特征。这一概念自20世纪70年代后在北美得到广泛接受，而欧洲学者则称之为隐源性致纤维性肺泡炎（cryptogenic fibrosing alveolitis，CFA），在日本常被称为特发性间质性肺炎（idiopathic interstitial pneumonia）。我国习惯使用IPF这一名称。

临床症状和体征主要有：逐渐加重的呼吸困难；活动后气促、干咳；吸气爆裂音（Velcro啰音）；肺功能检查常提示限制性通气功能减低，弥散功能下降和肺活量的降低；在疾病晚期，可出现肺心病体征、杵状指和发绀。

胸部X线表现为双侧肺部弥漫性网状结节影，可伴有蜂窝样改变。高分辨率CT（H RCT）显示毛玻璃样阴影；主要位于外周气腔的斑片状阴影；肺密度增高呈模糊状；在肺底部以网状影为主，主要由增宽的小叶间隔及小叶内线状影构成。根据疾病所处的阶段，也可出现蜂窝样变、牵拉造成的支气管扩张和胸膜下纤维化。

本病发病年龄范围大，但主要发生在中年阶段。从病理表现上可将IPF分作3个阶段：炎症期（由巨噬细胞和淋巴细胞所介导）、细胞增殖期（成纤维细胞增生，支气管和肺泡上皮的肥大和过度增生）、瘢痕形成期。多种因素可触发IPF，如吸入废气或灰尘、感染、化学物质、药物或自身免疫性疾病等。肺泡壁的塌陷导致了肺泡功能的丧失和肺组织解剖结构的永久重塑。

IPF时可见炎性细胞，包括淋巴细胞、嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞和巨噬细胞等。它们的存在与氧化剂、趋化物、细胞因子、生长因子、蛋白酶和白三烯等形成的增加有关，也与天然抗氧化剂（如谷胱甘肽），胶原合成的生长抑制剂，如前列腺素E₂（PGE₂）和γ－干扰素（IFN－γ）等的减少有关。本章节将主要讨论上述细胞和各种介质在IPF发病机制中的作用。

第二节　IPF的组织病理学及分类变迁

总体来说，肺间质纤维化病理特点为肺泡炎演变为间质纤维化的过程。早期病理变化为肺泡壁增厚，随着病情发展，肺泡腔内的细胞成分逐渐减少，渗出物机化，晚期肺泡数量明显减少、变形、闭锁或残留呈裂隙状不规则状态，肺间质中的纤维组织收缩，平滑肌成分轻至中度增生，肺呈实变。早期毛细血管增生、扩张、充血，管壁增厚，晚期由于大量纤维结缔组织增生而收缩，毛细血管数量减少甚至闭锁。

IPF最显著的特点是肺泡壁的明显增厚，这主要是由于炎症细胞的浸润和成纤维细胞的增生，间质中纤维蛋白、纤连蛋白和蛋白多糖均增多，血管壁和基膜增厚，导致气道的闭塞。Ⅱ型肺泡上皮数目增加，Ⅰ型肺泡上皮数目减少。相对于Ⅰ型肺泡上皮来说，Ⅱ型肺泡上皮对损伤更有抵抗力，而且有增殖和分化为Ⅰ型肺泡上皮的能力。持续暴露于损伤将导致细胞化生，肺泡壁细胞将以立方形Ⅱ型肺泡上皮或支气管上皮细胞为主。IPF的不同阶段（早期、中期和晚期）的致病机制尚不清楚，然而其组织形态学特征和分类在一些研究中已经提及，临床所见IPF按病理表现区分为4种类型，包括寻常性间质性肺炎（usual interstitial pneumonia，UIP）、脱屑性间质性肺炎（desquamative interstitial pneumonia，DIP）、急性间质性肺炎（acute interstitial pneumonia，AIP）和非特异性间质性肺炎（nonspecific interstitial pneumonia，NSIP）。正因为这几种疾病在临床上难以区分，对类固醇激素的治疗的反应和临床诱因均大致相似，以往一直将这些疾病统一定义为IPF。UIP表现为肺泡隔增厚，由炎性细胞和基质细胞相关的嗜酸性胶原组成的纤维化，可见蜂窝样改变，伴成纤维细胞增殖灶形成。DIP肺泡腔内可见明显增多的巨噬细胞，巨噬细胞内颗粒质丰富，棕黄色着色均匀分布其内。轻到中度的肺泡隔增厚，胶原沉积，炎性细胞浸润少见，肺泡上皮呈灶性增生。AIP表现为由增殖的成纤维细胞和肌纤维细胞组成的弥漫性间质纤维化，少许胶原沉积、上皮细胞坏死和肺泡塌陷。NSIP无其他类型IPF的特异性表现，表现为不同程度的肺泡壁炎症和纤维化。所有4种特发性间质性肺炎均有不同程度的炎症反应和纤维化，因而在以前一直被统称为特发性肺纤维化，然而它们在纤维化病理上的本质区别和它们的特征在病程中短暂的改变又将它们区分开来。

