宿主導向療法治療結核病的應用機制

強銳 徐俊馳 宋華峰 吳敏娟 胥萍,

1 蘇州大學醫(yī)學部， 江蘇蘇州 215131；2 蘇州大學附屬傳染病醫(yī)院檢驗中心， 江蘇蘇州 215131

結核病是由結核分枝桿菌(Mtb)引起的一種嚴重慢性感染性疾病。2019 年全球新發(fā)結核病例約1 000 萬，近50 萬人對利福平耐藥，其中78%的患者對多種一線藥物耐受[1]。 目前，一線藥物聯(lián)合治療結核病至少需要6 個月，其過程雖可清除部分敏感菌株，但對于耐藥菌株療效不佳、治療時間長、不良反應大[2]。

宿主導向治療(HDT)是一種新型的抗Mtb 感染的治療手段，它通過對小分子物質的單獨使用或聯(lián)合抗菌藥物使用來調節(jié)宿主內環(huán)境穩(wěn)態(tài)和各種反應途徑，以更好地清除Mtb。本文總結了幾種HDT 在結核病治療中的作用機制及其研究進展，并討論其潛在的臨床應用價值。

一、激活AMP 依賴性蛋白激酶(AMPK)分子為主的HDT

AMPK 分子是機體新陳代謝和誘導自噬的中樞調節(jié)因子。 自噬是大多數(shù)真核細胞內的分解代謝過程，通過內吞作用形成自噬小體，在溶酶體的參與中對新陳代謝產物或微生物等進行降解，維持體內平衡或清除入侵的病原體，是機體重要的免疫防御機制[3]。 目前AMPK 分子作為癌癥潛在治療靶標引起廣泛關注，也為抗結核治療提供了新思路。

1.微生物及其配體或某些蛋白誘導

Jia 等[4]通過體外研究發(fā)現(xiàn)，由微生物及其配體或各種蛋白導致的溶酶體損傷可激活細胞質中的凝集素檢測系統(tǒng)，產生半乳糖凝集素有關的泛素化反應，從而激活受損溶酶體上的AMPK 分子， 誘導吞噬細胞自噬， 增強清除Mtb 的能力。Hua 等[5]研究發(fā)現(xiàn)，AMPK 分子通過抑制自噬誘導的抑制因子——雷帕霉素的生物靶標(mTOR)來促進細胞抗菌自噬能力。 同樣，Singh 等[6]發(fā)現(xiàn)免疫相關的p47 型鳥苷三磷酸酶家族M 蛋白1 （IRGM1) 在小鼠和人類細胞中均有關于AMPK的分子途徑，該蛋白誘導感染細胞產生自噬溶酶體，有助于清除Mtb。Chauhan 等[7]進一步通過體外實驗揭示其分子機制表明，IRGM 通過編碼基因的表達增強， 聯(lián)合ULK1、Beclin 1和ATG16L1 等自噬相關因子維持和穩(wěn)定AMPK 分子從而誘導自噬。

2.降糖藥物誘導

二甲雙胍不僅是2 型糖尿病的傳統(tǒng)治療藥物，也被列為結核病HDT 候選藥物。Singhal 等[8]研究發(fā)現(xiàn)其作用機制依賴AMPK 分子誘導感染Mtb 細胞的自噬：在體外實驗中，二甲雙胍一方面通過溶酶體酶誘導AMPK 分子，進一步使多種蛋白磷酸化，抑制Mtb 在細胞內的生長；另一方面，也可增加線粒體活性氧，促進吞噬體與溶酶體的融合。 Yang 等[9]研究也發(fā)現(xiàn) AMPK 分子相關的 PPAR γ 輔活化子-1α(PGC1α)途徑能促進自噬相關基因轉錄，增強巨噬細胞中線粒體呼吸和生物合成等功能，提高巨噬細胞的自噬能力，從而增加宿主的抗菌活性。 此外，Kumar 等[10]發(fā)現(xiàn)阿卡波糖和環(huán)孢菌素A 體外共培養(yǎng)均能抑制Mtb 的生長。在體內實驗中，Singhal 等[8]發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可增強機體免疫力，減少Mtb 的數(shù)量，控制耐藥性Mtb 的生長，能明顯改善結核感染小鼠模型的肺部疾病，減少慢性炎癥。臨床回顧性研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍治療組糖尿病合并結核患者死亡率更低[9]，同時也有研究發(fā)現(xiàn)高劑量的二甲雙胍有助于降低糖尿病患者的活動性結核病發(fā)病率[11]。

