來源：國際呼吸雜誌2019年第24期
肺纖維化是一種慢性、持續性的肺疾病，其中特發性肺纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)是最常見的一個類型，臨床表現主要為進行性加重的咳嗽和呼吸困難，疾病後期可嚴重影響患者的生存質量，診斷之後的中位生存期僅為2～4年[1]。IPF主要特點是成纖維細胞的過度增殖以及大量細胞外基質的沉積，最終導致正常肺的結構和功能受到破壞，在病理上主要表現為蜂窩狀改變、支氣管擴張以及外周肺泡間隔的增厚。據估計，全世界大約300萬患者受到該病的困擾，並且其發病率隨著年齡的增長而急劇增加，>65歲的人群發病率可高達400/10萬[2]。對於疾病發生髮展病理生理過程的研究是目前IPF研究的熱點及重點，闡明IPF的發生發展過程可以為後續預防和治療研究提供幫助。IPF發生發展的具體機制仍未明瞭，目前認為和上皮細胞、間質細胞和細胞外基質的相互作用有關。既往認為IPF的發生是一個慢性炎症反應過程，但最近的研究表明其主要是肺泡上皮細胞不正常的激活所致[2,3,4]。
氧化應激反應是細胞內的一個基本生理反應，正常生理情況下對於機體是無害的，但是近年來越來越多的證據表明異常的氧化應激反應和許多疾病發生髮展有著密切的聯繫，其中包括肺部疾病。氧化應激也是許多呼吸系統疾病以及組織纖維化的一個重要的分子機制，氧化應激的發生主要是氧化和抗氧化作用失衡導致過量自由基產生，其中包括活性氧(reactive oxygen species，ROS)和活性氮。過量的氧化應激可以導致DNA的損傷、蛋白質羰基化以及脂質過氧化，但是關於氧化應激導致肺纖維化的具體機制還不明確[5,6]。氧化因素主要和過多ROS和活性氮的形成有關，而抗氧化因素主要是抗氧化劑的缺乏。因此，本文就近年來氧化應激中的氧化和抗氧化因素在肺纖維化中的作用及其具體機制的研究進展作一綜述。
1 ROS與肺纖維化
ROS的組成中包括1個或多個未成對的電子，正是這種狀態賦予ROS很高的活性以及不穩定性，其中最為重要的ROS包括超氧陰離子、過氧化氫和羥基。ROS的形成過程中，外部因素例如菸草、石棉、博來黴素、大氣汙染物、電離輻射等以及內部因素包括巨噬細胞、中性粒細胞和上皮細胞等炎症細胞的激活和NADPH氧化酶(nicotinamide adenine dinucleotide oxidase，NOX)等胞內氧化酶的激活都在其中發揮了重要作用[5]。正常生理情況下產生的ROS不會對機體產生太大傷害，並且其氧化能力還可以幫助機體抵禦外來病原體的感染。但是過量的ROS可以導致包括DNA、蛋白質、細胞膜和線粒體在內的多種分子和結構的損傷[6,7]。研究發現，多個ROS相關的途徑和肺纖維化有著密切聯繫[6,8]，ROS導致肺纖維化的具體機制尚不明確，下面就此來探討其可能的作用機制。
1.1 NOX
NOX是肺內ROS產生的關鍵因子，它可以催化細胞質內NADPH的電子向氧分子轉移。人類NOX蛋白家族包括5個成員(NOX1-NOX5)以及2個相關的雙氧化酶(DUOX1和DUOX2)[9]。其中肺泡上皮細胞表達的NOX有4種亞型：NOX1、NOX2、NOX4和NOX5[10]，其中NOX1可能和放射線誘導的肺纖維化有關。在放射線誘導的肺纖維化動物模型中，使用NOX抑制劑VAS2870可以抑制肺動脈上皮細胞ROS的產生以及其纖維化的改變，進一步研究發現使用NOX1短髮夾RNA也可以抑制上述纖維化改變，而使用NOX2或NOX4短髮夾RNA效果不佳。並且使用NOX1抑制劑也可以抑制內皮細胞的膠原沉積及纖維化[11]。提示放射線可能通過抑制NOX1來抑制放射線誘導肺纖維化的發展。
