引用本文： 許承非, 陳逸霖, 石薈, 白沖. 良性氣道狹窄的分子機制研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2024, 23(4): 300-304. doi: 10.7507/1671-6205.202309013 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《中國呼吸與危重監護雜志》版權所有，未經授權不得轉載、改編
良性氣道狹窄（benign airway stenosis，BAS）是指良性腫瘤壓迫、感染、肉芽腫物、氣管插管和支氣管鏡操作術后導致的氣管或支氣管黏膜損傷，損傷處異常上皮細胞再生和成纖維細胞增殖，局部正常氣道組織被肉芽-瘢痕組織替代的氣道直徑減小的一類疾病。近年來隨著呼吸輔助器械的普及，氣管插管和支氣管鏡操作術更多的應用于臨床，在此過程中反復損傷氣道上皮和對氣管壁施加的物理壓力作為觸發因素，產生的肉芽-瘢痕組織已成為最常見的狹窄。各種病因導致的肉芽組織是一種惰性組織，常用手術切除以恢復氣道通暢，但是手術切除后BAS復發率高，嚴重威脅患者生命安全和生活質量，是目前呼吸介入治療領域面臨的一個難題。最新研究表明，不同的理化因素如生長因子、細胞因子、成纖維細胞功能的改變、遺傳易感性、免疫分子機制以及生物力學應力轉導等以復雜的方式相互作用，導致氣道上皮損傷處的纖維化激活，形成狹窄瘢痕組織[1]。本篇綜述討論BAS形成的分子機制、遺傳免疫和背后的生理病理特征及其臨床意義。
1 成纖維細胞及相關分子
1.1 成纖維細胞
成纖維細胞（fibroblast，FBs）是人體各種器官組織發生纖維化的主要效應細胞，在炎癥-重塑期誘導產生，活化的FBs是組織重塑的主要介質，也是這些組織中細胞外基質（extracellular matrix，ECM）的主要來源。除了產生ECM，FBs在傷口愈合、炎癥因子產生、免疫細胞募集和血管生成等纖維化過程中還扮演多重生物學作用。FBs活化產生TGF-β、IL-1B和IL-6等促炎細胞因子，這些細胞因子繼而又反作用于FBs來促進炎癥和纖維化反應[2]。FBs不是一種終末分化的細胞類型，其在傷口愈合的纖維化進程中，可被多種因子誘導分化為促纖維化效應更強的肌成纖維細胞（myofibroblast，myoFBs）。myoFBs在健康組織中很少表達，它們在損傷愈合中發揮關鍵作用，并在此被大量上調，myoFBs最初被認為是FBs的最終狀態，但myoFBs表型是可塑和可逆的[3]。myoFBs與FBs相比高表達α-SMA促進膠原合成，尤其是1型和3型膠原，其較強的收縮和拉伸效應有助于損傷部位ECM的遷移和傷口收縮。myoFBs是導致氣道損傷處狹窄結構改變的最終一環[4]，鑒于FBs及與之相關的多種分子機制在纖維化中起作用，靶向FBs的組合治療可能比單靶點治療纖維化更有效[2]。
1.2 轉化生長因子β
轉化生長因子β（TGF-β）是經典促纖維化因子，由FBs分泌產生并作用于FBs以促進炎癥和纖維化。TGF-β三種亞型（TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3）參與早期胚胎發育、維持組織穩態和傷口愈合，但三種亞型在BAS中表達不平衡，肉芽和瘢痕組織中TGF-β1呈現高水平表達[5]。TGF-β1被證實在各種器官組織的病理纖維化中活躍表達并刺激 ECM合成、激活FBs分化為myoFBs表型[6]、下調基質金屬蛋白酶 （MMPs）等促進纖維化的發展。TGF-β1在組織修復和重塑中也發揮重要作用，通過誘導血管內皮生長因子（VEGF）在內的多種細胞因子釋放，激活下游Smad信號通路，其中TGF-β1/Smad信號與MAP激酶信號級聯密切相關，參與上皮-間質轉化（EMT）過程。TGF-β1為最強的myoFBs誘導劑，通過激活PKB信號通路，抑制BCL-2相關啟動子，介導myoFBs激活相關分子機制適應纖維化微環境，逃避細胞凋亡，導致ECM過度沉積，產生最終的狹窄瘢痕組織[7]。在纖維重塑的早期階段，TGF-β1就在BAS和插管后氣管狹窄（PTS）患者狹窄處的瘢痕組織中高表達，同時伴隨纖連蛋白和原膠原蛋白的升高[8]。