单位：无忧文秘
致肺纤维化的粉尘主要产生于人们的生产生活中，以气溶胶或烟雾状态存在于空气中的固体颗粒，作为一种异物，较大颗粒物因撞击或重力沉积在上呼吸道而直接被清除，进入下呼吸道较小颗粒物，可经黏膜上的纤毛向上运动部分被清除，而沉积于下呼吸道及肺泡的粉尘则可引起肺内病理反应。目前，尚无法用单一的机制来解释粉尘致肺纤维化，但已发现细胞生物学、表观遗传学、相关细胞因子及信号转导通路在肺纤维化发生发展过程中起重要作用。
1主要信号通路
Toll样受体（TLR）和核苷酸结合寡聚化结构域
NOD样受体（NLRs）是先天免疫系统对损伤相关分子模式（damage-associatedmolecularpatterns，DAMPs）的两种识别方式。组织损伤后释放多种免疫调节活性的细胞内分子，及坏死细胞释放的蛋白酶可降解释放细胞外基质（ECM）的组分，如二聚糖蛋白、透明质酸和多功能蛋白聚糖等，都可作为DAMPs与TLR受体或与NLRP3炎症小体受体结合，介导炎症反应[1]。DAMPs作用于TLR，以MyD88途径激活核转录因子（nuclearfactorkappaB，NF-κB），启动细胞因子基因的转录、翻译及最终导致炎症因子大量释放。作用于NLRs，通过NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）或半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶-1（caspase-1）激活介导炎症反应[2]。
大部分NLRs家族成员要么有一个半胱天冬酶激活招募结构域（CARD），要么有一个热蛋白结构域（PYD）。研究发现炎性小体是由CARD-CARD或PYD-PYD结构域、凋亡相关斑点样蛋白ASC、caspase-13部分组成[3]，当细胞在压力下裂解释放ATP，结合到细胞表面核苷酸受体P2X7上，诱导钾从细胞中流出，激活Caspase-1裂解IL-1β前体，导致IL-1β释放，从细胞钾流失导致激活caspase-1的机制不完全已知，但它需要NALP3分子参与[4]。
2初始因子：IL-1β和TNF-α
损伤及坏死细胞产生的氧化脂肪酸、脂蛋白、细胞因子及激活的补体作用于单核细胞/巨噬细胞，通过TLR或NLRs信号通路释放IL-1β。IL-1β作为免疫应答的启动因子，促使其他炎症因子基因表达，调节趋化因子IL-8，使巨噬细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞聚积，增加中性粒细胞趋化因子CXCL1（KC）和CXCL2（MIP-2）的表达[5]。TNF-α是体内重要的前炎症因子，在应激、创伤等情况下介导炎症、免疫反应[6]。它能促进间质肺纤维化过程中的几种关键的肽类因子：血小板衍生生长因子（plateletderivedgrowthfactor，PDGF）、转化生长因子等的释放，可与肿瘤坏死因子受体1结合，通过MAPK与NF-κB发挥作用[7]；在肺部巨噬细胞消耗后，其可介导募集中性粒细胞[8]。
3Th1/Th2型细胞因子
成熟的CD4+辅助性T淋巴细胞（Th）、巨噬细胞、单核细胞、肥大细胞以及激活的成纤维细胞均可产生Th1与Th2型细胞因子，IL-2、IL-12和INF-γ是Th1型细胞因子主要代表，Th2型细胞因子主要为IL-4、IL-5、IL-10和IL-13，其中IFN-γ和IL-12可诱导T细胞向Th1细胞分化，而IL-4可诱导T细胞向Th2分化[9]。在诱导肺纤维化研究中发现：Th1型细胞克隆过继转移可导致可逆的肺泡炎但不导致纤维化，Th1型细胞因子能抑制纤维化反应和抑制Th2型细胞因子的释放，抑制Th2型细胞因子可减少纤维化，推测Th2型细胞因子及Th2型细胞可能是形成肺纤维化的必要因素[10-11]。应用特异性抗IL-5抗体成功抑制了博莱霉素诱导的鼠肺纤维化的进展；IL-4、IL-13可诱导成纤维细胞、肺泡II型上皮细胞增殖和人肺成纤维细胞向肌成纤维细胞表型转变，并通过抗凋亡作用，增加ECM合成分泌沉积，促进纤维化[12]。
IFN-γ是TH1型代表性因子，通过JAK/STAT1信号转导途径抑制TGF-β1mRNA的表达，进而拮抗由TGF-β1促成纤维细胞的胶原蛋白合成[13]。IFN-γ可刺激肺泡巨噬细胞分泌PDGF，诱导成纤维细胞表达基质金属蛋白酶（matrixmetalloproteinase，MMP），同时可抑制PDGF刺激成纤维细胞增生的作用[14]。在硅尘诱导的肺纤维化中，IFN-γ可抑制Th2型细胞分泌IL-4并诱导巨噬细胞产生IL-12，加剧巨噬细胞募集[15]。
