劉蓉蓉,聶麗華 綜述,楊 欣 審校
重慶北部寬仁醫(yī)院耳鼻喉科,重慶 401120
變應(yīng)性鼻炎(AR)為臨床常見疾病,患者以鼻癢、陣發(fā)性噴嚏、多清涕、鼻阻為主要臨床表現(xiàn),可合并變應(yīng)性結(jié)膜炎、變應(yīng)性哮喘等多種疾病,嚴重影響患者生活質(zhì)量,甚至危及生命。目前臨床治療手段非常有限,以藥物控制為主,但難以解決部分患者療效不佳及停藥后復(fù)發(fā)問題。免疫治療是在探討AR發(fā)病機制的基礎(chǔ)上,力圖阻斷變態(tài)反應(yīng)病理機制中的一個或多個有效環(huán)節(jié),從而發(fā)揮治療作用。免疫治療是目前最具前景和最值得期待的研究方向。本文重點綜述各細胞因子抗體在AR治療中的作用和相關(guān)分子機制,希望能為AR免疫治療的臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。
TNF-α是一種多功能炎癥細胞因子,主要由單核-巨噬細胞通過免疫球蛋白(Ig)E依賴的方式產(chǎn)生并釋放,可促使Th細胞向Th2方向分化,導(dǎo)致Th1/Th2分泌的細胞因子失衡,誘導(dǎo)由免疫球蛋白(Ig)E介導(dǎo)的Ⅰ型變態(tài)反應(yīng),是AR治療研究的靶點之一[1]。唐橋斐等[2]采用腹腔注射及鼻腔滴注卵清蛋白(OVA)的方法成功建立AR小鼠模型。實驗組小鼠鼻腔滴入TNF-α單克隆抗體,并對小鼠進行行為學(xué)評分。建模成功后處死小鼠,取其鼻腔分泌物及鼻黏膜組織進行蘇木精-伊紅染色觀察細胞形態(tài)學(xué)變化,TUNEL原位末端標記法觀察細胞凋亡情況,并采用酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測鼻黏膜液中TNF-α、白細胞介素(IL)-1β、IgE的表達水平,蛋白質(zhì)印跡法檢測核因子(NF)-κB p65、NF-κB抑制蛋白及凋亡相關(guān)蛋白水平變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),實驗組小鼠的鼻腔黏膜炎性反應(yīng)明顯減輕,組織切片中無明顯腺體增生和嗜酸性粒細胞浸潤,凋亡細胞數(shù)量較對照組明顯減少。此外,TNF-α、IL-1β、IgE水平均降低,NF-κB p65、cleaved caspase-3、Bax相對表達水平降低(P<0.01),NF-κB抑制蛋白與B淋巴細胞瘤-2蛋白相對表達水平升高(P<0.01)。TNF-α抗體能有效減少鼻黏膜中嗜酸性粒細胞的數(shù)量和趨化因子的表達,并抑制NF-κB信號通路的激活,減低特異性變態(tài)反應(yīng),進而對AR起到治療作用,這一結(jié)論已得到相關(guān)研究證實[3]。
自噬是真核生物細胞內(nèi)程序性死亡的一種特殊方式,在多種生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用[4]。AR大鼠鼻黏膜上皮細胞中存在線粒體自噬現(xiàn)象[5],應(yīng)用自噬抑制劑3-甲基嘌呤可顯著改善OVA誘導(dǎo)的哮喘小鼠肺組織的病理學(xué)變化,降低肺泡灌洗液中嗜酸粒細胞數(shù)量[6],說明自噬參與了變態(tài)反應(yīng)炎癥的發(fā)生和發(fā)展,但具體機制尚不明確。張爽等[7]的研究結(jié)果顯示,AR小鼠鼻黏膜組織中LC3BⅡ/Ⅰ、Beclin-1、ATG5及ATG7的表達水平較對照組升高,p62的表達水平降低,進一步證實了細胞自噬參與了AR的發(fā)病機制。而采用TNF-α單克隆抗體干預(yù)后,上述細胞因子的表達水平明顯降低,p62的表達水平明顯升高。自噬抑制劑3-甲基嘌呤和激活劑西羅莫司的相反作用,更進一步證實了TNF-α單克隆抗體對AR小鼠的治療作用可能同降低細胞自噬水平有關(guān)。