IPF的病理分类经历了几次较大的变迁，1975年Liebow将IPF分为5类，即UIP，DIP，闭塞性细支气管炎伴机化性肺炎（bronchiolitis obliterans organizing pneumonia，BOOP），淋巴细胞性间质性肺炎（lymphocytic interstitial pneumonia，LIP）和巨细胞性间质性肺炎（giant cell interstitial pneumonia，GIP）。随后的研究发现，LIP实际上是一种与免疫缺陷相关的淋巴增生性疾患，而GIP是重金属肺尘埃沉着病的表现，所以这两个类型从IPF的家族中被剔出。此外，由于BOOP从病理学角度来看主要表现为肺泡病变而非间质病变，而且在影像学上主要表现为肺泡充填影像而并非间质改变影像，其在IPF家族中的地位引起争议。1998年Katzenstein等再次提出IPF的病理分型，即分为UIP，DIP/呼吸性细支气管炎伴间质性肺病（respiratory bronchiolitis－associated interstitial lung disease，RB－ILD），AIP和NSIP。由于NSIP，DIP/RB－ILD和AIP在病理组织学、治疗反应和预后上与UIP不尽相同，越来越多的学者提出应将UIP和其他组织类型区别开来。2000年美国胸科学会（ATS）和欧洲呼吸病学会（ERS）发表了有关IPF诊断和治疗的多国专家的综合意见，对IPF的分类和诊断提出了新的国际共识。专家们认为，UIP是与IPF相一致的组织病理类型，而DIP/RB－ILD，NSIP，LIP，AIP和特发性BOOP为不同的独立疾病实体，应该从IPF中排除，IPF特指UIP。IPF应有特定的临床诊断标准，应与其他弥漫性肺实质性疾病相鉴别。对于多数IPF，特别是疑有IPF的患者，如在临床、生理和放射学上无IPF的典型表现且无手术禁忌证者，应推荐行外科肺活组织检查（开胸或可视胸腔镜肺活组织检查），目的在于除外特异性疾病或鉴定为特发性间质性肺炎，以便采取有效的治疗方法，避免误诊误治。

2002年中华医学会呼吸病学分会发表《特发性肺纤维化诊治指南》指出，IPF是指原因不明并以UIP为特征性病理改变的一种慢性炎症性间质性肺疾病，主要表现为弥漫性肺泡炎、肺泡单位结构紊乱和肺纤维化。UIP不同于特发性间质性肺炎（IIP）的其他类型，如DIP/RBILD，NSIP和AIP。

第三节　IPF的免疫活化致病机制

一、IPF的细胞免疫

IPF最初出现肺泡上皮或微血管内皮的损伤，随之而来的是炎性细胞在损伤部位的聚集。在过去的10余年里，大量的研究揭示了效应细胞（巨噬细胞、淋巴细胞和中性粒细胞）的相互作用在IPF发病机制中的地位，多形核白细胞（PM Ns）对大多数肺泡的浸润是本病早期的一个重要特征。另外一种在IPF发病机制中占据极重要地位的细胞是肺泡巨噬细胞。已经明确，巨噬细胞和T细胞释放的趋化蛋白和多肽介导了中性粒细胞向受损部位的聚集，随后成纤维性的细胞因子释放，刺激成纤维细胞增殖和细胞外基质增生。

二、IPF的体液免疫

本病的进展与原位分泌的大量炎性细胞因子有关，这些细胞因子在细胞功能、细胞增殖和分化，其他免疫活性细胞的活化等方面充当重要介质。组织损伤区域可见单核细胞趋化蛋白－1（MCP－1），免疫复合物通过交联白细胞表面Fcγ受体（FcγRs）而活化细胞，这种交联能诱导外周血单核细胞释放更多的MCP－1。由于分泌型免疫球蛋白A（sIg A）在呼吸系统的显著地位，以及细菌感染期间呼吸道分泌Ig M和Ig G，肺部已经成为研究免疫反应的一个焦点。产生分泌型sIg A是肺部免疫的重要部分，而且在包括IPF的一些肺部疾病中，白细胞－内皮细胞间的识别（CD11，CD18，CD49和CD62L）、单核细胞结合到组织特异性的血管黏附分子、Ⅳ型胶原酶的释放等，它们起到将单核细胞聚集分隔到肺部炎症区域的重要作用。

