本报告的具体目的是:1)回顾凝血级联的激活是纤维化性肺病和其他与细胞外基质过度沉积相关的呼吸疾病的共同特征的证据;2)描述凝血蛋白酶和相关信号受体的促纤维化作用;3)提供凝血蛋白酶及其信号受体参与实验性肺纤维化的证据。
介绍
肺的脆弱架构不断受到外部和内部侮辱的威胁。当这些侮辱导致肺部广泛血管网络的损伤时,激活凝血级联(图1⇓),通过一种稳定的凝块(由纤维蛋白包裹的血小板聚集而成)暂时堵塞受损血管,确保最小的失血。然而,凝血级联反应的过度或闷烧激活与促进肺炎症和随后的间质和肺泡纤维化有关1,2.肺泡内纤维蛋白的积累发生在肺纤维化患者的肺部3.,在急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)中4,快速的纤维增生和基质合成可导致广泛的纤维化病变的发展。据报道,ARDS患者的支气管肺泡灌洗液中也含有组织因子因子VII/ via复合物,可触发外部凝血级联的激活4.系统性硬化症肺纤维化患者的肺活性凝血酶水平已被证明升高5,肺纤维化伴慢性肺疾病的早产儿6和哮喘7.在与特发性闭塞性细支气管炎肺炎相关的肺泡内纤维化患者中也发现了若干促凝因子(纤维蛋白原、因子VII和因子X)8.
![图1. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/22/44_suppl/33s/F1.medium.gif)
凝血级联。该图显示了凝结蛋白酶导致凝血酶产生的逐步激活通过包括外在和内在的凝血途径。凝血酶将可溶性纤维蛋白原转化为不溶性纤维蛋白,并发挥多种细胞作用,包括促进血小板聚集,通过蛋白酶激活受体的激活。
过度和持续的纤维蛋白沉积在肺修复和纤维化中的重要性已被广泛的研究证实,这些研究在使用转基因小鼠的实验模型中,肺中的纤维蛋白溶解能力或升高或下调。博莱霉素诱导的肺纤维化在过表达纤溶酶原激活物抑制剂(PAI)‐1的小鼠中增加(有利于纤维蛋白的持久性),在PAI‐1敲除的小鼠中减少(有利于纤维蛋白的清除)9.纤维蛋白被认为通过充当成纤维细胞和炎症细胞生长因子的临时基质和水库来影响纤维化反应。然而,纤维蛋白原敲除小鼠在该模型中没有受到保护10,11,因此纤维蛋白似乎可以促进纤维化,但对纤维化不是必需的。
蛋白酶激活受体:肺损伤的传感器和修复和纤维化的启动器
除了在血液凝固中发挥关键作用外,凝血酶和外部凝血级联的直接上游凝血蛋白酶通过激活7个跨膜G蛋白偶联受体(称为蛋白酶激活受体(PARs))的新家族来发挥一系列的细胞效应。12.这些受体显示了一种独特的激活机制,包括通过有限的蛋白质水解揭开被栓配体的面纱(图2)⇓)。在束缚配体与第二细胞外环的相互作用后诱导的构象变化引发细胞信号传导通过heterotrimeric G蛋白。到目前为止,已经鉴定出四种这样的受体,其中三种(PAR‐1,‐3和‐4)被主要的凝血蛋白酶凝血酶激活,而因子Xa和组织因子因子- via因子- Xa复合物同时激活PAR‐1和PAR‐22.越来越多的证据表明,凝血蛋白酶信号是机械耦合的,因此是组织因子- via启动凝血途径的一个完整部分。这提示PARs可能作为组织损伤的细胞传感器。此外,激活PARs引发的细胞反应与以下观点一致:这些受体在组织损伤的正常反应中,在协调随后的炎症和修复反应中发挥了关键作用。
![图2. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/22/44_suppl/33s/F2.medium.gif)
蛋白酶激活受体(PARs)的激活。PARs是通过有限的蛋白水解和揭开一个栓系配体的掩蔽而激活的。配体与受体的第二个细胞外环的相互作用启动了细胞信号传递通过与异质三聚体G‐蛋白相互作用。
凝血蛋白酶的促纤维化作用在体外
在作者实验室进行的研究集中于阐明凝血酶及其主要细胞受体PAR‐1对成纤维细胞功能的影响在体外和肺纤维化体内.已经表明凝血酶是成纤维细胞增殖的有效启动子13和细胞外基质生产14.凝血酶也被证明可以促进成纤维细胞向平滑肌α‐肌动蛋白阳性收缩肌成纤维细胞的转化15.这是主活性纤维化病变中存在的主要成纤维细胞表型,并负责过度沉积基质蛋白。虽然肺成纤维细胞表达了所有四个参议题,但目前的证据表明,PAR-1是负责介导凝血酶对成纤维细胞功能的影响的主要受体2.来自作者实验室的最新未发表的数据也表明,Xa因子的促纤维化作用,包括其对成纤维细胞增殖和前胶原生成的影响,是介导的通过激活PAR‐1而不是PAR‐2。当前的在体外有证据进一步表明,在PAR‐1激活后,这些凝固蛋白酶并不直接影响成纤维细胞的功能,而是起作用通过一系列次级介质的诱导,包括血小板衍生的生长因子16可能还有结缔组织生长因子(CTGF)17.
凝血蛋白酶和蛋白酶激活受体1在肺纤维化中的作用
进一步的研究证实了凝血酶和PAR‐1在肺损伤和纤维化中的重要作用。在博莱霉素诱导的大鼠肺损伤后,炎症灶和纤维增生灶中PAR‐1和凝血酶表达增加,在该模型中,直接抑制凝血酶已被证明可降低肺胶原沉积和CTGF信使核糖核糖酸水平18.在小鼠体内使用抗凝血剂活化蛋白C也有类似的发现19.使用PAR-1缺陷小鼠获得的最近初步数据进一步表明这些小鼠免受了源霉素诱导的肺损伤。研究揭开了PAR-1对纤维化有助于纤维化的关键途径。
临床意义
迄今为止,已经没有对纤维化肺病抗凝血剂的研究。然而,抗凝血剂,包括组织因子途径抑制剂和抗凝血酶III,已经在人类中试验了败血症,这是ARDS发展的主要危险因素,但结果在很大程度上令人失望。近期期 - III期,随机,双盲,安慰剂控制,多元蛋白C对严重脓毒症(患有ARDS的患者)和随后的静脉内输注活化蛋白C的严重脓毒症(PROWESS)试验的静脉内脓毒症(PROWESS)试验的结果。降低死亡率,导致食物和药物管理局在严重败血症中使用这种药物,尽管发生严重出血的风险更大20..未提出ARDS亚组分析,因此该试剂在ARDS中保护肺部的能力仍有待确定。
结论
总之,越来越多的证据表明,凝血级联反应的调节,更具体地说,凝血蛋白酶的促纤维化作用,需要进一步研究,作为与基质蛋白过度沉积相关的许多呼吸条件下的潜在治疗策略。针对信号受体而不是参与其激活的酶,可能允许选择性干扰凝血蛋白酶的细胞反应,而不会出现与使用传统抗凝剂相关的出血并发症。由于蛋白酶激活受体1拮抗剂目前正在开发中,并在灵长类动物的临床前研究中显示出作为抗血栓药物的前景21在不久的将来,它们可能用于各种疾病,包括纤维化性肺病。
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