引用本文： 李旭勇, 喬艷艷, 馮艷珍, 劉剛, 傅恩清. 肺泡上皮細胞與新型冠狀病毒肺炎后肺纖維化的關系研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2023, 22(10): 755-760. doi: 10.7507/1671-6205.202308037 復制
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新型冠狀病毒感染是由新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）引起的一種侵害人體多系統的急性呼吸道傳染病，部分患者會出現新型冠狀病毒肺炎（簡稱新冠肺炎），而且出現了與之相關的并發癥，其中肺纖維化（pulmonary fibrosis，PF）已經被確定為感染后的嚴重并發癥之一[1]。有學者認為肺泡上皮細胞（Alveolar epithelium cell）可能在新冠肺炎后肺纖維化中發揮著重要作用[2]，特別是II型肺泡上皮細胞損傷被認為是肺纖維化發展的起始事件[3]。由于PF會影響患者的通氣和換氣功能，患者最終往往會因呼吸衰竭而死亡，給其家庭和社會帶來極大負擔。為了更好的治療新冠肺炎導致的肺纖維化，減輕患者的臨床癥狀，延長生存期，研究肺泡上皮細胞損傷與新冠肺炎后肺纖維化的關系具有必要性，因此進行綜述。
1 肺纖維化與新冠肺炎
PF是一種由多種因素引起的肺間質慢性炎癥反應導致的病理結果，其特征是成纖維細胞增殖和細胞外基質（Extracellular Matrix，ECM）過度積累。特發性肺纖維化（IPF）特指病因未明的肺纖維化，是PF的主要表現形式。病毒感染是導致PF的因素之一，但其確切作用仍未明確。
SARS-CoV-2屬于β冠狀病毒，是一種線性單股正鏈的RNA病毒。該病毒可以侵犯人體的肺、心臟、腎臟、消化道等多個系統和器官，但肺是其主要靶器官。肺泡是肺的功能單位，由上皮細胞、毛細血管腔中的內皮細胞、間質組織中的成纖維細胞、肺泡內腔中的巨噬細胞和肥大細胞構成了肺泡的結構。肺泡上皮細胞包括I型肺泡上皮細胞（Type I alveolar epithelium ，AT1）和Ⅱ型肺泡上皮細胞（Alveolar type Ⅱ epithelial cell，AT2）。AT1無增殖能力，主要負責氣體交換，占肺泡上皮細胞的80%-90%；AT2是祖細胞，占肺泡上皮細胞的10%-15%，負責分泌肺泡表面活性物質，在AT1受損后可分化為AT1以促進組織修復，對于維持肺功能有著重要意義[4]。血管緊張素轉換酶 2 （Angiotensin Converting Enzyme 2，ACE2）受體被認為是介導SARS-CoV-2 進入宿主細胞的關鍵蛋白，此外跨膜絲氨酸蛋白酶2 （transmembrane serine protease 2，TMPRSS2）、弗林蛋白酶、唾液酸和細胞外基質金屬蛋白酶導致PF，但其確切作用機制尚不十分明確。
由于SARS-CoV-2會優先感染AT2，所以一旦AT2受到病毒感染，會進一步影響肺泡表面活性物質的產生，病毒復制增強，嚴重者會導致急性呼吸窘迫綜合征（Acute respiratory distress syndrome，ARDS）。一項meta分析也證實，14.8%的SARS-CoV-2患者會發生 ARDS[5]。 因此，SARS-CoV-2感染也是繼發性肺纖維化的危險因素。研究表明肺泡上皮細胞受到SARS-CoV-2的攻擊，AT2功能障礙或損傷很有可能作為啟動因素導致肺纖維化的進展和肺功能的進行性喪失[3]。以下是目前圍繞這個“啟動因素”研究較為明確的機制。
1.1 上皮-間充質轉化：
上皮細胞-間充質轉化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT） 是指上皮細胞通過特定程序失去其特征，獲得間充質特性并獲得成纖維細胞樣表型，是上皮再形成和修復的正常過程。但是，不受控制的連續 EMT 可能會導致纖維化[6]。當SARS-CoV-2病毒使AEC損傷后，AEC會逐漸失去正常表型，并上調間充質標志物，如成纖維細胞特異性蛋白1 （FSP1）、α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）、膠原、纖連蛋白等，同時釋放多種可溶性介質、炎癥細胞因子、促重塑因子，從而加速纖維化[7]。有證據表明，EMT有助于肌成纖維細胞的產生，在肺纖維化的發展中發揮關鍵作用。同時，在博萊霉素誘導的肺纖維化小鼠的肺泡細胞和上皮細胞內也可以檢測到EMT[8]，進一步研究證實發現誘導肺上皮細胞的EMT樣表型可以加劇藥物誘導的肺纖維化[9]。
