哮喘病的免疫调节治疗进展()

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支气管哮喘(哮喘)是一种以气道高反应性和反复发作的可逆性气道阻塞为特点的慢性炎症性疾病。其发病率在世界范围不断上升,迫切需要更有效的治疗方法和缓解疾病症状的药物。但哮喘的发病机制非常复杂,至今仍未完全明了,为哮喘的治疗带来了困难。免疫调节失调在哮喘的发病机制中占有重要的地位。因此近来人们研究的热点集中到免疫调节上并取得了许多重要进展。

1　IL-4和IL-5抑制剂

Th2细胞产生一组细胞因子,主要是IL-4和IL-5。IL-4和IL-5在哮喘发生发展中起重要作用,因此其抑制剂可作为治疗哮喘的可行性药物。可溶性受体和单克隆抗体,作为特异性抑制剂已研发出来。在小鼠模型中,可溶性IL-4受体(sIL-4R)能抑制IgE合成且阻止气道炎症的发展,可溶性IL-5受体的a链(sIL-5Ra)能抑制抗原诱导的嗜酸粒细胞增多和炎症介质的释放。在一项双盲、安慰剂对照的试验中,通过雾化器吸入可溶性重组人类IL-4受体(rhIL-4R),可使激素依赖型哮喘患者激素用量逐渐减少,但FEV1和每日症状积分保持不变。然而,在一项规模更大的双盲、安慰剂对照的试验中,通过雾化器吸入IL-4,尽管患者也有较好的耐受性和安全性,但疗效与安慰剂相比无明显差异。这些结果是相互矛盾的,因此rhIL-4R用于治疗的可行性还有待于更深入的研究。在动物模型中,抗IL-4单抗或抗IL-4R单抗能阻断IgE生成,抑制气道高反应性的发展,使气道中嗜酸粒细胞减少,提示抗IL-4和IL-5单抗可能是有前途的治疗哮喘药物。

现多项研究集中在研发这些细胞因子的具有抑制作用的突变体和不同细胞因子表型上。IL-4.Y124u是IL-4的一种大分子突变体,与IL-4受体高亲和性结合后,通过修饰细胞因子的氨基酸序列使之改变与受体的相互作用,抑制IL-4依赖的T细胞增殖和IL-4/IL-13诱导的IgE合成。现研发出小鼠IL-4的高效拮抗剂QY,这种突变体与人IL-4. Y124u类似,在小鼠细胞增殖和分化中未检出其活性,但可完全抑制野生型IL-4反应。同IL-4.Y124u相似,QY突变体也是IL-13抑制剂。IL-4δ2是自然产生的IL-4不同剪切变体,也能抑制IL-4诱导的T细胞增殖。

Glu13(E13)上的IL-5突变体或E12K的电荷反转产生突变蛋白,这种突变蛋白在IL-5诱导的**细胞增殖中具有拮抗作用。突变体IL-5(E12K)也抑制IL-5诱导的嗜酸粒细胞黏附,这种黏附以浓度依赖方式而没有明显的阻断IL-3、GM CSF或TNF-α的作用,表明IL-5(E12K)是一种特异性的IL-5拮抗剂。在一项评估抗IL-5单抗的人体试验中证实,抗IL-5单抗给药仅一次,就可使机体在受抗原**后,诱导骨髓中嗜酸粒细胞成熟停止,支气管黏膜、外周血和痰中嗜酸粒细胞数量降低持续达近30天。但气道高反应性和迟发相哮喘反应没有明显增加(在有些病例中还可抑制气道高反应性)。且不改变淋巴细胞的分布和活化状态[1]。

2　其它细胞因子抑制剂

IL 9具有调节黏蛋白产物和过敏反应的作用。但在IL-9敲除的小鼠中发现IL-9在过敏反应中并不是必需的[2]。考虑到以往鼠类和人类试验结果也有一些不同的情况,故而认为不应把IL-9从可能有效的治疗靶目标中剔除。

