長效抗膽堿能藥物治療支氣管哮喘的機制及臨床應(yīng)用

舒丹妮 戴元榮 戴威

支氣管哮喘通常是由多種細胞以及細胞組分共同參與的慢性氣道炎癥性疾病。2017年，全球哮喘發(fā)病率為0.56%，患病率3.57%，吸入性糖皮質(zhì)激素(Inhaled corticosteroids，ICS)聯(lián)合長效β受體激動劑( long-acting beta agonists，LABA)是最為廣泛應(yīng)用的方案，但控制率仍待提高[1]。長效抗膽堿藥物(Long-acting anticholinergic drugs，LAMA)成熟應(yīng)用于COPD的治療，顯示其有良好的抗炎效果、抑制氣道重構(gòu)、祛痰等作用，且具有強效持久等優(yōu)點[2]。自2015年GINA治療方案中將LAMA位于第5級控制用藥患者的治療選項中，國內(nèi)外學(xué)者對其在哮喘治療中機制和地位，進行了大量研究。本文將詳細介紹LAMA在哮喘中的機制及臨床應(yīng)用。

臨床上的LAMA主要有噻托溴銨、阿地溴銨、格隆溴銨。其中噻托溴銨被批準用于哮喘治療，其結(jié)合毒蕈堿受體( muscarinic acetylcholine receptor，M受體)具有濃度依賴性，與M受體親和力較短效制劑高數(shù)十倍，平均起效時間為30分鐘，高峰時間3小時，持續(xù)時間超過24小時，1周后達最大療效，而阿地溴銨特異性更強，格隆溴銨作用時間更迅速，但兩者尚只在國外上市用于COPD患者，或許日后可被納入哮喘治療[3]。

作用機制

一、擴張支氣管作用

通常認為肺組織內(nèi)M受體主要有M1、M2、M3，M1受體存在于肺副交感神經(jīng)節(jié)、大部分呼吸道黏膜下腺體和肺泡壁中，主要功能是促進神經(jīng)興奮傳導(dǎo)，增強支氣管收縮。M2受體存在于乙酰膽堿能節(jié)后神經(jīng)，起自身反饋作用，以減少乙酰膽堿的進一步釋放。M2功能障礙被認為與哮喘的氣道高反應(yīng)性有關(guān)。M3受體廣泛表達于肺部大氣道平滑肌和腺體細胞中，直接參與支氣管收縮，并控制黏膜下黏液的分泌。2019年，Kistemaker進一步闡述了噻托溴銨的分子機制：通過與M3受體的細胞外前庭結(jié)合，導(dǎo)致受體變構(gòu)，親和力下降，進而阻止了乙酰膽堿進入正構(gòu)結(jié)合口袋，以抵抗乙酰膽堿引起的氣道平滑肌收縮[4]。粘液分泌過多可能會導(dǎo)致哮喘的氣流受限，這也是哮喘發(fā)作、加重和肺功能下降的危險因素之一。

然而，隨著研究的深入，簡單的擴張支氣管效應(yīng)已不足以解釋噻托溴銨在臨床治療中的表現(xiàn)，因此對其機制出現(xiàn)了更多新的解釋。

二、抗炎作用

Kistemaker[5]指出，氣道中的上皮細胞、平滑肌細胞、淋巴細胞、巨噬細胞、嗜酸粒細胞和中性粒細胞等均具有膽堿脫氫酶并可釋放乙酰膽堿，同時多種炎癥細胞都可表達有功能的M受體，上述非神經(jīng)元乙酰膽堿與M3受體結(jié)合時，可以刺激巨噬細胞釋放大量細胞趨化因子、腫瘤壞死因子等，從而使大量炎癥細胞聚集于呼吸道，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。而噻托溴銨阻斷M3，減少中性粒細胞數(shù)量，降低支氣管肺泡灌洗液( Bronchoalveolar lavage fluid ,BALF)的IL-1、IL-6、IL-13水平，促進IL-10的釋放[6]。進一步的研究發(fā)現(xiàn)[7]，膽堿能神經(jīng)可釋放神經(jīng)調(diào)節(jié)肽U參與氣道炎癥反應(yīng)，這是一種多功能神經(jīng)肽，可以直接激活嗜酸性粒細胞和放大2型先天淋巴樣細胞(ILC2)相關(guān)的過敏性炎癥，ILC2s激活后可釋放IL-5、IL-13，破壞哮喘患者氣道上皮的支氣管屏障，維持氣道中的2型炎癥。阻斷該神經(jīng)元與免疫細胞間通路也可能是抗炎的一個靶點。