一方面，新冠肺炎患者大多會出現進行性低氧血癥，缺氧可以通過激活線粒體缺氧誘導因子（Hypoxia Inducible Factor，HIF） 和內源性轉化生長因子-β1 （Transforming Growth Factor ，TGF-β1） 信號傳導誘導AEC發生EMT[10]。特別是對于重癥患者往往需要機械通氣來緩解低氧狀態。一項對1，591名新冠肺炎患者的研究顯示，99%的重癥監護患者需要呼吸支持，其中88%的患者需要機械呼吸機輔助通氣[11]。有研究顯示機械通氣持續時間與新冠肺炎患者出院后胸部CT出現肺纖維化影像特點密切相關[12]。在正常呼吸時，AT2的拉伸可以觸發肺泡表面活性物質的釋放，但是當高于生理范圍（例如機械通氣）的機械刺激作用于AT2，會導致肺泡表面活性物質失活，增加肺泡表面張力，帶來肺損傷[13]，并且隨后發生纖維化。這是因為機械通氣過程中產生的機械應力會誘發氧化應激，并導致上皮修復機制紊亂或不足，從而導致EMT。Yang等人在小鼠酸吸入模型中證明，機械拉伸可以誘發EMT和肺纖維化，使用消退素D1（Resolvin D1，RvD1，一種特異性促炎癥消退介質）治療可以減輕機械通氣引起的肺纖維化[14]。
另一方面，新冠感染患者會引發細胞因子風暴。研究發現與未感染者相比，新冠肺炎患者的許多炎癥細胞因子增加，如白細胞介素6 （Interleukin 6，IL-6）、腫瘤壞死因子α（Tumor Necrosis Factor，TNF-α）、TGF-β等。這些炎性因子和炎癥介質不僅會造成主要臟器的急性損傷，還可以通過細胞因子受體及下游不同信號通路引發EMT[15]，加重纖維化進展。值得慶幸的是，有研究發現甘露聚糖結合凝集素（Mannan-Binding Lectin，MBL）和艾拉莫德（Iguratimod，IGU）分別通過調節鈣庫操縱性鈣內流（store-operated calcium entry，SOCE）和抑制基質金屬蛋白酶-9（Matrix Metallo Proteinase-9，MMP-9）來抑制EMT表型[16-17]，有可能成為PF的潛在治療靶點，但仍需進行更多的研究予以驗證。
1.2 氧化應激
活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）是細胞代謝的天然副產物，對于細胞信號轉導和細胞穩態維持具有重要作用。然而，當細胞受損產生炎癥環境，ROS過量形成可損害細胞結構，即出現氧化應激反應。SARS-CoV-2 感染誘發的炎癥反應會破壞氧化還原穩態并誘導氧化應激水平升高，從而維持炎癥狀態，并且產生惡性循環。在一項關于危重癥新冠肺炎患者體內脂質過氧化物水平的研究中發現，感染早期階段的血液樣本即顯示氧化還原平衡紊亂，其特征是總抗氧化能力極低，脂質過氧化產物水平較高[18]。氧化應激與肺纖維化的進展有關，在AEC凋亡中發揮著重要作用。高水平 ROS 可誘導AEC凋亡，增加促纖維化細胞因子的分泌，進而促進成纖維細胞分化為肌成纖維細胞[19]。
阿德米屈（Adelmidrol）是一種具有強抗氧化和抗炎活性的化合物，有研究證實可以通過調節促炎細胞因子的過表達減輕博萊霉素誘導的肺纖維化小鼠肺部的炎癥反應，并減少脂質過氧化，改善氧化應激，模型小鼠肺部組織學檢查顯示肺纖維化程度較對照組減輕[20]。因此，阿德米屈有希望成為新冠肺炎后肺纖維化的治療藥物，未來或許可以通過更多臨床研究予以證實。
1.3 AEC受損后釋放和調控各類纖維化相關因子
SARS-CoV-2感染導致肺泡上皮反復出現微損傷，同時可釋放多種可溶性介質、炎癥細胞因子、生長因子等，如基質金屬蛋白酶（Matrix metalloproteinases）、轉化生長因子β（Transforming growth factor，TGF-β）、白介素-6（Interluekin-6，IL-6）、IL-2、IL-1β、PDGF等以對抗損傷[21]，從而改變肺部微環境，干擾肺泡上皮細胞再生，激活肺部炎癥反應，進而導致纖維瘢痕形成。
1.3.1 基質金屬蛋白酶
部分新冠肺炎患者會并發ARDS，在ARDS的炎癥期，MMPs釋放失衡，會導致肺泡上皮細胞和內皮細胞的損傷以及不受控制的纖維增殖[23]。根據目前研究，MMPs約有20多種[24]，其中，大部分促進纖維化進展，少數具有抗纖維化的作用。異常激活的肺泡上皮細胞可以表達的MMP-7、MMP-9，可顯著促進PF的發展。但是，當肺泡上皮細胞和成纖維細胞共培養時，上皮細胞可以過表達MMP-19，從而限制成纖維細胞的增殖，MMP-19缺陷小鼠對博萊霉素表現出過度的纖維化反應，說明MMP-19可以延緩PF的進展[25]。
