综述：环磷酸腺苷（cAMP）在纤维化病理生理学中的作用

这篇综述聚焦环磷酸腺苷（cAMP）在纤维化中的作用。详细阐述了纤维化的病理机制，如 TGF-β1相关信号通路，以及 cAMP 的信号传导和对纤维化的影响，还介绍了相关临床研究，为抗纤维化治疗提供了新思路。

　　

纤维化的病理机制

纤维化的特征是细胞外基质（ECM）成分过度产生和无序沉积，在多种慢性和进行性炎症及代谢疾病的病理过程中起关键作用，可发生于任何器官或组织，严重时导致器官衰竭。西方国家中，纤维化疾病约占死亡率的 45% ，且 COVID-19 感染可能使肺和心脏纤维化疾病的发病率上升。

持续炎症是纤维化的重要诱因，由遗传疾病、感染、毒素暴露、自身免疫疾病等多种因素引发，会激活固有和适应性免疫系统，释放如血小板衍生生长因子（PDGF）、肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）、转化生长因子 -β₁（TGF-β₁）、白细胞介素 1-β（IL-1β）等促纤维化细胞因子。这些细胞因子可促使 resident fibroblasts 转化为具有更强增殖和产生 ECM 蛋白能力的肌成纤维细胞，其中 TGF-β₁是肌成纤维细胞转化的关键驱动因素。

TGF-β₁在体内以无活性状态存储于 ECM 中，经蛋白酶切割或机械激活后释放，与细胞表面的 TGF-β₁受体结合，启动细胞内信号级联反应，引发肌成纤维细胞转化。其相关信号通路复杂且存在组织异质性，主要包括 SMAD、TRAF/TAK、MEK/ERK、Rho/ROCK、PI3K/Akt、JAK/STAT、Wnt、Hippo、Notch 和 hedgehog 等通路。

例如，SMAD 通路中，TGF-β₁受体被激活后，使 SMAD2 和 SMAD3 磷酸化，二者形成异二聚体并与 SMAD4 结合，转位至细胞核，与 CREB 结合蛋白（CBP）共同启动促进肌成纤维细胞转化的基因转录，而抑制性 SMADs（SMAD6/7）可干扰该过程。TRAF/TAK 通路中，TGF-β₁结合受体后激活 TRAF6 和 TAK1，TAK1 磷酸化激活下游的核因子 -κB（NF-κB）、p38 和 JNK 等，NF-κB 可启动多种促纤维化细胞因子的转录，p38 和 JNK 也参与促进纤维化的过程。

环磷酸腺苷（cAMP）的信号传导

环磷酸腺苷（cAMP）是腺苷三磷酸（ATP）的衍生物，作为第二信使参与调节众多细胞功能，其信号通路的失调与多种疾病相关。cAMP 由腺苷酸环化酶（AC）催化 ATP 生成，AC 多与 G 蛋白偶联受体（GPCRs）偶联，在 GPCRs 配体（如前列腺素 E₂、肾上腺素）结合时被激活；此外，胞质中的可溶性 AC 可被碳酸氢根离子和钙离子激活 。

cAMP 可激活多种下游效应蛋白，其中蛋白激酶 A（PKA）是研究最多的一种。cAMP 与 PKA 结合后，PKA 发生构象变化，释放出催化亚基，进而磷酸化多种分子靶点，影响细胞的多种功能。另一种重要的效应蛋白是环磷腺苷效应元件结合蛋白（EPAC），它是 Ras GTP 酶 Rap1 和 Rap2 的鸟嘌呤核苷酸交换因子，激活后可影响细胞黏附、细胞骨架动力学、细胞分裂和分化等过程 。此外，cAMP 还可激活环核苷酸门控（CNG）离子通道，引起离子流动和膜电位变化，以及与 POPDC 蛋白相互作用，参与调节膜转运，但 POPDC 蛋白的具体功能尚不完全明确 。