此外，噻托溴銨阻斷了M型受體相關(guān)炎癥通路，可間接導(dǎo)致乙酰膽堿與煙堿型受體結(jié)合的數(shù)量增加，當(dāng)ACh與α7nAChR受體結(jié)合時，可抑制細胞因子及趨化因子的產(chǎn)生與釋放、阻斷核因子NF-κB活化、阻止T細胞的分化和成熟、抑制中性粒細胞和單核細胞的殺傷功能，從而減輕慢性氣道炎癥[8]。

三、抗氣道重塑

慢性哮喘病患者均存在不同程度的氣道重塑[9]。ACh與M受體結(jié)合可抑制糖原合酶激酶-3，該酶活躍狀態(tài)下可抑制氣道平滑肌增生[10]；誘導(dǎo)黏膜上皮細胞轉(zhuǎn)化生長因子( transforming growth factor-β，TGF-β) 表達增高，增強TGF-β1誘導(dǎo)的收縮蛋白的表達；促進Ⅰ型膠原的表達、細胞外基質(zhì)蛋白沉積。噻托溴銨能降低肌凝蛋白的表達，減少平滑肌肌細胞數(shù)量，抑制呼吸道平滑肌的增厚和呼吸道高反應(yīng)性，直接逆轉(zhuǎn)呼吸道平滑肌重構(gòu)[11]；并通過抑制 β-連環(huán)蛋白信號通路從而減少乙酰膽堿誘導(dǎo)的氣道平滑肌細胞的細胞外基質(zhì)蛋白的表達[12]。

2019年的動物實驗表明[13]，M3受體可與血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和β-神經(jīng)生長因子(β-NGF)一起通過機械張力誘導(dǎo)、自分泌、旁分泌促進成纖維細胞與肌原纖維細胞增生，參與了哮喘的支氣管重塑。LAMA抑制了β-NGF的合成和VEGF的釋放，并且支氣管擴張后可以降低由支氣管收縮引起的壓迫對結(jié)構(gòu)細胞的機械應(yīng)力[14]，間接參與小氣道的重塑。

四、平衡自主神經(jīng)功能

肺功能呈周期性波動，哮喘患者更加明顯，其高峰與低谷的差異可高達50%[15]，而神經(jīng)元可塑性及重塑可能是哮喘膽堿能信號持續(xù)變化的基礎(chǔ)[16]。2019年，Kistemaker的研究指出[17]，哮喘神經(jīng)元可塑性表現(xiàn)為副交感神經(jīng)節(jié)的密度增加，這與免疫細胞或神經(jīng)營養(yǎng)蛋白相關(guān)細胞等相關(guān)，最終將導(dǎo)致膽堿能神經(jīng)進一步密集，迷走神經(jīng)活動增加。這可能是毒蕈堿拮抗劑長期治療可能在哮喘治療中起關(guān)鍵作用的重要原因。Patel[18]使用卵清蛋白構(gòu)建小鼠模型并使用ACh霧化刺激表明，早期的膽堿能刺激可導(dǎo)致幼鼠的氣道重塑，并且很可能是由膽堿能神經(jīng)NT4依賴性增加引起的。而對氣道重塑小鼠使用4-二苯乙酰氧-N-甲基哌啶甲碘化物 (4-DAMP)進行早期干預(yù)，4-DAMP治療組的氣道過度收縮可完全逆轉(zhuǎn)至基線。

五、其他機制

2018年的一項臨床前研究表明[19]，噻托溴銨對健康家兔支氣管的機械、化學(xué)刺激引起的咳嗽反射均有抑制作用。這種鎮(zhèn)咳作用可通過抑制傳入感覺神經(jīng)來解釋，涉及酸離子通道和咳嗽相關(guān)的機械感受器，而與它的抗膽堿能活性或?qū)苯匪厥荏w的作用可能無關(guān)。這種潛在的鎮(zhèn)咳作用或許能為患者尤其是咳嗽變異性哮喘者帶去獲益。

2019年，Wang[20]提出，噻托溴銨治療可通過調(diào)節(jié)細胞凋亡減輕哮喘的病理改變，因為在小鼠模型中，噻托溴銨能降低程序性細胞死亡5水平，降低活性M3水平。