NOX4是NOX中與肺纖維化關係最為密切的一個，無論在IPF患者、博來黴素誘導的齧齒類動物肺纖維化模型中，還是血管重塑模型中，都能發現NOX4表達水平升高。而運用NOX4抑制劑可以減輕纖維化反應，抑制細胞外基質成分相關基因轉化生長因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)、纖溶酶原激活物抑制物1、缺氧誘導因子1α和NOX4的表達[12]。可見NOX4在肺纖維化過程中起到了重要的作用。目前研究認為NOX4主要是由TGF-β誘導產生[6]。Jain等[13]研究發現TGF-β可以通過電子傳遞鏈複合體Ⅲ誘導生成線粒體ROS，而TGF-β目標基因的表達需要線粒體ROS的協助，其中包括NOX4。而使用作用於線粒體的抗氧化劑可以抑制TGF-β目標基因的表達和線粒體ROS的生成，提示線粒體ROS可能也參與NOX4的生成之中。研究還表明，TGF-β激活後可以在TGF-β和線粒體ROS之間形成一個前饋環路來促進ROS的生成和TGF-β相關基因的表達，但此環路和肺纖維化的持續發展是否有關尚不明確，有待進一步的研究。關於TGF-β誘導NOX4生成的途徑，Hecker等[14]認為TGF-β1可以通過活化素受體樣激酶5和Smad3來誘導NOX4的產生和活化，通過抑制活化素受體樣激酶5或Smad3都能起到抑制間質細胞中過氧化氫產生的作用。而Ghatak等[15]研究發現TGF-β1可能還可以通過透明質酸受體CD44V6來調節NOX4。CD44V6可以誘導成纖維細胞向肌成纖維細胞轉變，而TGF-β1可以誘導NOX4和CD44V6的生成。進一步研究發現CD44V6可以通過TGF-β1/p-Smad3/TGF-βRⅠ促進NOX4的產生，並且CD44V6還可以參與TGF-β1/TGF-βRⅠ信號通路的正反饋循環，進一步促進NOX4/ROS的產生。抑制CD44V6也可以減輕小鼠肺纖維化的程度[9]。關於NOX4基因的表達，Bai等[16]的研究表明位於NOX4啟動子轉錄起始位點上游3.97～4.76 kb的激活蛋白1/Smad盒在TGF-β1誘導的NOX4基因轉錄中起到了重要的作用。還有許多轉錄因子可能和NOX4的基因表達有關，包括Nrf2、Nrf3、Sp1/3、核轉錄因子κB、缺氧誘導因子1α、STAT1/3和E2F1[16]，但是它們的具體作用還有待進一步探究。
NOX4導致肺纖維化的機制還不十分明瞭。多數學者認為NOX4誘導ROS產生，通過誘導成纖維細胞向肌成纖維細胞轉化，促進細胞外基質蛋白合成，促進上皮細胞凋亡，以及涉及TGF-β介導的上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)來影響肺纖維化的過程[17]。Ras同源基因家族成員A(Ras homolog gene family member A，RhoA)是一種屬於Rho亞族的小GTP酶，其參與細胞的黏附和細胞的運動過程。Rho相關捲曲螺旋形成蛋白激酶(Rho-associated coiled-coil containing protein kinase，Rock)是Rho的靶點，包括2個亞型：Rock-1和Rock-2。活化的Rock可以使肌球蛋白磷酸酶的肌球蛋白結合亞基磷酸化，導致肌球蛋白磷酸酶活性受到抑制。