小鼠试验证实IL-12可抑制抗原诱导的气道嗜酸粒细胞浸润和IgE抗体产物的表达,在外周血和痰中均可见嗜酸粒细胞减少。然而,IL-12通过静脉注射或吸入途径用于人体试验时,产生了明显的毒副作用。如果能找到新的IL-12给药方法,在保证有效性的同时降低毒副作用,在过敏性疾病中将是有前景的治疗方法。

IL 13调节气道高反应性、黏液过量分泌、嗜酸粒细胞增多和嗜酸粒细胞趋化因子分泌。Wills Karp等[3]发现在小鼠哮喘的发展过程中,IL-13可***于其它细胞因子和IgE而起重要作用。阻断IL-13释放,可出现过敏原诱导的气道高反应性的逆转。这在人类可能的治疗方案中值得更深入研究。

IL-18在Th1和Th2反应中作用复杂,因此在哮喘治疗中是否可作为细胞因子靶位还有待进一步证实。

3　IFN-γ

IFN-γ是在上世纪八十年代最早研究的免疫调节因子之一,这种细胞因子在抗原递呈细胞激活、IL-12产物的生成和T细胞分化进入Th1细胞中具有独特作用,使之在哮喘治疗中成为可行的靶位。同对照组相比,在致敏小鼠中,证实有效基因转移能抑制气道高反应发展、降低气道嗜酸粒细胞和IgE水平。人类试验还处于初级阶段。考虑到基因治疗的历史,尽管在小鼠试验中取得了一定的结果,但用于人类,治疗对生命基本上没有威胁的哮喘等过敏性疾病还是有一定困难的。由于IFN-γ对人体有很强的毒性,可引起强烈恶心、呕吐、发热和头痛等副反应,所以必须考虑新的给药途径。

4　趋化因子受体

在哮喘等过敏性疾病治疗的研究过程中,趋化因子受体是新的治疗靶目标。趋化因子受体CCR3由于具有易于与配体(嗜酸粒细胞趋化因子)结合的特点而成为很好的治疗靶位,它具有高效激活嗜酸粒细胞趋化活性的作用,能诱导嗜酸粒细胞从脐带血CD34 阳性的祖细胞中分化[4]。Sehmi等[5]在体外试验中用单克隆抗体阻断CCR3,发现嗜酸粒细胞趋化因子诱导的趋化反应消失。作者认为这是因为人骨髓细胞中CCR3的表达易于使CD34阳性祖细胞从骨髓释放入外周。Lukacs等[6]发现一种CxCR4拮抗剂,AMD3100,在小鼠模型中阻断其受体可导致IL 4和IL 5显著降低,IL-12显著升高。除此之外还发现,单核细胞衍生的和胸腺产生的局部趋化因子数量、具有活化调节功能的趋化因子数量均显著降低。这种改变对哮喘等过敏性疾病有重要价值,值得更深入研究。

5　下调淋巴细胞反应

最近,一种人源化的抗CD11α单克隆抗体(efalizumab),已试用于人体试验[7]。这种单抗可与淋巴细胞功能抗原1黏附分子结合,进而有效阻断T细胞与血管内皮素的黏附作用、细胞毒作用和激活作用,在其它具有淋巴细胞功能抗原1阳性的淋巴细胞中也可阻断上述功能。尽管有试验证实efalizumab可使迟发型哮喘反应下降大约50%,但没有达到统计学差异。在速发型哮喘反应中FEV1改变也没有统计学差异,且efalizumab组中头痛和流感样综合征高于安慰剂组。

