支气管肺发育不良（bronchopulmonary dysplasia，BPD）是早产儿常见的慢性疾病，其发病率呈逐年增加趋势，目前BPD表型已经由经典的平滑肌增生、纤维化、呼吸道上皮鳞状化生转变为肺泡简单化、肺微血管生长减少和气道结构重塑，最终发展成为肺动脉高压（pulmonary hypertension，PH）^[1]。24周起胎儿肺发育由小管期转变为囊状期，肺泡和毛细血管开始发育。在该阶段出生的早产儿肺发育过程被打断，并且在生后经受高氧暴露、机械通气、炎症等相关刺激下影响了血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、缺氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）、白细胞介素（interleukins，IL）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）等多种细胞因子及其通路的信号传导，这些信号通路的传导可能导致血管内皮细胞（endothelial cells，ECs）、肺动脉平滑肌细胞（pulmonary artery smooth muscle cells，PASMCs）、成纤维细胞的异常增殖，引起肺血管收缩、血管壁重塑，肺血管阻力增加，出现PH和右心室负荷增加，最终可能导致右心功能障碍和右心衰竭^[2,3]。

ECs改变不仅是血管重塑的关键影响因素，也被认为是血管疾病的重要特征。生理状态下，氧化应激可调节细胞功能、受体信号和免疫反应，但过度的氧化应激则会通过多种方式损伤ECs，其中包括促进PASMCs和炎症细胞的生长和迁移，降解细胞外基质，促进ECs凋亡，激活转录因子、细胞黏附分子（intercellular adhesion molecule，ICAM）、血管黏附分子（vascular cell adhesion molecules，VCAM），促进E-选择素的表达^[4]。Nakanishi等^[5]研究表明，新生小鼠在肺发育的终末期持续吸入高浓度氧气会导致肺泡壁中的ECs呈现出厚且不规则的细胞质，导致毛细管腔塌陷；之后将小鼠暴露于正常空气下ECs的改变仍持续存在。ECs的改变主要取决于在氧化应激下多种炎症细胞及细胞因子的自分泌和旁分泌导致的血管周围炎症^[6]。血管周围炎症在 BPD相关PH（BPD-PH）的发展中和肺血管重塑中发挥功能性作用。在新生儿急性肺损伤、内毒素血症和坏死性小肠结肠炎等动物模型中证实炎症介质可能通过模式识别受体（如 Toll 样受体4）和破坏关键的肺发育过程（如血管生成、细胞外基质沉积和最终肺泡生成）引起内皮免疫激活，因此，BPD-PH可能也是一种免疫炎症疾病^[7]。细胞因子的释放导致血管通透性增加、免疫细胞和其他细胞募集、活化和分化、细胞凋亡和血管生成。因此，细胞因子作为免疫细胞中的重要小分子物质，在ECs的增殖和迁移、肺血管重塑和病变中起着不可或缺的作用。

IL是由多种细胞产生并作用于多种细胞的一类细胞因子，目前已发现了38种IL，在免疫细胞的成熟、活化、增殖和免疫调节等一系列过程中发挥重要作用，参与机体的生理及病理反应。

IL-1主要由巨噬细胞产生，在介导自身免疫炎症中起重要作用，IL-1主要分为IL-1α和IL-1β，二者编码基因不同，都能与IL-1受体（IL-1R）结合促进炎症介质和趋化因子的释放，影响PASMCs和ECs增殖。自1996年起，已有多项研究证实重度BPD合并肺血管病变患儿IL-1R升高较轻中度患儿更为明显，caspase-8通过调控NLRP3-IL-1β通路引起PASMCs和肺血管内膜的改变已在BPD及PH中获得了验证^[8]。在一项动物实验中证实药物抑制caspase-8能够减轻PH的发生，改善右心室肥厚和肺血管中膜厚度变化，降低肺血管肌化程度。该研究还发现caspase-8位于巨噬细胞中，主要影响肺组织中免疫炎症过程，引起PASMCs增殖^[9]。因此，通过抑制NLRP3-IL-1β通路或许可以改善肺部发育情况。已有研究证实IL-1R能够用于阻断IL-1，具有良好安全性和有效性，并且证实能够降低肺血管阻力，改善血管发育，减少心肌纤维化和BPD-PH的发生^[10]。另外，IL-1α被认为能够诱导血管ECs活化，促进白细胞吸附，虽然目前在BPD-PH中缺乏相关研究，但在心肌梗死及肾病中均已证实与血管内皮改变有关^[11]。