既往研究顯示RhoA/Rock通路和肺纖維化有著密切的關係，Kondrikov等[18]發現ROS可以激活Rock，而抑制Rock可以使得肺成纖維細胞膠原產生減少。Shimizu等[19]也發現氧化應激可能通過激活Rock促進IPF發展。Meng等[20]研究發現NOX4來源的ROS和血管緊張素Ⅱ(angiotensin Ⅱ，AngⅡ)誘導的肺成纖維細胞遷移有關。進一步研究發現AngⅡ可通過RhoA/Rock通路促進肺成纖維細胞的遷移，並且運用NOX4 siRNA和N-乙酰半胱氨酸抑制NOX4可以抑制AngⅡ誘導的RhoA的激活，提示NOX4來源的ROS可能通過RhoA/Rock通路來調節成纖維細胞的遷移，進而影響肺纖維化的過程。
目前還發現NOX4可以通過其他途徑來促進肺纖維化的發展。Guo等[21]研究發現組蛋白酶去乙酰化酶4(histone deacetylase 4，HDAC4)的激活是TGF-β1誘導成纖維細胞向肌成纖維細胞轉變的關鍵步驟，運用NOX4抑制劑可以抑制HDAC4由細胞核向胞漿的轉運、肌成纖維細胞的標誌物α平滑肌肌動蛋白(alpha-smooth muscle actin，α-SMA)的表達以及α-SMA纖維的形成。而用萊普黴素B抑制HDAC4由細胞核向胞漿的轉運雖然對α-SMA的表達無影響但可以阻斷α-SMA纖維的形成。提示NOX4可能通過影響HDAC4的轉運和肌成纖維細胞分化來促進肺纖維化的發展。除此之外，NOX4還可以通過上述的TGF-β和ROS之間的前饋環路來影響TGF-β誘導的Smad2/3的激活，進而影響肺纖維化[17]。筆者之前的研究發現NOD樣受體家族3(NOD-like receptor 3，NLRP3)炎症小體參與肺纖維化中EMT的調節[22]。Moon等[23]研究發現NOX4的缺乏可以導致肉毒鹼棕櫚酰基轉移酶1A的表達下降，而肉毒鹼棕櫚酰基轉移酶1A是脂肪酸氧化(fatty acid oxidation，FAO)通路中一個關鍵的線粒體酶，FAO的減少會導致巨噬細胞內NLRP3炎症小體活性降低。他們通過乙莫克舍抑制FAO也會達到同樣的效果。NOX4缺乏的小鼠體內caspase-1的激活以及IL-1β和IL-18的產生都會大幅減少，而這三者都和NLRP3有關。可見NOX4可通過FAO來影響NLRP3炎症小體的激活。但是NOX4是否可以通過FAO和NLRP3來影響EMT在肺纖維化中的過程尚不明確，有待進一步研究。
除了上述的研究外，最近越來越多的研究表明某些藥物或藥物成分通過抑制NOX4的產生可以抑制肺纖維化的發展過程。有回顧性研究顯示大環內酯類藥物例如阿奇黴素可以延緩肺纖維化的發展[24,25]。Tsubouchi等[26]研究發現阿奇黴素可以通過促進蛋白酶體的降解來抑制NOX4的產生，進而抑制TGF-β誘導的成纖維細胞分化和肺纖維化的發展。近年來也發現二甲雙胍可以抑制肺纖維化的發展[27]。Sato等[28]發現二甲雙胍可以通過激活腺苷酸活化蛋白激酶來抑制TGF-β誘導的NOX4表達，進而抑制肺纖維化。並且運用NOX1/NOX4抑制劑GKT137831也可以抑制TGF-β誘導的成纖維細胞分化和線粒體氧化應激的發生[29]。丹酚酸B為丹參的有效水溶性成分，Liu等[30]研究發現其可通過抑制NOX4的表達來產生抑制肺纖維化的作用，可見通過調節NOX4的產生可以調節纖維化的進展。不僅如此，對NOX4的轉錄後調節也可影響肺纖維化的過程。過氧化氫誘導的克隆-5(hydrogen peroxide-inducible clone 5，Hic-5)是一個黏著斑銜接蛋白，由TGF-β1誘導產生。Desai等[31]發現沉默Hic-5可以提高TGF-β1誘導NOX4表達的能力。Hic-5和泛素連接酶Cbl-c和泛素結合蛋白熱休克蛋白27有關，而這些蛋白的相互作用和NOX4的泛素化有關。上述研究提示Hic-5可以通過調節NOX4的降解來影響纖維化的過程。