细胞免疫和体液免疫均在IPF发病中占据重要作用。以下将按不同细胞分述其在IPF致病中的作用。

（一）淋巴细胞

慢性间质性肺病通常以较剧烈的炎症反应为特征，伴之以纤维增生和细胞外基质的沉积。这类肺部疾病有着共同的特征包括：病因不明确、疾病发生和进展的机制不清楚以及终末期的纤维化。IPF和结节病的后期可发生进行性肺部炎症反应，其发病率和死亡率均维持较高水平。近来有些研究表明在慢性间质性肺病演变过程中，多种细胞因子能影响成纤维细胞活化、增殖和胶原沉积。IFN－γ抑制成纤维细胞活化增殖和胶原的产生，而IL－4促进成纤维细胞生长和胶原产生。这两种细胞因子是最典型的细胞因子，它们决定免疫应答是以Th1型或者是以Th2型为主。在疾病进展过程中，肺部炎症反应和成纤维细胞活化/增殖的程度，可能取决于它所表达的Th1型和Th2型细胞因子的平衡情况。

T细胞在维持肺部免疫稳态中起重要作用，如果免疫稳态破坏将导致各种疾病。在过去10年里，免疫应答概念上的一个进展是免疫应答中将淋巴细胞按作用不同分为Th1和Th2型。Th1型淋巴细胞产生IL－2和IFN－γ，两者均促进细胞免疫应答，而Th2型淋巴细胞与IL－4和IL－10的产生有关，最终促进IgG的产生。Th1型应答加重肺部炎症反应并导致肺纤维化的进展。近来又有研究揭示在IPF时肺间质中以Th2型细胞因子介导的炎症反应占优势。CD8＋淋巴细胞在IPF患者中也有升高。CD8＋T细胞明显升高对肺纤维化有保护作用，而CD4＋T细胞的升高可能在IPF的发病机制中起重要作用。

尽管在IPF患者的支气管肺泡灌洗液（BAL）中，淋巴细胞只占很少的比例，但是淋巴细胞（特别是T细胞）释放出大量细胞因子，包括IL－2，IL－4，IL－5，IL－8，IL－10和IL－13等，它们在IPF发病机制中起一定作用。IL－2是未致敏T细胞的产物，也是诱导T细胞向Th1型转化的诱因，IL－2能活化巨噬细胞使其表达GM－CSF，活化成纤维细胞使其表达MCP－1。IL－4是淋巴细胞向Th2型转化的诱因，也是其他多种类型细胞生长的辅助因子。IL－4促进IgE的产生并促进血管内皮上血管细胞黏附分子1（VCAM－1）的表达；还促使B淋巴细胞优势表达IgE，并刺激嗜酸性粒细胞和淋巴细胞表达的延迟出现抗原（VLA－1）；还诱导杯状细胞化生，刺激成纤维细胞产生细胞因子，包括eotaxin，IL－6，G－CSF和GM－CSF。IPF患者肺部IL－4水平的增高与纤维化的进展有关。与IL－4一样，IL－5也是Th2型淋巴细胞的产物，肺部嗜酸性粒细胞的分化、聚集、活化均与IL－5有关，有研究表明IPF患者BALF中嗜酸性粒细胞和IL－5水平的升高提示预后较差。IL－10是Th2型细胞因子，是强有力的巨噬细胞功能抑制剂，也抑制Th1细胞释放IL－2和IFN－γ，并调节IL－1，IL－6，TNFα和ICAM的释放和MHCⅡ的表达。正是IL－10的这种免疫抑制属性使其在肺部炎症的消退中发挥作用。IL－13由T细胞产生，能抑制单核－巨噬细胞受LPS刺激后释放IL－1，IL－6，IL－8和TNFα，尽管在间质性肺病患者肺部可检测到其产生，但是否它在IPF中发挥作用还有待研究。IL－8是强有力的中性粒细胞趋化因子。IFN－γ刺激巨噬细胞活化而TGFβ刺激成纤维细胞产生胶原。RANTES（reduced upon activation，normal T expressed and secreted，正常T细胞表达和分泌、活化时表达下降的因子）属C－C族趋化因子中的一员，由T细胞产生，在IPF患者肺部起到聚集炎症细胞的作用。巨噬细胞炎性蛋白－1α（MIP－1α）作为一种炎症介质在这些患者中也可检测到。

