新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是由严重急性呼吸综合征病毒-2(SARS-CoV-2)感染所引起的急性呼吸道传染性疾病,对既往SARS及MERS的研究表明,肺纤维化是严重病毒感染后的并发症,其病死率高､预后差､医疗负担极大,因此需广泛关注｡吡啡尼酮是目前一种获批的抗纤维化药物,目前已有一些研究证实了其对COVID-19后肺纤维化的潜在作用｡在这篇综述中,我们分析了COVID-19后肺纤维化的定义､发病机制､影像学表现､吡啡尼酮的潜在作用机制及不同抗纤维化疗效比较,旨在为该病的防治提供一定参考｡

一、新型冠状病毒感染后肺纤维化

1.新型冠状病毒肺炎及肺纤维化

自2019年12月起,一场具有高度传染性的病毒性肺炎席卷全球,累及人数呈爆发式增长,并在全球范围内引起大流行,该病毒属于冠状病毒科,其中包括引起严重急性呼吸综合征(severeacuterespiratorysyndrome,SARS)的严重急性呼吸综合征病毒(SARS-CoV)及引起中东呼吸综合征(MiddleEastrespiratorysyndrome,MERS)的中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV);对该病毒的基因测序分析显示,它与SARS-CoV及MERS-CoV分别有约79%及50%的序列同源性[1],国际病毒分类委员会将其命名为新型冠状病毒(SARS-CoV-2);随后世界卫生组织(WHO)于2020年2月11日将由该类病毒引起的疾病命名为新型冠状病毒肺炎(Coronavirusdisease2019,COVID-19)｡该病毒自出现以来,一直处于持续变异的状态,Omicron家族是当前最受关注的毒株,该毒株较既往呈现出传染性增强､致病性减弱[2]的特征;COVID-19的临床表现多样,从无症状感染到轻度呼吸道疾病,再到严重间质性肺炎,均可导致呼吸衰竭和死亡｡虽然大多数患者可以治愈,但有报告称仍有约20%的COVID-19患者病情进展至重症,导致急性呼吸窘迫综合征(Acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS)和多器官衰竭等并发症｡

对流感和非典型肺炎等一些呼吸道感染进行的研究表明,病毒对肺组织的损害､异常炎症反应的发展､永久性病变的形成和纤维化的发生之间存在明确的联系[3];之前对SARS和MERS的研究也描述了恢复期肺纤维化的发生[4];有报道[5],在COVID19爆发期间,纤维化和器官衰竭占全球死亡人数的三分之一左右;由于样本量､人种､疾病严重程度等不同,国外一些研究表明11%~45%的COVID-19恢复期患者胸部影像学出现间质性改变或肺功能提示限制性肺功能障碍[6-9],这种变化被称为新型冠状病毒感染后肺纤维化(以下简称为新冠后肺纤维化)｡这种变化是对病毒感染的短暂反应还是会随着时间推移而自然消退目前还不得而知,但当前收集的证据表明,在感染消退后,纤维化会持续数月[10]｡

2.新冠后肺纤维化的发病机制

据研究指出,肺纤维化通常被认为是由受损肺实质的异常愈合导致;目前的研究[11]阐明了COVID-19患者中损伤可能来源于不当炎症反应引起的细胞因子风暴､合并细菌感染及导致微血管损伤和内皮障碍的血栓栓塞等｡肺纤维化的病理生理机制主要是肺泡上皮细胞损伤､成纤维细胞过度增殖和细胞外基质蛋白沉积增加[12]｡

有研究人员[13]认为上皮间质转化(epithelialmesenchymaltransition,EMT)可能是新冠后肺纤维化发生机制的基础;EMT指上皮细胞失去部分上皮细胞特征,获得间充质细胞的典型特征;EMT在肺损伤后被激活并产生成纤维细胞样细胞,导致肌成纤维细胞和细胞外基质异常增加和过度沉积,以及肺间质重塑,诱导肺纤维化的产生｡