董慶喆等[8]的研究方法與唐橋斐等[2]相似,通過小鼠腹腔注射及鼻腔滴注OVA建立AR模型成功后,在每次鼻腔激發(fā)之前的不同時間給予生理鹽水和不同劑量的IL-17 mAb滴鼻和(或)腹腔注射,進而對小鼠進行行為學(xué)評分,用迪夫快速染色液法觀察鼻腔灌洗液中嗜酸性粒細胞浸潤情況,酶聯(lián)免疫吸附試驗檢測血清及鼻腔灌洗液中IL-6、IL-10水平,鼻黏膜組織行甲苯胺藍染色觀察肥大細胞數(shù)量及脫顆粒情況。研究結(jié)果表明,F(xiàn)組小鼠(于每次OVA鼻腔激發(fā)前4 h給予5 μg IL-17 mAb腹腔注射)行為學(xué)評分(撓鼻及噴嚏次數(shù)),以及鼻腔灌洗液中嗜酸性粒細胞數(shù)均少于對照組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。IL-17A是Th17細胞分泌的主要細胞因子,可誘導(dǎo)IL-6、IL-8等細胞因子的合成和分泌,是一種致炎細胞因子[9],在變態(tài)反應(yīng)疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。高劑量的(5 μg)IL-17 mAb腹腔注射處于激發(fā)階段的AR小鼠,促使AR小鼠血清中IL-6水平降低,而血清中及鼻腔灌洗液中IL-10水平升高,這些細胞因子的水平變化可能是通過抑制Th17,從而促進Treg的分化,進而對變態(tài)反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用。該研究證實了IL-17單克隆抗體對AR具有治療作用,但并未給出推薦的劑量和給藥途徑,尚有待進一步研究。
IL-6主要由淋巴細胞及巨噬細胞等多種免疫細胞產(chǎn)生,既是促炎因子又是抑炎因子。它是感染性疾病、關(guān)節(jié)炎、腫瘤等疾病處于急性期時的一種重要炎癥介質(zhì)。IL-6水平與疾病治療效果密切相關(guān)[10]。劉陽等[11]的研究證實IL-6抗體對AR小鼠有明確的治療作用:在激發(fā)階段鼻腔給予IL-6抗體后,小鼠鼻腔灌洗液中Th2細胞的標志性細胞因子IL-4水平明顯降低,而Th1細胞的標志性細胞因子干擾素-γ沒有明顯變化,提示IL-6抗體可能通過直接或間接抑制Th2細胞因子分泌,從而抑制變態(tài)反應(yīng),具體機制尚有待進一步研究。
奧馬珠單克隆抗體是目前最具代表性的IgE單克隆抗體,是通過雜交瘤技術(shù)獲取的重組人源化IgE單克隆抗體。為了避免發(fā)生藥敏反應(yīng),人為去除了抗原決定區(qū),僅保留與IgE結(jié)合的互補決定區(qū),奧馬珠單克隆抗體具有高IgE特異性和結(jié)合力,但僅與游離IgE結(jié)合,以避免受體交聯(lián)和相關(guān)炎癥細胞的激活,這是其安全性的重要保證。除了細胞免疫之外,因為奧馬珠單克隆抗體能與B淋巴母細胞和記憶B淋巴細胞膜表面的IgE結(jié)合,因此對體液免疫也有一定的抑制作用。目前,奧馬珠單克隆抗體主要用于12歲以上中、重度變應(yīng)性哮喘的第五級治療[12-13],但其對AR的治療作用也正日益受到關(guān)注。
奧馬珠單克隆抗體的治療效果具有劑量依賴性,給藥劑量取決于患者治療前的體質(zhì)量和血清IgE水平,當奧馬珠單克隆抗體的劑量達到基礎(chǔ)IgE水平的15倍以上時,即可迅速降低血清中游離IgE的水平,進而對變應(yīng)性哮喘和AR起到顯著的治療效果,尤其對中、重度AR治療效果更佳。但奧馬珠單克隆抗體起效緩慢,至少需要28周的時間,對于急性哮喘和鼻炎發(fā)作的患者而言,給藥周期過長。而且奧馬珠單克隆抗體的療效與血清游離IgE水平密切相關(guān),所以在臨床癥狀緩解后不能驟然停藥,否則將引起血清游離IgE水平驟然升高,從而導(dǎo)致哮喘和鼻炎復(fù)發(fā)并加重,甚至引發(fā)生命危險。奧馬珠單克隆抗體總體耐受性良好,常見不良反應(yīng)有頭痛、上呼吸道感染、注射部位紅腫等,常可自行消退,目前尚未見藥物過敏等嚴重不良反應(yīng)的報道,臨床應(yīng)用前景廣闊[14]。