总之，Th1/Th2平衡机制的调节对肺纤维化的进展有影响。Th1型细胞因子可能有促进作用（如IL－2和IFN－γ在肉芽肿性疾病中）或抑制作用（如IFN－γ在IPF的某些阶段），而Th2型细胞因子对成纤维细胞具有趋化作用并诱导基质的形成。因此，向Th2的偏移将导致间叶细胞的增殖和胶原的沉积。在IPF中，T细胞聚集的原因仍不清楚，但Ⅱ型上皮细胞因为可分泌MCP－1，是巨噬细胞和淋巴细胞的趋化剂。在T细胞缺陷动物的实验研究中证实，肺损伤的致纤维化作用减小，表明T细胞在肺纤维化中起着重要作用。

淋巴细胞衍生的炎症介质在IPF中的作用是目前研究的焦点，采用的方式包括：应用细胞因子抑制剂、细胞因子受体阻断剂、拮抗剂和抗炎细胞因子等来调节导致肺纤维化的免疫应答。T淋巴细胞在IPF中致病的另一机制可能是释放细胞毒物质，如颗粒酶、穿孔素和溶细胞素等，其作用还需进一步的研究。

（二）多形核白细胞

在健康的非吸烟者肺实质中，PMNs占总细胞数的比例小于5%，而在IPF患者中这个比例则明显上升，同时PM Ns的髓过氧物酶和胶原酶也增加，提示PM Ns在IPF发病中有直接作用。一种新类型的细胞因子—趋化因子在IPF时可发挥聚集和活化单核细胞和PM Ns的作用。IPF患者肺部RA N TES、干扰素诱导蛋白（IP－10）、MIP－1α和MCP－1均升高。IPF中PM Ns功能活性由许多趋化物介导，它们包括IL－1，IL－8，GM－CSF，T NFα，TGFβ，白三烯和MCP－1。这些物质均由肺泡巨噬细胞、上皮细胞或PM Ns自身所产生。另外，PM Ns还产生促纤维形成分子，如IL－5，IL－6和TGFβ等，促进纤维化的进展。

1.中性粒细胞　IL－8是一种特异性中性粒细胞趋化因子，在IPF患者中增高。其浓度与IPF患者的BA LF内中性粒细胞数量和中性粒细胞趋化活性相关。在IPF患者的肺实质中，BA LF中和血清中均检测到高水平的中性粒细胞弹性蛋白酶。中性粒细胞弹性蛋白酶抑制剂能抑制IPF的形成，表明中性粒细胞在本病发病机制中的重要作用。中性粒细胞和其他炎性细胞所释放的氧自由基在本病致病中也起到一定作用。

2.嗜酸性粒细胞　IPF患者BA LF中可见嗜酸性粒细胞数量上升。嗜酸性粒细胞可产生促纤维形成细胞因子，如IL－11，GM－CSF，T NFα和TGFβ。在体外，嗜酸性粒细胞能修饰相关因子功能，促进成纤维细胞增殖，其在肺部协助多种形式的肺纤维化。嗜酸性粒细胞上MCP－1的存在也说明了它在纤维化进程中的作用。支持嗜酸性粒细胞在肺纤维化中占重要作用的证据还包括，临床资料显示肺嗜酸性粒细胞的增多则预后较差，而且对治疗的反应差。

（三）巨噬细胞

肺泡巨噬细胞在IPF发病机制中占据中心地位。有报道称肺泡巨噬细胞上IL－10 mRN A水平有所升高，且表达胰岛素样生长因子－1（IGF－1），有刺激成纤维细胞增殖和胶原合成的作用。肺巨噬细胞是由骨髓单核细胞经外周血循环到达肺泡壁，经特异刺激后分化形成成熟巨噬细胞的。下列因素将影响巨噬细胞聚集到肺部炎症部位：白细胞－内皮细胞的识别（CD11a/CD18，CD49a和CD62L）、单核细胞结合到黏附分子、Ⅳ型胶原酶的释放等。巨噬细胞产生多种细胞因子和生长因子，它们诱导成纤维细胞和上皮细胞增殖，诱导胶原的生成。在人体和实验性纤维化模型中已经证实这些物质的增多。来源于巨噬细胞的细胞因子和生长因子通过自分泌、旁分泌或贴近分泌（juxtacrine）等方式在IPF发病中起作用。巨噬细胞源性生长因子如G M－CSF的释放在控制巨噬细胞数量和活性上起重要作用，在IPF中可能与巨噬细胞的聚集有关。