1.2 AngⅡ
AngⅡ是腎素血管緊張素系統中的關鍵分子，通過和血管緊張素受體(AT受體)結合發揮作用。人和小鼠的肺成纖維細胞中都表達AT1受體亞型，被激活後能促進肺成纖維細胞增殖、TGF-β1的分泌和膠原形成[32]。Wang等[33]證明腎素-AngⅡ-AT1受體通路可以誘導肺纖維化發生並且阻斷RAS，減輕肺纖維化。臨床研究也發現血清AngⅡ的濃度和肺纖維化的發展有關，並且可以用來預測患者的預後[34,35]。以上研究提示AngⅡ和肺纖維化密切相關，但AngⅡ影響肺纖維化的具體機制尚未闡明。
研究發現，AngⅡ可以誘導線粒體ROS的產生[36]，可見AngⅡ可能通過ROS相關通路來調節纖維化的發生發展。p22phox為NOX的亞基，Wang等[37]發現在低氧誘導產生的肺纖維化中，AngⅡ、AT1受體、p22phox表達均增加，並且ROS的表達水平和以上三者都呈正相關。而糜蛋白酶抑制劑NK3201可以抑制上述物質的增加，並且降低ROS的水平，提示AngⅡ-p22phox-ROS信號通路可能和低氧誘導的肺纖維化有關。除此之外，降低AngⅡ水平也可起到抑制肺纖維化發展的作用。Ang-(1-7)是AngⅡ的內源性拮抗劑，通過抵消AngⅡ的作用達到抑制肺纖維化發展的效果[38,39]。血管緊張素轉換酶(angiotensin converting enzyme，ACE)也是RAS系統中重要的一員，最近研究發現ACE2可能可以通過拮抗ACE/AngⅡ/AT1受體軸來發揮抑制RAS系統的作用[38]。例如通過ACE2/Ang-(1-7)/Mas軸可以抑制MAPK/核轉錄因子κB通路和NOX4起源的ROS介導的RhoA/Rock通路來抑制纖維化的發生[20]。並且過量的ACE2可以通過增強細胞自噬作用來抑制小鼠肺內膠原的表達[40]。除此之外，Pan等[41]發現AngⅡ還可以通過活化Yes相關蛋白1促進膠原的合成和原代肺成纖維細胞的增殖，誘導大鼠肺纖維化的發生。Pan等[42]發現Ang-(1-7)可通過減少ROS導致的細胞自噬損傷來減輕肺纖維化，而細胞自噬則可通過調節AngⅡ誘導產生的ROS介導的NLRP3炎症小體活化減輕肺纖維化[43]。另外，Zhang等[44]發現Ang-(1-7)可以通過抑制NLRP3炎症小體/IL-1β/Smad通路來抑制AngⅡ誘導的肝細胞EMT，但是否也可通過這條通路抑制肺纖維化中的EMT，目前尚無確切結論。
1.3 線粒體與ROS
細胞內和ROS產生相關的細胞器包括內質網、過氧化物酶體和線粒體。內質網應激可導致未摺疊以及錯誤摺疊的蛋白質集聚並可促進ROS的生成，過氧化物酶體中的ROS主要作為其代謝長鏈脂肪酸的副產物而產生，而線粒體內的ROS主要和電子傳遞鏈上漏出的質子和電子有關[45]。線粒體產生的ROS在肺纖維化中也起到了重要的作用[6]，例如肺泡巨噬細胞可以通過啟動免疫應答和線粒體產生ROS，來影響肺纖維化的發展過程[46]。除了TGF-β和線粒體ROS產生有關之外，有研究發現Rac1也和線粒體ROS的生成有著密切的關係。