4成纤维细胞的招募、转化与增殖
肺间质中的成纤维细胞及其分化的肌成纤维细胞来源于肺间质原有的成纤维细胞、骨髓及循环中的纤维细胞和经上皮间叶转化而来的纤维细胞[16]。肺纤维化患者的肺和血浆中CXCL12的表达明显升高，其肺部CXCL12由占主导地位的增生型II型肺泡上皮细胞表达，而间叶细胞间（包括纤维细胞、成纤维细胞和肌成纤维细胞）可表达CXCR4，因此骨髓及循环中的间叶细胞可通过CXCR4/CXCL12途径迁移入肺[17]。TGF-β在正常肺组织中以无活性的复合物形式存在，整合素αvβ6可与其结合并释放活性TGF-β，促进成纤维细胞迁移、增殖并转化为肌成纤维细胞[18]。PDGF与结缔组织生长因子（connectivetissuegrowthfactor，CTGF）对成纤维细胞都具有趋化和促分裂增殖作用，能诱导成纤维细胞分化为产生ECM能力更强的肌成纤维细胞，从而推动纤维化进展[19]。
5MMPs及其抑制剂
在早期的损伤阶段，MMPs通过降解ECM生成趋化片段，有助于炎症细胞的募集并引起更多的炎性介质释放[20]。研究发现，MMP-1的表达主要集中在反应性上皮细胞和蜂窝状囊腔的支气管上皮细胞，在胶原沉积的间质中表达很低[21]，推断MMP-1不是肺部主要降解纤维胶原蛋白的酶。MMP-3可通过触发β-联环蛋白信号传导途径，裂解E-黏钙蛋白诱导EMT[22]；MMP-7可通过调节上皮修复和释放潜在的TGF-β促进纤维化反应[23]；MMP-2和MMP-9的过度表达可能与基底膜破坏有关[24]，基底膜的不连续性可能导致渗出性物质和成纤维细胞进入肺泡腔增多，从而进一步促进组织破坏和纤维化的进展。
组织金属蛋白酶抑制剂（tissueinhibitorofmetalprotease，TIMPs）能够共价结合MMPs抑制其活性[25]。SELMAN等[26]发现在IPF患者肺组织中TIMPs含量明显多于MMPs，胶原蛋白是构成EMC的重要成分，由于MMPs/TIMPs比值失衡，TIMPs表达高于MMPs，基质降解不全，将导致细胞外基质沉积。骨桥蛋白（OPN）是一种多功能分子在慢性炎症和自身免疫性疾病中高表达，在特发性肺纤维化的病人中已发现肺泡上皮细胞能产生OPN，并能影响MMPs和TIMPs之间的平衡[27]。
6表观遗传学
综合多方证据表明，表观遗传学在纤维化的发病机制中起着重要作用[28]。通过IPF与对照组的肺成纤维细胞对比评估，表明IPF的成纤维细胞发生了显著的甲基化[29]。修复细胞的程序性死亡和去除，如肌成纤维细胞，对于组织正常修复的完成是必需的[30]。CISNEROS等[31]证明促凋亡基因pl4ARF启动子区域高甲基化与IPF成纤维细胞中该基因的表达降低和细胞凋亡抗性增加有关。Thy-1是细胞与细胞及细胞与基质相互作用的重要调节者，Thy-1表达缺失促进肌成纤维细胞分化，与在IPF成纤维细胞灶内的发现肌成纤维细胞不表达Thy-1一致[32]，Thy-1的缺失除了与启动子区域甲基化有关，还与组蛋白修饰有关[33]。组蛋白乙酰化使基因处于转录活化状态，去乙酰化的基因转录则处于失活状态[34]。GUO等[35]研究发现，组蛋白去乙酰酶可通过调控Akt的磷酸化来参与TGF-β诱导的肺成纤维细胞向肌成纤维细胞分化。非编码RNA中的miRNA能诱导上皮-间叶细胞转化及ECM沉积[36-37]，例如减少AECs内miRNALet-7d的水平，可增加间叶细胞蛋白如波形蛋白和α-平滑肌蛋白表达，增强AECs的ECM分泌和侵袭能力[38]。
7结语
粉尘进入肺组织，破坏肺泡毛细血管基底膜，上皮细胞、内皮细胞和巨噬细胞等天然免疫细胞被激活，释放大量的炎症因子及趋化因子，靶向募集巨噬细胞、中性粒细胞和淋巴细胞等炎性细胞到受损肺织；进一步放大细胞因子和炎症介质反应，由于粉尘不完全清除和Th型细胞因子失衡，致使组织损伤始因持续存在，导致AECs持续微损伤及异常修复和凋亡，表观遗传学修饰使招募的间叶细胞和上皮转化的间叶细胞获得抗凋亡能力，加之MMP与TIMP失衡，致使ECM沉积，肺组织结构破坏，结缔组织取代正常的肺实质组织，最终形成纤维化。