Karagiannidis等[9]通過對BAS患者的切除標本分析得出狹窄的高危因素是TGF-β1高水平表達和ECM沉積。TGF-β1激活FBs中的Smad3和p44/42激酶產生VEGF等細胞因子促進肉芽組織血管生成，Smad3抑制劑可抑制Smad3和p44/42激酶磷酸化使VEGF釋放減少[10]；具有調節TGF-β-Smad信號通路傳導作用的氧化苦參堿等藥物，被證實可抑制狹窄瘢痕中FBs的增殖[11]；紅霉素及其衍生物EM703通過恢復Smad7水平而抑制人FBs中的p-Smad2/3蛋白磷酸化，進而抑制FBs中的TGF-β-Smad信號傳導[12]；低濃度（1mg/ml）的顯著抑制TGF-β1誘導的p44/42磷酸化和隨后的VEGF產生[13]；在結核性氣道狹窄組織中TGF-β1、VEGF、NF-kB表達增加，與調節炎癥反應的組蛋白去乙酰化酶2（HDAC2）表達下降密切相關[14]。
1.3 c-JUN
c-JUN最早是在人肺纖維化等疾病的斑塊成纖維細胞中發現的一種主要的AP-1轉錄因子，是MAPK信號級聯通路的下游靶點。作為大多數人類纖維化疾病中器官纖維化的關鍵和選擇性驅動因素，c-JUN主要在纖維化疾病終末階段的SMA+FBs中高度核表達，通過激活P13K-Akt通路同時維持上游MAPK通路的穩態來重新連接細胞內信號網絡[15]。c-JUN是體內與多種促纖維化通路密切相關的核轉錄因子，開發出干擾c-JUN活性的藥物或治療策略有可能成為消除疾病驅動因素的有效方法[15]；VEGF和P13K-AKT通路抑制劑已被測試在動物模型體內具有逆轉部分器官如骨髓的c-JUN介導的纖維化，在非霍奇金淋巴瘤等造血系統惡性腫瘤中抗CD47治療可以促進巨噬細胞的激活和主動吞噬作用，需要進一步研究纖維化細胞和癌細胞之間的共同機制，從而使抗CD47治療在纖維化疾病中有效[16]。
1.4 Wnt /β-catenin
Wnt /β-catenin通路是與FBs生長和分化密切相關的高度保守的信號傳導通路，經典的Wnt/β-catenin通路在氣道原代肉芽組織的FBs中被激活，參與FBs分化和氣道軟骨破壞，導致狹窄處氣道失去軟骨支撐，創面由肉芽組織填充。持續激活β-catenin會促進FBs的增殖。近年的實驗發現中藥欖香烯的主要成分β-Elemene可以下調經典的Wnt /β-catenin通路抑制原代人氣道肉芽組織的FBs增殖，而對正常人氣道FBs的增殖沒有抑制作用，表明該通路可能是治療BAS的希望靶點[17]。經RNA測序發現Wnt/β-catenin-SOX9軸在氣管損傷和纖維化過程中被激活并參與病理纖維化進展，抑制SOX9可部分緩解氣管纖維化，SOX9及其下游靶點可能作為血清標志物和作為減少氣管肉芽組織增生及其進展為氣管纖維化的潛在靶點[18]。而A549 細胞的增殖、遷移和侵襲也與 SOX9 調控的Wnt /β-catenin途徑相關[19]。
1.5 PI3K/mTOR
PI3K/mTOR 通路通過響應多種介質而促進FBs增殖、存活和分化，mTORC1 通過重新配置成纖維細胞代謝來調節纖維形成。博來霉素誘導的肺損傷和纖維化模型的證據支持了纖維生成過程中不受對抗的 PI3K/mTOR 信號傳導的功能作用，與野生型對照相比，PTEN 單倍體不足的小鼠在博來霉素損傷后出現嚴重的肺纖維化，表明異常的 PI3K 活性增強了對肺損傷的纖維化反應[20]。在廣泛的機制后續研究中發現，PI3K/AKT、ERK 和 AMPK 獨立的、雷帕霉素不敏感的 mTORC1/4E-BP1 信號傳導與 Smad3 經典途徑協同作用，對于介導有效的TGFβ1 對FBsI型膠原蛋白沉積的刺激作用，Smad3 促進 ATF4 基因表達，而 mTORC1 在促進 ATF4 翻譯中發揮著關鍵作用[21]。這些結果強調了靶向抑制TGF-β1- mTORC1軸可能為干擾 IPF 和其他潛在纖維化病癥的myoFBs功能提供治療潛力 。
2 激素和內分泌系統
2.1 前列腺素E2