1.3.2 TGF-β
轉化生長因子-β（TGF-β）是一組多功能的多肽類細胞因子，全程參與IPF發生發展，是成纖維細胞增殖、 肌成纖維細胞變異以及膠原沉積等多個關鍵步驟的主要促進因子。TGF-β家族含有三個密切相關的異構體（TGF-β1，TGF-β2，TGF-β3），其中，TGF-β1是主要的促纖維化因子。肺中TGF-β1的主要來自AT2受損傷釋放，少部分源自AT2功能障礙引起的未折疊蛋白反應[26]。由于SARS-CoV2的靶細胞是AT2，因此，在新冠病毒感染患者中可以觀察到TGF-β1明顯升高[27]。肺泡上皮細胞還可以通過細胞表面整合素（包括αvβ6整合素）激活強效促纖維化細胞因子、TGF-β1等，促使ECM合成和累積，這對肺纖維化的形成至關重要[28]。同時，TGF-β1又可以上調αvβ6整合素的表達[29]，形成促纖維化的正反饋循環，進一步促進PF的進展。
隨著對新冠病毒感染和PF的認識不斷深入，TGF-β已被提議作為治療的潛在治療靶點。有研究發現，TGF-β通過上調αvβ6整合素可能會抑制肺泡巨噬細胞細胞介導的I型干擾素反應，進而增加病毒感染的機會[30]。使用TGF-β抑制劑能減輕PF可能的發展。異黃酮（Biochanin A）等藥物在研究中作為TGF-β抑制劑在治療新冠肺炎和抗纖維化方面展現出了潛在作用[31]。
1.3.3 生長因子
肺泡上皮可釋放血小板衍生生長因子（Platelet derived growth factor，PDGF）等，進而促進成纖維細胞纖維化反應，并促進肺纖維化的發生和進展[32]。一項41例新冠肺炎確診病例血漿細胞因子水平分析顯示，新冠肺炎患者血漿中PDGF水平高于健康對照組[33]。PDGF是肺成纖維細胞的強效有絲分裂原，當阻斷PDGF信號傳導，特別是通過PDGF受體β介導的信號傳導，可以減少實驗性博萊霉素小鼠模型中的肺纖維化[34]。被SARS-CoV-2感染的肺泡上皮細胞還可高表達結締組織生長因子 （Connective tissue growth factor，CTGF）[35]，CTGF可刺激成纖維細胞增殖、遷移、并且還增加膠原蛋白的產生，有研究發現，CTGF 的過度表達足以在大鼠肺部誘導短暫的纖維化反應[36]。抗纖維化藥物吡非尼酮通過抑制生長因子的產生來抑制成纖維細胞增殖和膠原蛋白產生，尼達尼布則是通過抑制生長因子受體的信號傳導來限制成纖維細胞的遷移和增殖，最終達到延緩肺纖維化的進展的目的。
1.3.4 白細胞介素-6
AT2在損傷后可以分泌一系列炎癥細胞因子，其中白細胞介素-6（Interluekin-6，IL6）的過量產生可能是新冠病毒感染炎癥反應的主要原因。一項系統評價和meta分析納入了10項隊列研究，分析后發現新冠肺炎患者血漿中的IL6 水平明顯升高[37]。IL-6是一種關鍵的促炎細胞因子，其表達在肺纖維化的增生性肺泡上皮中增加。在IPF患者支氣管肺泡灌洗液中可以檢測到高水平的IL-6[38]。Crestani等人的研究發現，在體內小鼠模型中阻斷IL6信號傳導可消除肺纖維化[39]。多項研究表明，IL-6受體拮抗劑和IL-6受體單克隆抗體可以通過阻斷IL-6信號傳導來抑制病毒感染造成的細胞因子風暴，對于新冠肺炎患者肺功能的改善有積極作用[40]。
1.3.5 纖溶相關蛋白：
在IPF中存在凝血和纖溶的失衡，表現為促凝血活性增加，纖溶蛋白溶解活性減少。肺泡上皮可以調節尿激酶（Urokinase，uPA）和纖溶酶原激活物抑制劑1（PAI1）的產生，從而控制肺泡表面的凝血和纖維蛋白溶解[41]，這或許與纖維化的進展有關。Anna等人在研究中發現，新冠肺炎患者的組織樣本中uPA積累明顯增加，而尿激酶受體缺陷小鼠可檢測出高水平的uPA，同時可以觀察到肺纖維化特征[42]。重癥新冠肺炎患者往往會有纖溶系統平衡失調，存在血栓形成和血清D二聚體升高的狀態，在一定程度上會增加PF發病的風險[43]。
2 AEC與其他細胞之間的互相作用
2.1 內皮細胞
