特發性肺纖維化發病機制及藥物研究新進展

劉建，王玥，王玉光

(首都醫科大學附屬北京中醫醫院呼吸科，北京 100010)

特發性肺纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)是一種慢性進展性致纖維化肺部疾病，好發于中老年男性，總體預后不良[1]。IPF主要臨床表現為干咳和呼吸困難，患者多因呼吸衰竭死亡。隨著對IPF的不斷研究，關于IPF發病機制、病理特點、診斷策略、治療方案的認識發生了巨大變化，有研究表明持續的上皮細胞微損傷及肺纖維化是IPF主要致病途徑[2]。研究發現多種促纖維化途徑促進IPF發生發展，雖然目前已完成或正在進行多項針對性藥物開發，但仍沒有一種可以完全治愈的藥物。美國食品藥品管理局已批準的治療IPF的藥物吡非尼酮和尼達尼布均被認為可以延緩IPF進程(包括延緩肺功能及運動耐力的下降、延長生存期等)[3-4]。然而，對于臨床中如何正確使用這兩種抗纖維化藥物，如初始藥物選擇、用藥時機、藥物療程及聯合使用風險等實際應用方面仍存在許多問題?，F回顧總結IPF發病機制以及抗纖維化藥物研究進展，對臨床的藥物試驗研究予以綜述。

1 IPF發病機制

目前IPF的發病機制仍不明確，發病機制理論假說已從炎癥假說發展為公認的上皮細胞假說[5]。上皮細胞假說認為在遺傳易感染性的背景下，肺泡上皮持續的微損傷是異常組織修復過程的第一驅動因素。

1.1始動觸發因素 IPF與某些危險因素有關，危險因素包括吸煙、病毒感染、環境污染、慢性誤吸、遺傳易感性和藥物[6-7]。然而，這些危險因素都不能對IPF進展性或肺纖維化發病率與年齡之間的正相關性做出充分解釋。

病毒、真菌和細菌在IPF的發病機制中發揮潛在的作用。研究發現，與正常人群相比，間質性肺病患者的肺部可觀察到異常細菌菌落[8]。IPF肺內微生物組成分析可用于解釋疾病的發病機制，有望成為疾病預后的生物標志物[9]。此外，IPF進展相關生物標志物的預后評估研究證實了外周血免疫基因表達與IPF中支氣管肺泡灌洗液微生物特征有關[10]。病毒(如EB病毒、巨細胞病毒、丙型肝炎病毒、人皰疹病毒-7和人皰疹病毒-8)在IPF的發生、發展中發揮輔助因子作用，但鼠型皰疹病毒-68感染年輕、健康小鼠時則不引起肺纖維化，而鼠型皰疹病毒-68與博來霉素聯合刺激可顯著增強小鼠肺纖維化程度[11-12]。一項研究顯示，抗生素治療IPF可減少呼吸道感染、提高療效、降低病死率，鞏固微生物與IPF之間的聯系[13]。

越來越多的研究證實表觀遺傳改變在IPF發病機制中發揮核心作用[14]。DNA甲基化和組蛋白修飾可能介導遺傳和環境對基因表達及疾病特征的影響[14]。研究發現，2 130個全基因組中34.65%的甲基化區域與IPF常見遺傳變異基因表達變化顯著相關[15]。吸煙和衰老是表觀遺傳修飾的主要影響因素[16]。全基因組研究顯示，DNA甲基化的隨機變化在衰老干細胞中表達遺傳鑲嵌，表觀遺傳學漂移理論會限制細胞可塑性，導致年齡相關疾病的發生，如IPF的發生發展[17]。

1.2持續纖維化 IPF的典型特征是持續、進展性纖維化過程。上皮-間充質細胞轉化、成纖維細胞增殖、周細胞和循環纖維細胞的介入有助于促進肌成纖維細胞的分化和增殖。肌成纖維細胞產生的細胞外基質會導致瘢痕形成和組織僵硬。此外，有證據表明，IPF急性加重時循環纖維細胞的比例增加，超急性期結束時減少，因此循環纖維細胞升高提示IPF預后不良[18]。許多促纖維化介質和信號轉導通路參與IPF的發病，其中轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)可能是最重要的促纖維化細胞因子[19]。在IPF患者的肺內可觀察到血小板衍生生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)和成纖維細胞生長因子的釋放增加，并且在IPF動物模型中阻斷PDGF受體或成纖維細胞生長因子2信號轉導，可以減弱肺纖維化程度[20]。