前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）是由花生四烯酸通過環氧合酶（Cyclooxygenase，COX）和PGES合成的一種重要的體內激素和細胞因子。與正常FBs相比真皮瘢痕疙瘩FBs中COX和PGE2的分泌下調減弱其抗纖維化效應，PGE2在真皮瘢痕疙瘩中類似于其在肺纖維化進程中的作用，通過EP2/EP4-cAMP機制限制瘢痕疙瘩FBs遷移，減弱TGF-β1介導的膠原合成。在聲門下狹窄的發展過程中，因損傷處愈合失調導致分泌的PGE2水平較低，不足以減弱損傷處FBs內在纖維塑性表型，從而導致過度瘢痕形成[22]。表明PGE2不僅具有促炎作用，還有對抗纖維化的作用，PGE2這種精細調節背后的機制值得深入研究，可能為BAS的治療提供新的思路。
2.2 胰島素
2型糖尿病（T2DM）已被證實與聲門下狹窄有關，多項臨床數據發現糖尿病患者的BAS發生率較高，此類病人的氣道狹窄可能與體內胰島素分泌不足和細胞因子代謝水平有關。通過對診斷為T2DM和非T2DM的BAS患者聲門下瘢痕組織中的FBs進行分離和培養，發現與非T2DM相比，T2DM瘢痕組織的FBs表現出myoFBs表型、收縮性增加、優先利用氧化磷酸化產生更大的ATP能量[23]；T2DM-BAS患者的瘢痕FBs存在不同代謝譜，可能與其分型有關;不同代謝譜可能與衣康酸水平升高相關，且這類T2DM-BAS的瘢痕FBs可通過CD90表達增加來識別[24]。已知糖尿病是BAS的高危因素，且糖尿病BAS患者在狹窄切除術后有較高的復發幾率和并發癥。Sinacori等[25]對188名患者進行回顧性分析得出糖尿病患者BAS的平均復發時間為3.9個月，而沒有糖尿病的患者是10.6個月。那么在BAS的形成過程中是否也有類似于聲門下狹窄的一系列代謝反應和特征，T2DM患者的某些激素或者細胞因子的變化是否促進了狹窄形成，值得進一步研究。
3 免疫細胞和炎癥因子介導的反應失調
3.1 CD4+T淋巴細胞
免疫細胞和FBs之間的信號轉導對于BAS纖維化和瘢痕形成至關重要。異常的黏膜免疫可激活特發性聲門下狹窄（iSGS）[26]，動物實驗證實了氣道損傷的主要免疫反應是系統性適應性細胞免疫反應，這種免疫反應通過釋放循環炎癥介質使得異常組織重塑和增生性瘢痕形成[27]。CD4+T淋巴細胞是與纖維化相關的關鍵適應性免疫細胞，CD4+T淋巴細胞浸潤在纖維化發生之前，在纖維化形成后也仍持續存在[28]。人體內的免疫反應，特別是在傷口愈合中，TH1和TH2之間常存在微妙的平衡，2型免疫根據具體情況表現出宿主保護活性或致病活性，除了抑制1型和TH17驅動的炎癥外，2型免疫還直接參與損傷后的組織修復和再生[29]。TH2細胞通過分泌細胞和趨化因子如IL-4、IL-5、IL-13等誘導B細胞產生抗體和FBs合成膠原蛋白，IL-13是主要的促纖維化介質。TH2細胞還可以招募和激活先天和適應性免疫細胞，這些免疫細胞參與炎癥的啟動和消退，TH2細胞衍生的細胞因子刺激局部FBs和內皮細胞。TH2細胞介導傷口愈合和纖維化相關基因的轉錄表達，如前膠原蛋白i、MMP2已得到一定研究[30]。TH2激活ECM膠原沉積，TH1抑制這一過程，TH1和TH2免疫反應在組織修復中作用相反，TH2細胞介導的免疫反應是一把雙刃劍，在促進傷口愈合的同時促進纖維化進程。
3.2 巨噬細胞
CD4+T細胞通過控制巨噬細胞和FBs的激活和募集介導免疫反應，巨噬細胞根據暴露于TH1還是TH2分化為兩個功能不同的亞體M1和M2，在損傷早期，M1巨噬細胞分泌促炎因子、介質發揮作用，激活FBs促進ECM沉積，隨后在損傷處各種因素刺激下分化為M2巨噬細胞，M2巨噬細胞被認為在損傷晚期發揮抗炎和促進組織傷口愈合重塑。M2巨噬細胞在傷口愈合重塑中會表現出促病理性纖維化作用，M2巨噬細胞表型被認為是肺纖維化的驅動因素，且Rac2激活是巨噬細胞向促纖維化表型極化所必需的[31]。Kevin等[32]將iLTS患者的喉氣管瘢痕中的FBs和正常人群氣道中的FBs與巨噬細胞共培養，發現iLTS標本中存在增加的CD11b細胞群，主要是CD206+，表明為M2表型，M2巨噬細胞被證實在體外促進氣道FBs中膠原蛋白表達，靶向M2巨噬細胞可能是減輕纖維化的一種治療策略。
3.3 炎癥因子