3.其他小分子制劑誘導

一些小分子制劑也被發(fā)現(xiàn)可用以激活AMPK 分子。在體外研究中，Vingtdeux 等[12]發(fā)現(xiàn)SIRT1 激活劑如白藜蘆醇觸發(fā)胞漿內鈣的產生，激活AMPK 分子以促進感染Mtb 細胞自噬以及相關溶酶體降解Mtb；之后，他們篩選了一個與白藜蘆醇結構相似的化學庫， 并確定了有效的自噬激活劑， 促進AMPK 分子的激活，抑制 mTOR 途徑[13]。 同樣，Shin 等[14]新發(fā)現(xiàn)的環(huán)狀肽A 和環(huán)狀肽B 通過激活AMPK 分子促進吞噬細胞成熟和增強清除Mtb 能力。 Kim 等[15]用分枝桿菌的脂蛋白LpqH 刺激TLR2/1/CD14， 并通過維生素D 受體信號傳導激活AMPK 分子，通過組織蛋白酶抑制素來誘導并激活帶菌細胞的自噬。

體內研究發(fā)現(xiàn)維生素D 可以激活及其受體傳遞的信號并進一步激活AMPK 分子，提高感染細胞的自噬能力，并在動物模型中驗證了其抗 Mtb 防御能力[16]。 同時，Zumla 等[17]也發(fā)現(xiàn)活化的維生素D3 可以誘導抗菌肽(LL-37)的合成，進一步增強機體對外來細菌的抵抗，并作為抗結核的輔助藥物應用于臨床，以縮短治療周期。

二、以二十烷基類化合物為中間代謝產物的HDT

二十烷類化合物是環(huán)氧化酶(COX)和脂氧化酶(LOX)等氧化二十碳多不飽和脂肪酸的產物，可觸發(fā)多種抗炎反應[18-19]。利用二十烷類化合物作為中間產物，誘導或抑制機體對其合成，從而提高機體抵抗Mtb 的能力。

1. 前列腺素 E2 和 LOX

Herb 等[20]發(fā)現(xiàn)基因敲除小鼠 Alox5-/-小鼠對 Mtb 抵抗力更強，而Kaul 等[21]發(fā)現(xiàn)前列腺素E 合成酶(PTGE)缺陷小鼠或前列腺素E2 受體 (EP2) 缺陷小鼠攜帶更多的Mtb， 證實了LOX 的缺乏和前列腺素 E2 的存在， 均能抵抗 Mtb 感染。Mishra 等[22]提及了布洛芬在高度敏感的Mtb 感染小鼠中能抑制前列腺素E2 的合成，減少肺病理和Mtb 負荷，而前列腺素E2 在TB 晚期患者肺部升高，通過前列腺素EP4 受體減少了肺病變和細菌感染負擔， 并提高了巨噬細胞中TNF 的產生，有助于Mtb 的清除。 Chen 等[23]發(fā)現(xiàn)LOX 抑制劑齊留通可用于治療哮喘，減少無效的炎癥，提高小鼠抗Mtb 的存活率。

2.IL-1 和Ⅰ型IFN

IL-1 和Ⅰ型IFN 是兩類在調節(jié)二十烷類化合物上具有相反作用的細胞因子[24]，并通過二十烷基類化合物在功能上緊密相連，調控機體抵抗Mtb 的能力，為HDT 策略提供依據(jù)。

Mayer-Barber 等[24]發(fā)現(xiàn)在Mtb 感染小鼠和TB 患者中，IL-1 通過誘導二十烷類化合物來限制過量的Ⅰ型IFN 的產生，并抑制Mtb 的生長，增強宿主抵抗力，而IL-1 反應降低或過量的Ⅰ型IFN 會使二十烷類化合物代謝失衡， 使疾病惡化。 Ji 等[25]的研究中發(fā)現(xiàn)IL-1 受體拮抗劑可誘導產生更多的Ⅰ型IFN 并導致小鼠易感結核，而中和IL-1 受體拮抗劑為結核感染小鼠的治療提供益處。 綜上，今后可通過有效制劑調控機體二十烷類化合物合成途徑的平衡，從而為結核病早期感染控制提供一種有效的HDT 策略。

