肺纤维化是一种临床表现为活动性呼吸困难、渐进性加重，干咳，杵状指，可有不适、乏力及体质量减轻的肺部疾病。肺纤维化多于50~70岁发病，起病隐匿，患者可在双肺基底部闻及吸气末细小的Velcro啰音，确诊后的患者生存期约为2~5年，患者大多死于呼吸衰竭、循环衰竭。目前肺纤维化多采用抗炎、免疫抑制药等治疗，然而并不能明显提高生存期，且具有较严重的不良反应^[2]。至今除肺移植外，尚未发现治疗肺纤维化的其他有效方法。肺纤维化的发病机制尚未完全明确，虽然有研究发现环境暴露(如金属粉尘、木尘)、吸烟、病毒感染、药物作用等与肺纤维化的发生有关，但确切机制仍未明确。肺纤维化的发病机制是近年的研究热点。近年多项研究表明，氧化应激在肺纤维化形成过程中发挥着重要的作用，且氧化应激可诱导上皮细胞凋亡，上皮细胞凋亡可能是肺间质纤维化早期发生、发展的重要因素。该文总结了近年氧化应激与肺纤维化肺泡上皮细胞凋亡的研究进展，以供临床同道参考。

氧化应激指机体内高活性物质如活性氧簇产生过多，超出了机体的清除能力，导致的氧化与抗氧化体系失衡。活性氧簇包括羟基自由基、超氧阴离子、过氧化氢等，可通过信号通路及转录因子的激活直接或者间接地影响机体^[3]。低水平的活性氧簇对于细胞存活信号通路及抗氧化能力是很重要的，其可以消除自由基，维持人体内环境的稳定性，但是较高水平的活性氧簇，会破坏细胞的生物分子，如DNA、蛋白质、脂质，进而导致细胞的凋亡和衰老。有研究显示，肺纤维化患者肺组织来源的肺泡炎症细胞(巨噬细胞、淋巴细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞)和成纤维细胞所产生的活性氧簇水平高于正常对照组，而正常对照组的患者细胞内液中含有较高的还原型谷胱甘肽(GSH)、血清超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化物质，肺纤维化患者则较低，结果表明肺纤维化患者存在氧化剂与抗氧化剂的比例失衡^[4]。

肺脏由于其特殊的解剖结构，易受到氧化应激的损伤，使肺泡上皮分泌多种生长因子或细胞因子，如转化生长因子-β(TGF-β)、血小板衍生生长因子、内皮素-1、血管紧张素-2及结缔组织生长因子，这些因子可以直接或者间接地介导纤维化过程^[5]。TGF-β是促进肺纤维化的关键因素，它能促进肺成纤维细胞的增殖和转化以及细胞外基质的沉积^[6]。TGF-β也是促进上皮-间质转化(EMT)的重要介质。EMT能促进纤维化进程，并参与组织的修复，过度的EMT可能会导致纤维化而导致器官衰竭^[7]。有研究表明，成纤维细胞分化为肌成纤维细胞和TGF-β在肺纤维化的发生和发展均起着重要的作用^[8]。氧化应激还会破坏肺组织中蛋白酶与抗蛋白酶体系平衡，从而导致肺纤维化。

近年研究表明，转录因子Bach1参与了氧化应激反应的调节，该因子通过识别与抗氧化剂相关的反应元件抑制转录，进而拮抗红细胞衍生的核因子2相关因子2(Nrf2)，Nrf2是氧化应激反应中的一个重要因子，可促进Nrf2-依赖的抗氧化基因和蛋白质的表达，保护细胞免受氧化损害^[9-10]。曾有学者指出，小鼠和人类的Nrf2缺陷均与肺纤维化发病机制有关^[11]。博来霉素诱导肺纤维化小鼠的动物实验显示，Nrf2激动剂可通过调节肺部氧化剂水平抑制肺纤维化的发展^[12]。但目前尚没有可靠的证据表明靶向该转录因子Bach1是否能减弱肺纤维化^[13]。对Bach1的研究也可能为肺纤维化的治疗带来新的前景。

肺泡上皮细胞主要由肺泡Ⅰ型上皮细胞(AT-Ⅰ，占表面积的90%)和肺泡Ⅱ型上皮细胞(AT-Ⅱ，占表面积的10%)组成，前者主要负责气体交换，后者主要负责分泌活性物质减轻肺泡表面活性^[14]。通过不同浓度过氧化氢处理AT-Ⅱ模拟体内活性氧簇攻击AT-Ⅱ时，可见AT-Ⅱ的细胞形态随着过氧化氢浓度变化而变化，较高浓度下可见大量的AT-Ⅱ脱壁，胞体变圆，培养上清液中可见变圆漂浮的细胞和细胞碎片以及凋亡小体等明显的细胞损伤性改变，电镜形态学观察也从形态学上证实了AT-Ⅱ凋亡的发生^[15]。另有研究报道，过氧化氢氧化应激处理AT-Ⅱ后，过氧化氢组细胞生长抑制率明显高于对照组^[16]。上述研究说明活性氧簇可诱导AT-Ⅱ存活率下降和凋亡的发生，其可能机制有如下几种。