AEC表面的破壞和肺泡巨噬細胞群的喪失會使內皮細胞容易受到直接感染并導致其死亡。Qin等人在SARS-CoV-2感染的小鼠及新冠肺炎尸檢的肺組織樣本上觀察到病毒除感染肺泡上皮細胞外，還可以感染內皮細胞，并推測可能是由于肺泡上皮細胞內的病毒脫落，造成局部SARS-CoV-2水平急劇增加，肺泡上皮細胞和肺泡毛細血管內皮細胞直接接觸，促進了肺泡上皮細胞釋放的病毒顆粒感染內皮細胞；也可能是SARS-CoV-2病毒通過細胞間接接觸直接從上皮細胞傳播到肺泡毛細血管內皮細胞[44]。內皮細胞死亡可以導致屏障功能破壞和血管通透性增加，這大大增加了肺損傷的程度。這種類型的肺微血管結構損傷可能導致 PF 的發展。在動物模型中，博萊霉素與內皮屏障破壞劑（FTY720，一種非選擇性鞘氨醇1-磷酸受體調節劑）聯合使用可以增加血管通透性并誘導PF 發生[45]。
2.2 成纖維細胞
在正常傷口愈合反應期間，成纖維細胞可增殖并轉分化為肌成纖維細胞，從而構建新的ECM來支持新細胞并收縮傷口，之后細胞凋亡以完成傷口愈合反應。然而，當傷口愈合反應出現障礙，肌成纖維細胞持續存在并在肺間質內沉積基質蛋白，從而產生纖維化[46]。在小鼠肺纖維化模型中的譜系追蹤實驗中發現，表達間充質標志物的細胞具有上皮來源[47]，說明受損的AEC可能通過EMT成為成纖維細胞的來源。在肺纖維化中，成纖維細胞主要通過與受損的AEC的密切相互作用而被激活。受損AEC可分泌的促炎因子、激活TGF-β、釋放生長因子，從而影響間充質細胞群，促進成纖維細胞增殖、轉化分化為收縮性肌成纖維細胞表型，并誘導ECM蛋白的產生和沉積，促進PF的發生和進展。有文獻表明，重癥新冠肺炎病例中可以發現成纖維細胞和膠原蛋白沉積的數量急劇增加[48]，進一步增加了重癥新冠肺炎患者發生肺纖維化的可能性。成纖維細胞在肺纖維化中具有抗凋亡的特性，有研究證實了與正常成纖維細胞相比，IPF患者肺內的成纖維細胞對Fas誘導的凋亡具有抵抗力[49]。這對于PF的進展有重要作用，一方面成纖維細胞的調亡出現異常可使肺組織修復過程紊亂，進而導致纖維化；另一方面成纖維細胞凋亡障礙、膠原無法分解，可導致AT2不能增殖修復損傷、恢復組織功能。在一項使用迷迭香提取物（鼠尾草酸和迷迭香酸）治療博萊霉素誘導的肺纖維化大鼠的實驗中發現迷迭香提取物可以通過對肺成纖維細胞和肌成纖維細胞協同促凋亡而抑制肺纖維化[50]，因此，可以重點關注誘導成纖維細胞凋亡的藥物，或許可以在新冠肺炎后纖維化的治療上取得意外收獲。
2.3 巨噬細胞：
肺內巨噬細胞主要分為肺泡巨噬細胞（Alveolar Macrophages，AMs）和間質巨噬細胞（Interstitial Macrophages，IMs），其中AMs又包括組織駐留肺泡巨噬細胞 （Tissue?resident Alveolar Macro-phages，TR-AMs）、單核細胞衍生肺泡巨噬細胞（Monocyte?derived Alveolar Macrophages，Mo-AMs）。
SARS-CoV-2感染后，AT2和TR-AMs可能產生的細胞因子環境會觸發炎癥性單核細胞向肺部擴張和募集，從而導致嚴重的新冠肺炎患者出現過度炎癥反應。使用新冠肺炎患者身上收集到的支氣管肺泡灌洗液進行單細胞RNA測序可以觀察到在重癥病例的肺中存在大量的來源于Mo-AMs巨噬細胞，并且檢測到存在于M2巨噬細胞上的促纖維化基因[51]。巨噬細胞在肺纖維化發展過程中具有調節作用。一方面，巨噬細胞在肺纖維化過程中可以分泌生長因子（如 FGF、VEGF、PDGF）和胰島素樣生長因子-1（IGF-1），同時釋放大量的TGF-β[52]，從而促進成纖維細胞轉分化和增殖。另一方面，巨噬細胞能夠增加IL-1β和 趨化因子CC配體18（CCL18）合成，使肺纖維化進一步發展[53]。Joshi等人通過實驗證明Mo?AMs在IPF中持續存在并有助于纖維生態位的形成[54]。在肺纖維化中，功能失調的AEC的修復與Mo?AMs 激活密切相關。研究發現AT2在纖維化小鼠模型中可以分泌單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）和CCL2，導致Mo?AMs 的激活和募集，促進了纖維化[55]。已有研究已經證實一種新型的磷酸二酯酶4抑制劑AA6216可以減少肺部巨噬細胞的活性并減輕纖維化程度[56]。
3 總結和展望
綜上所述，本文以AT2為切入點，闡述了其在新冠肺炎后PF發病過程中較為明確的作用機制，重點介紹了AT2作為新冠肺炎后肺纖維化的“啟動者”所引發的EMT、氧化應激、促纖維化相關因子釋放和調控等一系列反應，討論了AT2與其他肺泡細胞之間的相互作用，希望未來能根據其致病機制發現更多的新的潛在治療靶點。新冠肺炎導致的PF雖然與其他PF在致病機制上有相同點，但也因為SARS-CoV-2的感染而有其特殊性。雖然目前沒有能夠逆轉PF的藥物問世，如何治愈新冠肺炎及其導致的肺纖維化，減少患者、家庭和社會的經濟負擔，仍是廣大醫務工作者需要進一步研究和探索的重點。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
