贺凤群 综述,秦光梅 审校

(重庆医科大学附属永川医院呼吸内科，重庆永川 402160)

肺纤维化是肺间质疾病的最终结局，主要累及肺间质、肺泡和细支气管，其病理生理过程包括肺泡上皮细胞的再生失败、持续的成纤维细胞/肌成纤维细胞增殖、细胞外基质沉积、肺结构紊乱失调、有效换气面积减少，最终导致低氧性呼吸衰竭[1]。其发病机制尚不明确，但近年大量研究提示纤维形成和纤维化不依赖于炎症而发生发展，主张肺纤维化是一种间叶细胞疾病，间叶细胞因子在纤维化疾病中发挥关键作用。

CTGF是新近发现的一种富含半胱氨酸的即刻早期基因家族成员之一，它涉及多种疾病的发生、发展，如尿道狭窄、肺肉瘤、皮肤硬化症、心和肾纤维化、非小细胞肺癌、黑色素瘤、肉瘤、软骨肉瘤、胰癌、克罗恩病、肥胖及糖尿病并发症等[2]。故CTGF成为当今医学研究的热点，肺纤维化也不例外，本文就CTGF在肺纤维化发病机制中的研究进展作一综述。

1 CTGF的概述

1.1CTGF的结构、来源、特性、表达 CTGF是一种富含半胱氨酸的多肽，由349个氨基酸构成，相对分子质量达36～38 kD，最先是在人脐静脉内皮细胞和鼠成纤维细胞中发现。其基因位于人6号染色体与cmyb相邻的长臂23区1带，由4个内含子和5个外显子组成，是即刻基因家族成员，该家族还包括nov、cyr61等且具有高度序列结构的类似性和序列同源性[3]。CTGF是一种多功能的细胞行为调节蛋白，参与调节多种生物过程，如血管生成、细胞黏附、迁移、生存、扩散、分化和基质产生，也参与一些病理生理过程如组织损伤、修复、发炎、纤维化疾病和癌症。有研究证实，CTGF还能抑制脂肪细胞分化和某些肿瘤的发展,CTGF不仅是发展和过程的积极调节器，也是抑制调节器。这种相对作用可能是不同类型的组织参与癌症的结果[4]。

研究表明，在皮肤、肝脏、肾脏、肺、血管平滑肌细胞等均有CTGF的分泌。在正常组织中，CTGF可有基础量分泌或不表达；在创伤愈合中，CTGF上调分泌表达由创伤激活启动，一旦修复完成即停止分泌，并在纤维化组织中，CTGF的水平与疾病严重程度一致[5]。

1.2CTGF的受体 低密度脂蛋白受体相关蛋白(LRP)是低密度脂蛋白家族成员，作为多配体受体蛋白，除了参与脂质代谢，还表现出介导入胞，信号转导及吞噬病毒及坏死细胞的作用。研究发现LRP与CTGF有高度结合能力，提示LRP是CTGF的受体[6]。CTGF是第一个识别的与LRP直接相互作用的生长因子，Segarini等[7]研究也证明LRP是CTGF的受体。

1.3CTGF受其他细胞因子的调节 各种生物过程的完成并不是由单个细胞因子介导的，而是由多个细胞因子通过协同或拮抗的相互作用结果。有研究证实，血管内皮因子、表皮生长因子、成纤维细胞因子、等离子体凝血因子、注射重组人凝血因子、凝血酶、溶血磷脂酸等正性调节CTGF细胞因子的表达；肿瘤坏死因子(TNF-α)、肾母细胞瘤抑制剂(WT1)与CTGF的表达呈负相关。

1.4CTGF的信号通路 CTGF的信号路径研究尚不明确。目前研究大多主张CTGF基因表达与多种信号途径相关，如在人皮肤成纤维细胞、血管平滑肌细胞中表达的转化生长因子β1(TGF-β1)Smad蛋白途径，TGF-β1被定义为迄今为止在许多细胞中CTGF的最好刺激器，也是介导CTGF表达的最主要路径，TGF-β1在胞外激活后，与其胞膜上特异性受体结合发出信号，继而刺激细胞质Smads蛋白介导胞内信号传递，调解目的基因的转录，包括编码细胞外基质蛋白(ECM)如：Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白。Smads蛋白可以将TGF-β1信号直接由细胞膜激酶受体转导入细胞核内，是目前已知惟一的TGF-β1受体胞内激酶底物，该转导途径主要依赖Smad2、3、4介导表达，ALK5/Smad3途径是TGF-β1介导CTGF的最主要路径，但是激酶1受体的活化可阻碍该路经，且受Smad7的完全抑制[8]；研究还指出rac-1的活化仅在成纤维细胞和软骨细胞等比较局限类型中调节CTGF的表达，有研究指出血管紧张素Ⅱ通过rac-1的活化激活CTGF，导致CX43、神经钙黏着蛋白表达上调，形成间质纤维化，且证实口服rac-1抑制剂治疗可阻碍该过程[9]；另有文献提示P13K-AKT信号路径、活化磷脂酶C、PKC等也参与CTGF的表达调控。近年肺纤维化研究还认为CTGF是一种基质蛋白质而不是生长因子，它利用其多域结构协同ECM，利用细胞表面的多种受体如整联蛋白、类肝素蛋白聚糖、低密度脂蛋白受体相关蛋白、神经因子酪氨酸激酶受体等，黏附其他细胞调整分子如TGF-β1、IGF等共同发挥作用[10]。

