支气管哮喘的免疫治疗进展

徐 艳,何成诗

(成都中医药大学临床医学院,成都610075)

支气管哮喘是临床常见病和多发病,且近年来发病率有上升趋势,目前病因还不十分清楚,随着对哮喘气道慢性炎症机制的深入研究,免疫学机制在哮喘的发生、发展中起了重要作用,Th1/Th2免疫失衡(Th1功能相对抑制,Th2功能相对亢进)是哮喘发病主要免疫学机制。Th1主要分泌IFN-γ、IL-2、IL-12等,介导细胞免疫并辅助B细胞产生有吞噬作用的IgM、IgA,抑制IgE生成;Th2主要分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13,介导体液免疫,辅助B细胞合成IgE。正常情况下,Th0细胞按一定比例分化成T h1和T h2细胞,维持机体正常的细胞免疫和体液免疫;若Th2细胞功能相对亢进,将导致哮喘和其他过敏性疾病发生。通过抑制一些细胞因子的合成、合成一些细胞因子或受体拮抗剂,为哮喘治疗的新思路。

1 特异性免疫治疗

特异性免疫治疗(specific immunotherapy,SIT)亦称脱敏疗法(desensitization)和减敏疗法(hyposensitization),是通过逐渐增加特异性变应原量使机体对该过敏原耐受,当机体再次接触相应抗原时不再产生过敏反应或降低过敏反应的程度。如果知道特异性变应原,把变应原配成不同的浓度,通过多次反复接触特异性变应原,使患者产生免疫耐受,达到控制或减轻过敏反应。SIT可延缓哮喘发展进程、减少合并用药量,是目前唯一可以改变过敏性疾病进程的治疗方法。

1.1 SIT作用机制

1.1.1 纠正Th1/Th2免疫失衡

正常情况下,受环境信息的影响,Th0细胞按一定比例向Th1和Th2型细胞分化,Th1和Th2型细胞因子相互抑制彼此表型的分化和功能,两者处于相对平衡状态,维持机体正常的细胞和体液免疫功能。现有研究表明,支气管哮喘是以Th2反应为优势的变态反应性疾病[1]。Th2细胞占优势,导致IL-4、IL-5等细胞因子释放增加,从而促进B淋巴细胞产生IgE,导致肥大细胞、嗜碱性粒细胞脱颗粒,释放炎症介质,引起过敏反应。SIT选择性地将Th2应答转化为Th1应答,产生IL-2、IL-12和IFN-γ,发挥抗过敏及抑制Th2型细胞活性作用。

1.1.2 IgG4封闭抗体理论

SIT诱导B淋巴细胞产生抗原特异性IgG4,IgG4可以阻断变应原与肥大细胞表面IgE结合,避免炎症介质的释放。屋尘螨特异性免疫治疗70 d后,外周血中IgA、IgG1、IgG4明显增加,而IgE水平无明显变化,同时血清IgG4和变应原特异性IgE呈负相关,提示SIT通过调节IgG4/IgE比例,抑制变态反应[2]。M.Akdis等[3]研究证实,IgG4不但可以阻止变应原与肥大细胞表面IgE交联,还可以结合于B淋巴细胞表面的低亲和力IgE受体,阻止B淋巴细胞进一步活化,导致变态反应发生率明显下降。

1.1.3 对免疫效应细胞的抑制作用

SIT促进T细胞分化为大量CD4+、CD25+调节性T细胞,其产生抑制性细胞因子IL-10和转化生长因子β(TGF-β)。IL-10是一种多效应细胞因子,对多种细胞表现免疫抑制作用,可抑制Th1和Th2细胞因子分泌,产生特异性T细胞克隆不应答,抑制IgE生成,同时IL-10是IgG4的启动因子,能促进抗原特异性IgG4合成。最近有证据表明促进IL-10分泌的T调节细胞数量和活性受抑制可能是哮喘发病的重要原因[4]。变应原SIT能有效抑制肥大细胞、嗜碱性粒细胞的敏感性,减少IgE介导的组胺释放。

1.1.4 变应原制剂

安全有效的标准化疫苗是SIT的前提,其质量直接关系SIT的治疗效果和安全性。目前已在临床应用和新研制的主要变应原制剂有水性变应原制剂、缓释和修饰变应原制剂、混合性变应原制剂、重组变应原制剂及目前正在研制开发编码特异变应原蛋白质的质粒DNA(pDNA)。随着生物医学和免疫学的发展,研制开发高质量、标准化的变应原制剂将成为国内外研究热点。