奧馬珠單克隆抗體的安全性在其他研究中也得到證實,LIAO等[15]報道2例接受奧馬珠單克隆抗體治療的妊娠期慢性自發(fā)性蕁麻疹患者,并回顧分析11例妊娠期接受奧馬珠單克隆抗體治療患者的公開資料。結(jié)論是所有患者的慢性自發(fā)性蕁麻疹得到有效控制,孕期無明顯不良反應(yīng),并最終產(chǎn)下健康嬰兒。
利格列珠單克隆抗體是人源化IgE抗體,與IgE結(jié)合的親和力高于奧馬珠單克隆抗體。TRISCHLER等[16]的多中心、隨機、雙盲研究證實,利格列珠單克隆抗體對輕度過敏性哮喘患者吸入和皮膚過敏源激發(fā)反應(yīng)的療效大于奧馬珠單克隆抗體,但對于大劑量吸入皮質(zhì)激素聯(lián)合長效β2-激動劑未得到充分控制的重癥哮喘患者,利格列珠單克隆抗體并未顯示出優(yōu)于安慰劑或奧馬珠單克隆抗體的優(yōu)勢。
趨化因子是由成纖維細胞、單核細胞、淋巴細胞、上皮細胞、激活的血小板等分泌的一類小分子分泌型蛋白質(zhì),由70~100個氨基酸組成。其主要作用是通過與趨化因子受體結(jié)合,趨化各類炎癥細胞在局部聚集,從而引發(fā)炎性反應(yīng),如AR患者的鼻黏膜組織切片中可以見到大量的嗜酸性粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞浸潤,且都處于活化狀態(tài)。與AR的發(fā)病關(guān)系較密切的趨化因子是CCL和CXCL兩類。
Rantes/CCL5是CCL家族中的一種趨化嗜酸粒細胞和T淋巴細胞的趨化因子。Rantes在AR鼻黏膜組織勻漿中的水平明顯高于正常鼻黏膜組織,實時熒光定量PCR檢測也證實Rantes的mRNA表達明顯升高。應(yīng)用Rantes受體拮抗劑AOP-Rantes可以有效阻止嗜酸性粒細胞和T淋巴細胞在鼻黏膜的局部聚集,從而減輕鼻炎癥狀。Eotaxin也是屬于CCL家族,由73個氨基酸組成,是一種嗜酸粒細胞特異性趨化因子。HANAZAWA等[17]對9例AR患者采用Eotaxin噴鼻,結(jié)果誘發(fā)典型的AR癥狀,鼻腔灌洗液中發(fā)現(xiàn)大量嗜酸性粒細胞,而在鼻腔灌洗液和鼻黏膜中淋巴細胞、嗜堿粒細胞和巨噬細胞的數(shù)量并無改變,因此推測Eotaxin是嗜酸粒細胞特異性趨化因子,與AR發(fā)病有著密切的關(guān)系。Eotaxin可以動員骨髓中的嗜酸性粒細胞入血,促進嗜酸性粒細胞與內(nèi)皮細胞黏附,增加血管通透性,使其得以在局部組織聚集,并活化局部組織的嗜酸性粒細胞,釋放炎癥因子而引發(fā)變態(tài)反應(yīng)。
單核細胞趨化蛋白(MCPs1-5)也是一種CCL類趨化因子,其中與AR有關(guān)的亞型主要是MCP-1、MCP-3、MCP-4。組胺能誘導(dǎo)AR患者鼻黏膜中CCL類趨化因子(包括MCP-1、MCP-3、Eotaxin、Rantes)的表達,而這些趨化因子又促進炎癥細胞在局部聚集,進一步釋放組胺等炎癥遞質(zhì),如此形成惡性循環(huán),導(dǎo)致AR加重和反復(fù)發(fā)作。
所有的趨化因子都是通過與其相應(yīng)的趨化因子受體結(jié)合而發(fā)揮作用。具有抗原提呈作用的樹突狀細胞表面表達CCR7,通過與CCL21結(jié)合,促使樹突狀細胞從淋巴結(jié)游走并聚集到炎癥局部,Th0細胞接觸到樹突狀細胞提呈的變應(yīng)原后,分化為Th2細胞,導(dǎo)致Th2與Th1細胞失衡。Th2細胞表面主要表達CCR4和CCR8,而Th1細胞表面主要表達CXCR3和CCR5。Th2細胞通過產(chǎn)生IL-4和IL-13,誘導(dǎo)B淋巴細胞分化產(chǎn)生抗原特異性IgE,IgE及其特異性高親和力受體FcεRI在肥大細胞、嗜酸性粒細胞表面結(jié)合,完成過敏反應(yīng)的致敏階段,當機體再次接觸過敏源時,過敏源直接與致敏細胞膜上的受體FcεRI結(jié)合,產(chǎn)生IgE交聯(lián),激活下游信號通路,誘發(fā)瀑布式級聯(lián)變態(tài)反應(yīng),使機體出現(xiàn)嚴重的過敏癥狀[18]。
