一、概念:
器官纖維化是指由于炎癥刺激器官實質細胞發生壞死,組織內細胞外基質(ECM)異常增多和過度沉積的病理過程,輕者稱為纖維化,重者引起組織結構破壞而發生器官硬化。器官纖維化與器官硬化是同一病理過程的不同發展階段,器官纖維化是進一步向器官硬化發展的重要中間環節和必經途徑。
人體各種組織器官(肺、心血管、肝、腎、骨髓、皮膚等)在遭受到化學性(毒物、藥物)、物理性(粉塵、煤塵)和生物性(細菌、病毒、真菌、寄生蟲)致病原的侵襲時,機體防衛系統被激活,發生炎癥反應和組織損傷。而組織損傷隨后會啟動修復反應,這是機體的一種自我保護機制。但當這種修復反應過度、過強及失調時,致使細胞外基質(ECM)異常增多和過度沉積,最終導致器官組織結構改變和功能降低甚至喪失,這就是器官組織纖維化。因此,器官組織纖維化是組織損傷后修復失調的結果。長期反復的組織損傷導致不斷的組織修復,引起慢性纖維增生性疾病。
二、發生機質:
組織器官纖維化的發生,是由于損傷后的修復過程失調或更直接地說是組織修復反應過度的結果。而引起組織修復失調或組織修復過度的原因是組織損傷引起的炎癥反應和組織修復反應導致局部組織微環境改變所致。
局部組織微環境的改變導致組織器官纖維化的發生,其中主要原因有促纖維化免疫細胞因子增加(主要是TGF-β細胞因子),抑纖維化免疫細胞因子減少(促/抑纖維化細胞因子失衡導致組織器官纖維化);金屬基質蛋白酶/金屬基質蛋白酶組織抑制劑失衡(細胞外基質ECM蛋白有合成過程,也有降解過程。這一過程由酶來催化,這些蛋白酶稱金屬基質蛋白酶,金屬基質蛋白酶/金屬基質蛋白酶抑制劑失衡引起ECM大量積聚,對蛋白的降解下降,導致組織器官纖維化)。還有化學趨化因子及其受體增加(化學趨化細胞因子及其受體有維持炎癥反應,還有調節血管生成、血細胞生成等作用);氧化應激反應被激活(氧化應激就是氧化劑/抗氧化劑的平衡失調,導致細胞缺氧、損傷);脂代謝產物廿烷酸被激活、廿烷酸產生失衡(廿烷酸主要是白三烯、前列腺素等,前者導致纖維化,后者則抑制纖維化)和纖維蛋白溶解功能受損(纖維組織降解能力下降)等,這些情況都會造成組織纖維化的發生。
組織微環境改變的后果是組織損傷修復(傷口愈合)過程失調,導致器官實質組織損失,而細胞外基質成分主要是成纖維細胞或肌成纖維細胞堆積,也就是組織纖維化。因此,組織纖維化就是組織損傷后修復失調的結果(見下圖)。
在改變局部組織微環境的眾多因素中,先天性和獲得性免疫系統及其介導的免疫反應在組織纖維化的過程中發揮了關鍵作用。先天性免疫系統效應器細胞通過Toll樣受體(TLRs)等識別各種細菌、病毒、寄生蟲等致病原,一方面分泌促炎癥細胞因子引發炎癥反應;另一方面,誘導抗原呈遞細胞例如樹突狀細胞(DCs)成熟和活化,成熟活化的抗原呈遞細胞決定B和T淋巴細胞的發育極化方向和獲得性免疫反應的性質及強度。TLRs在抗原呈遞細胞如DCs調節獲得性免疫反應過程中發揮中心作用,激活不同TLRs可誘導T細胞向Th1(炎癥免疫反應)、Th2(抗炎免疫反應-過敏反應)或調節型T細胞(Treg)等不同方向極化。如果產生促炎癥Th1反應,則有利于組織損傷的修復和再生;反之,如果局部組織免疫微環境朝向Th2/Treg方向發展,則促進組織纖維化和組織重構的發生。因此,通過改變組織局部免疫微環境,特別是改變Th1/Th2/Treg免疫極化方向是治療纖維化的新途徑。
最近的研究發現,TLRs介導的Toll/Th平衡失調,在各種組織纖維增生性疾病如哮喘、急性呼吸窘迫綜合癥、特發性肺纖維化、動脈粥樣硬化、牛皮癬、結腸炎、風濕性關節炎、腫瘤、結核、AIDS和系統性硬化等許多感染性和非感染性疾病的發生和發展過程中均發揮了關鍵作用。
三、危害:
所有的慢性復雜疾病都與組織纖維化有關,它的形成是一個緩慢的動態過程,涉及到細胞、細胞因子和ECM等多種因素、多個環節間相互作用和相互調節的復雜過程,最終結局是大量ECM沉積。組織纖維化累及人體所有組織和器官,可以說是無處不在。它發生在肺實質組織或呼吸道,腎臟的腎小管或腎間質,肝實質組織或膽管系統,心血管系統的心肌組織或血管組織,皮膚或胃腸道等等。雖然引起組織纖維化的病因多樣、發生器官不同、臨床表現各異,但是它們產生的后果是很嚴重的,如果不及時預防和治療會造成機體組織器官功能衰退,導致死亡。
惡性腫瘤也與纖維化有密切的關系。一方面,最近的研究發現不僅多種惡性腫瘤的生長、侵入和轉移依賴局部組織微環境改變,而這種微環境適合組織纖維化的發生,同時組織纖維化是惡性腫瘤如胰腺癌的重要病理特征;另一方面,肺纖維化和骨髓纖維化病變也是惡性腫瘤化學治療或放射治療后的重要并發癥,甚至是腫瘤病人致死的主要原因。
因此,組織纖維化在人體各主要器官疾病的發生和發展過程中均起著重要作用。在全世界范圍內,組織纖維化是許多疾病致殘、致死的主要原因,嚴重威脅人類健康和生命。據美國有關統計資料證明,該國因各種疾病而致死的病人中,接近45%可以歸于組織纖維增生疾病。
四、治療和逆轉:
以目前臨床上治療肺纖維化為例?;颊咄ㄟ^X線、CT等檢查明確診斷為肺纖維化時已到了疾病的中晚期。目前臨床上常用的抗肺纖維化藥物主要有強的松、地塞米松等糖皮質激素和環磷酰胺等免疫抑制劑。但是,國內外長期使用激素或免疫抑制劑的臨床歷史證明,這些藥物并沒有明顯的治療效果,也不能顯著降低肺纖維化病人的死亡率。反而不可避免地引起多種并發癥和后遺癥,如病人出現“滿月臉,水牛背”的體征改變,也可能引起血糖升高,血壓驟增,感染加重,肺結核復發、轉移,嚴重的導致消化道潰瘍,出血,脫鈣,骨質疏松,骨股頭壞死等嚴重后果。
據近期研究發現激素通過調節全身和局部的促/抗炎性因子之間的平衡,參與調節免疫反應,與纖維增生性疾病的發生發展有密切的關系,臨床上長時間用激素不僅不能緩解和治療肺纖維化,反而可以加重纖維化。據觀察,約90%以上的患者,因出現嚴重的副作用而中斷治療。特發性肺纖維化是死亡率很高的疾病,患者在確認后3年,生存率低于50%,平均生存期僅為4-6年。因此,肺纖維化被認為是絕癥。
留美醫學博士胡卓偉教授經過長期、大量的實驗及臨床研究提出:組織器官纖維化是可以預防的,進行性的組織纖維化是可以治療(逆轉)的。
隨著器官纖維化發生機制從過去的病理組織學研究,發展到現在的細胞和分子生物學研究的進展,過去病理組織學的研究只能用激素和多種抗生素治療纖維化,實驗證明這條路是走不通的?,F在留美醫學博士胡卓偉教授運用細胞分子生物學研究證實:人的組織器官之所以纖維化,主要與組織器官中的成纖維細胞關系重大。進一步的研究還證實,成纖維細胞的多少,受到一種TGF-β細胞因子的控制,當TGF-β細胞因子分泌增多時,導致組織器官纖維化;當TGF-β細胞因子分泌穩定時,器官功能就會運轉正常。因此,控制TGF-β細胞因子的過度分泌,是逆轉纖維化的關鍵。
根據這一重大的理論成果,在中國醫學科學院研究所的大力支持下,胡卓偉博士經過多次實驗在30多種天然藥物中提取出能夠抑制TGF-β細胞因子的“DC細胞活化因子”。這樣就能抑制成纖維細胞的增多,降解已形成的纖維組織,成功的抑制和逆轉纖維化。根據這一成果,成功研制出逆轉纖維化的首個天然生物制劑“化維纖膠囊”。
大量研究證明,雖然不同組織和器官纖維化在病因、臨床表現和自然病程等方面彼此有別,但這些纖維化性疾病的發生機制和過程具有一些基本的共同過程。在細胞水平和分子水平上纖維化形成過程十分相似,具有殊途同歸的特點,這些相同的發生過程提示,一種器官纖維化發生機制的研究結果,也適用于其它器官纖維化;一種器官纖維化的有效治療方法,對阻止其它組織器官纖維化也是有益的。