1.2 治疗方案

按给药途径分为皮下注射(SCIT)、舌下含服(SLIT)、口服给药(OIT)、吸入给药(LNIT)、局部支气管给药(LBIT);按疗程分为常规免疫疗法、季节前免疫疗法、突击疗法。因皮下注射免疫疗法的效果得以肯定,作为常规免疫疗法,疗程分为剂量递增和剂量维持2个阶段。舌下含服疗法通过舌下黏膜吸收抗原诱导产生免疫耐受,其确切机制目前仍不清楚。B.Bohle[5]等研究了SLIT治疗4周及52周时外周血中T细胞及其功能变化情况,发现在SLIT第4周时能诱导T调节细胞产生IL-10进而抑制Th2细胞活动,第52周时则可产生变应原特异性Th细胞的免疫偏移,从而进一步阐明了SLIT短期及长期作用的细胞及分子免疫性机制。

1.3 疗效评价

M.J.Abramson等[6]对88项经严格标准挑选的临床研究进行Meta分析,证实SIT可以显著减轻支气管哮喘症状、减少用药量及支气管哮喘的恶化、减轻特异性气道高反应性。全球哮喘防治创议(GINA)已经把SIT纳入哮喘的规范化治疗范畴。事实上,免疫治疗疗效取决于变应原的性质、个体遗传性、病变部位、免疫治疗的方法、剂量、持续时间、患者的依从性等。SIT的作用机制错综复杂,机制的阐明对提高SIT疗效和安全性有重要意义。

2 非特异性免疫治疗

尽管随着变应原疫苗的标准化,SIT的临床疗效已得到肯定,但对于重症哮喘、变应原不明确,5岁以下儿童等一些特殊类型的哮喘,SIT仍受到限制,非特异性免疫治疗(non-specific immunotherapy)可以弥补SIT的不足。

2.1 卡介苗

卡介苗(BCG)多糖核酸(BCG-PSN)可调解机体免疫和Th1/Th2平衡,增强抗病能力,通过稳定肥大细胞,封闭IgE功能、减少颗粒细胞释放活性物质,减轻支气管痉挛,达到抗过敏及平喘的作用。多个研究证明BCG-PSN可抑制过敏性反应及T h2型免疫反应,减少EOS的浸润,降低气道高反应性,使支气管肺泡灌洗液中IL-4、IL-5水平降低,并可诱导脾脏单个核细胞分泌IFN-γ,增加IFN-γ的水平[7]。在进行BCG-PSN免疫的哮喘儿童中,IFN-γ、IFN-β的表达对炎症刺激均有反应,而没有进行BCG-PSN免疫的则没有反应,其原因考虑与幼年时期卡介苗接种刺激免疫系统的成熟并加强Th1型免疫反应有关[8]。BCG-PSN的免疫治疗必须采取小量、多次、长期的方法,使机体维持低度的免疫水平。

2.2 磷酸二酯酶4抑制剂

磷酸二酯酶(PDE4)广泛表达于各种炎症细胞和结构细胞,具有抗炎和免疫抑制作用,但扩张支气管作用较弱。主要抗炎作用机制[9]包括:1)抑制T细胞增殖及分泌;2)抑制嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞、中性细胞激活、脱颗粒及炎症介质释放;3)促进单核细胞分泌IL-10,抑制TNF-α的产生;4)降低肺微血管内皮细胞的通透性,减轻微血管渗漏。目前已有第一代的咯利普兰(Rolipram)及第二代的西咯米司特(Cilomilast)、咯拉米司特(Roflumilast)、吡拉米司特(Piclamilast)、罗氟司特(Roflumilast)。J.Bousquet等[10]用双盲双模拟法对499例持续性哮喘患者进行研究,结果显示,罗氟司特在改善哮喘症状积分上明显优于单纯吸入二丙酸氯地米松组。PDE4抑制剂的主要不良反应有头痛、恶性、呕吐、腹痛、腹泻等消化道反应。