Rac1是一種小GTP結合蛋白，Rac1的激活會導致線粒體產生過氧化氫，而抑制Rac1的激活也會抑制線粒體過氧化氫產生和抑制肺纖維化發展[3]。關於線粒體ROS對肺纖維化發展的作用機制，多數研究認為和TGF-β1通路有關。在IPF患者體內線粒體ROS水平增高，而抑制了線粒體ROS可以抑制TGF-β1的作用，從而抑制肺纖維化。可見線粒體的ROS可以通過TGF-β1來促進肺纖維化的發展[13,47]。並且越來越多的研究注意到線粒體和NOX的關係在肺纖維化中的作用[48]，例如線粒體ROS的產生可以減少NOX4的表達[13]。除了作用於TGF-β1通路之外，Kim等[49]發現線粒體內過氧化氫產生過多還會導致線粒體DNA的損害和細胞凋亡，加重肺纖維化的程度。而降低線粒體內過氧化氫的含量可以減少線粒體DNA的損傷和細胞凋亡的數量，減輕肺纖維化水平，可見線粒體ROS導致線粒體DNA的損害和細胞凋亡也和肺纖維化有著一定的聯繫。
除此之外，線粒體的自噬作用也和ROS有關，線粒體自噬作用對於維持細胞穩態起著重要的作用[46,50]。蛋白激酶B，又稱Akt1，可以介導過氧化氫的產生，而敲除Akt可以抑制小鼠肺纖維化的發展[51]。Larson-Casey等[46]發現Akt1可以增加TGF-β1的表達，而線粒體的自噬作用在Akt1過表達的小鼠中可以降低TGF-β1的表達以及抑制成纖維細胞的分化。並且敲除Akt1的小鼠表現出更多的巨噬細胞凋亡，從而抑制肺纖維化的發展，而IPF患者巨噬細胞線粒體的自噬作用增強，並且表現為巨噬細胞凋亡減少。PTEN誘導假定激酶1(PTEN-induced putative kinase 1，PINK1)是線粒體損傷和線粒體自噬的標誌物，PINK1聚集於線粒體外膜，是觸發線粒體自噬的關鍵信號。而敲除PINK1的小鼠則更容易發生肺纖維化[47]。可見Akt1介導的ROS可以增加TGF-β1的表達，而線粒體自噬作用可以通過影響這個過程來抑制肺纖維化的發展。
1.4 活性氧調節劑(reactive oxygen species modulator，ROMO)
ROMO1是ROS的一個調節因子，ROMO1存在於線粒體中，可以通過線粒體電子傳遞鏈複合體Ⅲ介導線粒體ROS產生[52]。敲除ROMO1可以抑制線粒體ROS產生以及細胞凋亡，並且在IPF患者中也發現ROMO1的表達增加[53]，提示ROMO1可能通過誘導線粒體ROS產生和促進細胞凋亡來促進肺纖維化的發生。關於ROMO1導致肺纖維化的具體通路尚不明確。在腎間質纖維化的小鼠模型中發現ROMO1和TGF-β1的表達升高，用過氧化氫作用的HK-2細胞ROMO1、TGF-β1、Smad2/3和p-Smad2/3的表達水平也升高，而ROMO1敲除後TGF-β1、Smad2/3和p-Smad2/3的表達均被抑制，提示ROMO1可能通過TGF-β1信號通路誘導腎間質纖維化的發生[54]。但在肺纖維化中ROMO1是否也是通過TGF-β1信號通路發揮作用，尚需進一步研究。
1.5 細胞色素P450(cytochrome P450，CYP)
CYP超家族在氧化代謝中也起到了重要的作用。CYP2E1是CYP的一個亞型。研究發現，A549細胞和MRC5細胞中CYP2E1表達增加。抑制CYP2E1的表達可以顯著降低放射線誘導的ROS水平和減少AE2細胞的凋亡，並且運用CYP2E1特異性抑制劑二烯丙基二硫可以抑制放射線誘導的IPF在小鼠體內的發展[55]。提示抑制CYP2E1也可能是治療肺纖維化的一個新的作用靶點。
2 抗氧化作用和肺纖維化