IPF典型病理特征是存在成纖維細胞灶，表現為小簇的樣排列活性成纖維細胞、肌成纖維細胞和增生肺泡Ⅱ型上皮細胞。成纖維細胞灶內的肺泡Ⅱ型上皮細胞與間充質細胞之間的相互關聯產生異常串擾，增強TGF-β、PDGF等促纖維化作用，促進細胞外基質沉積和減少膠原蛋白降解。

1.3炎癥細胞 炎癥細胞可能在IPF中發揮重要作用。早期炎癥細胞參與損傷的正常修復，巨噬細胞通過產生刺激炎癥反應的細胞因子，招募成纖維細胞、上皮細胞和內皮細胞進入組織正常修復過程，當損傷持續存在時，則招募中性粒細胞、單核細胞和巨噬細胞產生促纖維化細胞因子PDGF[21]。目前，淋巴細胞在IPF發病機制中的作用仍未明確，淋巴細胞因子與IPF的發病密切相關，輔助性T細胞產生的白細胞介素(interleukin，IL)-1α、腫瘤壞死因子-α、PDGF和TGF-β具有促纖維化作用，與健康人群和其他肺部疾病患者相比，IPF患者支氣管肺泡灌洗液和外周血中，調節性T細胞數量減少，說明淋巴細胞可能在IPF發病的初始階段發揮重要作用。Kotsianidis等[22]發現IPF肺內γ干擾素的水平降低，認為γ干擾素可抑制成纖維細胞活性并切斷輔助性T細胞2反應。

2 IPF藥物研究

抗感染治療在IPF中缺乏有效依據，更新的IPF治療臨床實踐指南并不推薦使用抗凝治療[1]。目前，公認的兩種延緩IPF纖維化進程藥物，即吡非尼酮和尼達尼布的上市，徹底改變了IPF的治療現狀[23]。

2.1抗纖維化藥物 2014年，美國同時批準了INPULSIS和ASCEND研究的兩種新的IPF治療方法[24]。吡非尼酮是一種具有多效抗纖維化、抗炎和抗氧化作用的吡啶酮類化合物。ASCEND研究發現，在治療后第52周，吡非尼酮組用力肺活量(forced vital capacity，FVC)減少193 mL，死亡人數較對照組減少47.9%[4]。尼達尼布(既往稱為BIBF1120)是一種細胞內多種酪氨酸激酶抑制劑，與安慰劑組相比，尼達尼布治療組的FVC年變化率降低，IPF急性發作的發生率較低[25]。吡非尼酮及尼達尼布應用過程中均存在輕度至中度不良事件，吡非尼酮主要表現為胃腸道癥狀(惡心、消化不良)、肝功能異常和皮膚光過敏；尼達尼布表現為胃腸道不良反應(腹瀉、惡心和嘔吐)和肝酶水平增高，這些藥物可以減緩疾病惡化，但并不能治愈肺纖維化。研究表明，無論患者肺功能受損程度如何，都應盡早開始IPF的抗纖維化治療[26-27]。但臨床醫師對藥物應用管理的認識仍存在一定問題。

吡非尼酮和尼達尼布具有相似的臨床療效和耐受性，其潛在不良反應中也有部分癥狀重疊[4，25]。因此，選擇治療藥物時應考慮IPF患者特征，包括并發癥、長期用藥及患者要求等，當患者無法耐受不良反應時，應考慮更換藥物。一項將吡非尼酮治療改為口服尼達尼布治療的回顧性研究表明，口服尼達尼布患者的耐受性更好[28]。但仍需要大樣本、多中心的研究提供更多證據。

CAPACITY和ASCEND試驗數據的亞組分析顯示，與安慰劑組相比，吡非尼酮組6個月內FVC下降≥10%，在隨后6個月中，吡非尼酮組較少出現FVC下降≥10%或患者死亡[29]。INPULSIS-ON試驗提供了關于長期治療效果的證據，試驗證明尼達尼布的療效可保持3 年，中期分析顯示FVC患者≤50%和基線預測的50%以上FVC與第48周相似，表明尼達尼布可能為晚期疾病患者提供類似的益處，但此研究僅納入了24例FVC≤50%預測的患者，樣本量較小[30]。