细胞内 cAMP 浓度受环核苷酸磷酸二酯酶（PDEs）调控，PDEs 可水解 cAMP 使其转化为 AMP，终止 cAMP 的下游信号传导。PDEs 有 11 个亚家族，不同亚家族及同工型在组织分布和调节方式上存在差异，是治疗多种疾病的有吸引力的药物靶点，如 PDE3 抑制剂用于治疗心力衰竭，PDE4 抑制剂用于治疗银屑病，PDE5 抑制剂用于治疗勃起功能障碍、下尿路症状和肺动脉高压等 。

cAMP 与纤维化的关系

众多研究表明，cAMP 信号通路与纤维化信号通路相互关联，激活 cAMP 通路可在多种细胞类型和组织中预防甚至逆转肌成纤维细胞转化。

在肺部，cAMP 升高剂（如 forskolin、PGE₂、isoproterenol、PDE 抑制剂）可抑制肺成纤维细胞中 α-SMA、胶原蛋白和其他 ECM 成分的表达，过表达 AC6 的细胞和转基因小鼠也显示出抗肺纤维化的效果。cAMP 抑制肺纤维化的机制可能是通过激活 PKA，使 CREB 磷酸化并转位至细胞核，与 SMAD2/3 竞争结合 CBP，阻止 SMAD2/3-CBP 结合、核转位及后续基因转录；也可能通过干扰 TGF-β₁诱导的 paxillin、FAK、STAT-3 和 Akt 的磷酸化，以及改变 ERK、JNK 和 p38 的信号动力学来实现 。

在心脏，cAMP 升高剂可减少心脏成纤维细胞和动物模型中心脏纤维化相关标志物（如 α-SMA 和胶原蛋白）的表达。与肺部不同，心脏中 cAMP 的抗纤维化作用主要通过 EPAC 而非 PKA 介导，EPAC 激活可通过 PI3K/Akt 通路抑制肌成纤维细胞转化 。

在肾脏，PKA/CREB/SMAD 通路在 cAMP 抗纤维化作用中起关键作用，如 pan PDE 抑制剂 pentoxifylline 可增加细胞内 cAMP，诱导 CREB 磷酸化，抑制 TGF-β₁诱导的 α-SMA、CTGF 和胶原蛋白的表达，但对 SMAD2/3 磷酸化和核转位无影响，提示 CREB 可能通过竞争 CBP 抑制 SMAD 介导的基因转录 。然而，PKA 和 EPAC 在肾脏纤维化中的作用并不明确，不同研究结果存在差异 。

在皮肤，cAMP 升高剂可抑制 TGF-β₁诱导的 SMAD 特异性基因转录，其机制是激活 PKA，使 CREB 磷酸化，阻止 SMAD3 与 CBP 结合，进而抑制 α-SMA、CTGF 和胶原蛋白的表达，还可抑制成纤维细胞迁移和胶原蛋白晶格收缩 。但 EPAC 在皮肤中的作用存在争议，有研究表明其可能具有促纤维化作用 。

在肝脏，cAMP 升高剂（如 forskolin、caffeine、PGE₂、PDE 抑制剂）可减少肝纤维化，其机制包括抑制 TGF-β₁诱导的 SMAD2/3 磷酸化、CTGF 表达，抑制 Rho/ROCK 通路，降低 NF-κB 和 hedgehog 通路相关蛋白的表达等 。EPAC 似乎是肝脏中 cAMP 介导的抗纤维化发展的主要驱动因素 。

在佩罗尼氏病（Peyronie’s disease，PD）中，cAMP 升高剂（如 pentoxifylline、forskolin、PDE1 和 PDE4 抑制剂）可抑制 TGF-β₁诱导的肌成纤维细胞转化，降低胶原蛋白沉积，其作用可能通过 cAMP/PKA 途径实现 。

此外，cAMP 升高剂在其他纤维化疾病（如 Dupuytren’s contracture、encapsulating peritoneal sclerosis、眼部纤维化、骨关节炎滑膜纤维化）中也显示出抗纤维化效果 。

