肺纤维化过程中mTOR途径的激活与雷帕霉素的抗纤维化作用

肺纤维化以成纤维细胞增生和过量胶原沉积为特征，目前无有效的治疗方法。近来研究显示雷帕霉素靶分子（mTOR）途径的信号传导在控制细胞增生与生长方面起着非常重要的作用。本研究旨在通过研究比较不同类型特发性间质性肺炎患者的肺组织mTOR, S6K1, 4E-BP1的表达差异及其与肺纤维化程度的关系，通过分离肺纤维化患者的肺脏成纤维细胞进行体外培养，观察雷帕霉素对成纤维细胞增生和胶原产生的抑制作用，提示肺纤维化的形成过程中存在mTOR途径的激活；通过博来霉素致鼠肺纤维化模型和分离肺纤维化患者的肺脏成纤维细胞进行体外培养，观察雷帕霉素对成纤维细胞增生、胶原产生和肺纤维化的抑制作用，创新引入mTOR靶向治疗到肺纤维化，提示纤维化性肺疾病治疗的新途径；通过观察雷帕霉素对纤维化肺组织或成纤维细胞的TGF-, MMP1, MMP-9及TIMP的表达的调节作用，提示雷帕霉素抗肺纤维化的多重作用机制。

随着哺乳动物雷帕霉素靶分子（mammalian target of rapamycin, mTOR）的发现和人们对特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis, IPF）发病机制认识的深入，雷帕霉素已成为探索治疗IPF的热点分子。然而，雷帕霉素干预肺纤维化的具体作用和作用机制尚存有诸多争议。本项目通过在体动物和体外细胞实验探讨了雷帕霉素对肺纤维化的调节作用。博来霉素诱导大鼠肺纤维化模型研究表明，在纤维化过程中存在mTOR途径的激活，雷帕霉素（1.5mg/kg/d）可降低肺组织纤维化程度，可能是通过降低肺组织Ⅰ、Ⅲ 型胶原，转化生长因子（tansforming growth factor, TGF)-β 的表达来发挥其抗纤维化作用。应用原代培养的正常人肺成纤维细胞研究发现，雷帕霉素（0.01~10ng/ml)可显著降低TGF-β1诱导态Ⅲ型胶原及纤连蛋白的表达。而应用原代培养的IPF患者肺成纤维细胞研究发现，雷帕霉素（0.01~10ng/ml)则可显著促进基础状态及TGF-β1诱导态结缔组织生长因子（connective tissue growth factor, CTGF)，纤连蛋白，TGF-β1，基质金属蛋白酶抑制剂-（tissue inhibitor of metalloproteinase, TIMP）-1，纤溶酶原激活物抑制剂（plasminogen activator inhibitor, PAI）-1的表达，具有显著的促纤维化作用。这些促纤维化作用可能是由于雷帕霉素对mTOR的抑制继发性活化了PI3K通路所致。这些研究的差异体现了雷帕霉素作用和mTOR信号通路的复杂多样性。同时，我们也观察了雷帕霉素对人肺泡上皮细胞的调节作用，研究发现，雷帕霉素可显著促进人肺泡上皮细胞CTGF的表达，具有显著的促纤维化作用，这可能是也是通过PI3K而起作用。综上所述，我们的研究结果提示，雷帕霉素并非是一种简单的抗纤维化药物，它的作用很可能具有细胞、环境、剂量、时间依赖性，宜慎用于纤维化相关疾病的治疗。