6　抗IgE抗体

现已明确血清中IgE水平与哮喘持续存在因果联系。IgE受体存在两种不同的结构,即高亲和力FcεRⅠ和低亲和力FcεRⅡ(CD23)。高亲和力FcεRⅠ存在于肥大细胞、嗜碱粒细胞、抗原递呈细胞上,低亲和力FcεRⅡ(CD23)存在于包括B细胞、嗜酸粒细胞、单核细胞、巨噬细胞在内的较广泛细胞上。IgE的Cε3区在IgE与FcεRⅠ相互作用时起重要作用。IgE和FcεRⅠ结合于肥大细胞、嗜碱粒细胞上,然后通过IgE/抗原复合体与FcεRⅠ发生交联导致组胺、白三烯、细胞因子(如IL-4、IL-5、IL-6和TNF a)释放。这些细胞因子中,IL-4能提高IgE水平(前面已述),反过来IgE可上调FcεRⅠ水平,提示存在一种IgE依赖机制,在过敏反应中起放大作用。此外,IgE/抗原复合体也可与FcεRⅡ在B细胞上相互作用,以促进T细胞对抗原的递呈,诱导产生肺嗜酸粒细胞,并使Th2细胞生成细胞因子增加。因IgE在哮喘中的广泛调节作用,现已提出很多方法来抑制其作用。包括抗IgE抗体、抗CD23抗体、FcεRⅠ上与IgE结合的可溶性α亚单位、IgE衍生的肽和寡聚核苷酸,它们可阻止IgE与FcεRⅠ结合。其中,IgE抗体的中和作用被认为是最可行的方法而引起广泛重视。但大部分的有效抗IgE抗体中有活化肥大细胞的倾向,注射这些抗体很容易促发过敏症状。新研发的抗IgE单抗与IgE受体正常识别时的同一位点(如IgE重链的cε3区)结合,使IgE易于与受体结合,不再与抗IgE单抗作用而导致介质释放,使这一问题得以解决。动物模型表明,这些非致敏的抗体能降低IgE型细胞数量和血清中IgE水平、抑制肺嗜酸粒细胞浸润和抗原诱导的支气管收缩。CGP51901(嵌合体)和rhuMAb E25(人源化)是无免疫原性、无致敏性的抗人类IgE单抗,通过高亲和性IgE受体FcεR1与IgE上的Fc(cε3)区连接于肥大细胞上,使血清中IgE水平下降(有研究显示可下降90%以上),通过阻止与肥大细胞和嗜碱粒细胞结合来下调炎症反应。在一项试验中,317位应用激素哮喘患者随机分为对照组和rhuMAb E25高剂量和低剂量组,rhuMAb E25组第1和4天半量第7天全量静脉注射rhuMAb E25,停一周后再开始上述用法共20周。前12周患者仍用激素。最后8周,激素逐渐减量,12周后,rhuMAb E25高剂量和低剂量组哮喘症状积分显著提高,20周时,只有高剂量rhuMAb E25组积分继续显著提高。高剂量组不需口服激素人数比对照组高近于2倍。且证实rhuMAb E25有较好的耐受性和较少的副作用。今年美国FDA已批准omalizumab(人源化的抗IgE单抗)用于过敏性哮喘的治疗。临床研究证实,在治疗轻到重度哮喘时这些抗体有非甾体样作用,在治疗轻度至重度持续性哮喘中是安全和有效的。这种特异性非过敏疗法在治疗对多种物质过敏,而接种所有特异过敏原疫苗不实际的患者也是有作用的,对特异性过敏反应的免疫治疗也有更大的应用范围。

7　蛋白聚糖

肝素是结构复杂的多聚阴离子黏多糖家族的成员之一,内源性肝素只发现于大多数哺乳动物的肥大细胞线粒体中,其释放依赖于肥大细胞脱颗粒。因其多聚阴离子特性,肝素可通过电荷的相互作用力而与多种带正电荷氨基酸的蛋白质结合。这种相互作用具有显著特点:肝素抗凝血酶Ⅲ复合体结构对血液凝固有调节作用,而肝素中的戊糖链专门结合抗凝血酶Ⅲ。除了抗凝活性外,肝素还具有多种抗炎功能,包括抑制T细胞功能,抑制中性粒细胞、嗜酸粒细胞在肺内的浸润,过敏原诱导的速发型和迟发型哮喘反应及运动型哮喘,还可抑制气道平滑肌的增生。肝素的这些抗炎作用可能使其易于与多种肝素结合蛋白物理结合,例如TNF-α,IL-4,RANTES,分泌性白细胞蛋白酶抑制物,中性粒细胞衍生的弹性蛋白酶和组织蛋白酶G,嗜酸粒细胞衍生的主要基础蛋白,以及L 选择蛋白和P 选择蛋白。肝素对肌醇1,4,5 三磷酸信号转导途径有特异性的抑制作用,这对于多项炎细胞反应是重要的[5]。