炎癥是纖維化的重要時期，肉芽-瘢痕組織的形成離不開炎癥反應和各種細胞因子的相互轉化、介導，各炎癥因子在局部氣道損傷后發揮不同機制，產生炎癥級聯反應。IL-17由T淋巴細胞產生，被證實在多種炎癥性肺病如哮喘、慢性阻塞性肺病中產生作用，研究也發現IL-17-A驅動iSGS的瘢痕成纖維細胞增殖，與TGF-β協調促進細胞外基質和瘢痕相關成纖維細胞中的膠原蛋白產生，放大炎癥信號，IL-17A/ IL-23炎癥軸在iSGS氣道瘢痕中顯著上調[33]。IL-4是一種CD4+T細胞相關細胞因子，有免疫抑制、促進巨噬細胞和T細胞分化、促進傷口愈合和慢性纖維化等作用，IL-4也有調節FBs功能的效應，包括促進myoFBs分化、膠原蛋白沉積和增殖，Motz等[34]通過喉內刷取活檢得出IL-4在特發性和醫源性LTS樣本中的表達增加，表明參與纖維化進程。IFN-γ在纖維化中作用矛盾，既有促纖維化作用，也有抗纖維化作用。IL-6是一種促纖維化細胞因子，由T細胞、巨噬細胞、FBs等產生，通過自分泌和旁分泌方式促進纖維化，與IPF和真皮層瘢痕疙瘩形成有關，iLTS瘢痕組織相比正常氣道刷取活檢得出其IL-6的表達明顯增加[35，36]。IL-8是重要的促炎細胞因子，促進中性粒細胞在傷口愈合的早期遷移，改變局部微環境，誘導肉芽組織增生，動物實驗表明，帶有氣管金屬支架的兔子有更多的炎癥和更高的狹窄發生率，支架引起的狹窄與置入后IL-8表達增加密切相關[37]。這些細胞因子是BAS的潛在生物標志物，但仍需在蛋白水平得到證實，繼續研究這些細胞因子的作用很有必要。
4 局部組織缺氧
長期機械通氣的危重患者，持續氣管插管，使得局部氣管缺血、缺氧引起微環境改變，促進膠原沉積和組織硬度增加，導致氣管異常愈合。氣管壁長期受壓導致的缺血、缺氧產生缺氧誘導因子-1（HIF-1），由一個活性a亞基（HIF-1α）和一個組成型b亞基組成，其生物活性由HIF-1α表達。短暫的HIF-1α激活是有益的，促進血管重新生成，建立向組織的氧氣輸送，在慢性缺氧和病理修復時，缺氧誘導因子是纖維化過程驅動劑，導致過度瘢痕形成[38]。研究表明，HIF-1α顯著增強TGF-β介導的肌成纖維分化和EMT；HIF-1α/PDK1介導的糖酵解重編程是肺纖維化中myoFBs分化的必需調節步驟[39]；國內學者也觀察到HIF-1a下游靶基因VEGF、bFGF的蛋白表達與HIF-1α呈類似趨勢，均在肉芽期表達最高，但TGF-β蛋白表達在增殖期最高，表明HIF-1α參與PTS的發病機制，可能是該過程的關鍵調節因子[40]。
5 其他
5.1 程序性細胞死亡蛋白-1
程序性細胞死亡蛋白1（PD-1）通路因其對T細胞抑制和對癌癥免疫抑制的作用備受關注，除了免疫調節和抑制外，研究推斷PD-1 / PD-L1軸也可能與纖維化肺疾病和肉芽腫性疾病有關[41]。在人特發性肺纖維化標本和動物模型中發現，PD-1表達上調，促進STAT3表達增強，誘導促纖維化細胞因子IL-17A和TGF-β的產生，阻斷PD1/PD-L4軸可通過降低pSTAT3表達改變CD4+T細胞中的IL-17A表達水平，導致膠原蛋白-1的產生下降[42]。Davis等[43]在對iLTS、iSGS患者的標本進行分析后得出，PD-1/PD-L1在iLTS和iSGS患者中均表達升高，PD-1/PD-L1軸在以iLTS和iSGS為特征的纖維化反應中發揮作用。PD-1/STAT3/TH17軸是纖維化的免疫聚集點，此通路在良性氣道狹窄中發揮怎樣的作用還沒有深入研究，鑒于與IPF、iLTS等具有類似的發病機制，PD-1/PD-L1軸在良性氣道狹窄纖維化中的作用值得研究。
5.2 鐵死亡抑制蛋白-1
鐵死亡抑制蛋白-1（FSP1）對BAS的作用的研究尚不多，它與細胞骨架部分的相互作用及其在EMT中的早期作用表明，FSP1可能參與形成間充質細胞以實現運動并誘導血管生成，FSP1在狹窄肉芽組織中的表達說明其存在決定FBs表型的分子程序，值得進一步研究。
5.3 生長分化因子-15
生長分化因子-15（GDF15）是氣管上皮細胞分泌的細胞因子，可以抑制FBs過度生長。研究表明GDF15可以抵消TGFβ1刺激氣管上皮細胞中的EMT，通過TGFβ1-SMAD2 / 3途徑抑制FBs活化。在BAS的大鼠模型中，補充GDF15可減輕氣道狹窄程度。GDF15可防止FBs過度激活并促進損傷氣管的上皮修復，GDF15可能是改善良性氣管狹窄的潛在靶點[44]。
