呼吸道病毒与肺纤维化

肺纤维化是以成纤维细胞增殖、细胞外基质大量沉积和肺组织结构破坏为特征的一大类肺部疾病的终末期肺脏病理改变。临床上常表现为进行性呼吸困难，除肺移植外尚无有效治疗方式。

启动纤维化过程的确切因素仍不清楚，目前认为，主要是由于肺泡上皮细胞的反复损伤和加速老化引起肺泡损伤修复功能机制异常和肌成纤维细胞的间质纤维化沉积所致。

特发性肺纤维化(IPF)是一种慢性的、渐进性的、致命性的间质性肺炎，病毒作为危险因素参与了IPF的发生和发展，不断损伤刺激机体引起进行性肺间质纤维化。

近年来，重症病毒性肺炎愈后肺间质的纤维化也因新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的流行而受到重视，肺纤维化是导致COVID-19患者愈后肺功能障碍及生存质量下降的主要因素。

目前病毒诱发肺纤维化的具体机制仍不清楚，深入探索病毒启动肺纤维化的机制对于研究预防和治疗肺纤维化的措施具有重要意义。

1　病毒感染与IPF发生发展相关

1.1　病毒在IPF中患病率

长期以来，病毒一直被认为在IPF发生、发展中发挥着重要作用。

Mostafaei等根据32项研究分析了IPF患者的总体病毒感染流行情况，纳入研究的地区分布包括美国、欧洲、亚洲、非洲，IPF患者总数为2 203例，年龄范围为26~87岁。

研究显示，IPF患者中病毒的总体患病率为53.72%，最常见的病毒为人类单纯疱疹病毒(HSV)(77.7%)和EB病毒(EBV)(72.0%)。

在以国家为基础的亚组分析中，美国(86.9%)和日本(69.9%)的IPF患者中病毒感染患病率最高。

此外，Wootton等检测了43例IPF患者发现，急性加重型IPF 14例(32.6%)病毒阳性，而稳定期IPF患者(40例)无病毒感染。其中4例(9.3%)急性加重型IPF患者的支气管肺泡灌洗液经PCR检测表现为3种常见呼吸道病毒阳性(2例为鼻病毒，1例为人类冠状病毒，1例为副流感病毒1)。该项研究进一步在43例急性加重型IPF患者中对HSV、TT病毒、EBV进行检测，检出12例TT病毒阳性、2例EBV阳性、1例HSV阳性。

在另一项研究中，Keyvani等对40例IPF患者进行病毒检测，呼吸道合胞病毒、副流感病毒、鼻病毒和冠状病毒的检出率分别为2.5%(1/40)、7.5%(3/40)、10.0%(4/40)和2.5%(1/40)。

这些数据均证实了病毒感染在IPF患者的肺内广泛存在。

1.2　病毒推动IPF发生发展的可能机制

研究者们对于各种病毒在IPF的发病机制中的可能作用进行了大量研究，包括疱疹病毒家族、呼吸道合胞病毒、副流感病毒、鼻病毒、冠状病毒、流感病毒等。

到目前为止，疱疹病毒家族作为IPF的病因与恶化因子受到了最大的关注，其中HSV-1、EBV、人巨细胞病毒(HCMV)、人疱疹病毒7型(HHV-7)和HHV-8与IPF的风险显著相关。

Tang等检测了33例IPF患者(其中包括8例家族性IPF患者和25例散发性IPF患者)肺组织样本，并以25例其他疾病患者的肺组织样本作为对照，检测出4种疱疹病毒，包括CMV、EBV、HHV-7、HHV-8。他们进一步发现EBV和HHV-8主要位于肺泡上皮细胞中，并且33例IPF患者中有32例(97.0%)检出一种或多种疱疹病毒，而对照组中仅有9例(36.0%)检出一种或多种疱疹病毒；IPF患者中有19例(57.6%)检出2种或2种以上疱疹病毒，而对照组中仅有2例(8.0%)检出2种或2种以上疱疹病毒。同时他们发现散发性IPF患者中常检出2种或2种以上疱疹病毒，其检出率均高于家族性IPF患者，而HCMV的检出率低于家族性IPF患者，这提示了散发性IPF更可能与多种病毒感染有关，同时家族性IPF的患者可能由于某种遗传原因呈现出病毒的易感性，即少量或单种病毒即可导致家族性IPF的发展，也提示了散发性IPF和家族性IPF的优势病毒可能不同。