新型冠狀病毒感染是由新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）引起的一種侵害人體多系統的急性呼吸道傳染病，部分患者會出現新型冠狀病毒肺炎（簡稱新冠肺炎），而且出現了與之相關的并發癥，其中肺纖維化（pulmonary fibrosis，PF）已經被確定為感染后的嚴重并發癥之一[1]。有學者認為肺泡上皮細胞（Alveolar epithelium cell）可能在新冠肺炎后肺纖維化中發揮著重要作用[2]，特別是II型肺泡上皮細胞損傷被認為是肺纖維化發展的起始事件[3]。由于PF會影響患者的通氣和換氣功能，患者最終往往會因呼吸衰竭而死亡，給其家庭和社會帶來極大負擔。為了更好的治療新冠肺炎導致的肺纖維化，減輕患者的臨床癥狀，延長生存期，研究肺泡上皮細胞損傷與新冠肺炎后肺纖維化的關系具有必要性，因此進行綜述。
1 肺纖維化與新冠肺炎
PF是一種由多種因素引起的肺間質慢性炎癥反應導致的病理結果，其特征是成纖維細胞增殖和細胞外基質（Extracellular Matrix，ECM）過度積累。特發性肺纖維化（IPF）特指病因未明的肺纖維化，是PF的主要表現形式。病毒感染是導致PF的因素之一，但其確切作用仍未明確。
SARS-CoV-2屬于β冠狀病毒，是一種線性單股正鏈的RNA病毒。該病毒可以侵犯人體的肺、心臟、腎臟、消化道等多個系統和器官，但肺是其主要靶器官。肺泡是肺的功能單位，由上皮細胞、毛細血管腔中的內皮細胞、間質組織中的成纖維細胞、肺泡內腔中的巨噬細胞和肥大細胞構成了肺泡的結構。肺泡上皮細胞包括I型肺泡上皮細胞（Type I alveolar epithelium ，AT1）和Ⅱ型肺泡上皮細胞（Alveolar type Ⅱ epithelial cell，AT2）。AT1無增殖能力，主要負責氣體交換，占肺泡上皮細胞的80%-90%；AT2是祖細胞，占肺泡上皮細胞的10%-15%，負責分泌肺泡表面活性物質，在AT1受損后可分化為AT1以促進組織修復，對于維持肺功能有著重要意義[4]。血管緊張素轉換酶 2 （Angiotensin Converting Enzyme 2，ACE2）受體被認為是介導SARS-CoV-2 進入宿主細胞的關鍵蛋白，此外跨膜絲氨酸蛋白酶2 （transmembrane serine protease 2，TMPRSS2）、弗林蛋白酶、唾液酸和細胞外基質金屬蛋白酶導致PF，但其確切作用機制尚不十分明確。
由于SARS-CoV-2會優先感染AT2，所以一旦AT2受到病毒感染，會進一步影響肺泡表面活性物質的產生，病毒復制增強，嚴重者會導致急性呼吸窘迫綜合征（Acute respiratory distress syndrome，ARDS）。一項meta分析也證實，14.8%的SARS-CoV-2患者會發生 ARDS[5]。 因此，SARS-CoV-2感染也是繼發性肺纖維化的危險因素。研究表明肺泡上皮細胞受到SARS-CoV-2的攻擊，AT2功能障礙或損傷很有可能作為啟動因素導致肺纖維化的進展和肺功能的進行性喪失[3]。以下是目前圍繞這個“啟動因素”研究較為明確的機制。
1.1 上皮-間充質轉化：
上皮細胞-間充質轉化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT） 是指上皮細胞通過特定程序失去其特征，獲得間充質特性并獲得成纖維細胞樣表型，是上皮再形成和修復的正常過程。但是，不受控制的連續 EMT 可能會導致纖維化[6]。當SARS-CoV-2病毒使AEC損傷后，AEC會逐漸失去正常表型，并上調間充質標志物，如成纖維細胞特異性蛋白1 （FSP1）、α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）、膠原、纖連蛋白等，同時釋放多種可溶性介質、炎癥細胞因子、促重塑因子，從而加速纖維化[7]。有證據表明，EMT有助于肌成纖維細胞的產生，在肺纖維化的發展中發揮關鍵作用。同時，在博萊霉素誘導的肺纖維化小鼠的肺泡細胞和上皮細胞內也可以檢測到EMT[8]，進一步研究證實發現誘導肺上皮細胞的EMT樣表型可以加劇藥物誘導的肺纖維化[9]。