Mario[21]還提出ICS+LAMA組合可協(xié)同作用，松弛被致敏的中型和小型支氣管，但在未被致敏化的支氣管中未檢測到其協(xié)同相互作用。在慢性哮喘的動物模型中，低劑量的噻托溴銨和環(huán)索奈德單獨使用時，不會抑制氣道嗜酸性粒細胞增多或氣道平滑肌增厚，但當(dāng)聯(lián)合使用時會明顯抑制慢性變應(yīng)原誘發(fā)的氣道炎癥和重塑[22]。Mohamed-Hussein[23]的研究發(fā)現(xiàn)β2受體激活可上調(diào)M3R信號通路。這或許提示抗膽堿能受體拮抗劑和β受體激動劑聯(lián)合使用，可起到協(xié)同作用，從而減少使用劑量，減少副作用。

LAMA在哮喘中的臨床應(yīng)用探討

一、為探討LAMA在哮喘患者中的治療價值，新英格蘭雜志的一篇文章曾報道了ICS+LAMA與ICS+LABA臨床治療效果的對比研究[24]，其納入了210例未控制的哮喘患者，包括普通及重度哮喘患者，分為三組，分別給予雙倍劑量ICS，ICS+沙美特羅，ICS+噻托溴銨治療，結(jié)果顯示噻托溴銨組與沙美特羅組差異無統(tǒng)計學(xué)意義，且均優(yōu)于雙倍劑量ICS組，證明了ICS+LAMA與ICS+LABA治療哮喘具有相似的臨床療效。另有研究結(jié)果表明[25]，對于哮喘患者，LAMA與ICS+LABA聯(lián)用，能夠明顯改善癥狀、肺功能及風(fēng)險加重。對于重度哮喘患者，GINA已推薦使用LAMA+ICS+LABA的聯(lián)合治療方式。2020年一項Ⅲ期試驗也證實[26]，對中重度成人哮喘患者，相較于ICS+LABA，ICS+LABA+LAMA治療對肺功能改善更加顯著，包括FEV1峰值, FVC峰值和晨間PEF。而我們的研究發(fā)現(xiàn)[27]，中性粒細胞性哮喘的氣道阻塞、高反應(yīng)性和平滑肌細胞重塑往往更加嚴重，更易發(fā)展為重度哮喘，且新型靶向藥物奧馬珠單抗等，不適用于中性粒細胞性哮喘。Jun等人發(fā)現(xiàn)，LAMA能夠減少哮喘小鼠的BALF液中性粒細胞數(shù)[6]。由此推斷，對于該類重度哮喘患者，ICS+LABA+LAMA的聯(lián)合治療中，LAMA的治療價值可能大于LABA，但目前仍缺乏進一步的研究證據(jù)。

二、特殊人群的哮喘 對于未分類哮喘患者，研究證實ICS+LAMA與ICS+LABA療效無明顯區(qū)別[24]，但對于老年、肥胖、吸煙等哮喘患者，其生理特殊性對吸入藥物療效產(chǎn)生的影響不容小覷， 針對這些特殊人群哮喘的精準治療方法需要進一步分析。

1 老年哮喘

老年哮喘患者的β2受體功能減退，使β受體激動劑的療效受限，相關(guān)臨床試驗也證實了高齡可降低ICS+LABA治療的效果[28]。另有研究顯示[29]，ICS+LABA+LAMA治療效果與年齡無關(guān)。提示該聯(lián)合治療中，LAMA對于老年哮喘患者的治療效果可能優(yōu)于LABA。并且老年哮喘患者膽堿能神經(jīng)受體失衡，夜間迷走神經(jīng)張力增高,可導(dǎo)致夜間哮喘發(fā)作次數(shù)增多[30]。因此老年哮喘患者，LAMA治療可能具有潛在價值。2019年，Kang通過哮喘小鼠實驗[31]，比較老年組與普通小鼠噻托溴銨的治療反應(yīng)，結(jié)果顯示，老年小鼠的羥脯氨酸含量和α-平滑肌肌動蛋白水平降低明顯，提示噻托溴銨治療對老年小鼠具有明顯抗氣道炎癥及抗氣道重塑作用。由此推斷，對于老年哮喘患者，ICS+LAMA治療可能優(yōu)于ICS+LABA。

老年哮喘患者對于LABA的耐受性更差，除常見的心血管反應(yīng)外，還可能導(dǎo)致某些致死性哮喘，為此FDA還曾發(fā)出黑框警告，而LAMA類藥物作用持續(xù)長，心血管副作用較少，對老年患者較為安全。因此對于中高劑量ICS控制不佳或無法耐受LABA治療的老年哮喘患者，尤其是存在心血管疾病者，ICS+LAMA具有優(yōu)勢，但目前尚缺少進一步的研究證實。