在另一项研究中，Lawson等也在65.2%(15/23)的患者Ⅱ型肺泡上皮细胞中检出疱疹病毒抗原。他们进一步观察IPF患者疱疹病毒阳性的样本中，未折叠蛋白反应(UPR)标志物和疱疹病毒蛋白共定位于同一Ⅱ型肺泡上皮细胞群体，并且大多数疱疹病毒阳性的血管内皮细胞UPR标记(Bip或XBP-1)也阳性，晚期HCMV抗原与XBP-1共同定位于纤维化区域内的血管内皮细胞。Isler等发现HCMV感染在诱导UPR的同时，特异性调控UPR信号的3个分支，即激活转录因子6、肌醇需求酶1和双链RNA依赖蛋白激酶样ER激酶，以利于病毒复制。

动物研究中也得到类似结果。小鼠疱疹病毒68型(MHV68)与EBV、HHV-8密切相关，并与其一样可以感染呼吸道上皮，且已有研究表明MHV68是辅助博来霉素诱导小鼠肺纤维化发生的重要因素。Mora等将MHV68注射到Th2偏向小鼠(干扰素γ受体缺陷小鼠)呼吸道中，发现肺部慢性MHV68感染可以导致上皮损伤和炎症反应，最终演变为进行性纤维化，其进一步观察Th2偏向小鼠慢性MHV68感染后肺部病理，发现其与IPF患者肺病理特征相似。

以上研究表明，疱疹病毒感染可能引起了IPF患者肺泡上皮细胞的内质网应激和UPR激活从而导致肺泡上皮细胞功能失调，并且支持疱疹病毒可能是IPF慢性抗原刺激的结论。

Kropski等在此基础上提出二次伤害理论，即存在免疫缺陷或其他伤害性刺激的肺纤维化个体中，裂解(或潜伏)的疱疹病毒重新激活会加重纤维化，这是在第1次伤害之后导致肺纤维化发展的第2次打击。

此外，Lasithiotaki等尝试用野生型HSV-1感染IPF患者和对照健康原代巨噬细胞，发现HSV-1可以感染IPF患者巨噬细胞，并且会引起转化生长因子β(TGF-β)、成纤维细胞生长因子、血管生成标志物(SDF1a、SDF1b、血管内皮生长因子、成纤维细胞生长因子)和组织创伤愈合调节因子(基质金属蛋白酶9和C-C趋化因子受体7)表达上调，以及趋化因子受体4基因和基质金属蛋白酶2基因的下调，而对照组中表现不同。这说明HSV-1潜伏感染对炎症、纤维化、血管生成和伤口愈合具有调节作用。

进行性肺纤维化的一大重要成因是由于细胞外基质的大量聚集，而其主要来源于肌成纤维细胞。有研究表明肺部的肌成纤维细胞可能是上皮细胞通过上皮-间充质转化产生的。Sides等发现EBV可以促进上皮-间充质转化。

EBV感染后潜伏期会表达一种特异性蛋白即潜伏膜蛋白1(LMP-1)，并且他们发现在LMP-1和极低剂量的TGF-β₁共同作用下，肺上皮细胞中间充质细胞标志物的表达显著增加，并伴随着上皮细胞标志物的表达降低。这表明EBV-LMP-1与TGF-β₁协同诱导内皮细胞转化。