一方面，新冠肺炎患者大多會出現進行性低氧血癥，缺氧可以通過激活線粒體缺氧誘導因子（Hypoxia Inducible Factor，HIF） 和內源性轉化生長因子-β1 （Transforming Growth Factor ，TGF-β1） 信號傳導誘導AEC發生EMT[10]。特別是對于重癥患者往往需要機械通氣來緩解低氧狀態。一項對1，591名新冠肺炎患者的研究顯示，99%的重癥監護患者需要呼吸支持，其中88%的患者需要機械呼吸機輔助通氣[11]。有研究顯示機械通氣持續時間與新冠肺炎患者出院后胸部CT出現肺纖維化影像特點密切相關[12]。在正常呼吸時，AT2的拉伸可以觸發肺泡表面活性物質的釋放，但是當高于生理范圍（例如機械通氣）的機械刺激作用于AT2，會導致肺泡表面活性物質失活，增加肺泡表面張力，帶來肺損傷[13]，并且隨后發生纖維化。這是因為機械通氣過程中產生的機械應力會誘發氧化應激，并導致上皮修復機制紊亂或不足，從而導致EMT。Yang等人在小鼠酸吸入模型中證明，機械拉伸可以誘發EMT和肺纖維化，使用消退素D1（Resolvin D1，RvD1，一種特異性促炎癥消退介質）治療可以減輕機械通氣引起的肺纖維化[14]。
另一方面，新冠感染患者會引發細胞因子風暴。研究發現與未感染者相比，新冠肺炎患者的許多炎癥細胞因子增加，如白細胞介素6 （Interleukin 6，IL-6）、腫瘤壞死因子α（Tumor Necrosis Factor，TNF-α）、TGF-β等。這些炎性因子和炎癥介質不僅會造成主要臟器的急性損傷，還可以通過細胞因子受體及下游不同信號通路引發EMT[15]，加重纖維化進展。值得慶幸的是，有研究發現甘露聚糖結合凝集素（Mannan-Binding Lectin，MBL）和艾拉莫德（Iguratimod，IGU）分別通過調節鈣庫操縱性鈣內流（store-operated calcium entry，SOCE）和抑制基質金屬蛋白酶-9（Matrix Metallo Proteinase-9，MMP-9）來抑制EMT表型[16-17]，有可能成為PF的潛在治療靶點，但仍需進行更多的研究予以驗證。
1.2 氧化應激
活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）是細胞代謝的天然副產物，對于細胞信號轉導和細胞穩態維持具有重要作用。然而，當細胞受損產生炎癥環境，ROS過量形成可損害細胞結構，即出現氧化應激反應。SARS-CoV-2 感染誘發的炎癥反應會破壞氧化還原穩態并誘導氧化應激水平升高，從而維持炎癥狀態，并且產生惡性循環。在一項關于危重癥新冠肺炎患者體內脂質過氧化物水平的研究中發現，感染早期階段的血液樣本即顯示氧化還原平衡紊亂，其特征是總抗氧化能力極低，脂質過氧化產物水平較高[18]。氧化應激與肺纖維化的進展有關，在AEC凋亡中發揮著重要作用。高水平 ROS 可誘導AEC凋亡，增加促纖維化細胞因子的分泌，進而促進成纖維細胞分化為肌成纖維細胞[19]。
阿德米屈（Adelmidrol）是一種具有強抗氧化和抗炎活性的化合物，有研究證實可以通過調節促炎細胞因子的過表達減輕博萊霉素誘導的肺纖維化小鼠肺部的炎癥反應，并減少脂質過氧化，改善氧化應激，模型小鼠肺部組織學檢查顯示肺纖維化程度較對照組減輕[20]。因此，阿德米屈有希望成為新冠肺炎后肺纖維化的治療藥物，未來或許可以通過更多臨床研究予以證實。
1.3 AEC受損后釋放和調控各類纖維化相關因子
SARS-CoV-2感染導致肺泡上皮反復出現微損傷，同時可釋放多種可溶性介質、炎癥細胞因子、生長因子等，如基質金屬蛋白酶（Matrix metalloproteinases）、轉化生長因子β（Transforming growth factor，TGF-β）、白介素-6（Interluekin-6，IL-6）、IL-2、IL-1β、PDGF等以對抗損傷[21]，從而改變肺部微環境，干擾肺泡上皮細胞再生，激活肺部炎癥反應，進而導致纖維瘢痕形成。
1.3.1 基質金屬蛋白酶
部分新冠肺炎患者會并發ARDS，在ARDS的炎癥期，MMPs釋放失衡，會導致肺泡上皮細胞和內皮細胞的損傷以及不受控制的纖維增殖[23]。根據目前研究，MMPs約有20多種[24]，其中，大部分促進纖維化進展，少數具有抗纖維化的作用。異常激活的肺泡上皮細胞可以表達的MMP-7、MMP-9，可顯著促進PF的發展。但是，當肺泡上皮細胞和成纖維細胞共培養時，上皮細胞可以過表達MMP-19，從而限制成纖維細胞的增殖，MMP-19缺陷小鼠對博萊霉素表現出過度的纖維化反應，說明MMP-19可以延緩PF的進展[25]。