2 CTGF与肺纤维化

CTGF是新近发现的成纤维细胞分裂和胶原合成促进剂，离体实验已证实在大鼠和人类肺成纤维细胞中有CTGF表达，CTGF可刺激有丝分裂、黏附、细胞凋亡、细胞外基质的产生、多种类型细胞的迁移，有证据提示CTGF不仅是一个调节器还是组织纤维化的标志。研究还表明CTGF表达在肺成纤维细胞和Ⅱ型肺泡上皮细胞，由二者通过自分泌或旁分泌方式产生，在调节胶原表达中起重要的作用[11]。过度纤维化的发生是以Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维增加为特征的[12]，胶原是肺的细胞外基质的主要成分，对维持正常肺结构起着至关重要的作用，Ⅰ、Ⅲ型胶原是肺中最丰富的胶原亚型。CTGF在肺纤维化组织中过度表达，与TGF-β1、胰岛素样生长因子(IGF)、血管紧张素Ⅱ(ANGⅡ)等的慢性纤维化直接相关，一起联合介导成纤维细胞变成肌成纤维细胞使胶原沉积，最终导致器官瘢痕和功能障碍，最严重的还可能出现器官衰竭和死亡[13]。

3 CTGF与某些细胞因子在肺纤维化中的相互作用

3.1CTGF与TGF-β1TGF-β1是缩氨酸家族成员，是一种多效性细胞生长因子，主要由嗜酸性粒细胞、巨噬细胞、成纤维细胞和肌成纤维细胞分泌，它增强CTGF诱导肌成纤维细胞生成效应，其促纤维化的信号通过CTGF向下转导。TGF-β1在肺纤维化形成中起着关键作用，参与CTGF、ECM、成纤维细胞转化的诱导，促进CTGF表达，以Ⅰ型胶原和纤维连接蛋白(FN)为代表的ECM的产生，促使成纤维细胞转化为以平滑肌肌动蛋白表达为特征的肌成纤维细胞，CTGF通过TGF-β1的诱导高表达促进肺纤维化的发展，转化的肌成纤维细胞比成纤维细胞产生更多的ECM，最终导致进展性纤维化[14]。在皮肤成纤维细胞中的整联蛋白αVβ5和凝血酶1(TSP1)两种隔膜蛋白可促进微环境中潜在的TGF-β1的激活,CTGF基因在不同细胞中表达通过TGF-β1Smad蛋白途径起作用[15]，但Sonnylal等[16]的研究证明在硬皮病患者纤维化区域中，在没有TGF-β1水平高表达情况下，CTGF出现独立的高表达水平，肺纤维化是否能得出相似的结论还有待进一步研究。

3.2CTGF与IGF-Ⅰ IGF-Ⅰ也被称为肺泡巨噬细胞源生长因子(AMDGF)，是巨噬细胞分泌的一种含70个氨基酸，76 kD的单链多肽，是由6个外显子组成的IGF-Ⅰ基因编码的，是一种与胰岛素有关的多效性细胞因子，并已证实在肺纤维化患者肺中呈高水平表达，在肺成纤维细胞中，它是一种促有丝分裂的分裂素，能解除这些细胞的自发细胞凋亡反应及诱导胶原合成，从而发挥促纤维化作用。而且在博莱霉素介导的肺纤维化动物模型研究中还证实IGF-Ⅰ受体功能的缺失可促进纤维化的发生[17]。CTGF与nov和cry61一起被纳入IGF-Ⅰ蛋白超家族成员，CTGF和IGFBP-1已被指定为有待进一步调查研究的IGFBP-rP(IGF-Ⅰ黏附蛋白-相关蛋白)，CTGF被命名为IGFBP-rP2，成纤维细胞中IGFBP-rP2部分增强TGF-β1的促分裂作用，研究发现IGFBP超家族以单独方式或与IGF-Ⅰ配体相联合方式共同形成一个复杂的网络，调节肺部反应到疾病发生发展的整个过程。Kopinski等[18]研究提出细胞凋亡也可能是参与间质性肺疾病肺容量降低的病理过程的重要机制，在肺泡巨噬细胞(AM)和肺泡淋巴细胞(AL)中的存活和凋亡信号传导路径的不平衡在肺间质疾病的开始、进展和凋亡中发挥重要作用。但也有研究主张IGF-Ⅰ可能是AL和AM的一种潜在的分裂素，目前尚无证据证实其在间质性肺疾病中的抗凋亡和促纤维化作用。