1.3　抗病毒治疗在IPF中的意义

一些研究发现抗病毒治疗具有延缓IPF患者疾病进展的积极作用。

Tang等观察了2例IPF患者接受抗病毒治疗之后的具体进展。2例患者(1例EBV阳性，1例EBV合并HHV-7阳性)在经万乃洛韦短期治疗后好转，且痰中已检测不到EBV，这可能说明了该药物具有抗EBV活性。

Egan等对14例IPF晚期患者(EBV阳性)给予更昔洛韦治疗，治疗8周后64.3%(9/14)的患者症状好转。

但这些研究都有着样本小，治疗时间短，以及缺乏对照的问题，故现阶段尚不能认为抗病毒治疗可以作为治疗IPF的有效手段，今后仍需要进一步研究。

2　病毒性肺炎后纤维化

2.1　COVID-19

随着COVID-19在全球范围流行，COVID-19后肺纤维化应当受到重视。在新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染的死亡病例中常有肺纤维化出现。

1例既往无肺部疾病史的80岁女性患者，在COVID-19感染后第39天高分辨率CT扫描显示肺双侧实变、间隔增厚、牵拉性支气管扩张、浸润性和实质改变，伴广泛的肺纤维化，并因双侧严重肺纤维化死亡。

Li等对287例患者发病后3~5个月进行随访，发现在发病后0~30、31~60、61~90、91~120和>120 d，分别有86.9%、74.4%、79.6%、68.1%和62.0%的患者发生间质性肺炎，且分别有4.5%、19.61%、18.0%、38.3%和49.0%的患者的病情可以逆转。他们进一步将随访90 d以上的患者分为A组(116例无纤维化)和B组(173例有纤维化)，对2组肺功能进行分析发现A组18例(54.55%)、B组76例(66.67%)肺功能检查出现异常，并且发现年龄较大、体质量指数较高、重症/危重症、发热、体内病毒RNA转化时间较长、已有疾病、住院时间较晚的患者更容易发生持续性肺纤维化，并提出年龄、体质量指数、发热和高分辨率CT是发病90 d后持续纤维化的预测因素。

在COVID-19急性期，肺损伤主要是由于病毒感染引起细胞因子风暴激活免疫防御，并伴有细菌感染。同时，局部血栓栓塞引起的内皮功能障碍和微血管损伤也是导致肺损伤的可能因素。

Xu等发现肺泡上皮细胞是SARS-CoV-2的主要靶细胞，其在跨膜丝氨酸蛋白酶2和解整合素金属蛋白酶17裂解后与血管紧张素转化酶2受体结合进入靶细胞，SARS-CoV-2感染可使组织金属蛋白酶抑制剂3、血管紧张素原、TGF-β₁、结缔组织生长因子、血管内皮生长因子和纤维连接蛋白1等基因表达上调，这一过程会诱导产生细胞外基质产物，如肺泡上皮细胞中的纤维连接蛋白，并且这一过程也在肺纤维化患者的肺中存在。这说明SARS-CoV-2与血管紧张素转化酶2结合激活纤维化相关基因和过程，诱导肺纤维化。

2.2　其他病毒性肺炎

除COVID-19外，其他病毒性肺炎也存在康复后肺纤维化的情况。

Viasus等对100例甲型H1N1流感病毒感染患者尸检样本的病理研究发现，该病毒会导致弥漫性肺泡损伤出现水肿、透明膜、炎症和纤维化。

Mineo等评估20例甲型H1N1流感患者的病情发现，75.0%(15/20)的病例临床和影像学表现完全消失，25.0%(5/20)的患者在进展为ARDS后出现肺纤维化，20例患者中1例死亡、1例发展为迟发性肺纤维化。

禽流感病毒也有引起肺纤维化的报道，主要常见的是H7N9和H5N1引起的肺纤维化。H5N1和H7N9幸存者的高分辨率CT均发现肺部损伤，最典型的胸部CT表现为毛玻璃影和大叶实变，这可能是由于弥漫性肺泡损伤伴蛋白性渗出物所致。