IL-6是一种多功能细胞因子，参与炎症诱导的细胞增殖、活化等反应，在免疫系统的调节中起着至关重要的作用^[12]。目前研究证明IL-6经过经典信号途径传导，激活JAK-STAT3信号通路，从而促进STAT、MAPK、PI3K-AKT等通路激活，诱导PASMCs和肺动脉内皮细胞（pulmonary artery endothelial cells，PAECs）的增殖、迁移，从而介导肺血管重塑和PH的发生^[13]。一项孟德尔随机化研究中表明遗传增加的可溶性IL-6受体（sIL-6R）与PH风险增加之间以及遗传增加的IL-6信号传导与PH风险降低之间存在因果关系^[14]。因此，较高的sIL-6R水平可能是PH患者的一个危险因素，而较高的IL-6信号传导可能是PH患者的保护因素。另外，有研究表明，mTOR/S6K1通路的激活可促进PASMCs衰老，通过旁分泌IL-6诱导PASMCs增殖，导致肺血管重塑^[15]。IL-6信号传导受sIL-6R和IL-6浓度的调控，一旦IL-6分泌，就形成IL-6/sIL-6R复合物，并且该复合物被糖蛋白130（gp130）中和。只有在IL-6浓度超过sIL-6R或gp130水平降低的情况下，IL-6才能作用于靶细胞。IL-6除了介导JAK-STAT3信号通路途径外，在PI3K-AKT-mTOR通路上也可影响PASMCs和PAECs的增殖和迁移^[16，17]。

IL-33是IL-1家族中的一员，其特异性受体ST2可介导多种免疫反应。在肺发育过程中，IL-33与2型固有淋巴细胞（ILC2）被认为能够介导2型免疫反应，引起上皮间充质和Ⅱ型肺泡上皮细胞（type 2 alveolar epithelial cell，AECⅡ）的改变。研究表明，新生小鼠在高氧暴露后出现严重肺损伤，是由于IL-33通过ILC2诱导双调蛋白产生，影响AECⅡ分化^[18，19]。并且证实IL-33-ST2通路通过靶向BPD中肺泡巨噬细胞的增殖和极化来调节AECⅡ分化。另外，其他研究中证实生命早期IL-33过度表达会引起右心肥厚、肺动脉的闭塞及肥大，这也证明IL-33能影响PH的发生^[20]。

因此，在高氧诱导或炎症刺激下可导致多种IL的释放，通过直接或间接的方式加重免疫炎症反应，发挥调控PASMCs、PAECs和肺泡上皮细胞的增殖和分化作用，促进肺血管重塑，诱导动脉高压的发生。此外，IL-7、IL-8、IL-15、IL-18、IL-37均在BPD及PH中有相关研究，但其相关机制仍有待进一步研究。

VEGF是血管生成的关键介质。在胎儿肺中，VEGF的高亲和力受体主要在肺泡上皮细胞和肌细胞中表达，VEGF在调节邻近血管ECs的活性方面具有旁分泌作用，能够影响肺内新形成的毛细血管网络的发育。已有研究表明，血管生长受损、肺泡发育异常与VEGF密切相关^[21]。

根据“肺发育的血管假说”，ECs信号传导是肺泡结构形成的关键条件，而缺氧及炎症刺激下引起HIF-1和相关炎症细胞因子（IL-1β、TGF-β和TNF-α）的释放增多，会导致VEGF减少，VEGF-A/VEGF-R2信号传导减弱，从而引起脉管系统和肺泡结构缺陷^[22]。Zhou等^[23]研究通过构建低氧诱导的PH小鼠模型，证实VEGF-A/VEGF-R2/Y949信号轴过度激活会导致缺氧的PH小鼠过度的肺血管渗漏。在抑制 VEGF-R2/Y949信号后可以改善平滑肌细胞中的肺血管通透性并抑制巨噬细胞浸润和Rac1（一种GTPase蛋白）活化，从而减轻PH，改善远端肺小动脉肌化、右心室收缩压升高和右心室肥大。