藥物聯合治療在呼吸系統疾病中常用于治療哮喘、慢性阻塞性肺病[31]。但吡非尼酮及尼達尼布聯合應用的耐受性和功效仍未明確。一項50例患者的小樣本隊列研究發現，吡非尼酮及尼達尼布聯用的結果似乎是安全的[32]。一項12周隨機試驗評估了尼達尼布聯合吡非尼酮的安全性和耐受性，但未觀察到兩者藥動學的相互作用[33]。一項為期24周的單任務研究對吡非尼酮與尼達尼布聯合治療至少12周的安全性和耐受性進行了分析，該研究結果表明吡非尼酮與尼達尼布聯合治療的安全性較好，但兩種藥物之間仍存在重疊不良反應的風險，目前建議避免同時使用兩種抗纖維化藥物[34]。

2.2IPF臨床藥物試驗研究

2.2.1改善細胞外基質沉積藥物 成纖維細胞活化和過量的細胞外基質沉積是IPF持續纖維化的標志，其中TGF-β激活是纖維化進展的主要因素，干預促纖維化信號轉導途徑可能成為新的治療方法。

STX-100是一種人源化單克隆抗體，作為αVβ6整合素的拮抗劑已被用于抑制TGF-β活化。STX-100正在進行第二階段評估試驗(NCT01371305)，用于確定IPF患者皮下給藥的安全性和耐受性。GLPG-1690是口服選擇性自分泌運動因子抑制劑[3]。一項隨機、安慰劑、對照 Ⅱ 期臨床試驗(NCT02738801)對GLPG-1690藥物的安全性、耐受性、藥動學和藥效學進行評估，結果顯示GLPG-1690的藥動學和藥效學與健康對照組一致，GLPG-1690組和安慰劑組的肺活量的平均變化量分別是25 mL(-75～124 mL)和-70 mL(-208～68 mL)[3]。BMS-986020是高親和力溶血磷脂酸受體1的受體拮抗劑，Ⅱ期臨床試驗研究結論說明，與安慰劑相比，BMS-986020能顯著延緩IPF患者FVC的下降速度[35]。結締組織生長因子是一種多效生長因子，參與上皮-間充質轉化、膠原沉積和纖維化細胞過程。FG-3019是針對結締組織生長因子的單克隆抗體，該藥物的Ⅱ期臨床藥物研究(NCT01262001)確定了每3周靜脈內輸注FG-3019的安全性和耐受性，總療程為45 周，初步結果顯示，治療后IPF患者FVC下降>10%比例和高分辨率CT定量評分系統都表現出良好的結果[36]。另一項隨機、安慰劑對照的Ⅱ期臨床試驗對FG-3019的安全以及FVC在第48周后對比基線水平的變化(NCT01890265)進行評估，結果顯示FG-3019組患者疾病進展比例低于安慰劑組(10.0%比31.4%)，說明FG-3019具有良好的耐受性，安全性與安慰劑相似[37]。TD139是硫代二半乳糖苷Ⅰ的衍生物，具有抗半乳糖凝集素-3特征，通過干粉吸入器給藥。一項1/2階段隨機、雙盲、多中心、安慰劑對照試驗的中期研究結果顯示，TD139的安全性和耐受性良好，研究也因此進入Ⅱb期試驗階段[38]。