綜上所述，BAS是由多種理化因素、細胞通路和炎癥因子參與的，形成以FBs增殖和膠原聚集的肉芽增生組織的一類疾病。未來應聚焦開發基于病理生理學的非手術治療方法，以防止長期氣管插管后疤痕過度形成以及內鏡和手術治療后BAS的復發。
良性氣道狹窄（benign airway stenosis，BAS）是指良性腫瘤壓迫、感染、肉芽腫物、氣管插管和支氣管鏡操作術后導致的氣管或支氣管黏膜損傷，損傷處異常上皮細胞再生和成纖維細胞增殖，局部正常氣道組織被肉芽-瘢痕組織替代的氣道直徑減小的一類疾病。近年來隨著呼吸輔助器械的普及，氣管插管和支氣管鏡操作術更多的應用于臨床，在此過程中反復損傷氣道上皮和對氣管壁施加的物理壓力作為觸發因素，產生的肉芽-瘢痕組織已成為最常見的狹窄。各種病因導致的肉芽組織是一種惰性組織，常用手術切除以恢復氣道通暢，但是手術切除后BAS復發率高，嚴重威脅患者生命安全和生活質量，是目前呼吸介入治療領域面臨的一個難題。最新研究表明，不同的理化因素如生長因子、細胞因子、成纖維細胞功能的改變、遺傳易感性、免疫分子機制以及生物力學應力轉導等以復雜的方式相互作用，導致氣道上皮損傷處的纖維化激活，形成狹窄瘢痕組織[1]。本篇綜述討論BAS形成的分子機制、遺傳免疫和背后的生理病理特征及其臨床意義。
1 成纖維細胞及相關分子
1.1 成纖維細胞
成纖維細胞（fibroblast，FBs）是人體各種器官組織發生纖維化的主要效應細胞，在炎癥-重塑期誘導產生，活化的FBs是組織重塑的主要介質，也是這些組織中細胞外基質（extracellular matrix，ECM）的主要來源。除了產生ECM，FBs在傷口愈合、炎癥因子產生、免疫細胞募集和血管生成等纖維化過程中還扮演多重生物學作用。FBs活化產生TGF-β、IL-1B和IL-6等促炎細胞因子，這些細胞因子繼而又反作用于FBs來促進炎癥和纖維化反應[2]。FBs不是一種終末分化的細胞類型，其在傷口愈合的纖維化進程中，可被多種因子誘導分化為促纖維化效應更強的肌成纖維細胞（myofibroblast，myoFBs）。myoFBs在健康組織中很少表達，它們在損傷愈合中發揮關鍵作用，并在此被大量上調，myoFBs最初被認為是FBs的最終狀態，但myoFBs表型是可塑和可逆的[3]。myoFBs與FBs相比高表達α-SMA促進膠原合成，尤其是1型和3型膠原，其較強的收縮和拉伸效應有助于損傷部位ECM的遷移和傷口收縮。myoFBs是導致氣道損傷處狹窄結構改變的最終一環[4]，鑒于FBs及與之相關的多種分子機制在纖維化中起作用，靶向FBs的組合治療可能比單靶點治療纖維化更有效[2]。
1.2 轉化生長因子β
轉化生長因子β（TGF-β）是經典促纖維化因子，由FBs分泌產生并作用于FBs以促進炎癥和纖維化。TGF-β三種亞型（TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3）參與早期胚胎發育、維持組織穩態和傷口愈合，但三種亞型在BAS中表達不平衡，肉芽和瘢痕組織中TGF-β1呈現高水平表達[5]。TGF-β1被證實在各種器官組織的病理纖維化中活躍表達并刺激 ECM合成、激活FBs分化為myoFBs表型[6]、下調基質金屬蛋白酶 （MMPs）等促進纖維化的發展。TGF-β1在組織修復和重塑中也發揮重要作用，通過誘導血管內皮生長因子（VEGF）在內的多種細胞因子釋放，激活下游Smad信號通路，其中TGF-β1/Smad信號與MAP激酶信號級聯密切相關，參與上皮-間質轉化（EMT）過程。TGF-β1為最強的myoFBs誘導劑，通過激活PKB信號通路，抑制BCL-2相關啟動子，介導myoFBs激活相關分子機制適應纖維化微環境，逃避細胞凋亡，導致ECM過度沉積，產生最終的狹窄瘢痕組織[7]。在纖維重塑的早期階段，TGF-β1就在BAS和插管后氣管狹窄（PTS）患者狹窄處的瘢痕組織中高表達，同時伴隨纖連蛋白和原膠原蛋白的升高[8]。Karagiannidis等[9]通過對BAS患者的切除標本分析得出狹窄的高危因素是TGF-β1高水平表達和ECM沉積。