虽然肝素对哮喘的治疗有潜在的价值,但其固有的抗凝活性限制了其在这方面的应用。在碱性条件下(pH≥13),肝素的抗凝活性可被清除,选择性的2 O和3 O脱硫酯(ODS)肝素(10.5ku)已研制出来。在抗原激发的豚鼠试验中发现,ODS肝素能抑制中性粒细胞衍生的弹性蛋白酶和组织蛋白酶G的活性,抑制气道平滑肌的增生,减弱迷走神经诱导的气道高反应性。这些发现说明未修饰肝素中的选择性脱硫酯能清除抗凝活性,同时硫酸酯的含量和形式决定了肝素的抗炎活性。对哮喘患者的两项研究显示,吸入肝素可预防过敏性和运动性急性支气管缩窄。另有试验显示,吸入肝素显著阻止迟发相过敏性哮喘反应,但不阻止速发型哮喘反应。这一发现与在不同的体内和体外炎症模型中肝素的抗炎作用是一致的。还有试验显示在过敏性气道反应中,非抗凝结构肝素(NAF 肝素)的抗炎作用是分子量依赖的。但是另有研究显示,在羊肺内,所有不同分子量的NAF 肝素均不能阻止抗原介导的组胺释放。肝素抑制肥大细胞脱颗粒的作用仍需进一步明确[5]。

8　PDE4抑制剂

PDE与细胞间的第二信使3′,5′环核苷酸(如cAMP和cGMP)水解为5′ 一磷酸核苷(如5′AMP和5′GMP)有关,导致cAMP和cGMP水平降低。已证实在PDE超家族中至少有7种同工酶家族,它们的表达对器官和组织有一定程度的特异性。这些同工酶中,cAMP特异的PDE4在免疫和炎症细胞中以主导型PDE表达。通常,细胞质中cAMP水平的增高可抑制免疫和炎症细胞激活。有证据表明cAMP可抑制肥大细胞脱颗粒,嗜酸粒细胞趋化,中性粒细胞超氧负离子产生,单核细胞释放TNF-α和气道平滑肌增殖。cAMP的这些抗炎作用是由cAMP反应元件结合蛋白(CREB)介导的,CREB是PKAs家族和PKAs激活的转录调节因子,可调节基因表达。

PDE4的选择性抑制剂在调节哮喘气道炎症中似为一种有前景的治疗方法。咯利普兰(PDE4的选择性抑制剂)能在体内和体外引发强烈抗炎作用。但咯利普兰在人和动物受试者中可导致严重的恶心和呕吐反应,这是因为PDE4抑制剂能通过血脑屏障,引起中枢神经系统和胃肠道的呕吐反射,故临床试验已停止。在改进PDE4抑制剂的安全性时,发现PDE4存在两种不同的具有催化活性的结构状态,一种是与咯利普兰具有高亲和力结合的PDE4(HPDE4),另一种是与咯利普兰具有低亲和力结合的PDE4(LPDE4)。抑制LPDE4的作用常与其抗炎作用相联系,而抑制HPDE4的作用与副反应有关。基于此,第二代PDE4抑制剂已研发出来,包括SB207499、CDP840、RP73401,其与LPDE4亲合力增高,而与HPDE4亲合力降低。第二代PDE4抑制剂具有更有效的抗炎作用[5]。在哮喘的动物模型中,CDP840和SB207499可通过阻断介质释放来抑制抗原诱导的支气管收缩,抑制肺嗜酸粒细胞增多和嗜酸粒细胞脱颗粒。此外,在豚鼠嗜酸粒细胞中,RP73401抑制白三烯B4诱导的超氧化物、主要基础蛋白和嗜酸粒细胞阳离子蛋白的生成。另一方面,发现SB207499和RP73401可抑制人单核细胞中TNF-α生成。SB207499能更有效的抑制Th2克隆而不是Th1克隆的增殖反应。现在,CDP840和SB207499已用于哮喘的临床试验中,证实CDP840耐受性好,受试者无恶心呕吐[5]。这些早期临床结果为哮喘的治疗带来了新的希望。

