肌成纤维细胞在肺纤维化中的研究进展

摘要：肺纤维化（ pulmonary fibrosis，PF）是肺间质疾病之一，由多种因素诱导产生，发病机制尚不明确。肌成纤维细胞（myofibroblast，MF）是纤维化病灶中的主要细胞，由成纤维细胞（fibroblast，FB）增殖转型而来。本文主要就MF的特征以及在纤维化进程中的作用做一综述。

关键词：肌成纤维细胞 肺纤维化 成纤维细胞

PF早期病理特点为弥漫性肺泡炎，后期大量FB病理性增殖转型及细胞外基质（extracellularmatrix，ECM） 进行性异常积聚，肺泡结构重塑。肌成纤维细胞最早由Gabbiani[1]等在组织损伤修复的研究中发现并命名，超微结构和生理功能介于平滑肌细胞和成纤维细胞之间。肺纤维化因致病因素众多，缺乏有效防治手段，针对其发病机制的研究一直是国内外研究的热点。本文主要就MF的特征及其在纤维化病理进程中的作用一综述， 进一步探讨可能发病机制，从而为PF的治疗提供新思路。

一 、肌成纤维细胞的特征

随着对肌成纤维细胞的研究深入，Sappino [2]等发现，肌成纤维细胞存在于多种正常或病理组织中，形态学特征相似，表达多种间质性标志物和胶原产物。

1.1形态学特征 FB具有嗜酸性或者嗜双色性，通常呈梭形或者星形，细胞核凝缩、常呈锯齿状，染色质散在分布、呈颗粒状，核仁一般较明显。

1.2超微结构特征 主要包括三个超微结构特征：（1）应力纤维是最主要的收缩结构，由β-/γ-肌动蛋白或α平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）组成。（2）纤维连接复合体，由黏着斑蛋白、桩蛋白、张力蛋白等构成，为肌成纤维细胞特有结构，是肌成纤维细胞与细胞外基质联系和相互作用的结构基础。（3）细胞连接，如缝隙连接等，对组织收缩具有重要作用。

1.3免疫组织化学染色 α-SMA 免疫组织化学染色最早在2002年由Tomasek[3] 等提出，是鉴定肌成纤维细胞普遍认可的形态学方法。荧光显微镜或激光共聚焦扫描显微镜下进行观察，阳性信号于细胞质内呈细丝状排列。

二、 成纤维细胞分化为肌成纤维细胞

Vancheri[ 4]等的体外实验证实了TGF-β1、 IL4、 IL13和缓激肽等可诱导肺成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化，最为关键的是TGF-β1，它是目前认为的致纤维化作用最强的细胞因子之一，通过与相应受体结合，刺激成纤维细胞增殖并诱导其向MF转化。Hashimoto[5]等通过体外实验发现，TGF-β1诱导人类肺成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化呈明显的剂量依赖性。TGF-β1可能主要通过JNK 途径完成上述调节过程，即刺激人类肺成纤维细胞c-Jun氨基末端激酶（c-Jun-NH2-Terminal kinase，JNK）和细胞外信号调节蛋白激酶发生磷酸化。Kuang[6]等的小鼠实验通过荧光蛋白的标记成功检测到α-SMA的表达，从另一个方面也有力证实了肌成纤维细胞可以由体内肺成纤维细胞转化而来。

对损伤修复的研究表明，机械性张力、细胞外基质和细胞因子3个因素共同影响着肌成纤维细胞的分化。第一，损伤后结缔组织所承受的机械性张力或者炎症反应引起结缔组织微环境的改变，成纤维细胞沿损伤周边区局部聚集并转化为原始肌成纤维细胞。原始肌成纤维细胞的特征性结构为应力纤维，由成熟黏着斑和由β-/γ-肌动蛋白构成。第二，通过机械性张力、细胞外基质和细胞因子共同作用，α-SMA 黏集到应力纤维上，原始肌成纤维细胞最终转变为分化型肌成纤维细胞。Choe等[7] 的气道三维模型实验证实在没有炎症参与的状态下，低强度动态张力可导致的肌成纤维细胞分化增加。人体的肺是一个弹性器官， 为了维持生理性呼吸功能，胸廓扩张对肺组织有一个持续的牵拉作用，这种张力持续作用于肺内成纤维细胞。肺纤维化进程中，多种因素的共同影响，尤其是大量细胞因子的刺激作用，会使FB 不断地增殖和转型为MF。成纤维细胞向肌成纤维细胞的具体转化机制还有待进一步研究证实。