3.3CTGF与ANGⅡ ANGⅡ是纤维化疾病中的一个关键凋亡先兆因子，在大量纤维化疾病患者中发现有ANGⅡ的合成并证实是由患者纤维化病灶组织的成纤维细胞在细胞水平经自分泌和旁分泌两种方式产生，ANGⅡ有4种信号转导途径，即蛋白质磷酸酶激活、NO-cGMP激活、磷脂酶-A2激活、蛋白激酶C激活[19]。其功能是由G蛋白偶联受体AT1R(ANGⅠ受体)和AT2R(ANGⅡ受体)共同调节,AT1R借助NADH/NADPH氧化酶依赖机制刺激活性氧(ROS)的产生来对调节多种生理功能起主要作用，其主要表达在肺泡Ⅱ型上皮细胞、支气管细胞、内皮细胞、成纤维细胞中。以往研究发现ANGⅡ有调控胶原蛋白合成和降解的作用，CTGF的过度表达与ANGⅡ所致高血压上升有密切关系，并证实CTGF借助血压和钙化磷酸酶依赖路径调节心脏、肾脏中ANGⅡ介导的纤维化。研究还证实在系膜细胞中，CTGF是ANGⅡ介导的Ⅳ型胶原产生的下游因子[20]。

3.4内皮素(ET-1) ET-1是一种强力的血管收缩剂，能激活血管平滑肌细胞，促使扩散、肥大和细胞外基质蛋白(ECM)的合成如纤维连接蛋白(FN)和Ⅰ型胶原蛋白，还能刺激细胞活性物质如肿瘤坏死因子(TNF-α)、生长因子和增强TGF-β和PDGF的作用。哺乳动物具有其两种受体即ETA和ETB受体，ET-1借助表达在血管平滑肌细胞的ETA受体促进血管收缩、细胞生长、附着、纤维化和血栓形成。然而，表达在内皮细胞的ETB受体释放NO刺激血管舒张，防止细胞凋亡等来拮抗于ETA受体。拮抗ETA可减少ET-1介导的CTGF基因表达和产生，ET-1通过ETA受体引出几个涉及CTGF表达调控的细胞内信号路径：RhoA/Rho激酶的激活、胶原激活蛋白激酶及活化氧的产生。在血管平滑肌细胞中，ET-1不能上调TGF-β蛋白或基因的表达，TGF-β的中和抗体不能影响ET-1介导CTGF的产生，说明ET-1是独立不依赖于TGF-β，借助ETA受体激活细胞内信号调控CTGF[21]。ET-1是已知在肺动脉高压中起关键作用的因子，而肺动脉高压是肺纤维化患者的死亡重要原因之一，在临床肺纤维化患者血浆中也发现ET水平升高，并证实ET增加了CTGF在成纤维细胞和血管平滑肌细胞中的基因表达[22]。

4 展 望

肺纤维化是一种慢性致死性疾病，临床上的治疗方法大多以糖皮质激素、吸氧、抗纤维化治疗、肺移植等治疗为主，但这些治疗是治标不治本的，因为治疗方向并未指向肺纤维化形成机制，近年大量研究提示纤维形成和纤维化不依赖于炎症而发生、发展，主张间叶细胞因子在纤维化疾病中发挥关键作用。因此，治疗肺纤维化应从传统的治疗方法转变为从细胞因子入手，阻止成纤维细胞向肌成纤维细胞转化和胶原沉积，从而减少或防止肺纤维化形成。这也是肺纤维化在细胞因子方面的理论研究越来越多的重要原因，尽管这方面的成功理论和相关文献众多，但均尚未用于临床实践，需进一步临床检验证实，这些研究为从细胞因子角度治疗肺纤维化提供了正确的方向、依据和前景。

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