正常细胞产生的TGF-β以非活性状态存在，和潜在相关肽(LAP)以二硫键联接形成休眠复合体，并与ECM交联在一起。氧化应激在肺泡上皮细胞凋亡中发挥着重要的作用，而TGF-β与肺氧化应激相关，活性氧簇直接氧化LAP激活TGF-β；同时活性氧簇诱导基质金属蛋白酶攻击LAP，从而激活TGF-β，活性氧簇还可以促进巨噬细胞和活化的肌成纤维细胞等表达TGF-β基因和分泌TGF-β^[17]。TGF-β同时又可诱导活性氧簇的产生，形成一个恶性循环。高浓度的活性氧簇造成DNA破坏，细胞周期阻滞，并最终导致肺泡上皮细胞凋亡和坏死^[18]。TGF-β可诱导肺组织表达还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4(NOX4)，有研究显示NOX4在纤维化小鼠肺泡上皮细胞的高表达引致细胞凋亡^[19]。

有研究显示，氧化应激可激活NF-κB，诱导产生多种炎症细胞因子，使促炎和抗炎细胞因子体系失衡，进而引发一系列的炎症反应和内皮细胞通透性的增高，构成了AT-Ⅱ凋亡的物质基础^[16]。NF-κB还可调控Bcl-2家族成员BaK的表达，Bcl-2家族是细胞凋亡和肺纤维化发展的重要调节因子，通过控制线粒体外膜的完整性调控细胞凋亡^[20]。有研究发现，AT-Ⅱ经过氧化氢刺激3 h后BaK表达水平升高，提示BaK可能作为促凋亡因子参与了氧化应激下AT-Ⅱ的凋亡过程^[21]。

α-Klotho是主要在肾中表达并分泌在血液中的抗衰老蛋白，它可以通过保持线粒体DNA的完整性，保护肺泡上皮细胞免受氧化应激所诱导的细胞凋亡^[22]。线粒体对氧化应激敏感，部分是因为肺泡上皮中的线粒体缺乏组蛋白的保护及相对有限的DNA修复机制，当氧化应激作用于肺泡上皮细胞中的线粒体时，8-羟基鸟嘌呤DNA糖基化酶、线粒体乌头酸、沉默调节蛋白3均可降低，而上述因子均与线粒体的完整性，线粒体DNA损伤的修复与老化有关。依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的去乙酰化酶Sirtuin-3(SIRT3)能通过增加活性氧簇清除酶活性和稳定线粒体功能抑制线粒体内活性氧簇的蓄积。有报道指出，肺纤维化患者缺乏SIRT3，其体内肺泡上皮细胞的线粒体DNA损伤和细胞凋亡均可增加^[23]。活性氧簇还可激活线粒体内在凋亡途径，导致线粒体外膜的渗透性增加，降低线粒体膜电位，刺激众多的凋亡蛋白(线粒体细胞色素C等)及促凋亡蛋白Caspase-9和Caspase-3的释放，最终致使线粒体功能发生障碍，细胞发生凋亡^[24]。

氧化应激会导致体内活性氧簇产生过多，引起一系列不良后果，为了对抗这种不良反应，机体会产生抗氧化物酶，Prdx6就是其中的一种。肺组织中，Prdx6高表达。有研究显示，Prdx6基因敲除小鼠肺组织中的Prdx6 mRNA和蛋白质表达水平均下降，肺泡上皮细胞凋亡，Prdx6可能通过释放花生四烯酸及IL-1调节TNF诱导细胞凋亡^[25-26]。

在正常条件下，肺泡表面覆盖AT-Ⅰ和AT-Ⅱ，AT-Ⅱ是AT-Ⅰ的祖细胞，参与肺泡上皮细胞损伤后的修复^[27-28]。而且，肺泡上皮细胞损伤、修复异常及老化加速是出现肺纤维化的关键因素。但是，肺泡上皮细胞尤其是AT-Ⅱ易受到氧化应激而发生凋亡，凋亡的AT-Ⅱ可能在以下几个方面促进纤维化的形成：①凋亡的肺泡上皮细胞释放TGF-β诱导肺泡上皮细胞通过EMT向肌成纤维细胞转化；②肺泡上皮细胞对成纤维细胞的增殖调控失常减弱了其对成纤维细胞的抑制作用，从而启动了其异常的修复功能，肺泡上皮细胞还可释放促纤维化因子，刺激成纤维细胞的增殖和激活；③凋亡的肺泡上皮细胞分泌炎症细胞因子，趋化中性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞等炎症细胞，进一步加重组织损伤，且损伤过程中辅助性T细胞2型分泌的IL-4、IL-13等细胞因子亦具有促纤维化作用；④肺泡上皮细胞的凋亡与成纤维细胞、肌成纤维细胞的活化增殖相互作用，形成肺纤维化的恶性循环^[29-30]。因此AT-Ⅱ凋亡在肺纤维化具有重要作用，修复AT-Ⅱ损伤可能会逆转肺纤维化的发生和发展。

国内外学者对肺纤维化发病机制的探索和寻找有效的治疗方法进行长期不懈的研究，也提出了许多假设如炎症反应学说、氧化应激学说，但肺纤维化的确切发病机制仍未明确，肺纤维化仍缺乏有效的治疗手段^[31]。氧化与抗氧化体系的失衡和氧化应激在肺纤维化的发生和发展过程中扮演重要的作用。有报道，抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸能明显延缓肺纤维化患者病情进展^[32]。另有报道抗氧化剂吡非尼酮治疗肺纤维化可降低患者的病死率，但未能逆转肺纤维化^[33-34]。在今后的研究中，纠正氧化与抗氧化体系的失衡，探索抗氧化失衡的途径及降低肺泡上皮细胞凋亡的靶向药物可能为防治肺纤维化提供新的思路。