三、微小RNA (miRNA)基因

miRNA 是一種小型非編碼RNA， 能夠調節(jié)與炎癥有關的細胞因子和趨化因子的活性，在轉錄后水平調節(jié)免疫細胞的基因表達調控，并參與形成機體對Mtb 的免疫防御力[26]。通過各種制劑上調或下調不同種類miRNA 相關基因表達來調節(jié)宿主的抗菌能力。

1.抑制某些 miRNA 表達

Singh 等[26]發(fā)現(xiàn)不同毒力的分枝桿菌脂甘露聚糖可刺激人巨噬細胞高度表達某些miRNA， 從而使得Mtb 更容易存活，H37RV 菌株感染的DC 和巨噬細胞中高度表達miRNA-99b (miR-99b)，阻斷miR-99b 的表達可導致 DC 中細菌生長明顯減少， 從而證明抑制miR-99b 的表達有利于宿主抵抗Mtb 感染。 Zhang 等[27]證明，miR-20a-5p 可負向調節(jié)分枝桿菌引發(fā)的細胞凋亡，故通過抑制miR-20a-5p 的表達可有效清除Mtb。 在體內研究中，Ma 等[28]證明帶有 miR-29 內源性阻斷的轉基因小鼠對Mtb 感染表現(xiàn)出更強的抵抗力。

在體外研究中，Spinelli 等[29]發(fā)現(xiàn)miRNA 的表達與結核病中的細胞因子IL-6 水平有關。 Dalvi 等[30]也發(fā)現(xiàn)耐多藥結核病患者比新診斷結核病患者的血清IL-6 水平顯著升高，認為IL-6 作為一種Mtb 的促炎因子，可能在結核病理進程中發(fā)揮正向作用，促進結核病的發(fā)展。 Wang 等[31]利用臨床現(xiàn)有的病例分析，發(fā)現(xiàn)高水平IL-6 與頸淋巴結結核患者創(chuàng)面延遲愈合相關，通過抑制IL-6 的產生，可抑制結核病的進展。

2.促進某些miRNA 的表達

Wang 等[32]發(fā)現(xiàn)miRNA-155 的表達是通過抑制富含在腦中的RAS 同源蛋白的功能，并加速吞噬細胞中吞噬體成熟，提高宿主的抗Mtb 能力。 Iwai 等[33]通過體內研究發(fā)現(xiàn)miRNA-155基因敲除小鼠易感染Mtb，死亡時間明顯比野生型小鼠提前，肺部菌量顯著增加， 證實miRNA-155 對Mtb 感染提供保護作用。

由于目前以miRNA 基因表達調控的HDT 仍處于初級階段，多數(shù)miRNA 并非特異性，且可能有多個靶標，因此科學家們提倡更多有關miRNA 與人類結核病的動物模型的研究，以評估m(xù)iRNAs 作為HDT 治療靶標的作用。

四、阻斷免疫檢查點

免疫檢查點是表達免疫抑制信號的細胞表面受體，在調節(jié)體內免疫應答的過程中提供負性調節(jié)信號，可有效地維持自身免疫耐受和免疫穩(wěn)態(tài)。 目前已發(fā)現(xiàn)幾個常見的免疫檢查點：程序性死亡分子受體1 (PD-1)、CTL 相關抗原4(CTLA-4)、T 淋巴細胞免疫球蛋白黏蛋白3(TIM-3)[34]和淋巴細胞活化基因 3 (LAG-3)等[35]。

Hassan 等[36]通過體外研究出現(xiàn)經(jīng)過抗結核病強化治療后，T 細胞和 NK 細胞上的 PD-1、PD-L1 和 PD-L2 基因表 達下降，說明PD-1 的表達阻斷與機體抗結核能力密切相關。然而，Barber 等[37]卻認為，阻斷 PD-1 會過度增強 Th1 細胞功能，從而增加了機體感染Mtb 風險及嚴重程度。

總之，通過適當?shù)匾种泼庖邫z查點的功能來提高宿主的免疫力，加強宿主抵御Mtb 的能力，也許是利用HDT 抗結核的一種可行的新思路。

五、結語和展望

本文總結了幾種抗結核病的HDT 途徑， 雖然已有研究證實其可行性，但機制尚未完全清楚，部分研究結果并不完全一致，且安全性和有效性仍需進一步證實。 因此，尋求合適的HDT 抗結核療法推廣到臨床應用， 需要進一步對這些途徑涉及的機制進行研究，并進行合理的臨床實驗，確保其有效、安全、可靠。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突