TGF-β1激活FBs中的Smad3和p44/42激酶產生VEGF等細胞因子促進肉芽組織血管生成，Smad3抑制劑可抑制Smad3和p44/42激酶磷酸化使VEGF釋放減少[10]；具有調節TGF-β-Smad信號通路傳導作用的氧化苦參堿等藥物，被證實可抑制狹窄瘢痕中FBs的增殖[11]；紅霉素及其衍生物EM703通過恢復Smad7水平而抑制人FBs中的p-Smad2/3蛋白磷酸化，進而抑制FBs中的TGF-β-Smad信號傳導[12]；低濃度（1mg/ml）的顯著抑制TGF-β1誘導的p44/42磷酸化和隨后的VEGF產生[13]；在結核性氣道狹窄組織中TGF-β1、VEGF、NF-kB表達增加，與調節炎癥反應的組蛋白去乙酰化酶2（HDAC2）表達下降密切相關[14]。
1.3 c-JUN
c-JUN最早是在人肺纖維化等疾病的斑塊成纖維細胞中發現的一種主要的AP-1轉錄因子，是MAPK信號級聯通路的下游靶點。作為大多數人類纖維化疾病中器官纖維化的關鍵和選擇性驅動因素，c-JUN主要在纖維化疾病終末階段的SMA+FBs中高度核表達，通過激活P13K-Akt通路同時維持上游MAPK通路的穩態來重新連接細胞內信號網絡[15]。c-JUN是體內與多種促纖維化通路密切相關的核轉錄因子，開發出干擾c-JUN活性的藥物或治療策略有可能成為消除疾病驅動因素的有效方法[15]；VEGF和P13K-AKT通路抑制劑已被測試在動物模型體內具有逆轉部分器官如骨髓的c-JUN介導的纖維化，在非霍奇金淋巴瘤等造血系統惡性腫瘤中抗CD47治療可以促進巨噬細胞的激活和主動吞噬作用，需要進一步研究纖維化細胞和癌細胞之間的共同機制，從而使抗CD47治療在纖維化疾病中有效[16]。
1.4 Wnt /β-catenin
Wnt /β-catenin通路是與FBs生長和分化密切相關的高度保守的信號傳導通路，經典的Wnt/β-catenin通路在氣道原代肉芽組織的FBs中被激活，參與FBs分化和氣道軟骨破壞，導致狹窄處氣道失去軟骨支撐，創面由肉芽組織填充。持續激活β-catenin會促進FBs的增殖。近年的實驗發現中藥欖香烯的主要成分β-Elemene可以下調經典的Wnt /β-catenin通路抑制原代人氣道肉芽組織的FBs增殖，而對正常人氣道FBs的增殖沒有抑制作用，表明該通路可能是治療BAS的希望靶點[17]。經RNA測序發現Wnt/β-catenin-SOX9軸在氣管損傷和纖維化過程中被激活并參與病理纖維化進展，抑制SOX9可部分緩解氣管纖維化，SOX9及其下游靶點可能作為血清標志物和作為減少氣管肉芽組織增生及其進展為氣管纖維化的潛在靶點[18]。而A549 細胞的增殖、遷移和侵襲也與 SOX9 調控的Wnt /β-catenin途徑相關[19]。
1.5 PI3K/mTOR
PI3K/mTOR 通路通過響應多種介質而促進FBs增殖、存活和分化，mTORC1 通過重新配置成纖維細胞代謝來調節纖維形成。博來霉素誘導的肺損傷和纖維化模型的證據支持了纖維生成過程中不受對抗的 PI3K/mTOR 信號傳導的功能作用，與野生型對照相比，PTEN 單倍體不足的小鼠在博來霉素損傷后出現嚴重的肺纖維化，表明異常的 PI3K 活性增強了對肺損傷的纖維化反應[20]。在廣泛的機制后續研究中發現，PI3K/AKT、ERK 和 AMPK 獨立的、雷帕霉素不敏感的 mTORC1/4E-BP1 信號傳導與 Smad3 經典途徑協同作用，對于介導有效的TGFβ1 對FBsI型膠原蛋白沉積的刺激作用，Smad3 促進 ATF4 基因表達，而 mTORC1 在促進 ATF4 翻譯中發揮著關鍵作用[21]。這些結果強調了靶向抑制TGF-β1- mTORC1軸可能為干擾 IPF 和其他潛在纖維化病癥的myoFBs功能提供治療潛力 。
2 激素和內分泌系統
2.1 前列腺素E2
前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）是由花生四烯酸通過環氧合酶（Cyclooxygenase，COX）和PGES合成的一種重要的體內激素和細胞因子。與正常FBs相比真皮瘢痕疙瘩FBs中COX和PGE2的分泌下調減弱其抗纖維化效應，PGE2在真皮瘢痕疙瘩中類似于其在肺纖維化進程中的作用，通過EP2/EP4-cAMP機制限制瘢痕疙瘩FBs遷移，減弱TGF-β1介導的膠原合成。在聲門下狹窄的發展過程中，因損傷處愈合失調導致分泌的PGE2水平較低，不足以減弱損傷處FBs內在纖維塑性表型，從而導致過度瘢痕形成[22]。表明PGE2不僅具有促炎作用，還有對抗纖維化的作用，PGE2這種精細調節背后的機制值得深入研究，可能為BAS的治療提供新的思路。