转化生长因子β(transforminggrowthfactorβ,TGF-β)是肺纤维化中EMT的主要驱动因素之一,是所有纤维化发生机制的关键介质[14]｡SARSCoV-2感染后,诱导TGF-βmRNA转录表达显著增加,TGF-β进而导致成纤维细胞过度增殖并分化为肌成纤维细胞,并通过刺激不同信号触发促纤维化基因的过表达(包括SNAIL､ZEB､α-平滑肌肌动蛋白､TWIST和MMPs等)[12];此外,有报道[15]称TGFβ血清水平与COVID-19的严重程度与纤维化程度有关｡

成纤维细胞是新冠后肺纤维化过程中的重要细胞,具体而言,急性损伤引起肺泡上皮减少,肺泡结构破坏及促炎介质释放,从而增加肿瘤坏死因子α(tumornecrosisfactorα,TNF-α)､TGF-β､白细胞介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)､白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)等细胞因子上调,继而激活血小板衍生生长因子､成纤维细胞生长因子和血管内皮生长因子等细胞因子,共同激活成纤维细胞,并刺激血管外基质(包括胶原蛋白､纤连蛋白和蛋白聚糖等)产生,引起纤维化过程[16]｡

炎症是纤维化过程中的一个组成部分,SARSCoV-2感染后,病毒进入呼吸道上皮细胞后,Th-1被激活,刺激人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(Granulocyte-MacrophageColony-StimulatingFactor,GMCSF)和IL-6等促炎细胞因子的产生,同时单核细胞在GM-CSF刺激下产生大量细胞因子,如IL-1β､IL6､IL-7､IL-8､IL-9和TNF-α,称为细胞因子风暴[17];WNT信号通路在COVID-19诱导的肺纤维化和炎症中发挥关键作用,该条通路与上皮细胞增殖､EMT､肌成纤维细胞分化和胶原形成密切相关｡

此外,热休克蛋白90可以稳定TGF-β的信号级联,促进TGF-β受体的折叠和保存,还可以促进EMT的转移和形成,这表明该物质在新冠后肺纤维化中发挥了重要作用[18];半乳糖凝集素-3[19]因其结构与冠状病毒刺突蛋白亚基的N端结构域相似成为研究热点,该物质是TGF-β诱导肺纤维化的重要介质,在免疫应答及巨噬细胞相关细胞因子风暴中发挥重要作用;COVID-19诱导肺纤维化的分子机制仍需更详细的研究,这对该病的治疗方案将有深远指导意义｡

3.新冠后肺纤维化的影像学表现

肺组织活检是诊断肺纤维化的金标准,但由于其为有创检查且标本采集不易,故临床鲜少应用;胸部高分辨率计算机断层扫描(high-resolutioncomputedtomography,HRCT)可以观察到间质性肺病特殊征象及肺部影像学随时间的变化情况,故可以用来评估疾病严重程度及预后,目前在临床上被广泛应用｡一项对209例COVID-19患者的出院后12个月的胸部HRCT的统计发现[20],入院时肺部影像学最常见的表现为磨玻璃､实变､铺路石,分别占比96%､59%及25%,且入院后磨玻璃､实变､铺路石､支气管扩张等先呈现增加,出院后随着时间推移逐渐消退;HRCT残留的吸收主要发生在症状出现后的前3个月,完全缓解率从症状出现后3月时的61%增加到12月时的75%;入院时存在铺路石､支气管扩张､实变等肺部异常的患者,12个月后更容易残留HRCT异常;高龄､男性､住院时长､初始病变累及范围是引起纤维化的高危因素｡

但鉴于其电离辐射难以对儿童､孕妇等特殊人群普及､部分危重症患者难以完成HRCT扫描,近期有研究[21]发现肺部超声可通过探及“B线”(表现为自胸膜线发起,与胸膜线垂直的条带状高回声改变)或“胸膜异常”(可表现为胸膜增厚､模糊､连续性中断等表现)等异常征象诊断间质性肺病,该检查对间质性肺疾病的筛查具有高敏感度､还可以用来评估严重程度及预后,且敏感性高于床旁胸片,但因其应用范围局限､特异度较低等不足,暂未在临床上广泛开展｡