1.3.2 TGF-β
轉化生長因子-β（TGF-β）是一組多功能的多肽類細胞因子，全程參與IPF發生發展，是成纖維細胞增殖、 肌成纖維細胞變異以及膠原沉積等多個關鍵步驟的主要促進因子。TGF-β家族含有三個密切相關的異構體（TGF-β1，TGF-β2，TGF-β3），其中，TGF-β1是主要的促纖維化因子。肺中TGF-β1的主要來自AT2受損傷釋放，少部分源自AT2功能障礙引起的未折疊蛋白反應[26]。由于SARS-CoV2的靶細胞是AT2，因此，在新冠病毒感染患者中可以觀察到TGF-β1明顯升高[27]。肺泡上皮細胞還可以通過細胞表面整合素（包括αvβ6整合素）激活強效促纖維化細胞因子、TGF-β1等，促使ECM合成和累積，這對肺纖維化的形成至關重要[28]。同時，TGF-β1又可以上調αvβ6整合素的表達[29]，形成促纖維化的正反饋循環，進一步促進PF的進展。
隨著對新冠病毒感染和PF的認識不斷深入，TGF-β已被提議作為治療的潛在治療靶點。有研究發現，TGF-β通過上調αvβ6整合素可能會抑制肺泡巨噬細胞細胞介導的I型干擾素反應，進而增加病毒感染的機會[30]。使用TGF-β抑制劑能減輕PF可能的發展。異黃酮（Biochanin A）等藥物在研究中作為TGF-β抑制劑在治療新冠肺炎和抗纖維化方面展現出了潛在作用[31]。
1.3.3 生長因子
肺泡上皮可釋放血小板衍生生長因子（Platelet derived growth factor，PDGF）等，進而促進成纖維細胞纖維化反應，并促進肺纖維化的發生和進展[32]。一項41例新冠肺炎確診病例血漿細胞因子水平分析顯示，新冠肺炎患者血漿中PDGF水平高于健康對照組[33]。PDGF是肺成纖維細胞的強效有絲分裂原，當阻斷PDGF信號傳導，特別是通過PDGF受體β介導的信號傳導，可以減少實驗性博萊霉素小鼠模型中的肺纖維化[34]。被SARS-CoV-2感染的肺泡上皮細胞還可高表達結締組織生長因子 （Connective tissue growth factor，CTGF）[35]，CTGF可刺激成纖維細胞增殖、遷移、并且還增加膠原蛋白的產生，有研究發現，CTGF 的過度表達足以在大鼠肺部誘導短暫的纖維化反應[36]。抗纖維化藥物吡非尼酮通過抑制生長因子的產生來抑制成纖維細胞增殖和膠原蛋白產生，尼達尼布則是通過抑制生長因子受體的信號傳導來限制成纖維細胞的遷移和增殖，最終達到延緩肺纖維化的進展的目的。
1.3.4 白細胞介素-6
AT2在損傷后可以分泌一系列炎癥細胞因子，其中白細胞介素-6（Interluekin-6，IL6）的過量產生可能是新冠病毒感染炎癥反應的主要原因。一項系統評價和meta分析納入了10項隊列研究，分析后發現新冠肺炎患者血漿中的IL6 水平明顯升高[37]。IL-6是一種關鍵的促炎細胞因子，其表達在肺纖維化的增生性肺泡上皮中增加。在IPF患者支氣管肺泡灌洗液中可以檢測到高水平的IL-6[38]。Crestani等人的研究發現，在體內小鼠模型中阻斷IL6信號傳導可消除肺纖維化[39]。多項研究表明，IL-6受體拮抗劑和IL-6受體單克隆抗體可以通過阻斷IL-6信號傳導來抑制病毒感染造成的細胞因子風暴，對于新冠肺炎患者肺功能的改善有積極作用[40]。
1.3.5 纖溶相關蛋白：
在IPF中存在凝血和纖溶的失衡，表現為促凝血活性增加，纖溶蛋白溶解活性減少。肺泡上皮可以調節尿激酶（Urokinase，uPA）和纖溶酶原激活物抑制劑1（PAI1）的產生，從而控制肺泡表面的凝血和纖維蛋白溶解[41]，這或許與纖維化的進展有關。Anna等人在研究中發現，新冠肺炎患者的組織樣本中uPA積累明顯增加，而尿激酶受體缺陷小鼠可檢測出高水平的uPA，同時可以觀察到肺纖維化特征[42]。重癥新冠肺炎患者往往會有纖溶系統平衡失調，存在血栓形成和血清D二聚體升高的狀態，在一定程度上會增加PF發病的風險[43]。
2 AEC與其他細胞之間的互相作用
2.1 內皮細胞
AEC表面的破壞和肺泡巨噬細胞群的喪失會使內皮細胞容易受到直接感染并導致其死亡。Qin等人在SARS-CoV-2感染的小鼠及新冠肺炎尸檢的肺組織樣本上觀察到病毒除感染肺泡上皮細胞外，還可以感染內皮細胞，并推測可能是由于肺泡上皮細胞內的病毒脫落，造成局部SARS-CoV-2水平急劇增加，肺泡上皮細胞和肺泡毛細血管內皮細胞直接接觸，促進了肺泡上皮細胞釋放的病毒顆粒感染內皮細胞；也可能是SARS-CoV-2病毒通過細胞間接接觸直接從上皮細胞傳播到肺泡毛細血管內皮細胞[44]。內皮細胞死亡可以導致屏障功能破壞和血管通透性增加，這大大增加了肺損傷的程度。這種類型的肺微血管結構損傷可能導致 PF 的發展。在動物模型中，博萊霉素與內皮屏障破壞劑（FTY720，一種非選擇性鞘氨醇1-磷酸受體調節劑）聯合使用可以增加血管通透性并誘導PF 發生[45]。