严重急性呼吸综合征(SARS)康复后肺纤维化更为常见。

Xie等对258例SARS患者出院3个月后进行回访，发现40例患者(15.5%)出现肺纤维化，其中22例患者1个月后肺纤维化好转。

Hui等进行了2项对SARS康复患者随访研究发现，SARS幸存者肺功能较正常人群相比明显下降。同时，Nagi等对55例SARS康复患者进行了2年的随访，也发现其肺功能存在显著损伤。

关于SARS康复患者中出现肺纤维化的具体机制仍不清楚，目前研究者们倾向于认为与病毒感染后的细胞因子风暴以及肺部的异常修复有关。

Wong等研究了20例SARS患者细胞因子的变化，发现SARS患者发病后干扰素γ、IL-1、IL-6、IL-12以及中性粒细胞趋化因子8、单核细胞趋化蛋白1和趋化因子IP-10均显著升高。

此外，在SARS-CoV感染的小鼠模型中，也发现TGF-β上调，这与在其他呼吸道病毒感染中观察到的情况类似。

这些细胞因子的上调在炎症细胞的募集和激活基质分泌方面具有明显的促纤维化意义，这说明SARS-CoV的存在改变了肺部各种细胞的分泌表型，从而创造了一个促进纤维化的环境。

Zhao等发现SARS相关冠状病毒核衣壳蛋白(N蛋白)可以增强TGF-β诱导的纤溶酶原激活物抑制剂1的表达，同时减弱Smad3/Smad4介导的人外周肺上皮细胞系的凋亡，这为N蛋白通过调控TGF-β信号通路阻断宿主细胞凋亡从而促进宿主组织纤维化提供了新的证据。

2.3　预防和抗纤维化治疗

根据目前已知的病毒性肺炎流行病学特征和临床试验结果可以提出3种可行的策略来降低肺纤维化发生的可能性：

(1)加强和延长抗病毒治疗，以缩短患者病程减轻患者肺损伤；

(2)延长抗炎治疗，在使用抗炎药物时应该仔细评估这些药物的受益-风险比；

(3)合理使用抗纤维化药物，早期预防和干预可显著减少病毒感染导致的肺纤维化患者数量。

因此患者出院后的及时随访非常重要，特别是对于具有肺纤维化高危因素或已出现大面积肺部纤维化改变的患者，可以考虑在住院期间就使用抗纤维化药物。

已有研究证明，在病毒性肺炎ARDS发病第1周即使用抗纤维化药物，可以达到预防纤维化改善肺功能的作用。

目前对肺纤维化有明确疗效的药物包括吡非尼酮和尼达尼布，值得注意的是，这些药物除了抗纤维化作用外，它们还具有抗炎作用，但这些药物存在不良反应多、费用高和起效慢等问题。

考虑到多数发生病毒性肺炎后纤维化的患者往往出现在重症患者中，其他因素如呼吸机诱导的损伤、药物也可能起作用。已有随访研究表明，机械通气时间越长，患者发生肺纤维化的可能性越大，预后越差。

因此，在临床上是否使用抗纤维化药物仍需要根据患者实际情况制定个体化方案，针对仅发生间质性肺炎改变的患者提前使用抗纤维化药物可能造成不必要的损伤。

3　结论

综上所述，病毒感染的存在与肺纤维化发生、发展有密切联系，但两者之间的具体关系仍存在一些争议。值得注意的是，目前，所有研究都是在设计上有追溯性的，而且都是在比较小的队列中进行，今后仍需要更多的前瞻性研究明确病毒与机体之间作用的因果联系。在治疗上，使用抗纤维化治疗和抗病毒治疗应该是个体化的，应该注重预防原发病恶化和肺纤维化发展。目前的研究结果为未来在肺纤维化中进行更大规模的治疗性试验提供了理论基础，有效的治疗策略将会改变肺纤维化发生、发展的进程。

引用: 梁湘珞, 孟婕. 呼吸道病毒与肺纤维化 [J] . 国际呼吸杂志, 2022, 42(10) : 790-794.

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