肺泡巨噬细胞释放的可能在IPF发病机制中发挥重要作用的细胞因子包括IL－1，IL－6，IL－8，IFNγ，CSF，T NFα，TGFβ，血小板源性生长因子（PDGF），表皮生长因子（EGFα），成纤维细胞生长因子（FGF）和其他相关细胞因子，还有一些趋化因子，一般属于CC型和CXC型。IL－1有两种亚型α和β，能诱导成纤维细胞增殖和胶原产生，并提供肺T细胞的辅助活化生长因子。IL－6由巨噬细胞、T细胞，内皮细胞和成纤维细胞产生，有诱导成纤维细胞增殖的能力。IFNγ可促进抗原呈递细胞的功能，调节其他细胞因子的分泌，抑制细胞外蛋白的产生。通常认为IPF患者IFNγ表达的缺乏与胶原沉积有关。T NFα在大量的研究中被证实为肺部炎症反应的最重要细胞因子。T NFα样配体在IPF患者的PM N的聚集中起中心作用。实验研究表明T NFα及相关分子的释放与实质性炎性细胞通过活化的IL－8汇聚有关。而且，T NFα转基因小鼠出现形态学上的异常与IPF所见相似，且其程度与TNFα表达相关。IL－8的释放和mRNA的表达在IPF患者均升高，且与PMN水平相关联。TGFβ被认为在肺重塑和纤维化方面起重要作用，它促进细胞外基质蛋白基因的表达和诱导成纤维细胞增殖，在IPF患者其mRNA和蛋白表达均升高，且与Ⅰ型前胶原表达相关。TGFβ还与IPF中其他升高的生长因子有协同作用，如PDGF和IGF－1等，诱导成纤维细胞和上皮细胞增殖。TGFβ和PDGF－B转基因小鼠的肺部病理表现与IPF相似。尽管TGFβ诱导间叶细胞迁移和增加细胞外基质的产生，但它同时抑制结缔组织蛋白酶并刺激蛋白酶抑制剂的产生。因此，活化TGFβ可能对治疗IPF有益。IFNγ主要由巨噬细胞和淋巴细胞所产生，它能活化巨噬细胞并抑制成纤维细胞复制，仅在很少部分IPF患者可见IFNγ的增高。

除了细胞因子和趋化因子外，巨噬细胞还产生大量对细胞生长和功能有关的介质，它们可能对细胞增殖和纤维化有促进作用，这些介质包括花生四烯酸5－脂氧化酶代谢产物白三烯（LTB4和LTC4），对中性粒细胞有强烈的趋化和活化作用。IPF患者肺部成纤维细胞还存在合成PGE₂功能的缺陷，PGE₂是重要的抗炎和抗增殖分子。

在肺纤维化中还观察到肥大细胞数目增加，在IPF患者中，肥大细胞被证实产生促纤维化因子，如IL－1，TNFα和bFGF等。

在IPF患者还可以观察到氧化负荷的增加和体内抗氧化剂，如谷胱甘肽的减少。氧化/抗氧化的失衡被认为是IPF组织损伤的一个重要机制。IPF中氧自由基主要是由巨噬细胞和中性粒细胞所释放的。氧自由基可能直接造成上皮细胞损伤，或者是破坏存在于IPF患者上皮细胞表面黏液内的髓过氧化物酶。它们还可能通过活化IPF患者的NF－κB而促进细胞因子的表达。IPF肺部免疫复合物的存在可能使氧自由基增加。IPF中其他强氧化剂还包括以氮为主的自由基，最近有研究针对诱导一氧化氮（NO）产生的酶，即诱导型一氧化氮合酶（iNOS）在IPF患者肺部的表达，发现在IPF的早期和中期，肺部细胞表达的iNOS量明显高于晚期和对照组，且炎性细胞表达量最高，肺泡上皮其次，气管上皮表达最低。早中期的内皮型NOS（eNOS）亦高于晚期和对照组，但对照组气道上皮是个例外，其表达eNOS量高于任何阶段的炎性细胞和肺泡上皮表达量。研究还发现硝化酪氨酸增加，这是组织被氮族（如过氧化氮）所硝化的标志。过氧化氮由NO和O2快速反应形成的，两者在IPF中均升高。在IPF早中期，肺泡上皮和肺内炎性细胞表达的硝化酪氨酸明显高于IPF晚期和对照组。因此，特异性的iNOS抑制剂可能对IPF有潜在的治疗作用。最近研究证明吸入皮质类固醇减少了哮喘患者气道的NO和过氧化氮水平，有可能激素治疗哮喘的作用与其抑制NO和氧化剂的形成有关。