2 肥胖型哮喘

肥胖是哮喘發(fā)生、發(fā)展的危險因素，與消瘦哮喘患者相比，肥胖患者急性加重較多，原因可能是外周血嗜酸性粒細胞增多更少見，限制性通氣功能障礙更明顯，遠端支氣管阻塞更嚴重[32],這也許與瘦素抵抗有關(guān)，瘦素被認為與正常肺組織發(fā)育和表面活性物質(zhì)的產(chǎn)生有關(guān)，可以調(diào)節(jié)T細胞增殖和活化，能抑制副交感神經(jīng)產(chǎn)生支氣管擴張作用，導(dǎo)致肥胖哮喘支氣管收縮增強和氣道反應(yīng)性增高[33]，而LAMA可調(diào)節(jié)自主神經(jīng)功能，下調(diào)副交感神經(jīng)節(jié)密度，提示LAMA對肥胖哮喘的支氣管擴張具有潛在價值。有研究表明ICS+LABA對于肥胖哮喘患者的治療效果較差[29]，而ICS+LABA+LAMA聯(lián)合吸入的療效與哮喘患者的體重指數(shù)無關(guān)[34]。由此我們進一步推斷，對于肥胖哮喘患者，ICS+LAMA可能比ICS+LABA更具優(yōu)勢。

3 吸煙相關(guān)性哮喘

流行病學(xué)研究顯示，吸煙者患哮喘的風(fēng)險顯著高于非吸煙者，吸煙者與不吸煙者的患病率分別為1.79%比1.06%(P<0.001)，且吸煙年限與哮喘的嚴重程度、哮喘控制不良存在劑量-效應(yīng)關(guān)系[35],與不吸煙哮喘患者相比，吸煙哮喘患者發(fā)作頻率增加，癥狀更重，生活質(zhì)量更低，病死率更高。其原因主要是香煙煙霧可以引起哮喘內(nèi)型的重要變化，即活化的巨噬細胞及中性粒細胞占據(jù)優(yōu)勢，類似于COPD早期，而LAMA治療COPD療效明確。香煙煙霧可增加肺成纖維細胞的M3受體表達、減少M2受體蛋白表達，刺激氣道上皮細胞產(chǎn)生ACh，從而以自分泌的方式刺激粘液分泌[36]；且香煙煙霧誘發(fā)的氧化應(yīng)激反應(yīng)可激活核因子-κB 途徑，影響糖皮質(zhì)激素受體異構(gòu)體間的平衡[37]，導(dǎo)致哮喘患者對糖皮質(zhì)激素的敏感度下降。在小鼠和豚鼠中，噻托溴銨比羅氟司特和氟替卡松具有更優(yōu)秀的抗炎作用，能抑制香煙煙霧暴露后炎癥介質(zhì)的增加和肺內(nèi)中性粒細胞的浸潤、杯狀細胞數(shù)量的增加、膠原沉積和氣道平滑肌增生，抑制JNK磷酸化以及核因子-κB活化的增加，減少氣道中的中性粒細胞和巨噬細胞數(shù)量以及IL-6和IFN-γ的水平，改善肺功能[38]。以上均表明LAMA對吸煙哮喘患者的治療具有價值。Yoshida[39]開展過一項隨機雙盲試驗，研究了ICS+LABA+LAMA聯(lián)合吸入對吸煙者和非吸煙者肺功能的影響，結(jié)果顯示吸煙哮喘患者的FEV1和PEFR的改善大于非吸煙哮喘患者。而Dennis的實驗表明ICS+LABA對吸煙哮喘患者的治療效果較差[29]。 由此，對于吸煙哮喘患者，ICS+LAMA吸入治療可能優(yōu)于ICS+LABA。目前本課題組正在開展基于這一假設(shè)的臨床實驗。

另外，隨著環(huán)境污染日益嚴重，二氧化氮、二氧化硫及臭氧等引起的中性粒細胞性哮喘也與日俱增[40]，LAMA治療很可能對這類患者也具有重要價值。

小 結(jié)

支氣管哮喘是一種常見氣道疾病，其臨床控制尚不容樂觀。目前常用的治療方法為ICS+LABA，LAMA作為輔助用藥。LAMA的支氣管擴張作用，抗炎、神經(jīng)調(diào)節(jié)等作用對治療哮喘具有重要臨床意義。當(dāng)前LAMA治療哮喘患者的臨床證據(jù)正在不斷積累，其地位有望進一步提升。在精準治療的時代大背景下，LAMA針對重度哮喘及老年、肥胖、吸煙等特殊人群哮喘的治療可能具有獨特優(yōu)勢，值得更多關(guān)注和研究。