9　酪氨酸激酶抑制剂

酪氨酸激酶可分为两类:受体型酪氨酸激酶和非受体型酪氨酸激酶。受体型酪氨酸激酶家族包括胰岛素受体和多种生长因子受体,例如表皮生长因子和血小板衍生生长因子。非受体型酪氨酸激酶家族可分为11种亚家族,包括Src、Syk、JAK、Btk、Csk等多种。酪氨酸激酶信号级联调节不同系列细胞功能,包括对生长因子、激酶、趋化因子、神经递质的**,炎症细胞的增殖及分化,细胞存活和急性免疫反应。最近,非受体型酪氨酸激酶的某些亚家族在哮喘等过敏性疾病中的作用逐渐明显,酪氨酸激酶抑制剂的作用在多种过敏性炎症模型中已被证实。

有证据显示,肥大细胞、T细胞、B细胞和粒细胞上抗原 受体的交联导致某些非受体型酪氨酸激酶快速活化。如在肥大细胞,FcεRⅠ的出现可使Lyn(Scr 相关酪氨酸激酶),Btk、Syk迅速活化,酪氨酸磷酸化,激活下游信号分子如磷酸酶Cγ1和MAPK,最终导致肥大细胞脱颗粒。非选择性磷酸激酶抑制剂包括genistein、lavendustinA和tyrphostin47。在豚鼠体外过敏性哮喘模型中,genistein,tyrphostin47和PD098059(MAPK激酶抑制剂)可减弱抗原诱导的气道平滑肌收缩,组胺释放和肺的碎片释放白三烯肽。tyrphostin47抑制支气管收缩作用主要是通过阻止肥大细胞脱颗粒,而genistein的抑制作用部分是通过阻止肥大细胞脱颗粒,部分通过减弱白三烯D4诱导的支气管收缩。研究显示,在嗜酸粒细胞,包括RANTES,C5a和PAF在内的化学诱导因子能够诱导酪氨酸激酶介导的PI3K活化(PI3K是酪氨酸激信号级联的下游分子)。嗜酸粒细胞趋化因子诱导的嗜酸粒细胞趋化作用和白三烯B4诱导的嗜酸粒细胞的呼吸爆发可被酪氨酸激酶抑制剂所抑制。此外发现由IgG诱导的嗜酸粒细胞脱颗粒和嗜酸粒细胞中由酵母多聚糖诱导的呼吸爆发可被LY294002阻断(LY294002是PI3K的一种选择性抑制剂)[8]。

另一方面,酪氨酸激酶JAK家族在细胞因子受体介导的信号转导和细胞反应中有重要作用。每一JAK成员(JAK1 3和Tyk2)都与许多不同细胞因子受体的细胞内区域相联系,每种细胞因子受体可活化多种JAKs。反之,活化的JAKs可磷酸化并激活称为STATs的转录因子家族,以调节细胞因子诱导的基因转录。现在,7种不同的STATs(STAT1 4、STAT5a、STAT5b、STAT6)已被确认,晚近研究揭示,IL 4受体的激活可**JAK1和JAK3的活化,导致特定的酪氨酸磷酸化和STAT6活化。在靶基因破坏造成的STAT6缺陷的小鼠,可观察到严重的IL 4依赖的免疫反应缺陷,包括Th2细胞分化,B细胞增殖,免疫球蛋白向IgE转换障碍,抗原诱导的气道高反应性,黏液生成,细胞表面标志(如CD23)和主要组织相容性复合物Ⅱ等表达严重受损。STAT6的选择性抑制作用对IL 4依赖的哮喘等过敏性疾病是一种有吸引力的治疗途径。据报leflunomide,一种酪氨酸激酶抑制剂,可消除STAT6的酪氨酸磷酸化作用,阻碍STAT6连接到位于IgG1启动子区域的STAT6DNA连接位点,从而使IgG1生成减少。leflunomide已上市,商品名为Arava。世界范围内的临床研究证实,Arava的副作用中罕见致死性肝损伤,大部分出现在治疗的6个月内,还有罕见严重感染,包括致死性败血症。这组抑制剂在治疗哮喘的有效性和安全性方面还有待进一步证实。