2.3 DNA疫苗

DNA疫苗又称基因疫苗,将携带外源抗原的基因与DNA质粒连接,质粒载体注入宿主体内,在宿主体内产生抗原,导致免疫耐受的产生,调节Th1/Th2细胞功能紊乱。在DNA结构中,发现一种非甲基化的胞嘧啶磷酸-鸟嘌呤寡核苷酸(CpG)序列,具有很强的免疫刺激作用,诱导强烈的Th1反应,抑制Th2反应从而抑制嗜酸性粒细胞的活性和气道高反应性,从根本上改变了哮喘的病理过程。用重组变应原与含CpG序列的联合疫苗进行免疫,不仅能增强T h1细胞的功能,还可减少T h2细胞因子的生成和嗜酸性粒细胞浸润。DNA疫苗接种后表达抗原蛋白的时间较长,能强化B细胞和T细胞记忆,引发持久的体液免疫和细胞免疫。目前大多数据来自动物实验,进一步大规模的临床试验将决定基因疫苗对人体的安全性、有效性[11]。

2.4 核因子κ B抑制剂

核因子κ B(NF-κ B)作为一种多功能转录因子,参与调整多种炎症蛋白基因的表达。激活后可促进细胞因子、黏附分子和趋化因子的表达,与多种炎症疾病,特别是支气管哮喘密切相关,在哮喘发病中有重要作用。NF-κ B可诱导细胞因子的表达,在中、重度哮喘中NF-κ B p65的表达明显高于对照组,活性明显升高的NF-κ B使炎症介质产物的水平明显升高[12]。近年来已经报道对NF-κ B活性有明显抑制作用的中药提取物中,很多都是苷类物质,包括许多黄酮类化合物、非黄酮多酚物质和一些其他苷类物质[13]。因此NF-κ B不但成为炎症、肿瘤等疾病新的治疗策略[13],而且已成为新药开发的重要靶点。

3 细胞因子调节剂

3.1 IL-4

IL-4是主要由Th2细胞分泌的一种细胞因子,能够刺激B淋巴细胞合成IgE,对嗜酸性粒细胞的募集、趋化、浸润起主要作用。IL-4阻断抗体,能抑制抗原诱导的气道高反应性、杯状细胞增生和嗜酸性粒细胞浸润。人源化IL-4单抗Pascolizumab(SB240683)能抑制Th2细胞激活和IgE合成,抑制肥大细胞和嗜酸性粒细胞趋化,减轻呼吸道炎症,对治疗支气管哮喘可能有效[14]。

3.2 IL-5

IL-5由活化Th2细胞和肥大细胞产生,是调节嗜酸性粒细胞功能的最重要的细胞因子。在体外能介导嗜酸性粒细胞前体细胞的终末分化,激活成熟的嗜酸性粒细胞;在体内能延长过敏性炎症部位嗜酸性粒细胞的生存时间。目前人工合成的抗IL-5抗体如美泊利单抗(Mepolizumab)、SC55700,可阻断抗原诱导的嗜酸性粒细胞在肺部聚集,减轻炎症反应和气道高反应性。P.Haldar等[15]进行的临床研究表明,美泊利治单抗可以减少哮喘急性发作,降低难治性哮喘患者外周血和痰液中的嗜酸性粒细胞。P.Nair等[16]的研究结果表明美泊利单抗不仅能减少患者外周血和痰液中的嗜酸性粒细胞,还能减少患者皮质醇的用量。目前新合成的IL-5受体拮抗剂维甲酸正在临床试验中。

3.3 IL-13

IL-13主要由Th2细胞产生,能使B细胞合成的免疫球蛋白向IgE转化,诱导气道高反应性和黏液高分泌,促进气道上皮细胞释放嗜酸性粒细胞趋化因子Eotaxin。IL-13可不依赖于IL-4、IgE及嗜酸性粒细胞等传统途径而诱发哮喘的所有症状,因此被认为是哮喘发病中极为重要的一种介质。研究表明抗IL-13的单克隆抗体可明显抑制气道的高反应性、嗜酸性粒细胞炎症和气道重塑[17]。气道重塑的一个显著特征即表现为气道上皮杯状细胞化生、黏液分泌增多,从而导致气道的阻塞。