二、抗纤维化药物:吡啡尼酮

通过对早期COVID-19的肺组织样本进行分析,新冠后肺纤维化在组织病理学上与通常的间质性肺炎相似,在转录组学上分析与特发性肺纤维化(idiopathicpulmonaryfibrosis,IPF)有相同的CA163+巨噬细胞和肺泡Ⅱ型上皮细胞病变的纤维化特征[22-23];鉴于上述原因,很多临床医生开始试验性的使用抗纤维化药物｡吡啡尼酮(Pirfenidone,PFN)于2014年获FDA批准用于IPF的抗纤维化治疗;近年来PFN在非IPF进行性肺纤维化中的有效性及安全性也被证实[24];目前已有一些临床研究证实了PFN在COVID-19后肺纤维化中的潜在作用｡

1.吡啡尼酮对新冠后肺纤维化的具体作用机制如下

(1)抗炎作用

据研究[25],PFN对不同刺激诱导的各种肺部疾病大鼠中具有有效的抗炎作用;其具体的抗炎作用可以通过干扰NF-κB和TGF-β的活化,降低TNF-α和IL-6等促炎细胞因子的释放及生成;p38MAPK促炎途径直接被SARS-CoV-2病毒蛋白激活或间接被高循环AngⅡ激活,有研究[26]报道吡啡尼酮可以通过减弱AngⅡ/ART1轴来控制p38MAPK的激活,从而抑制与之相关的内皮功能障碍进展､血管收缩､血栓形成､全身炎症和肺纤维化的发展｡

(2)抗氧化作用

PFN作为一种抗氧化剂,可以抑制脂质过氧化,并上调抗氧化酶,如超氧化物歧化酶和过氧化氢酶｡研究发现,PFN可以抑制活化的中性粒细胞､巨噬细胞以及TGF-β刺激小鼠系膜细胞产生ROS的过程[27],从而起到抗氧化作用;有学者[28]发现维生素E等抗氧化剂可以增强PFN的抗氧化作用｡

(3)抗纤维化作用

PFN通过干扰参与成纤维化细胞活化的关键细胞因子,包括:血小板衍生生长因子､成纤维细胞生长因子和结缔组织生长因子的信号通路来调节纤维化反应[29],从而直接抑制成纤维细胞增殖和活化;还可以通过抑制TGF-β相关信号通路,通过减少TGF-β的产生和干扰下游效应物,如Smad蛋白,从而减少胶原蛋白的产生和防止过度疤痕组织沉积[30];一些新型信号通路近来也被研究,YAP/TAZ信号通路与基质形成及成纤维细胞活化相关,PFN可以通过抑制肺成纤维细胞YAP/TAZ通路而抑制成纤维细胞激活[31];Wnt/β-catenin通路是参与细胞增殖､迁移､分化和组织再生的信号通路,并可以诱导肺损伤,有报道称[32]PFN可以抑制Wnt/βcatenin通路,并可以减轻SARA-CoV-2感染后的广泛肺损伤｡

PFN已在多项动物研究及临床试验中被证明具有抗炎､抗氧化､抗纤维化特性,因此有理由相信PFN在COVID-19早期(即渗出期)通过抑制促炎症细胞因子,在晚期(即纤维化期)通过抗纤维化对该病具有潜在的治疗作用;Lei等[33]研究了甲泼尼龙及吡啡尼酮对早期IPF患者(指轻度至中度肺功能下降———用力肺活量≥50%,肺一氧化碳弥散量≤35%)的影响,他们发现观察组(即吡啡尼酮组)可显著改善肺功能,防止不可逆的肺损伤的产生,并通过调节炎症过程减缓纤维化,他们还比较了CT成像提示观察组纤维化改变的减少,6分钟步行实验表现增加及不良反应较少,从而极大增加了患者的依从性;另一项研究表明[34]早期使用PFN可以减少和预防SARA-CoV-2感染相关的免疫和炎症并发症,并可用于新冠后纤维化的治疗｡因此我们有理由认为在新冠后肺纤维化早期应用吡啡尼酮,但具体时机现有文献仍未作阐述,需进一步的研究来证实这些发现并优化早期治疗方案｡