2.2.2酪氨酸激酶拮抗劑 尼達尼布臨床試驗顯示其在減緩IPF肺功能下降方面發揮顯著作用，其他酪氨酸激酶抑制劑是開發IPF新藥的熱點[39]。CC-9001是一種尚未批準用于任何臨床治療的新型口服藥物，其靶向抑制二代Jun氨基端激酶-1(Jun N-terminal kinase-1，JNK-1)，目前JNK-1在IPF患者中的安全性、耐受性、藥效學和藥動學(NCT02510937)正在1/2階段試驗中進行評估[40]。GSK2126458是一種小分子選擇性的ATP競爭性磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K)抑制劑，首次對IPF患者中PI3K抑制劑的安全性、耐受性和藥動學/藥效學進行評估的臨床研究已經完成。一項雙盲、安慰劑對照的臨床試驗，對GSK2126458的安全性和耐受性(NCT01725139)進行評價，結果顯示該藥物具有藥效學活性和可接受的安全性，最常見的不良反應是腹瀉[41]。肺產生的趨化因子CXC趨化因子配體12可與在纖維細胞上表達的CXC趨化因子受體4結合，將纖維細胞募集到肺組織。西羅莫司作用的靶點是PI3K家族的絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶組分，稱為哺乳動物雷帕霉素靶蛋白。纖維細胞CXC趨化因子受體4的表達依賴于哺乳動物雷帕霉素靶蛋白途徑。目前正在開展一項雙盲、安慰劑對照臨床試驗(NCT01462006)，以評估西羅莫司治療IPF對于肺功能和循環纖維細胞水平的影響。KD025是特異性ROCK2抑制劑，該藥物的一項隨機、雙盲、安慰劑對照的Ⅰ期研究結果表現出令人滿意的安全性，可以下調IL-21和IL-17的水平[42-43]。達沙替尼具有抑制酪氨酸激酶活性作用，槲皮素具有抗氧化性和抗減少炎癥細胞因子、基質金屬蛋白酶-7表達和膠原蛋白積聚的作用，達沙替尼和尼槲皮素的協同作用目前正在IPF患者的Ⅰ期臨床試驗(NCT02874989)中進行研究，其目的是評估與槲皮素相關的達沙替尼是否可以降低IPF患者通過皮膚活檢獲得的促炎細胞的表達[44]。

2.2.3免疫調節藥物 研究表明IPF中存在免疫失調異常，靶向生物制劑可能對IPF患者有效[45]。PRM-151是內源性人類先天免疫蛋白PTX-2的重組形式，PTX-2通過抑制循環單核細胞分化成具有促纖維化特征的纖維細胞和巨噬細胞[46-47]。在一項隨機、盲法、安慰劑對照研究中，PRM-151首次應用于健康志愿者和肺纖維化受試者，結果顯示PRM-151具有良好的耐受性和藥動學，同時PRM-151和安慰劑組具有相同的輕微、短暫的不良反應[48]。一項Ⅱ期臨床試驗正在進行，旨在通過肺功能、高分辨率CT 和6 min步行試驗來評估IPF患者對24周內PRM-151的療效及安全性(NCT02550873)。SAR156597是抗IL-4和IL-13的雙特異性抗體，第2階段關于SAR156597的安全性和耐受性的研究已經完成(NCT01529853)，初步結果可見SAR156597在IPF治療中未能顯示出療效。金珠單抗是IL-13受體拮抗劑，一項關于金珠單抗的隨機、多中心、雙盲、安慰劑對照、平行組Ⅱ期的研究，目的是評估該化合物作為單用金珠單抗療法或與吡非尼酮聯合療法用于治療IPF患者的有效性和安全性(NCT01872689)，該項目還在不斷調整中。金珠單抗的研發有助于闡明發病機制。另一項 Ⅱ 期安慰劑對照研究(NCT02345070)對SAR156597治療IPF的有效性和安全性進行研究，目的是評估52周內皮下注射不同劑量SAR156597的療效。IW001是用于誘導免疫外周T淋巴細胞耐受的純化牛Ⅴ型膠原的口服溶液[49]。一項6個月的開放性、多中心臨床試驗(NCT01199887)對IPF患者進行研究，結果表明IW001安全性與耐受性良好，并且在肺功能穩定中表現出劑量依賴性[50]。

3 小 結

通過對IPF發病機制的研究可為IPF患者提供可能的治療方法，目前IPF的主要發病途徑尚未明確，新開展藥物研究之間的差別較大。IPF研究的主要目標是改善肺泡間隔內異常細胞外基質的沉積，在吡非尼酮、尼達尼布治療IPF獲得批準后，IPF的治療方案獲得了突破性進展。PRM-151、IW001等通過免疫調節治療IPF取得了較好的療效。然而，IPF患者存在慢性咳嗽、呼吸困難的并發癥，亟待有效藥物的干預治療。因此，在研發抑制IPF發病進程的藥物同時，通過添加藥物及非藥物干預措施全面管理IPF并發癥、改善患者生活質量可能成為IPF藥物治療的另一研究熱點。