上皮细胞黏液层包含大量的抗氧化剂，能保护上皮不受吸入性氧化剂或气道炎性细胞所释放的氧化剂所损害。这些抗氧化剂包括抗坏血酸、谷胱甘肽、尿酸、血浆铜蓝蛋白、转铁蛋白、超氧化物酶、过氧化氢酶和白蛋白等。与对照组相比，IPF患者谷胱甘肽水平低于正常值4倍。经N－乙酰－L－半胱氨酸治疗的IPF患者其谷胱甘肽水平可恢复到正常水平。

（四）成纤维细胞

纤维化的特征是间叶细胞聚集，细胞外基质在数量上和质量上改变和沉积，取代正常组织。导致器官纤维化的一系列事件包括炎症损伤过程和正常组织结构的破坏，然后在此区域出现间叶细胞聚集的组织修复。成纤维细胞在肺纤维化过程中起关键作用，它不仅是靶细胞，而且是效应细胞。上皮细胞和基膜的损伤也是纤维化进展的必要条件。成纤维细胞迁移到急性肺损伤区域，受刺激后分泌胶原蛋白和其他基质蛋白。这些细胞还释放多种蛋白酶，可降解或重塑基质蛋白。刺激活化成纤维细胞重塑肺组织的因素尚不十分清楚，可能包括血液成分（血纤维蛋白），基质降解产物，巨噬细胞与肺实质细胞释放的生长因子等。成纤维细胞在IPF中的主要功能为产生胶原，因此，对它们的过度刺激将可能导致过多的胶原沉积。肌纤维细胞也构成性表达MCP－1，受刺激后还可表达MIP－1α。在IPF，虽然成纤维细胞是许多旁分泌介质的靶细胞，但其自身也分泌PDGF，FGF和IGF，这些因子可能像上皮细胞一样，分泌后诱导成纤维细胞本身和其周围细胞增殖。PDGF－A剔除的小鼠不能发育出正常的肺，因为间质肌纤维细胞不能增殖并堆积形成肺泡壁。直接向肺内灌注PDGF导致气道壁的纤维增生性损伤。在实验性纤维化中观察到TGFα的过度表达，新生转基因小鼠过度表达TGFα基因提示肺纤维化的发生。除了产生生长因子外，成纤维细胞还释放一些可溶性因子，可诱导上皮细胞死亡和基膜的中断，进而导致肺损伤，Ⅰ型和Ⅲ型胶原沉积增加，纤维化进一步发展。

（五）上皮细胞

在实验性纤维化中发现，IPF患者上皮细胞出现增生。细胞因子中研究最多的是白介素，它不仅由巨噬细胞分泌，上皮细胞也分泌白介素。上皮细胞还分泌大量的能够诱导成纤维细胞增殖和胶原形成的介质、细胞趋化物如IL－8和MCP－1等。IL－8的分子量约为8.4×10³，由上皮细胞、内皮细胞、巨噬细胞和成纤维细胞产生。IL－8对PM Ns有很强的趋化活性，对淋巴细胞的趋化活性稍小。在IPF患者的PM Ns中IL－8水平上升。M CP－1为分子量为8.7×10³的单体，对血单核细胞有特异趋化活性，肺上皮细胞也表达MCP－1。有报道称在IPF患者MCP－1水平升高。呼吸道上皮还表达其他生长因子，如T NF，TGFβ，FGF，PDGF，GMCSF等。上皮细胞的损伤进一步促进纤维化的进展。

在IPF患者肺部血管收缩剂和有丝分裂性多肽内皮素－1表达增加。近来，研究发现IPF患者肺部内皮素转化酶－1的表达特性，在气道上皮、平滑肌和炎症细胞上呈强阳性，而在正常肺部气道上皮及血管内皮仅见轻到中度表达。研究还发现IPF患者上皮细胞经IL－1和T NFα刺激后其内皮素－1和内皮素转化酶－1表达均增加。在博来霉素诱导的肺纤维化大鼠模型上的研究表明，应用内皮素受体拮抗剂可减轻纤维化。

（六）内皮细胞

有证据表明肺血管内皮细胞在肺部炎症反应中起重要作用。内皮细胞的活化既可诱导促凝因子（如组织因子），也可诱导抗凝因子（如组织型纤维蛋白溶酶原、血栓调节素等）。内皮细胞受激后还能表达一些黏附分子（如ICA M－1，VCA M－1，E－选择素，P－选择素等）和炎症介质（如IL－8，MCP－1，血小板活化因子PA F等）。内皮细胞黏附分子与白细胞上的对应受体相结合，这些分子只允许白细胞黏附到活化的内皮细胞上。

