HA与IPF发病机制关系的研究进展

[关键词] 透明质酸；特发性肺纤维化；细胞外基质

[中图分类号] R563[文献标识码]A [文章编号]1673-7210（2008）06（c）-028-02

透明质酸(ha)是蛋白多糖中糖胺多糖(GAG)的主要成分之一，也是目前研究较多的细胞外基质（ECM）成分之一。过去国内外学者把测定血清HA、PⅢNP、LN水平作为肝纤维化活动度的判断指标之一。近年来，随着对肺纤维化研究的逐步深入，发现肺纤维化患者的BALF中上述指标较其外周血及正常对照组均升高，且HA升高的更为明显。测定BALF中HA的水平以操作简单，重复性好，灵敏度高等优点，为肺纤维化的诊断提供了更安全可靠的方法。但HA在ipf发病机制中起到何等作用仍是目前研究的重点。本文就近期的研究进展作以综合论述。

1透明质酸（hyaluronan，HA）

HA是一种大分子黏性糖胺聚糖，可由Ⅱ型肺上皮细胞、内皮细胞及肺成纤维细胞（LF）分泌，其中成纤维细胞可受致病因子（如氧自由基[1]）的刺激合成大量HA。HA的基本结构是β-D葡萄糖酸和2-乙酰基-2-去氧-D葡萄糖分别以β1.3和β2.4糖苷链连接的重复二糖直链高分子聚合体，为最主要的糖胺多糖（GAG）。HA在肺组织主要分布于毛细血管和细支气管周围的间质中，广泛表达于细胞外基质(Extracellular matrix，ECM)，也可表达于细胞表面。

2细胞外基质（extracellular matrix，ECM）

细胞外基质是存在于细胞之间结构和功能高度复杂的生命大分子。肺内的ECM主要由胶原蛋白、糖蛋白（如纤维连接蛋白，FN）和糖胺聚糖（如HA）组成。其中胶原是最丰富的成分，Ⅲ型前胶原(PCⅢ)、Ⅳ型胶原(CⅣ) 及HA也是肺组织内ECM的重要成分，可为细胞或组织提供力学支持及物理强度，同时也在细胞增殖、分化、代谢及伤后组织修复中发挥重要作用。大量研究的结果表明，ECM成分的增加是肺纤维化进展的关键。

3特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）

IPF是一种病因不明的慢性弥漫性肺间质疾病，欧洲学者称其为隐源性致纤维化性肺泡炎（cryptogenic fibrosing alveolitis，CFA）。本病以肺泡结构内成纤维细胞（LF）积聚和结缔组织基质紊乱为特征，其发病过程可概括为肺泡的免疫和炎症反应、肺实质损伤和受损肺泡修复（纤维化）三个环节，病理学基础是肺实质的炎症和纤维化，肺功能为限制性通气障碍，病情一般持续进展，最终因呼吸衰竭而死亡[2]。常好发于中年，以40～70岁居多。有数据显示美国每年收入院的IPF患者约11 000例，日本每年新发病率为0.3/10万，我国虽缺乏系统统计数据，但其发病率有明显上升趋势[3]。近年来的研究表明，IPF的潜在危险因素很多，如吸烟、服用抗抑郁药物、胃食管反流和暴露于职业粉尘等，且其发生率可随着年龄的增加而增长，而某些生活方式相关性疾病如肥胖、高血压、糖尿病（DM）、高脂血症、高尿酸血症更可诱发或加剧IPF，尤其是糖尿病[4，5]。

Dunnill[6]指出IPF是由于某些突发原因或慢性经过导致肺泡损伤的结果，其中自动免疫是重要因素[7]，酶的释放和通过粒细胞氧基的代谢是发病的内在因素[8]，抗体参与本病的发生，但刺激抗体产生的抗原来源尚未明了。在自身免疫紊乱时，慢性炎症的发展可能源于病毒感染或药物所致的损伤。Egan等[9]通过对20例IPF患者肺组织上皮细胞的研究，首次发现EB病毒复制，并认为EB病毒可能会通过触发免疫反应导致肺损伤，进而引起纤维化形成。

当肺部由于致病因子的刺激而发生炎症时肺泡巨噬细胞首先被激活，释放细胞因子，趋化炎性细胞进入肺泡，进而释放一些蛋白酶类物质和毒性氧，引起广泛肺实质损伤，破坏肺结构。同时，成纤维细胞可在纤维粘连蛋白等趋化因子的作用下活化，向炎症病灶聚集，合成并分泌大量的细胞外基质，使胶原和弹性蛋白生成与代谢失常，引起弥漫性纤维化；且原有的细胞外基质在胶质酶的作用下降解，损伤肺的完整性[10]。