2.2 成纖維細胞
在正常傷口愈合反應期間，成纖維細胞可增殖并轉分化為肌成纖維細胞，從而構建新的ECM來支持新細胞并收縮傷口，之后細胞凋亡以完成傷口愈合反應。然而，當傷口愈合反應出現障礙，肌成纖維細胞持續存在并在肺間質內沉積基質蛋白，從而產生纖維化[46]。在小鼠肺纖維化模型中的譜系追蹤實驗中發現，表達間充質標志物的細胞具有上皮來源[47]，說明受損的AEC可能通過EMT成為成纖維細胞的來源。在肺纖維化中，成纖維細胞主要通過與受損的AEC的密切相互作用而被激活。受損AEC可分泌的促炎因子、激活TGF-β、釋放生長因子，從而影響間充質細胞群，促進成纖維細胞增殖、轉化分化為收縮性肌成纖維細胞表型，并誘導ECM蛋白的產生和沉積，促進PF的發生和進展。有文獻表明，重癥新冠肺炎病例中可以發現成纖維細胞和膠原蛋白沉積的數量急劇增加[48]，進一步增加了重癥新冠肺炎患者發生肺纖維化的可能性。成纖維細胞在肺纖維化中具有抗凋亡的特性，有研究證實了與正常成纖維細胞相比，IPF患者肺內的成纖維細胞對Fas誘導的凋亡具有抵抗力[49]。這對于PF的進展有重要作用，一方面成纖維細胞的調亡出現異常可使肺組織修復過程紊亂，進而導致纖維化；另一方面成纖維細胞凋亡障礙、膠原無法分解，可導致AT2不能增殖修復損傷、恢復組織功能。在一項使用迷迭香提取物（鼠尾草酸和迷迭香酸）治療博萊霉素誘導的肺纖維化大鼠的實驗中發現迷迭香提取物可以通過對肺成纖維細胞和肌成纖維細胞協同促凋亡而抑制肺纖維化[50]，因此，可以重點關注誘導成纖維細胞凋亡的藥物，或許可以在新冠肺炎后纖維化的治療上取得意外收獲。
2.3 巨噬細胞：
肺內巨噬細胞主要分為肺泡巨噬細胞（Alveolar Macrophages，AMs）和間質巨噬細胞（Interstitial Macrophages，IMs），其中AMs又包括組織駐留肺泡巨噬細胞 （Tissue?resident Alveolar Macro-phages，TR-AMs）、單核細胞衍生肺泡巨噬細胞（Monocyte?derived Alveolar Macrophages，Mo-AMs）。
SARS-CoV-2感染后，AT2和TR-AMs可能產生的細胞因子環境會觸發炎癥性單核細胞向肺部擴張和募集，從而導致嚴重的新冠肺炎患者出現過度炎癥反應。使用新冠肺炎患者身上收集到的支氣管肺泡灌洗液進行單細胞RNA測序可以觀察到在重癥病例的肺中存在大量的來源于Mo-AMs巨噬細胞，并且檢測到存在于M2巨噬細胞上的促纖維化基因[51]。巨噬細胞在肺纖維化發展過程中具有調節作用。一方面，巨噬細胞在肺纖維化過程中可以分泌生長因子（如 FGF、VEGF、PDGF）和胰島素樣生長因子-1（IGF-1），同時釋放大量的TGF-β[52]，從而促進成纖維細胞轉分化和增殖。另一方面，巨噬細胞能夠增加IL-1β和 趨化因子CC配體18（CCL18）合成，使肺纖維化進一步發展[53]。Joshi等人通過實驗證明Mo?AMs在IPF中持續存在并有助于纖維生態位的形成[54]。在肺纖維化中，功能失調的AEC的修復與Mo?AMs 激活密切相關。研究發現AT2在纖維化小鼠模型中可以分泌單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）和CCL2，導致Mo?AMs 的激活和募集，促進了纖維化[55]。已有研究已經證實一種新型的磷酸二酯酶4抑制劑AA6216可以減少肺部巨噬細胞的活性并減輕纖維化程度[56]。
3 總結和展望
綜上所述，本文以AT2為切入點，闡述了其在新冠肺炎后PF發病過程中較為明確的作用機制，重點介紹了AT2作為新冠肺炎后肺纖維化的“啟動者”所引發的EMT、氧化應激、促纖維化相關因子釋放和調控等一系列反應，討論了AT2與其他肺泡細胞之間的相互作用，希望未來能根據其致病機制發現更多的新的潛在治療靶點。新冠肺炎導致的PF雖然與其他PF在致病機制上有相同點，但也因為SARS-CoV-2的感染而有其特殊性。雖然目前沒有能夠逆轉PF的藥物問世，如何治愈新冠肺炎及其導致的肺纖維化，減少患者、家庭和社會的經濟負擔，仍是廣大醫務工作者需要進一步研究和探索的重點。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。