2.不同抗纤维化药物的比较

尼达尼布(Nintedanib,NIT)是临床上广泛使用的另一种抗纤维化药物,目前被批准应用于IPF及各种类型的进展性肺纤维化｡其具体通过抑制多种通路减少成纤维细胞增殖活化､抑制血管生成､抗炎等机制抑制纤维化过程｡一项研究[35]比较了5000名新冠后肺纤维化患者应用吡啡尼酮和尼达尼布的疗效,该研究发现两组在患病后零个月或六个月时的用力肺活量､一秒呼气量､肺总量､一氧化碳弥散能力无明显区别｡

有研究发现皮质类固醇可以通过调节免疫反应,从而抑制成纤维细胞活化和减少胶原蛋白合成,以及干扰胶原蛋白和其他纤维化成分沉积来抑制纤维化过程,也有研究[36]证实了对间质性肺疾病皮质类固醇的治疗可以显著改善肺功能;但在一项实验中比较了吡啡尼酮和皮质类固醇的抗纤维化作用,PFN效果更为显著[37]｡

鉴于上述药物都存在副作用､安全问题和耐受性差,一些小分子药物[38]因其靶向活性､细胞膜通透性､低免疫原性和组织通透性目前备受关注,目前相关药物正处于临床前和临床开发的各个阶段｡普遍认为肺纤维化具有不可逆性,且病情进展迅速,但近年来一些药物临床试验使逆转纤维化成为可能,如塞卡替尼(saracatinib)最初用于癌症治疗,它会改变TGF-β,从而抑制肺纤维细胞,逆转纤维形成途径,包括EMT过程､免疫反应和细胞外基质组织[39]等｡肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体可通过诱导成纤维细胞凋亡来抑制纤维化过程,一项研究[40]通过合成与其激活相关的组蛋白脱乙酰酶6(histonedeacetylase6,HDAC6)抑制剂,其中化合物7e表现出良好的抗成纤维化细胞增殖作用,并在IPF及矽肺病小鼠模型中得到了体现｡

3.不良反应及停药率

抗纤维化药物通常伴随多种不良反应,有研究发现PFN最常见的不良反应是恶心和消化不良(35%),其次是腹泻(28%)和皮疹(19%),防晒霜及促动力药物､质子泵抑制剂的发展大大降低了该药的停药率[35];四面体框架核酸(tFNA)是一种有强大递送能力的药物递送系统,有研究[41]合成PFN-tFNA复合物,并通过微量雾化器的使用,实现了定量雾化药物到肺部的给药,从而大大降低了不良反应并改善了预后,降低死亡率;一项研究[42]比较了303例IPF病人使用吡啡尼酮和尼达尼布的不良反应､耐受性以及疗效,结果显示接受尼达尼布患者总体停药率高于接受吡啡尼酮治疗的患者(61.22%vs32.68%,P<0.001)｡

三、总结与展望

感染COVID-19可导致肺实质的异常愈合,从而激活多种信号通路直接或间接引起肺纤维化的产生,现有研究发现约11%~45%的新型冠状病毒肺炎感染者可进展至肺纤维化,虽发病率不高,但由于感染人数越来越多,死亡率高,引起的医疗保健负担极大,这就不得不引起重视;肺移植是已知的可以改善预后的唯一可行治疗方案,但由于肺源极少､移植禁忌证､移植后可能出现的并发症以及死亡风险,肺移植的选择也受到限制｡

目前公认的抗纤维化药物吡啡尼酮可通过抗炎､抗氧化､抗纤维化作用减缓疾病的进展,且停药率低,有研究证实了该药对新冠后肺纤维化的治疗作用,且优于其他药物,但仍存在一些副作用,且对预后仅有改善作用｡目前一些药物临床试验使逆转纤维化成为可能,但仍未得到广泛应用,未来仍需大量研究予以循证医学证据支持｡

基金资助:山西省卫生健康委新冠研究科研项目(2023XG012);

文章来源:杨晨,吴玉枝.新型冠状病毒感染后肺纤维化:吡啡尼酮的应用进展[J].临床肺科杂志,2025,30(05):794-798.