4 HA在IPF诊断中的意义

血清HA含量与肺间质纤维化之间有十分密切的关系[11～14]。大量研究[15]通过测定并比较IPF患者与正常对照组的支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid，BALF)和外周血中HA的含量，发现HA在IPF的BALF中明显高于其外周血中的水平，表明肺泡腔中的HA是肺内产生的，而不是从外周血中渗出到肺泡中的;同时发现，IPF病人BALF中HA浓度也高于对照组BALF中的水平，但IPF组外周血中HA与对照组外周血无明显差别，表明BALF中HA的水平可能直接地反映了肺内病变的程度。其机制可能是肺间质损伤时，淋巴管受损阻碍了HA引流入血；而活跃的巨噬细胞又吞噬了部分HA，进一步减少了HA的入血。此外，外周血中的HA水平可能受到肝脏合成和代谢的影响，故检测BALF中HA水平较外周血更有意义。

5 HA在IPF发生机制中的作用

IPF早期的变化为肺泡的免疫和炎症反应，此时纤维化尚未形成，而HA的积聚却已经开始[16]。赵洪文等[17]研究发现，通过气管内灌注博莱霉素（Bleomycin，BLM）诱发肺部炎症后第1天肺组织中HA含量就明显增多，第3、7天达高峰，随后降低，至第14、30天降至正常水平；在BLM处理后，早在第1天BALF中的炎性细胞就明显增多，第3～7天达高峰，于第28天恢复到正常水平[18，19]。证明在这一过程中HA与炎性细胞的动态变化结果基本一致。这与肺纤维化时LF在早期就处于活化状态有关[1]。其原因是IPF早期时，肺内存在的大量的炎症、免疫效应细胞间相互作用，进而释放出多种细胞因子(如转化生长因子-B和白介素-1)，刺激LF产生FN和HA；另外肺组织局部抗氧化剂因炎症刺激而减少，导致氧自由基的作用增强，刺激成纤维细胞增生，导致合成的HA增多。

HA在肺泡内的早期炎症反应中能够稳定起初形成的基质，而该基质反过来又可影响炎症细胞的迁移和功能，加重肺的局部损伤，促进肺纤维化的形成。有研究证明：生理条件下，HA以多于106 Da的高分子量二聚体的形式存在，并不激活炎症或增生基因的表达。但是当炎症反应造成肺损伤后，局部高氧自由化负荷增加，HA过度暴露于氧自由基下，高分子量HA在氧自由基的作用下被将降解成小分子片断，分子量由1.2 MDa降到0.3～0.5 MDa，而即便在正常人中，HA的分子量也会随着年龄的递增而下降。当低于0.5 MDa时，HA即可激活巨噬细胞并诱导与慢性炎症相关的一系列基因的表达，进而完善炎性细胞的亚基结构，然后通过CD44依赖性途径被炎性肺泡巨噬细胞清除，并被胶原和其他结缔组织糖蛋白所取代而逐渐形成纤维化。但若由于某种因素造成CD44的缺失，炎性巨噬细胞可通过产生一些化学因子来激活其他受体系统以控制自身H断，如Toll样受体2、4（TLR2、TLR4）。在肺组织的损伤和修复中，HA还参与调节某些细胞功能，低浓度的HA可增强人单核细胞的吞噬功能、刺激多形核粒细胞的胞吞，而高浓度HA则可通过NF-κB抑制巨噬细胞中BSA-AGE介导的细胞活化，并下调IL-1，IL-6，TNF-α，进而抑制单核细胞的吞噬、多型核细胞的胞吞功能及淋巴细胞转化，并且有与纤维蛋白―纤维蛋白原相互结合的特异作用。

另外，小分子H段聚集的部位也不只局限于肺泡巨噬细胞中。在博莱霉素诱导的大鼠肺损伤模型的免疫组化试验显示，HA在肺泡间隔中也有很高浓度，且在炎症反应存在和低分子H断聚集时HA会更多地降解[20]。