cAMP 影响纤维化的机制

cAMP 干扰纤维化信号传导的机制主要包括以下几个方面：

• PKA/CREB/SMAD 途径：cAMP 激活 PKA，使 CREB 磷酸化，p-CREB 可与 SMAD2/3/4 竞争结合 CBP，阻止 SMAD 靶基因（如 α-SMA 和胶原蛋白相关基因）的转录，且该过程不依赖于 SMAD 磷酸化状态和核转位的改变 。
• PKA/MAPK 途径：cAMP 可通过激活 PKA，使磷酸酶 MKP1 激活，MKP1 使 p38 去磷酸化，阻断 TRAF/TAK 通路的下游信号传导；PKA 还可能通过直接磷酸化抑制 Raf，阻止 MEK/ERK 通路中 ERK 的磷酸化，从而抑制纤维化相关信号传导 。
• EPAC/PKA/RhoA 途径：在肝脏和眼睛中，cAMP 可干扰 Rho/ROCK 信号通路，抑制肌成纤维细胞转化。在肝脏中，该机制可能依赖于 EPAC/Rap1，Rap1 可抑制 TGF-β₁诱导的 RhoA 激活；PKA 也可能直接磷酸化抑制 RhoA，阻断下游信号传导 。由于 RhoA/ROCK 通路与 Hippo 通路密切相关，抑制 Rho/ROCK 通路可同时减弱 Hippo 通路的纤维化信号 。
• EPAC/PKA/PI3K/Akt 途径：在心脏、肺和皮肤中，升高 cAMP 水平可干扰 Akt 磷酸化，发挥抗纤维化作用。在某些细胞中，该过程依赖于 EPAC 而非 PKA；但在其他情况下，EPAC 和 PKA 在调节 PI3K/Akt 信号通路中的作用可能因组织和环境而异，且 PI3K/Akt 通路在不同情况下对肌成纤维细胞转化的作用也不同 。
• PKA/Hedgehog 途径：升高 cAMP 水平可减少大鼠 CCl₄诱导的肝纤维化，降低 hedgehog 通路相关基因（Ptch-1、Smo 和 Gli-2）的 mRNA 表达。PKA 可磷酸化与 Cos2-Fu-SuFu 复合物结合的 Gli，使其裂解为截短形式，进入细胞核抑制促纤维化基因的转录 。

cAMP 升高剂的临床试验

目前，尚无 cAMP 升高药物被批准用于治疗纤维化，但一些 PDE 抑制剂在临床试验中取得了有前景的结果。pan PDE 抑制剂 pentoxifylline 于 1984 年被 FDA 批准用于治疗外周血管疾病，2015 年西班牙的一项小型随机临床试验表明，在 2 型糖尿病和 3 - 4 期慢性肾病患者中，pentoxifylline 联合肾素 - 血管紧张素系统（RAS）抑制剂可延缓肾脏疾病进展，且安全性良好。一项大规模多中心、随机、安慰剂对照临床试验（NCT03625648）正在进行中，预计 2030 年完成 。

新型 pan PDE 抑制剂 ZSP-1601 在一项随机、安慰剂对照的 Ib/IIa 期试验中，显著改善了非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）患者的肝脏化学指标、脂肪含量和纤维化程度，且耐受性良好，仅报告了轻度至中度不良反应。其 IIb 期试验于 2023 年开始（NCT05692492），预计 2026 年完成 。

特异性 PDE4B 抑制剂 BI-1015550 在一项 II 期双盲、安慰剂对照试验中，作为特发性肺纤维化（IPF）的潜在治疗药物进行研究。结果显示，它可防止 IPF 患者肺功能下降，安全性可接受，最常见的副作用是腹泻。目前，两项 III 期临床试验（NCT05321069 和 NCT06238622）正在进行中，以进一步评估其长期安全性和有效性 。

总结与展望

大量证据表明，增加组织中 cAMP 浓度可预防并有时逆转 resident cells 向促纤维化肌成纤维细胞的转化。cAMP 干扰促纤维化信号的机制复杂，在不同细胞类型和纤维化类型中可能存在差异，且 cAMP 信号通路有潜力同时干扰多个促纤维化信号通路，相比单一抑制某一纤维化信号通路的疗法具有优势。

然而，由于 cAMP 信号会影响许多关键细胞过程，未来抗纤维化治疗应仅针对患病组织的 cAMP 通路，避免使用广谱 cAMP 升高剂或普遍表达的 PKA/EPAC 激活剂，而应聚焦于组织特异性的 PDEs 或 GPCRs，以减少脱靶效应。因此，需要进一步开展临床前和临床研究，确定不同纤维化组织中存在且功能相关的 PDEs 和 GPCRs，并开发新型组织特异性 PDE 抑制剂或 GPCR 配体用于治疗纤维化疾病。