肺內的抗氧化作用在肺纖維化形成的過程中也起到了重要作用。既往研究主要集中於抗氧化的酶類，包括超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化氫酶以及谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GPx)等，另外非酶類的抗氧化劑也在其中發揮了重要作用，包括了白蛋白、黏蛋白、維生素E、維生素C、類胡蘿蔔素以及黃酮類化合物等[5]。但是最近越來越多的證據表明核轉錄因子E2相關因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2)可能是抗氧化反應的主要調控者，它的失調和肺纖維化的發展有著密切的聯繫[6]。Nrf2是一個鹼性亮氨酸拉鍊應激反應轉錄因子，在維持細胞的氧化還原動態平衡中起到了關鍵作用。它可以轉運進入細胞核，通過激活抗氧化反應元件(antioxidant responsive element，ARE)來調節上百種基因的轉錄[56]。目前有許多模型用來解釋Nrf2的激活過程，其中氧化Kelch樣環氧氯丙烷相關蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1)是研究最廣泛的一個機制。正常情況下，在細胞質中Keap1和Nrf2結合，氧化應激使得Keap1-Nrf2複合體分離，釋放出的Nrf2跟隨著磷酸化的蛋白激酶轉運入細胞核，進入細胞核內在細胞保護基因啟動子區域和ARE/親電子反應元件結合，調節細胞保護基因的轉錄[57]。
Nrf2涉及基因眾多，與許多疾病的發生發展相關，其中包括免疫炎症反應、組織重塑和纖維化、腫瘤的發生和轉移等。而Nrf2在肺纖維化中的作用也是近年來的研究熱點。Liu等[58]發現使用博來黴素可顯著降低小鼠體內Nrf2的表達，其機制可能是通過細胞外信號相關激酶的磷酸化來抑制Nrf2的激活，而使用Nrf2激活劑咖啡酸苯乙酯可以抑制博來黴素誘導的成纖維細胞增殖和膠原的產生以及增加SOD、過氧化氫酶等抗氧化蛋白的表達。相反，敲除Nrf2可以誘發氧化應激和肌成纖維細胞的分化，使用Nrf2激活劑蘿蔔硫素(sulforaphane，SFN)則可誘導肌成纖維細胞去分化的發生[59]。以上研究提示Nrf2的激活可能在抑制肺纖維化的發生發展中起到了重要作用。但是，Zucker等[60]研究發現Nrf2是否能夠發揮抗氧化的作用和其含量有密切關係。在低程度氧化應激的情況下產生的Nrf2確實可以激活細胞的抗氧化防禦機制，使得ROS的水平降低到不足以對細胞生存產生危害。如果ROS的水平繼續上升，Nrf2會在細胞核內聚集，導致其和Klf9的啟動子結合，使得Klf9轉錄增多，而Klf9可以進一步增加ROS的水平，最終導致細胞死亡。而且在小鼠敲除Klf9基因也可以減輕博來黴素誘導產生的氧化應激和肺纖維化。
Nrf2抑制肺纖維化的具體機制尚不明瞭，除了可以增加ARE/Nrf2依賴的相關抗氧化相關蛋白(例如GPx1、HO-1和NQO1等)的表達之外[61]，Nrf2還可通過抑制snail以及Numb的表達來抑制EMT的發展。snail是鋅指轉錄因子snail家族的一員，snail家族被認為是EMT的關鍵調節因子。Zhou等[62]發現運用SFN可以抑制TGF-β1誘導的EMT和snail的表達，沉默Nrf2則可以提高EMT程度以及snail含量，而抑制了snail的表達後運用SFN，TGF-β1誘導產生的EMT反而增多。