HA还具有高度的亲水性（与大约为HA量1 000倍的水结合），可在细胞外形成水化胶质填充于纤维网架间隙，这对早期肺间质水肿的形成和弥散功能的减退也有重要作用。

6展望

目前，除肺活检外，尚无方法能够评价IPF肺内ECM的变化，而对BALF中FN、HA和PCⅢ的检测不仅可以反映肺纤维化的程度，为临床上IPF的诊断提供更为简单易行的手段，同时通过对其在IPF发病机制中的深入研究也给未来治疗IPF指明了方向。HA是上述指标中增高最明显的。通过抑制高分子量HA的降解以减少对肺组织的损害，或者直接阻断肺部炎症到纤维化的进程在不久的将来也许就会成为现实。

[参考文献]

[1]Murrell GAC，Francis MJO，Bromley L，et al.Modulation of fibroblast proliferation by oxygen free radicals[J]. Biochem J，1990，265：659.

[2]朱元珏，陈文彬.呼吸病学[M].北京：人民卫生出版社，2003.1071.

[3]Meliconi R，Andreone P，Fasano L，et al.Incidence of hepatitis C virus infection in Italian patients with IPF[J].Thorax，1996，51(3)：315.

[4]Jiro Usuki MD，Tatsuji Enomoto MD，Arata Azuma MD，et al.Influence of Hyperglycemia to the Severity of Pulmonary Fibrosis[J].Ches，2001，120:s71.

[5]Tatsuji Enomoto MD，Jiro Usuki MD，Arata Azuma MD，et al. Diabetes Mellitus May Increase Risk for Idiopathic Pulmonary Fibrosis[J].Chest，2003，123：2007-2011.

[6]Dunnill MS. Pulmonary fibrosis[J]. Histopathology，1990，16(4)：321.

[7]Ward PA，Hunninghake GW.Lung inflammation and fibrosis[J].Am J RespirCrit CareMed，1998，157：s123-s129.

[8]Perez Arellano JL，Barrios MN，Martin T，et al.Hydrolytic enzyme of the alveolar macrophage in diffuse pulmonary interstitial disease[J]. Respir Med，1996，90(3)：159.

[9]Egan JJ，Stewart JP，Hasleton PS，et al.Epstein-Barr virus replication within pulmonary epithelial cells in cryptogenic fibrosing alveolitis[J].Thorax，1995，50(12)：1232.

[10]刘晖，郗慧，王惠妩，等.特发性肺纤维化患者血清Ⅲ型前胶原及层黏连蛋白测定的临床意义[J]. 新疆医科大学学报，2005，28 (2)：136.

[11]宋志丽，康卫国.肺结核患者血清纤维指标检测的临床意义[J].临床军医杂志，2006，34 (5):544.

[12]吴艳凌，吕炜.肺结核患者治疗前后血清HA、PⅢP含量[J].放射免疫学杂志，2003,16 (5):281.

[13]朱翠萍.肺结核患者治疗前后血清HA和SIL-2R水平的观察[J].放射免疫学杂志，2000,13 (6):352.

[14]秦新海,南德齐.肺结核患者治疗前后血清TNF和HA含量的变化[J].放射免疫学杂志,2001,14 (2):114.

[15]赵洪文,吕长俊，李振华，等.特发性肺纤维化病人支气管肺泡灌洗液中纤维连接素和透明质酸的变化及临床意义[J].中国医科大学学报，1998,27 (1): 36-38.

[16]Nettelbladt O,Tengblad A，Hallgren R，et al.Lung accumulation of hyaluronan parallels pulmonary edema in experimental alveolitis[J]. Am J Physiol,1989，257：379-384.

[17]赵洪文，吕长俊，侯显明，等.肺成纤维细胞在实验肺纤维化中释放生物活性物质的体外研究[J].中华结核和呼吸杂志,1999,22（1）:54-56

[18]Hong-Wen Zhao，Chang-Jun Lv，Run-Jang Yu，et al.An increase in hyaluronan by lung fibroblasts: A biomarker for intensity and activity of interstitial pulmonary fibrosis[J].Respirology，1999 ,4（2）:131-138.

[19]Bjermer L,Lundgren R,Hallgren R.Hyaluronan and typeⅢ procollagen pepide concentrations in bronchoalvelor lavage fluid in idiopathic pulmonary fibrosis[J].Throax，1989,44:126-131.

[20]Hernna J,Nettelbladt O,Bjermer L,et al.Alveolar accumulation of fibronectin and hyaluronan precedes bleomycin-induced pulmonary fibrosis in rats[J].Eur Respir,1992,5:404-410.

（收稿日期：2008-03-21）