Dao等^[24]对啮齿类动物左肺切除术后，探究VEGF在代偿性肺生长模型中的作用，证实VEGF通过增加肺泡单位来加速小鼠的代偿性肺生长。这些变化可能是由VEGF-R2和VEGF依赖性机制介导的。另一项研究在产前应激的BPD大鼠模型中已经证实VEGF可以作为预防BPD的靶点之一，通过使用VEGF拮抗剂—可溶性fms样酪氨酸激酶1，可以保留肺结构和功能，并防止右心室肥大，减少PH的发生^[25]。因此，调节VEGF水平或许能帮助在BPD模型中保留血管和肺泡生长，预防右心室肥厚及PH。

总之，VEGF-A /VEGF-R2信号传导过程对于肺血管结构发育和肺生长代偿性变化至关重要，VEGF的水平变化调节可能代表病理性血管生成，通过对 VEGF 表达的调节或许能找到治疗或预防BPD-PH的新方法。

IGF-1在胎儿时期的肺部发育中起关键作用，IGF-1能调节胎儿生长、刺激细胞增殖和分化、抑制细胞凋亡以及调节基因转录，IGF-1可以通过促进气道上皮细胞和成纤维细胞的增殖和分化来帮助修复和重塑气道，在BPD相关研究中已经发现IGF-1可以作为早期诊断和评估严重程度的潜在标志物。随着IGF-1水平的增加，BPD概率就会降低^[26]。另一项研究发现在BPD患儿中，IGF-1受体在支气管周、肺周间质及支气管周平滑肌和血管壁中免疫染色明显增加，说明IGF-1可能调控平滑肌增生、成纤维细胞增殖和纤维化，这与BPD-PH的病理变化相似，因此IGF-1可能与BPD-PH存在关联^[27]。

IGF-1在肺血管生成和发育中发挥重要作用。目前关于IGF-1与BPD-PH之间关系的研究较少，但在成人PH和缺氧诱导的PH上已有相关研究证实，IGF-1能通过VEGF、AKT等多条信号通路影响调节气道基底细胞、ECs、肺泡上皮细胞和成纤维细胞的发育和分化^[28]。目前研究认为IGF-1与免疫炎症相关，IGF-1及其受体的表达通过促进淋巴管生成和细胞增殖和分化来影响免疫系统稳态，并作为促炎因子通过刺激炎性细胞因子和趋化因子来参与炎症。Oherle等^[29]研究证实肺泡成纤维细胞产生的IGF-1能够诱导肺固有淋巴细胞的扩张和成熟，当去除肺泡成纤维细胞中的IGF-1及IGF-1 受体时会中断3型固有淋巴细胞合成，并使新生小鼠易患肺炎。而在BPD患儿中IGF-1浓度降低超过6倍，并且3型固有淋巴细胞相对丰度较低。Seedorf等^[30]研究在大鼠模型上证实产后用重组IGF-1/重组IGFBP-3治疗能改善肺发育和PH的发生，保护肺结构和功能，并防止幼鼠幼崽暴露后出现右心室肥厚。使用重组IGF-1/重组IGFBP-3处理能够上调内皮一氧化氮合酶并直接刺激新生儿肺内皮增殖，有促血管生成作用。因此，IGF-1可能通过介导炎症免疫反应参与肺内皮及血管变化。

另外有学者认为IGF轴在BPD患儿肺发育过程中发挥重要作用，IGF及相关蛋白通过介导肺泡上皮细胞和肺成纤维细胞的分化和增殖导致其肺发育不良和血管生成障碍，引起PH的发生。然而，关于IGF-1如何介导BPD-PH的发生仍缺乏相关研究，需进一步深入研究以明确其相关性及具体机制。

TNF主要来自于巨噬细胞，其中巨噬细胞产生的TNF-α占TNF的70%~95%。在BPD中，由于炎症及高氧暴露下释放TNF-α，引起ECs损伤，从而引起PH及心血管疾病^[31]。

TNF通过NF-κB信号通路促进PASMCs增殖、迁移过程，导致血管内皮改变，肺血管壁增厚、管腔狭窄，同时影响肺血管的舒缩功能，导致肺血管阻力增加，从而进一步加重PH。Zhong等^[32]观察大鼠急性肺微血栓栓塞模型的NF-κB、TNF-α、IL-1β表达，证实NF-κB活性在有PH的急性肺微血栓栓塞大鼠中增加，并且TNF-α和IL-1β水平增加激活了MAPK/NF-κB通路，与肺动脉压力增高有关。Bryan等^[33]研究在BPD大鼠模型上证实了TNF刺激蛋白-6可以经NF-κB通路抑制肺部炎症、改善肺部结构、减少细胞凋亡并减弱PH，证明TNF刺激蛋白-6的表达能减少炎症并恢复肺结构。