提示Nrf2可能可以通過抑制snail的表達來減少EMT和抑制纖維化的發展過程。而Numb作為一種進化上保守的蛋白，其在決定細胞命運中發揮了重要的作用[63]。例如它可以作為NOTCH、WNT以及Hedgehog信號通路的負調節因子來影響細胞的分化、遷移以及組織再生。Zhang等[64]發現在Nrf2表達降低的小鼠體內Numb水平是升高的，使用SFN或抑制Numb可以減緩EMT的發展，而抑制Numb則會降低激活Nrf2起到的預防EMT的作用。提示Nrf2可能通過抑制Numb的異常表達來延緩肺纖維化的發展。另一方面，高遷移率族蛋白B1和EMT的發生有關。Qu等[65]研究發現Nrf2也可通過高遷移率族蛋白B1來抑制EMT。除了抑制EMT之外，Nrf2可能還可以通過其他途徑促進EMT的產生，是否是通過上述的Klf9或是其他通路，有待進一步研究。
作為機體抗氧化作用的重要一員，Pekovic-Vaughan等[66]發現在正常生理情況下體內的生物鐘可以有節律地調節Nrf2/谷胱甘肽介導的抗氧化通路，來影響肺纖維化的發生。在Nrf2生理水平的最低點使用博來黴素可以使小鼠發生更嚴重的纖維化，而使用SFN可以阻斷這一現象的產生。並且發現在生物鐘節律不規律的小鼠體內Nrf2和還原性谷胱甘肽的水平都比較低，可見體內Nrf2和谷胱甘肽水平的波動對於肺纖維化的發生發展，甚至對於治療用藥時間的選擇，可能會起到一定的作用。另一方面，Hecker等[67]研究表明NOX4-Nrf2氧化還原失衡，可能是導致肺纖維化的發病率隨著年齡的增長而急劇增加的一個重要因素。NOX4和肺纖維化小鼠肺內成纖維細胞的衰老和抗凋亡有關，在肺纖維化老年鼠的肺內可見大量衰老和抗凋亡的肌成纖維細胞聚集，並且NOX4的水平也是增高的，Nrf2水平則是降低的。通過抑制NOX4，可以減少這類肌成纖維細胞的產生，甚至可以逆轉肺纖維化的過程。提示年齡的變化可能通過NOX4-Nrf2來影響肺纖維化的發生。
目前研究表明某些藥物或物質可以通過Nrf2通路來發揮抑制肺纖維化發展的作用。Bach1是一種轉錄抑制因子，與Maf識別元件結合發揮對抗Nrf2激活ARE的作用[68]。而敲除Bach1可以抑制博來黴素誘導的肺纖維化發生[61]。吡非尼酮是目前批准用於治療IPF的藥物之一，臨床試驗已表明它有很好的延緩肺纖維化發展的效果[69]。Liu等[70]發現吡非尼酮可以抑制Bach1及其相關蛋白的表達，促進Nrf2及其下游相關抗氧化蛋白的產生，並且ROS相關蛋白的水平也顯著下降。提示吡非尼酮可以通過調節Nrf2/Bach1的平衡來抑制肺纖維化。骨髓間充質幹細胞也是肺纖維化研究中的一個熱點。Ni等[71]發現骨髓間充質幹細胞可以顯著減少博來黴素誘導的肺纖維化中組織學改變和膠原沉積，並且可以增加SOD的活性以及抑制丙二醛的產生。骨髓間充質幹細胞可以通過Nrf2通路激活NQO1、γ-GCS和HO-1的表達來實現抑制肺纖維化發展的作用。
除了Nrf2以外，一些抗氧化的酶類以及非酶類抗氧化劑在肺纖維化中的作用也逐步被闡明。M2型巨噬細胞因為能夠產生纖維化的信號而被認為和肺纖維化的發展密切相關，而M2型巨噬細胞主要通過巨噬細胞極化轉變而來。巨噬細胞極化可以分為2種：一種是經典的巨噬細胞極化，這種極化的巨噬細胞能夠促進炎症產生，因而具有殺滅微生物和消除腫瘤的能力，其產生的巨噬細胞為M1型巨噬細胞；另一種選擇性的巨噬細胞極化產生的是M2型巨噬細胞，目前認為它可以參與腫瘤的進展和組織的重塑過程，因而具有促進纖維化的作用。既往觀點認為SOD主要是抗氧化作用，但He等[72]發現SOD中的Cu，Zn-SOD(SOD1)可以通過增加氣道巨噬細胞內過氧化氫的產生而促進肺纖維化的發生。進一步研究發現其誘導產生的過氧化氫可以促進巨噬細胞向M2型轉變[73]，而其調控機制可能是通過調節Jmjd3來實現的[74]。