2.2 胰島素
2型糖尿病（T2DM）已被證實與聲門下狹窄有關，多項臨床數據發現糖尿病患者的BAS發生率較高，此類病人的氣道狹窄可能與體內胰島素分泌不足和細胞因子代謝水平有關。通過對診斷為T2DM和非T2DM的BAS患者聲門下瘢痕組織中的FBs進行分離和培養，發現與非T2DM相比，T2DM瘢痕組織的FBs表現出myoFBs表型、收縮性增加、優先利用氧化磷酸化產生更大的ATP能量[23]；T2DM-BAS患者的瘢痕FBs存在不同代謝譜，可能與其分型有關;不同代謝譜可能與衣康酸水平升高相關，且這類T2DM-BAS的瘢痕FBs可通過CD90表達增加來識別[24]。已知糖尿病是BAS的高危因素，且糖尿病BAS患者在狹窄切除術后有較高的復發幾率和并發癥。Sinacori等[25]對188名患者進行回顧性分析得出糖尿病患者BAS的平均復發時間為3.9個月，而沒有糖尿病的患者是10.6個月。那么在BAS的形成過程中是否也有類似于聲門下狹窄的一系列代謝反應和特征，T2DM患者的某些激素或者細胞因子的變化是否促進了狹窄形成，值得進一步研究。
3 免疫細胞和炎癥因子介導的反應失調
3.1 CD4+T淋巴細胞
免疫細胞和FBs之間的信號轉導對于BAS纖維化和瘢痕形成至關重要。異常的黏膜免疫可激活特發性聲門下狹窄（iSGS）[26]，動物實驗證實了氣道損傷的主要免疫反應是系統性適應性細胞免疫反應，這種免疫反應通過釋放循環炎癥介質使得異常組織重塑和增生性瘢痕形成[27]。CD4+T淋巴細胞是與纖維化相關的關鍵適應性免疫細胞，CD4+T淋巴細胞浸潤在纖維化發生之前，在纖維化形成后也仍持續存在[28]。人體內的免疫反應，特別是在傷口愈合中，TH1和TH2之間常存在微妙的平衡，2型免疫根據具體情況表現出宿主保護活性或致病活性，除了抑制1型和TH17驅動的炎癥外，2型免疫還直接參與損傷后的組織修復和再生[29]。TH2細胞通過分泌細胞和趨化因子如IL-4、IL-5、IL-13等誘導B細胞產生抗體和FBs合成膠原蛋白，IL-13是主要的促纖維化介質。TH2細胞還可以招募和激活先天和適應性免疫細胞，這些免疫細胞參與炎癥的啟動和消退，TH2細胞衍生的細胞因子刺激局部FBs和內皮細胞。TH2細胞介導傷口愈合和纖維化相關基因的轉錄表達，如前膠原蛋白i、MMP2已得到一定研究[30]。TH2激活ECM膠原沉積，TH1抑制這一過程，TH1和TH2免疫反應在組織修復中作用相反，TH2細胞介導的免疫反應是一把雙刃劍，在促進傷口愈合的同時促進纖維化進程。
3.2 巨噬細胞
CD4+T細胞通過控制巨噬細胞和FBs的激活和募集介導免疫反應，巨噬細胞根據暴露于TH1還是TH2分化為兩個功能不同的亞體M1和M2，在損傷早期，M1巨噬細胞分泌促炎因子、介質發揮作用，激活FBs促進ECM沉積，隨后在損傷處各種因素刺激下分化為M2巨噬細胞，M2巨噬細胞被認為在損傷晚期發揮抗炎和促進組織傷口愈合重塑。M2巨噬細胞在傷口愈合重塑中會表現出促病理性纖維化作用，M2巨噬細胞表型被認為是肺纖維化的驅動因素，且Rac2激活是巨噬細胞向促纖維化表型極化所必需的[31]。Kevin等[32]將iLTS患者的喉氣管瘢痕中的FBs和正常人群氣道中的FBs與巨噬細胞共培養，發現iLTS標本中存在增加的CD11b細胞群，主要是CD206+，表明為M2表型，M2巨噬細胞被證實在體外促進氣道FBs中膠原蛋白表達，靶向M2巨噬細胞可能是減輕纖維化的一種治療策略。
3.3 炎癥因子