3.4 TNF-α

TNF-α是由单核巨噬细胞产生,通过增加细胞间黏附分子-1(ICAM-1)的表达,促进炎症细胞在气道表面的黏附力,趋化嗜酸性粒细胞释放白三烯(LTS)、血小板活化因子(PAF)、前列腺素(PG)等炎性介质,加剧炎症反应,导致组织损伤[18]。同时还可刺激气道平滑肌,产生调节激活正常T细胞表达和分泌IL-8,加剧炎症反应。抗TNF-α抗体明显减轻肺组织炎症反应,支气管肺泡灌洗液中的嗜酸性粒细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、中性粒细胞较无关抗体处理组大幅度下降,同时也降低了肺内Eotaxin水平[18]。目前最具潜力的是可口服给药的TNF-α转化酶抑制剂。

3.5 IL-10

IL-10具有很强抗炎作用的细胞因子,由单核巨噬细胞、Th2产生,能抑制多种炎性介质的合成,下调肥大细胞表面IgE高亲和力受体的表达,抑制肥大细胞激活和嗜酸性粒细胞的活性,调整IL-4诱导的B细胞活性。小鼠实验证明,抗炎细胞因子,尤其是IL-10,具有潜在的缓解哮喘气道炎症的能力[19]。IL-10还可抑制Th2细胞反应和促进IgE向IgG4转换,减轻气道的炎症和对抗原的敏感性。用基因工程开发IL-10的选择性免疫调节剂,找到IL-10免疫活化和免疫抑制作用的平衡点,是有效治疗哮喘的研究与发展方向。

3.6 IL-12

IL-12由单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞(DC)和其他抗原提成细胞(APC)分泌。诱导Th1细胞分化和功能的产生,增加Th1细胞因子INF-γ的表达,抑制Th2细胞因子IL-4、IL-5、IL-13的产生,维持Th1/Th2平衡。K.Kuribayashi等[20]研究发现腹腔注射重组IL-12能抑制抗原诱发的小鼠气道炎症和气道高反应性,限制嗜酸性粒细胞向气道内浸润、激活和减轻气道高反应性,降低肺组织IL-4、IL-13和IgE水平。虽然临床研究显示外源性IL-12治疗哮喘会伴有严重细胞因子毒性作用,但随着用药方式的更新,IL-12可能会成为新一代的抗哮喘药物。

3.7 INF-γ

INF-γ来源于Th1细胞,能促进Th1细胞分化,抑制Th2细胞表型的分化和功能,减少IgE产生及炎症介质释放。动物实验表明,雾化吸入IFN-γ后,可明显抑制IL-4诱导的小鼠B细胞增殖,抑制气道高反应性和嗜酸性粒细胞浸润。对于严重、长期口服糖皮质激素的患者,IFN-γ还可以改善患者肺功能,减少激素用量和夜间哮喘发作[21]。

4 抗IgE单克隆抗体

IgE是哮喘发病的关键环节,总IgE水平对判断哮喘病情进展有着十分重要的价值[22]。目前用于临床的人源化重组IgE单克隆抗体奥马珠单抗(Omalizumab),主要用于治疗成人和青少年中-重度持续性哮喘。奥马珠单抗通过与血清游离IgE特异性结合,阻断IgE与其相应受体结合,同时下调效应细胞(肥大细胞、嗜碱性粒细胞等)表面高亲和力IgE受体密度,抑制B淋巴细胞合成IgE,导致肥大细胞和嗜碱性粒细胞活性下降,阻止了IgE介导的炎症反应。W.Kamin等[23]研究儿童过敏性疾病长期使用奥马珠单抗是安全和可耐受的。但奥马珠单抗价格昂贵,只能作为哮喘的二线治疗,从药物经济学考虑[24]推荐适用于重度过敏性哮喘及需使用大剂量糖皮质激素的难治性过敏性哮喘。常见不良反应包括注射部位反应、上呼吸道感染、荨麻疹、头痛和喉炎等。

5 结语

近年来由于人们对哮喘发病免疫学机制认识的不断加深,除了传统的抗炎药物和支气管扩张药物外,免疫治疗是病因治疗,着眼于哮喘发病的起始阶段。随着抗原制剂标准化和给药方法的改进,SIT在哮喘治疗方面的作用越来越明显。细胞因子和基因治疗已取得一些进展,免疫反应过程中的多靶点治疗将为今后哮喘治疗提供更多的研究方向。

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