嗜酸粒細胞是呼吸道過敏性疾病中的主要效應(yīng)細胞,其表面主要表達CCR3和CCR1,以CCR3為主。CCR3能與多種CCL類趨化因子結(jié)合,包括Rantes、Eotaxin、MCP-1、MCP-3等,是介導(dǎo)嗜酸粒細胞到達炎癥局部的主要趨化因子受體,在AR的發(fā)病機制中起重要作用。有研究證實,抗原激發(fā)后嗜酸性粒細胞、CD34+、CD34+/CCR3+在哮喘小鼠支氣管肺泡灌洗液、外周血骨髓懸液中有不同程度的升高[18]。模型組小鼠的肺泡灌洗液中Eotaxin水平在抗原激發(fā)后6 h與對照組相比有明顯升高[19]。抗-CCR3單克隆抗體可能成為AR免疫治療中重要的研究方向。
CCR3主要位于細胞質(zhì)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞內(nèi)膜系統(tǒng)中[20]。CCR3可以與CCL11、CCL24、CCL26等多種趨化因子結(jié)合,其中對CCL11親和力最大[21]。CCR3由胞外N-末端、7個跨膜α螺旋(TM核心)、胞內(nèi)C-末端、3個胞內(nèi)環(huán)和胞外環(huán)組成。趨化因子與胞外N-末端及胞外環(huán)結(jié)合后,誘導(dǎo)CCR3發(fā)生變構(gòu)和磷酸化,激活PI3K信號通路,從而激發(fā)ERK1/2,PI3Kγ等多種下游信號通路發(fā)生作用[22]。CCR3主要通過與自分泌的Eotaxin結(jié)合,誘發(fā)嗜酸性粒細胞原位造血,即誘導(dǎo)CD34+、CD38+等多種骨髓干細胞向嗜酸性粒細胞分化并向炎癥部位聚集,進而通過胞吐作用、零碎脫顆粒、細胞溶解等多種方式進行脫顆粒,釋放嗜酸粒細胞陽離子蛋白、嗜酸粒細胞過氧化物酶、嗜酸粒細胞源神經(jīng)毒素、主要堿性蛋白等多種炎癥介質(zhì)[23-25],破壞細胞膜磷脂雙分子層的完整性,從而損傷氣道上皮,導(dǎo)致氣道高反應(yīng),還可以通過合成白三烯誘發(fā)劇烈的氣道收縮,最終導(dǎo)致變態(tài)反應(yīng)性病理改變和臨床癥狀[26]。
肥大細胞也是變態(tài)反應(yīng)的主要效應(yīng)細胞之一,由骨髓中表達CD34+、CD117+和CD13+的多能祖細胞分化而成。根據(jù)肥大細胞分泌顆粒的特異性及蛋白酶差異,將人類肥大細胞分為MCT和MCTC兩種亞型,后者主要存在于皮膚及黏膜下層。在接觸過敏源后,肥大細胞升高Eotaxin-1的表達,其N-末端絲氨酸殘基可與CCR3特異性定向結(jié)合,CCR3通過激活G蛋白釋放FcεRIa亞基,然后將其耦合到磷脂酰肌醇3-激酶γ并擴增變應(yīng)原刺激的Ca2+內(nèi)流,刺激肥大細胞脫顆粒。FcεRI的四聚體與IgE結(jié)合的高親和力及緩慢解離的特點,決定其在速發(fā)相過敏反應(yīng)中的關(guān)鍵作用,也是肥大細胞持續(xù)致敏和對過敏源易感的基礎(chǔ)[27]。CCR3抗體能有效阻斷上述信號傳導(dǎo)通路,在各種變態(tài)反應(yīng)性疾病中起到治療作用。CCR3基因敲除或應(yīng)用CCR3抑制劑AXP1275均可明顯抑制AR小鼠鼻黏膜內(nèi)嗜酸性粒細胞脫顆粒過程、IgE表達等[28]。
變態(tài)反應(yīng)機制復(fù)雜,涉及多種細胞因子和信號傳導(dǎo)通路,對其分子機制的探討是治療變態(tài)反應(yīng)性疾病的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。目前針對不同環(huán)節(jié)的免疫治療研究已經(jīng)取得諸多進展,但部分分子機制尚未完全闡明,距離臨床應(yīng)用尚有漫長的道路,需要更加深入的研究和思考。