第四节　IPF的病因学

一、IPF的基因易感性（遗传因素）

在肺纤维化早期Ⅲ型胶原升高而Ⅰ型胶原变化不明显，纤维化形成后则Ⅰ型也明显升高。有的个体虽已接触已确定的病因学因素亦不会导致纤维化，提示患本病者可能存在基因易感性（genetic predisposition）。出现家族性纤维化现象也支持这一观点。而且家族性和非家族性IPF在组织学上无明显区别，提示两者发病途径相同。引起IPF的基因因素可能影响肺部对损伤的免疫反应或者调节胶原的代谢。家族性IPF极少（约占总数的3%），必须对至少两个一级亲属作出临床和病理诊断。在3个确诊的IPF家族中，其临床未确诊的成员也表现为肺泡炎症和肺泡灌洗液中FGF水平的升高。其遗传模式表现为常染色体显性遗传，伴外显率的变异。还有报道称IPF与其他家族性疾病，如Hermansky－Pudlak综合征有联系。人类基因学研究认为肺纤维化与人白细胞抗原（HLA）及α1抗胰蛋白酶（α1－AT）系统有关。然而，各个研究报道结果不尽相同，甚至出现矛盾的情况，尚不能完全解释本病的各种现象。

二、病毒感染

一般都认为IPF是由潜在的病毒持续感染致损伤累积造成的，例如丙型肝炎病毒（HCV）和EB病毒。但病毒复制和内源性潜在的感染很难与IPF的发病相联系起来。近来随着分子生物学的发展，已经可以鉴别IPF患者活组织检查标本的病毒感染株。HCV是从IPF患者中分离出的第1批病毒。Yeda等发现IPF患者中有28%的患者血清HCV阳性。尽管重组免疫斑点试验和聚合酶链反应（PCR）均证实这一点，但HCV感染也发生于其他肺部疾病中，提示HCV感染是IPF的危险因素而非特异性标志。另外，在IPF患者可检测到抗EB病毒衣壳抗原的IgE和IgA抗体水平的升高，免疫组化亦可显示EB病毒的存在。运用套式PCR检测20例IPF患者的EB病毒DNA情况，11例为阳性，而在8例正常或结节病患者中则只有1例阳性。另一个研究发现50%的IPF患者EB病毒DNA阳性，也证实了这一点。Kuwano等发现16%的IPF患者出现人类腺病毒的流行。

抗病毒治疗可能对IPF有益，特别对处于本病早期的患者。何故病毒感染会启动和加速IPF的进展呢？当病毒蛋白与细胞接触后，将发生以下变化：这些蛋白可能促进慢性炎症和修复过程、活化肺泡上皮细胞的Ⅰ型胶原基因或充当转化活化因子结合到DNA上，来调节RNA的转录并进而修饰细胞行为（如首要致癌基因）。病毒蛋白还可能起到维持不同损伤所触发的炎症反应的作用。因此，在调节细胞生长过程中病毒蛋白与基因的相互作用机制可能相同，在与IPF类似的单纯增殖性疾病过程中，不同病毒其作用相同。但这一现象需要在今后的研究中进一步证实。

总之，随着近来技术的进步、新的敏感诊断和研究工具如免疫组化、原位杂交和PCR等的应用，IPF患者肺部普遍存在的病毒的检测更为容易。以上所提及的技术和方法在检测病毒时敏感性和特异性各不相同，但都在研究病毒在IPF致病机制中的作用方面起重要作用。

第五节　IPF动物模型

在啮齿类动物，博来霉素所致肺部炎症反应因给药途经、剂量和动物种系不同而不同。当经气管内给博来霉素时，出现以白细胞聚集、成纤维细胞增生和胶原增加为特征的反应。而且受博来霉素刺激后，MIP－1α和MCP－1在动物肺部表达。使用免疫热处理的针对这些细胞因子的抗体可减少白细胞的聚集和肺纤维化。在肺泡灌洗液的细胞上的MCP－1m RN A高峰出现在经博来霉素处理后24 h，而在整个肺匀浆中其高峰则出现在第7天，且与嗜酸性粒细胞、淋巴细胞和巨噬细胞的聚集有关。MCP－1蛋白水平变化与其m RN A水平变化相似。在博来霉素给药的动物中MIP－1α的表达与淋巴细胞和单核－巨噬细胞的聚集与迁徙相一致，它们分别在第2天和第4天升高。在给药后第2周，MIP－1α表达水平与单核－吞噬细胞的升高相关。这些发现表明在IPF中，趋化因子在炎症细胞的迁徙中起重要作用。使用抗MCP－1或抗MIP－1α抗体可减轻全肺炎症细胞数量的事实也支持上述观点。使用抗MIP－1α抗体免疫宿主出现单核吞噬细胞和粒细胞减少，而用抗MCP－1抗体则仅单核细胞减少。除了趋化作用外，这些趋化因子在体内还具有促黏附作用。

