趨化因子及其受體與多發(fā)性硬化的關(guān)系及靶向治療進(jìn)展

李 濤，李 芳

(1.大連醫(yī)科大學(xué) 七年制2006級，遼寧 大連 116044；2.大連醫(yī)科大學(xué) 免疫學(xué)教研室，遼寧 大連 116044)

1 趨化因子及其受體的分類和結(jié)構(gòu)

1.1 趨化因子

趨化因子(Chemokine)是一類能誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞向特定部位浸潤和聚集的具有趨化作用的細(xì)胞因子，在炎癥反應(yīng)發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用[1]。已有研究表明趨化因子在募集炎性細(xì)胞中起主要作用，能調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的活化、細(xì)胞因子分泌、細(xì)胞的黏附能力以及細(xì)胞毒效應(yīng)。它們是一類分子量8000～14000的結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的多肽超家族，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)50多種，根據(jù)2條標(biāo)準(zhǔn)即結(jié)構(gòu)和功能標(biāo)準(zhǔn)[2]，對其進(jìn)行分類：(1)根據(jù)分子N-端半胱氨酸(Cys)殘基的數(shù)目和位置，可將其分為4個(gè)亞家族[ 3-5]：①α即CXC亞家族；②β即CC亞家族；③γ即C亞家族；④δ即CX3C亞家族。其中，CXC家族包括CXCL1～CXCL16，CC家族包括CCL1～CCL28。CC家族主要作用于單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞；CXC家族主要作用于中性粒細(xì)胞；CX3C家族作用于自然殺傷細(xì)胞、活性T細(xì)胞和單核細(xì)胞；C家族僅作用于淋巴細(xì)胞。前兩種趨化因子及其受體在多發(fā)性硬化的發(fā)生發(fā)展中起到關(guān)鍵性作用，本文將著重闡述。(2)依據(jù)其功能分類：①炎癥型/誘導(dǎo)型趨化因子，受到炎癥刺激的調(diào)節(jié)，如CCL2、CCL3、CCL4、CCL5和CXCL8，即活化T細(xì)胞表達(dá)和分泌的調(diào)節(jié)因子，由脂多糖和細(xì)胞因子刺激產(chǎn)生和發(fā)揮調(diào)節(jié)。在炎癥時(shí)，其直接與病原接觸，迅速聚集單核細(xì)胞、粒細(xì)胞產(chǎn)生炎性反應(yīng)。②自穩(wěn)型/構(gòu)成型趨化因子，主要參與免疫細(xì)胞的移行和淋巴細(xì)胞的形成與活化[1]。

1.2 趨化因子受體

趨化因子受體屬G蛋白偶聯(lián)受體超家族，具有7個(gè)含疏水氨基酸的α螺旋跨膜結(jié)構(gòu)，經(jīng)異源三聚體G蛋白行使信號傳遞作用。G蛋白耦聯(lián)受體不僅在介導(dǎo)細(xì)胞遷移和粘附中起作用，而且影響其他過程如T細(xì)胞的分化，血管形成，以及T，B細(xì)胞和樹突細(xì)胞的成熟過程[6]。趨化因子受體根據(jù)其對應(yīng)的配體進(jìn)行分類，目前共發(fā)現(xiàn)18種，其中5個(gè)CXC受體(CXCR1～CXCR5)，11個(gè)CC受體(CCR1～CCR11)，以及CX3CR1和XCR1。趨化因子與其受體因子之間的關(guān)系十分復(fù)雜，并非單一的配體-受體結(jié)合方式。有些趨化因子可以激活多個(gè)不同受體發(fā)揮作用，且同一個(gè)受體具有和不同趨化因子的結(jié)合力，并被它們所激活。這種錯(cuò)綜復(fù)雜的作用方式可能是一種保證機(jī)體產(chǎn)生足夠防御反應(yīng)的自我保護(hù)機(jī)制[7]。但在自穩(wěn)型趨化因子中單一的配體-受體結(jié)合也是存在的[2]。

2 趨化因子及其受體在多發(fā)性硬化發(fā)病過程中的作用

2.1 多發(fā)性硬化發(fā)病過程中中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)內(nèi)的免疫應(yīng)答