近年來，研究也發現越來越多的藥物通過抗氧化作用延緩肺纖維化的發生發展。Wang等[75]發現依達拉奉可以減輕ARDS誘導的早期肺纖維化。作為一種自由基清除劑，依達拉奉在臨床上用於治療缺血性腦損傷已有十餘年的歷史。在此之前，Zhi等[76]已經發現依達拉奉可能在治療肺纖維化中發揮一定的作用。給百草枯誘導的肺纖維化小鼠使用依達拉奉治療，肺組織和支氣管肺泡灌洗液中丙二醛、IL-6、TNF-α和羥脯氨酸的水平顯著降低，並且SOD和GPx的含量增高。在另一個研究中，Yu等[77]進一步發現了依達拉奉可以通過調節氧化和抗氧化作用的平衡來抑制博來黴素誘導的肺纖維化的發展。而Wang等[75]發現依達拉奉可以減輕脂多糖誘導的肌成纖維細胞的分化和減緩肺纖維化的過程，一方面依達拉奉可以通過減輕脂多糖誘導的氧化應激來減輕肺纖維化，另一方面可以通過TGF-β1/Smad3通路來抑制纖維化的發展。雷帕黴素作為一種抗真菌藥和免疫抑制劑，Tai等[78]發現其可以通過激活Nrf2通路來減輕肺纖維化。阿密曲替林作為一種三環類抗抑鬱藥，Zaafan等[79]研究發現其也可通過Nrf2通路來抑制肺纖維化。除此之外，研究顯示某些中藥成分也能夠通過抗氧化作用延緩肺纖維化的發展。An等[80]發現丹參酮ⅡA能夠激活Nrf2/谷胱甘肽通路來限制肌成纖維細胞增殖時谷氨醯胺的分解，達到抑制肺纖維化發展的作用。Tian等[81]發現大黃素也可通過Nrf2通路起到抑制肺纖維化的效果。
雖然某些抗氧化藥物對於肺纖維化的患者可能是有效的，但也有研究發現在臨床上運用抗氧化藥物治療的效果並不明顯。以N-乙酰半胱氨酸為例，Okuda等[82]研究表明N-乙酰半胱氨酸對於IPF患者是有利的；而Martinez等[83]認為對於延緩IPF的發展，N-乙酰半胱氨酸並沒有給患者帶來好處。Kandhare等[84]總結了12篇研究一共1 062例IPF患者應用抗氧化藥物治療的情況，發現應用了抗氧化藥物的患者的肺功能測驗以及6分鐘步行試驗等指標並沒有太大的改善，相反，還大大增加了不良反應的發生，但是患者的死亡率並沒有太大的變化。所以，對於抗氧化藥物是否真的能在肺纖維化治療中發揮作用，還需進一步深入研究。
3 討論與展望
肺纖維化是一個慢性持續性的過程，目前世界上沒有很好的藥物和治療措施能阻止肺纖維化的發展。對肺纖維化分子機制的研究有助於找到新的治療手段或新的治療靶點，以延緩、停止疾病的發展甚至是治癒疾病。近年來，研究發現氧化應激涉及到許多疾病的發生發展過程，包括與肺纖維化之間也有著密切的聯繫。對氧化應激分子機制的探索也取得了一定的成果，起氧化作用的NOX4、起抗氧化作用的Nrf2都是近年來研究的熱點。除此之外，AngⅡ、線粒體自噬、ROMO、細胞色素P450等也在肺纖維化的過程中發揮了一定的作用，並且也發現許多藥物可以通過上述分子或通路發揮抗肺纖維化的效果。但是從目前的研究結果轉化到臨床實際應用還有一段很長的路要走，大多數相關通路的具體分子機制尚未明瞭，仍需進一步探索。
利益衝突 所有作者均聲明不存在利益衝突
（參考文獻略）
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