炎癥是纖維化的重要時期，肉芽-瘢痕組織的形成離不開炎癥反應和各種細胞因子的相互轉化、介導，各炎癥因子在局部氣道損傷后發揮不同機制，產生炎癥級聯反應。IL-17由T淋巴細胞產生，被證實在多種炎癥性肺病如哮喘、慢性阻塞性肺病中產生作用，研究也發現IL-17-A驅動iSGS的瘢痕成纖維細胞增殖，與TGF-β協調促進細胞外基質和瘢痕相關成纖維細胞中的膠原蛋白產生，放大炎癥信號，IL-17A/ IL-23炎癥軸在iSGS氣道瘢痕中顯著上調[33]。IL-4是一種CD4+T細胞相關細胞因子，有免疫抑制、促進巨噬細胞和T細胞分化、促進傷口愈合和慢性纖維化等作用，IL-4也有調節FBs功能的效應，包括促進myoFBs分化、膠原蛋白沉積和增殖，Motz等[34]通過喉內刷取活檢得出IL-4在特發性和醫源性LTS樣本中的表達增加，表明參與纖維化進程。IFN-γ在纖維化中作用矛盾，既有促纖維化作用，也有抗纖維化作用。IL-6是一種促纖維化細胞因子，由T細胞、巨噬細胞、FBs等產生，通過自分泌和旁分泌方式促進纖維化，與IPF和真皮層瘢痕疙瘩形成有關，iLTS瘢痕組織相比正常氣道刷取活檢得出其IL-6的表達明顯增加[35，36]。IL-8是重要的促炎細胞因子，促進中性粒細胞在傷口愈合的早期遷移，改變局部微環境，誘導肉芽組織增生，動物實驗表明，帶有氣管金屬支架的兔子有更多的炎癥和更高的狹窄發生率，支架引起的狹窄與置入后IL-8表達增加密切相關[37]。這些細胞因子是BAS的潛在生物標志物，但仍需在蛋白水平得到證實，繼續研究這些細胞因子的作用很有必要。
4 局部組織缺氧
長期機械通氣的危重患者，持續氣管插管，使得局部氣管缺血、缺氧引起微環境改變，促進膠原沉積和組織硬度增加，導致氣管異常愈合。氣管壁長期受壓導致的缺血、缺氧產生缺氧誘導因子-1（HIF-1），由一個活性a亞基（HIF-1α）和一個組成型b亞基組成，其生物活性由HIF-1α表達。短暫的HIF-1α激活是有益的，促進血管重新生成，建立向組織的氧氣輸送，在慢性缺氧和病理修復時，缺氧誘導因子是纖維化過程驅動劑，導致過度瘢痕形成[38]。研究表明，HIF-1α顯著增強TGF-β介導的肌成纖維分化和EMT；HIF-1α/PDK1介導的糖酵解重編程是肺纖維化中myoFBs分化的必需調節步驟[39]；國內學者也觀察到HIF-1a下游靶基因VEGF、bFGF的蛋白表達與HIF-1α呈類似趨勢，均在肉芽期表達最高，但TGF-β蛋白表達在增殖期最高，表明HIF-1α參與PTS的發病機制，可能是該過程的關鍵調節因子[40]。
5 其他
5.1 程序性細胞死亡蛋白-1
程序性細胞死亡蛋白1（PD-1）通路因其對T細胞抑制和對癌癥免疫抑制的作用備受關注，除了免疫調節和抑制外，研究推斷PD-1 / PD-L1軸也可能與纖維化肺疾病和肉芽腫性疾病有關[41]。在人特發性肺纖維化標本和動物模型中發現，PD-1表達上調，促進STAT3表達增強，誘導促纖維化細胞因子IL-17A和TGF-β的產生，阻斷PD1/PD-L4軸可通過降低pSTAT3表達改變CD4+T細胞中的IL-17A表達水平，導致膠原蛋白-1的產生下降[42]。Davis等[43]在對iLTS、iSGS患者的標本進行分析后得出，PD-1/PD-L1在iLTS和iSGS患者中均表達升高，PD-1/PD-L1軸在以iLTS和iSGS為特征的纖維化反應中發揮作用。PD-1/STAT3/TH17軸是纖維化的免疫聚集點，此通路在良性氣道狹窄中發揮怎樣的作用還沒有深入研究，鑒于與IPF、iLTS等具有類似的發病機制，PD-1/PD-L1軸在良性氣道狹窄纖維化中的作用值得研究。
5.2 鐵死亡抑制蛋白-1
鐵死亡抑制蛋白-1（FSP1）對BAS的作用的研究尚不多，它與細胞骨架部分的相互作用及其在EMT中的早期作用表明，FSP1可能參與形成間充質細胞以實現運動并誘導血管生成，FSP1在狹窄肉芽組織中的表達說明其存在決定FBs表型的分子程序，值得進一步研究。
5.3 生長分化因子-15
生長分化因子-15（GDF15）是氣管上皮細胞分泌的細胞因子，可以抑制FBs過度生長。研究表明GDF15可以抵消TGFβ1刺激氣管上皮細胞中的EMT，通過TGFβ1-SMAD2 / 3途徑抑制FBs活化。在BAS的大鼠模型中，補充GDF15可減輕氣道狹窄程度。GDF15可防止FBs過度激活并促進損傷氣管的上皮修復，GDF15可能是改善良性氣管狹窄的潛在靶點[44]。
綜上所述，BAS是由多種理化因素、細胞通路和炎癥因子參與的，形成以FBs增殖和膠原聚集的肉芽增生組織的一類疾病。未來應聚焦開發基于病理生理學的非手術治療方法，以防止長期氣管插管后疤痕過度形成以及內鏡和手術治療后BAS的復發。