多發(fā)性硬化的病理變化在很大程度上歸因于穿透血腦屏障并且在CNS中活化的自體反應(yīng)效應(yīng)T細(xì)胞[8]。(1)應(yīng)用髓鞘堿性蛋白(myelin basic protein，MBP)或蛋白脂蛋白(proteolipid protein，PLP)或髓鞘少突膠質(zhì)細(xì)胞糖蛋白(myelin oligodendrocyte glycoprotein，MOG)作為抗原免疫大鼠[6]，可復(fù)制多發(fā)性硬化的實(shí)驗(yàn)動物模型即實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE)，且將EAE大鼠識別MBP多肽片段激活的T細(xì)胞輸給正常大鼠，亦可引起EAE，提示多發(fā)性硬化是T細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫性疾病[6,9,10]，進(jìn)一步研究證明多發(fā)性硬化主要與輔助性T細(xì)胞有關(guān)[11]。另外，涉及CNS炎癥的固有細(xì)胞成分，如星形細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞通過產(chǎn)生趨化因子發(fā)揮重要的趨化作用。在多發(fā)性硬化和EAE的病灶內(nèi)，星形細(xì)胞表達(dá)CXCL10和CCL2，而導(dǎo)致了表達(dá)CXCR3、CCR2的白細(xì)胞的聚集[7]，而這兩種受體在T細(xì)胞上都有表達(dá)，這一點(diǎn)同樣支持了多發(fā)性硬化是T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫性疾病。(2)激活的T細(xì)胞通過血腦屏障后，與抗原呈遞細(xì)胞(antigen-presenting cells，APC)呈遞的靶抗原結(jié)合并加重炎性反應(yīng)，包括巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞活化及細(xì)胞因子的分泌[8,12]。(3)局部免疫事件也使大量B細(xì)胞進(jìn)入CNS，并促使B細(xì)胞向漿細(xì)胞轉(zhuǎn)化，發(fā)揮體液免疫的致病作用。

2.2 趨化因子在多發(fā)性硬化中發(fā)揮的作用

研究發(fā)現(xiàn)某些趨化因子如：CCL2、 CCL3、CCL4、CCL5、CXCL10在急性期EAE大鼠腦脊液和組織中表達(dá)量增多。而以上的幾個(gè)重要的趨化因子作用在于介導(dǎo)活化的T細(xì)胞和單核細(xì)胞募集。另外，已經(jīng)證實(shí)IFN-γ與多發(fā)性硬化發(fā)病相關(guān)，其在EAE中表達(dá)上升并且應(yīng)用其治療多發(fā)性硬化會加重病情[13]。在促炎細(xì)胞因子如IFN-γ和TNF-a的作用下，CNS內(nèi)的星形細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子，這會進(jìn)一步導(dǎo)致白細(xì)胞從血管外基質(zhì)進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)。

通過對EAE的研究，推測趨化因子可能通過以下過程參與多發(fā)性硬化的發(fā)病機(jī)制：(1)在APC的介導(dǎo)下，活化的T細(xì)胞與抗原再次結(jié)合[12]。血管周圍以及腦實(shí)質(zhì)中的自體反應(yīng)CD4+Th1細(xì)胞經(jīng)過抗原處理之后可以驅(qū)使巨噬細(xì)胞對髓鞘進(jìn)行攻擊，這已經(jīng)成為急性多發(fā)性硬化炎癥性脫髓鞘病變的標(biāo)志[14]。(2)通過APC再次激活的T細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子等細(xì)胞因子，刺激內(nèi)皮細(xì)胞表面粘附分子的表達(dá)，并降低BBB的防御作用。(3)趨化因子通過和趨化因子受體結(jié)合參與了多種炎癥細(xì)胞的招募和介導(dǎo)，在細(xì)胞移行過程中起了重要作用，與腦實(shí)質(zhì)病變的發(fā)生及其程度密切相關(guān)[15]：它們與內(nèi)皮細(xì)胞表面的趨化因子受體相互作用，造成炎性細(xì)胞在血管外募集進(jìn)而侵入腦實(shí)質(zhì)，并繼續(xù)過量分泌細(xì)胞因子如IL-1、IFN-γ、TNF-β、CXCL10、CCL2，同時(shí)刺激CNS中的膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生CXCL10、CCL2，誘導(dǎo)炎性細(xì)胞的進(jìn)一步浸潤。其過程為單核巨噬細(xì)胞先由CCL3、CCL4及CCL5趨化進(jìn)入血管外基質(zhì)，進(jìn)而通過CCL2趨化進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)；大量的T細(xì)胞則被血管外基質(zhì)中的CCL3及CCL5募集，由腦實(shí)質(zhì)中的CXCL10介導(dǎo)進(jìn)入受損部位[6,7]；(4)炎性細(xì)胞浸潤達(dá)到一定數(shù)量和程度即進(jìn)入一個(gè)級聯(lián)瀑布反應(yīng)。趨化因子在多發(fā)性硬化的發(fā)病過程中起到了至關(guān)重要的作用，通過其化學(xué)趨化作用引起非特異性和特異性炎性細(xì)胞進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)產(chǎn)生脫髓鞘病灶而促進(jìn)了病灶形成和擴(kuò)大，并且影響多發(fā)性硬化的進(jìn)程和病情發(fā)展。