除此之外，TNF还可能通过钙稳态、铁凋亡和线粒体调节等影响气道炎症与血管内皮的增长。有研究证实在PH模型上使用TNF刺激PAECs后，FUNDC1蛋白（线粒体自噬受体）水平降低，FUNDC1的缺乏能够增强线粒体自噬和PAEC的有氧酵解，因此能够增加细胞ATP和线粒体活性氧的产生，从而促进细胞增殖^[34]。在一项PH大鼠模型上证实了铁调素能抑制NF-κB/TNF-α通路从而减轻肺损伤和肺部炎症因子的表达。经铁调素治疗的PH大鼠细胞因子和VCAM-1、ICAM-1等表达降低，肺动脉压和右心室压降低，肺血管增厚情况改善^[35]。

目前针对TNF在BPD-PH中的作用，研究者们正在探索新的治疗策略。例如，通过抑制TNF的活性或阻断其诱导的NF-κB信号通路来减轻肺血管重塑和降低肺动脉压。然而，目前这些治疗策略仍处于研究阶段，尚未应用于临床。

HIF包含HIF-1、HIF-2和HIF-3，调控着参与代谢、血管生成、红细胞生成和其他缺氧适应等基因的转录。在缺氧情况下，HIF通过刺激相关缺氧诱导基因的转录来调节细胞对缺氧的适应性反应。研究表明，HIF通过调节内皮素-1，影响PASMCs和ECs的增殖，引起血管重塑^[36]。此外，HIF还可能参与如NF-κB及AKT等多种信号通路影响内皮-间充质的转换及PASMCs的增殖和代谢，从而导致血管重塑及PH^[37]。另外，宫内炎症会损害发育中的肺中的HIF信号传导^[38]。因此，HIF作为血管生成中的关键调节因子，与BPD-PH的发展密切相关。

HIF-1由HIF-1α和HIF-1β亚基组成，HIF-1α被认为与调节肺发育存在紧密联系。肺部发育时，HIF-1α的分泌能够促进脉管系统生长和肺泡成熟，在BPD相关研究中已证实HIF-1α缺乏会引起肺形态改变。在一项高氧诱导的BPD小鼠模型中证实CD146-HIF-1α轴参与了肺泡化以及肺泡上皮细胞迁移，引起血管重塑、PH等肺血管变化。CD146缺陷小鼠CD146-HIF-1α轴的破坏减轻了PH的疾病严重程度^[39]。另一项研究中表明HIF-1α能够调节巨噬细胞和ECs之间的相互作用，该研究在斑马鱼中产生了HIF-1α突变体，发现其表现出主动脉-性腺-中肾区域巨噬细胞动员受损，血管生成缺陷和血管修复缺陷，证实巨噬细胞依赖与血管生成及修复密切相关^[40]。该研究提供了遗传证据，表明HIF-1α调节巨噬细胞和ECs之间的相互作用，HIF-1与内皮改变和肺血管重塑息息相关。

与HIF-1相似，HIF-2也已被证明可以调节ECs增殖、迁移、血管成熟等。但目前关于HIF在BPD-PH中的作用机制更多关注于HIF-1和HIF-2的动态平衡，HIF可能作为一种保护性因素改善肺损伤，但同时也可能引起ECs增殖及迁移，导致肺血管重塑，进一步加重PH。针对如何调控这种HIF的动态平衡仍有待进一步研究。

细胞因子作为免疫细胞中的重要小分子物质，在PASMCs及ECs的增殖和迁移、肺血管重塑中起着不可或缺的作用。细胞因子在BPD-PH中的研究对于揭示疾病发病机制、靶向细胞因子及通路的治疗策略具有重要意义。目前已有相关研究证实如HIF、VEGF、TNF、IL家族等细胞因子与BPD-PH的相关性，通过细胞因子和其他检查方法的结合也许能够对BPD-PH进行早期诊断、病情监测和疗效评估。通过精准调控关键细胞因子的表达和活性，结合调控细胞因子介导的相关通路，如NF-κB、AKT、mTOR等，通过阻断剂治疗、干细胞治疗和基因治疗等新方法，有望开发出更加有效和安全的靶向治疗方案。

参考文献（略）