三、肌成纤维细胞在肺纤维化中的作用

3-1 肺泡上皮损伤 上皮损伤是PF纤维形成及间质细胞增殖的核心。PF 患者的许多区域肺泡上皮灶性脱落，破坏了肺泡上皮完整性。Waghray[8]等从PF病人肺脏中分离出成纤维细胞，并和小气道上皮细胞进行共培养研究，使用TGF-β1单独刺激成纤维细胞，使其表达α-SMA，而且会分泌H2O2，可以使在其上层的小气道上皮细胞发生死亡。这些结果表明肺肌成纤维细胞与肺泡上皮细胞的损伤密切相关。

3-2 细胞外基质的异常沉积 通过分析PF 患者的肺成纤维细胞， 肌成纤维细胞在PF 来源的肺成纤维细胞占多数。实验表明，用博来霉素处理大鼠肺脏1-2周后，可以观察到肌成纤维细胞表达的前胶原mRNA水平达到一个高峰。研究还发现，肌成纤维细胞会表达金属蛋白酶组织抑制剂（tissue ihhibitor of metalloproteinase，TIMP）等。高表达的TIMP一方面能够抑制胶原纤维的降解，造成一种胶原不能被降解的微环境；另一方面能够降解基底膜， 有利于间质的成纤维细胞从基底膜缺损处向肺泡腔的迁移，这些都造成了细胞外基质的异常沉积。

3-3 加重炎症反应 肌成纤维细胞可分泌TGF-β1、单核细胞趋化因子（MCP-1）等多种细胞因子，这些细胞因子也都是炎性介质。在肺纤维化进程中，肌成纤维细胞分泌的这些细胞因子通过促进炎性细胞聚集， 强化炎症程度，形成一个正反馈的炎症反应机制。致纤维化因子TGF-β1等的高水平表达促使这些炎症反应持续存在、肺泡上皮细胞损坏增加， 贯穿于纤维化病程的整个进程之中。

3-4 降低肺的顺应性 收缩特性是肺肌成纤维细胞另一个重要特征。MF除表达成纤维细胞标志物-成纤维细胞特异蛋白之外， 还特异性表达α-SMA。研究发现稳定转染cDNA 的3T3成纤维细胞比没有转染的或者转染心肌或胞浆肌动蛋白的成纤维细胞收缩性更强， 进一步表明肌成纤维细胞收缩性的这种特性与其α-SMA的表达有关。肌成纤维细胞通过改变纤维化肺组织收缩特性，使肺顺应性下降， 临床表现为限制性呼吸困难。

四、 结语

肺纤维化是由多种原因引起弥漫性肺部炎性疾病的共同结局，临床病理特征为肺泡上皮损伤、ECM 过度沉积及肌成纤维细胞聚集。PF时， 肌成纤维细胞持续增殖，产生大量胶原纤维，造成细胞外基质的异常沉积；分泌多种炎性介质加重肺泡上皮损伤；收缩特性使肺顺应性下降。随着MF数目的增加，肺部逐渐形成成纤维灶，并且逐渐取代正常的肺组织结构，进而触发PF。到目前为止对肺纤维化的研究显示肌成纤维细胞对纤维化进程影响的程度还有待进一步评估。随着对肌成纤维细胞研究的不断深入，对肺纤维化发病机制的认识和治疗靶点的寻找也有了一些积极的进展。希望目前关于肌成纤维细胞在肺纤维化进程中的研究，可以发现相应治疗靶点，从而逆转或减缓纤维化过程、重建正常的损伤修复机能。

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