许多证据支持Lyn、Syk和JAK激活的STAT6在哮喘发病机制中起重要作用这一概念,酪氨酸激酶抑制剂作为肥大细胞稳定剂在治疗哮喘等过敏性疾病是有效治疗方法。但酪氨酸蛋白激酶家族太大了,且还有复杂的亚家族。对设计具有高特异性的酪氨酸蛋白激酶亚型造成障碍。

10　NF-κB抑制剂

除了STATs,NF-κB代表了另一种转录因子家族,在哮喘的慢性炎症中可能起重要作用。目前,5种已知的哺乳动物的NF-κB/Rel蛋白已被证实。NF-κB的蛋白水解活化形式是由p50和p65亚单位构成的异二聚体。无细胞**时,NF-κB作为含有内源性抑制蛋白IκB的非活化复合物位于细胞浆内。IκB是IκBα最丰富的对碘氧基苯甲醚形式。在细胞**下,IκBα由IκBα 特异性激酶复合物(IKK)活化,导致IκB被蛋白酶遍在蛋白化作用和降解。然后,活化的NF-κB异位到细胞核,连接特异κB元素,启动转录编码炎症前蛋白的基因,如细胞因子(IL-1β,TNF-α)、趋化因子(IL-8,RANTES,嗜酸粒细胞趋化因子)和黏附分子(VCAM-1,ICAM-1)[9]。在哮喘的支气管上皮细胞,暴露于过敏原Derp1使NF-κB活化,GM CSF和RANTES表达增加。此外在哮喘患者而非COPD患者获得的气道上皮细胞和巨噬细胞中,p65亚单位表达和NF-κBDNA结合均增加。据报道缺乏NF-κB的p50亚单位的小鼠由于IL-5和嗜酸粒细胞趋化因子的生成减少不能产生嗜酸粒细胞增高的气道炎症。所有这些均支持NF-κB在哮喘发病机制中的假定作用。现在研发的大部分方法都是针对活化NF-κB的信号途径或将NF-κB连接在DNA上。已证实糖皮质激素可通过糖皮质激素受体和NF-κB之间的蛋白 蛋白间的相互作用直接抑制NF-κB,也可促进IκB在一些细胞类型中的表达[10]。选择性抑制这些转录因子,将可能是治疗

这种气道疾病的一种很有希望的策略。研发的NF-κB抑制剂包括环孢素A,FK506,阿司匹林,丝氨酸蛋白酶抑制剂,t**tolide和triflusal。这些药物还处于初级研究阶段,进入临床试验还有待时日。但对基因敲除的小鼠研究表明NF-κB缺失可导致免疫缺陷或致死性发育异常。因此需要更多的研究来测定NF-κB抑制剂的有效性和副作用。

11　结论

综上所述,免疫调节的治疗方法是通过减弱哮喘的炎症前过程,或增强宿主的抗炎反应机制起作用。这些调节性治疗不仅包括对过敏性疾病的治疗,还可降低相关疾病的发病率和死亡率。但哮喘的发病机制非常复杂,哮喘的免疫调节治疗还处于不断探索中。不远的将来,免疫调节治疗将在哮喘的治疗中发挥重要作用。

大**翅

好贴.要顶起来