3 針對趨化因子受體的的靶向治療

近年來的研究表明可以通過干涉趨化因子系統(tǒng)，即通過多種途徑來調(diào)節(jié)趨化因子配體-受體相互作用來提供可能的治療途徑如：(1)小分子趨化因子受體拮抗劑；(2)趨化因子結(jié)合蛋白，阻止趨化因子-趨化因子受體的相互作用；(3)改變結(jié)構(gòu)的趨化因子，干涉了正常趨化因子的功能；(4)中和抗體，阻斷趨化因子受體或中和特異性的趨化因子。另外削弱信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，減少趨化因子的合成以及配體-受體相互作用后的效應(yīng)、降低趨化因子mRNA的翻譯水平、使趨化因子突變導(dǎo)致與脂多糖的結(jié)合下降也是時(shí)下研究的熱點(diǎn)[6,7]。這里著重對小分子趨化因子受體拮抗劑進(jìn)行介紹。

目前，已經(jīng)設(shè)計(jì)出一些趨化因子受體拮抗劑：CCR1、CCR2、CCR3、CCR5、CXCR1、CXCR2、CXCR3和CXCR4拮抗劑。某些已經(jīng)在動物模型及早期臨床的體外試驗(yàn)中進(jìn)行了研究。CCR1、CCR2、CCR5和CXCR3的拮抗劑在治療多發(fā)性硬化中可能有效[15]。

3.1 CCR1拮抗劑

(1)BX471(或ZK811752)是一種有效的非肽類小分子人和鼠的CCR1拮抗劑，以高親和力替代CCR1配體CCL2、CCL3、CCL5與其結(jié)合，從而拮抗CCR1介導(dǎo)的多種效應(yīng)包括Ca2+轉(zhuǎn)移以及白細(xì)胞的遷移[16]。它在多發(fā)性硬化中I期臨床試驗(yàn)中證明有治療作用。(2)根據(jù)改變趨化因子氨基酸末端的結(jié)構(gòu)可以改變其與受體的相互作用，人們研制了Met-RANTES，它是將人RANTES的N-端修飾，作為CCR1，CCR3和CCR5拮抗劑[17]，在單向?qū)嶒?yàn)性自身免疫性腦脊髓炎治療上無效，但在慢性復(fù)發(fā)性實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎中可以使其嚴(yán)重程度減低[6]。應(yīng)用其在治療實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎中發(fā)現(xiàn)，Met-RANTES治療并不能降低受到累及CNS病灶中的細(xì)胞浸潤，或者干涉CCR1和CCR5的表達(dá)上調(diào)。(3)MLN3897是一種口服的小分子受體拮抗劑，在多發(fā)性硬化治療中已經(jīng)進(jìn)入臨床Ⅱ期實(shí)驗(yàn)[18]。(4)CP-481,715缺乏內(nèi)在的激活作用，但是可以代替CCL3和CCL5與CCR1結(jié)合，從而阻斷激動劑與配體結(jié)合，Ca2+轉(zhuǎn)移，單核細(xì)胞趨化作用以及基質(zhì)金屬蛋白酶-9的釋放[19,20]。(5)AVE9897也已經(jīng)進(jìn)入II期臨床試驗(yàn)[21]。

3.2 CCR2拮抗劑

(1)MLN1202是一種新的人源性單克隆抗體，特異性與某些白細(xì)胞如單核巨噬細(xì)胞表面CCR2結(jié)合。在多中心II期臨床試驗(yàn)中被證實(shí)在緩解復(fù)發(fā)性多發(fā)性硬化的MRI成像中有改善病情的作用。(2)CCX915是一種可以口服的并且對CCR2 具有高選擇性的復(fù)合物，因此被涉及應(yīng)用在多發(fā)性硬化等自身免疫性和炎癥性疾病的治療中。在I期研究中被證實(shí)有效，并且計(jì)劃用于多發(fā)性硬化的II期臨床試驗(yàn)。(3)MK-0812也已經(jīng)用于緩解復(fù)發(fā)性多發(fā)性硬化的II期臨床試驗(yàn)[6]。

3.3 CCR5拮抗劑

TAK779是一種四價(jià)的銨鹽，可以阻止趨化因子與CCR5 和CXCR3的結(jié)合，因此在治療多發(fā)性硬化中游潛在的應(yīng)用價(jià)值，但因口服吸收差，機(jī)體清除迅速而限制其應(yīng)用[7]。

3.4 CXCR3拮抗劑

CXCR3在Th1細(xì)胞上優(yōu)勢性表達(dá)，因此與炎癥疾病密切相關(guān)。T487分子系列中的NBI-74330能夠特異性阻斷CXCL10和CXCL11與CXCR3的結(jié)合并由其介導(dǎo)的反應(yīng)[22]。該藥物目前也已經(jīng)進(jìn)入II期臨床試驗(yàn)。

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