如前所述，MCP－1在纤维化的肺内表达点位于肺泡巨噬细胞和嗜酸性粒细胞。近来研究表明，在博来霉素处理的动物中，T NFα和IL－6可刺激MIP－1α的表达，而经可溶性T NF受体处理则减少MIP－1α蛋白量。另外，在放射线诱导的纤维化的小鼠模型的肺部，其MCP－1，lymphotactin，IP－10和RA N TES表达均升高。

第六节　IPF的治疗和处理

一、病情评估

确定IPF是否处于活动对处理很重要，可以根据高分辨率CT、BA L、放射性核素显像、肺功能和肺活组织检查综合判断。IPF的CT典型表现有两种，即毛玻璃样改变和网状改变。属前一种表现时，可在活组织检查时发现特异性细胞学改变，而后一种表现提示发生明显的纤维化。CT优于活组织检查之处在于它反应了整个肺部的情形而不是一小块。然而，也必须注意到高分辨CT的局限性，与活组织检查相比，它只是肺部疾病影像学的间接反映，很难依据CT表现来对疾病进行分型，有时难与其他相关疾病鉴别。诊断明确的患者，因为疾病好转时不一定伴随着肺功能的明显改善，故一般可用CT来评估治疗的效果。BA L中中性粒细胞和嗜酸性粒细胞增多常提示疾病严重且预后差。相反，BA L中淋巴细胞增多提示对激素治疗反应好且预后较好。过多粒细胞的存在提示对环磷酰胺治疗反应较好。

D TPA（diethylene triaminepenta acetate）气溶胶清除率是上皮细胞渗透性（如肺部炎症时）的敏感指标。DTPA清除率的升高提示肺部炎症和肺功能的恶化。实际上，研究表明，可用D TPA来评估疾病的预后，还可用于识别那些尚未发展为临床综合征而需接受治疗的患者。

二、治疗措施

若IPF患者为男性，或处于疾病晚期，或BAL中中性粒细胞增高，其病情常常进展迅速。Turner－Warwick等的一项回顾性研究表明未经治疗的年轻女性患者中位生存期为54个月。而治疗组，年轻患者、初始症状少、呼吸困难轻、影像学异常少、对激素治疗反应好的患者存活期长（中位生存期为9年）。IPF的一线治疗药物为类固醇激素，合用或不合用免疫抑制剂（环磷酰胺或硫唑嘌呤）。有报道称对某些进展性IPF患者经静脉脉冲式注射环磷酰胺可取得一定疗效。秋水仙碱近来被认为与泼尼松龙效果相当而较少不良反应。针对肺部纤维化的雾化吸入治疗被认为有重要意义，特别是当全身用药不良反应较大时。一些尚处于实验研究阶段，将来可能有治疗作用的物质包括：重组可溶性TNF受体、抗蛋白酶、IFN－γ、抗CD11抗体和抗氧化剂，如谷胱甘肽气雾剂和口服N－乙酰－L－半胱氨酸。对肺活量小于60%～70%预计值和弥散肺容积小于50%～60%预计值的患者可考虑作肺移植，国际心肺移植协会和St·Louis全球肺移植中心的数据表明，两年生存期在约60%以上。然而IPF仍然是最难确定是否有肺移植指征的疾病之一。目前还没有肺移植患者IPF复发的证据。

尽管对IPF发病机制的理解在逐步加深，本病的真正病因仍然未确定。通常50%的IPF患者在诊断明确后4～5年内死亡。而大多数目前所知的对IPF的处理手段均不成熟，有的仅限于实验阶段，有的效果不明显，有的毒性大，有的仅对选择性病例有效，有的未经双盲对照研究证实。但必须强调指出目前研究的各种治疗手段如反义探针及使用寡核苷酸、细胞因子拮抗剂、抗氧化剂、抗蛋白酶和抗黏附分子抗体等具有广阔的前景。探究并阐明IPF发病过程之路漫长而曲折，近来一些在诊断技术和细胞信号传递方面的突破给我们征服这种致命性疾病带来了巨大的希望。

（徐金富　瞿介明　何礼贤）

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