激素抵抗性哮喘的發(fā)病機制及治療研究進展

李錦秀 包愛華

支氣管哮喘(簡稱哮喘)是一種以氣道慢性炎癥、氣道高反應性及氣道重塑為主要特征的異質性疾病,需要長期用藥來控制發(fā)病。吸入性糖皮質激素(inhaled corticosteroids,ICS)和長效β2激動劑分別用于長期控制氣道炎癥和支氣管收縮。對于大多數哮喘患者,ICS治療效果很好,可以改善肺功能并減少惡化。但仍有部分患者對ICS治療不敏感,吸入大劑量激素甚至口服糖皮質激素(glucocorticoid,GC)后癥狀仍難以控制,因此被稱為激素抵抗性哮喘(steroid resistant asthma,SRA)或難治性哮喘(refractory asthma,RA)。盡管SRA患者所占比例僅為哮喘人群的5%～10%,但該類患者對激素反應差,病情嚴重,癥狀持續(xù)久,治療成本高達哮喘總成本的50%[1],消耗了大量的醫(yī)療資源,并導致了死亡率和發(fā)病率的大幅上升。近年來,許多研究對SRA的發(fā)病機制進行了探索,已經確定了一些遺傳、免疫和環(huán)境因素,并提出了一些靶點。SRA的治療策略也有了相應的改變。本文就SRA的發(fā)病機制及治療的研究進展予以綜述。

與哮喘中使用的分類相似,目前根據不同特征炎癥的驅動機制,嚴重哮喘內型大致分為 Th2-高表達型和 Th2-低表達型。Th2高表達型的特征是氣道嗜酸性粒細胞計數和Th2炎癥細胞因子(如IL-4、IL-5、IL-13)的增加,該類患者通常對激素治療有反應,但10%～20%的患者表現出激素不敏感[2]。哮喘患者中Th2細胞被認為是2型細胞因子的重要來源,但在嚴重哮喘患者中,2型天然淋巴細胞(group 2 Innate Lymphoid Cell,ILC2)能夠響應氣道上皮來源的IL-33、IL-25和胸腺基質淋巴生成素(thymic stromal lymphopoietin,TSLP),產生大量的IL-4、IL-5和IL-13,來自ILC2的2型細胞因子的水平是來自Th2細胞的10倍。有報道稱,在某些過敏條件下,IL-33誘導的ILC2激活對糖皮質激素治療具有耐藥性,這種改變可能導致了激素抵抗[3]。Th2-低表達型是嚴重哮喘的另一種獨特類型,與氣道嚴重程度增加、氣道重塑以及抗炎治療反應差等特征相關,患者具有較高的氣道中性粒細胞計數[4],Th17信號通路介導中性粒細胞招募到氣道是嚴重哮喘的關鍵機制[5]。研究提示,包括IL-17、IL-8和TNF-α在內的幾種細胞因子與Th2-低表達型嚴重哮喘的發(fā)病有關[3]。然而,這種簡單的分類并不能準確反映嚴重哮喘激素抵抗的潛在病理生物學過程。研究發(fā)現,嗜酸性粒細胞和中性粒細胞混合炎癥可能是最嚴重哮喘形式的內型(endotypes)[2]。

一、SRA的發(fā)病機制

1 遺傳因素 GC反應性差可能是遺傳性的,也可能是獲得性的。目前關于SRA特異性遺傳基因突變的描述仍然很少[6]。但已經開展了許多全基因組關聯研究來探索哮喘中遺傳變異與GC反應之間的關系。已經從GC敏感性哮喘患者和SRA患者的外周血單核細胞中鑒別出11個不同的基因,可準確預測SRA[2]。編碼糖皮質激素誘導轉錄蛋白1的GLCCI1基因的單核苷酸多態(tài)性也與GC治療哮喘反應性差有關[6]。對輕度/中度哮喘患者氣道上皮細胞的轉錄組分析表明,基因譜可預測ICS的反應性,稱為IL-13或Th2誘導的基因標記[7]。GC不敏感或許不是由單一突變引起的,更可能涉及一系列仍有待確定的遺傳變異。

2 呼吸道感染 越來越多的臨床和實驗證據表明,呼吸道感染是SRA的發(fā)病機制之一。衣原體、流感嗜血桿菌、鼻病毒、甲型流感病毒和呼吸道合胞病毒感染均與激素抵抗有關[6]。哮喘患者的衣原體呼吸道感染與氣道中性粒細胞增多相對應,屬于Th2-低表達型內型,這預示著該病原體的存在可能和激素抵抗有關[8]。流感嗜血桿菌常從SRA患者的氣道中分離出來,與中性粒細胞炎癥、更嚴重的氣流阻塞和激素抵抗相關,研究發(fā)現卵清蛋白構建的哮喘小鼠長期暴露于低劑量流感嗜血桿菌,引起 Th2 相關的嗜酸性氣道炎癥向 Th17 相關的中性粒氣道炎癥轉變[9]。有研究提出原代人氣道上皮細胞暴露于鼻病毒16通過減少GR-α核易位誘導了激素抵抗,可通過抑制鼻病毒16誘導的NF-κB和JNK途徑進行逆轉[7]。哮喘小鼠模型中的甲型流感病毒和呼吸道合胞病毒感染可導致氣道嗜酸性粒細胞內流、1型和2型免疫應答過度、嗜酸性粒細胞和中性粒細胞混合性氣道炎癥以及氣道高反應(airway hyperreactivity,AHR)[9]。此外,真菌暴露患者中Th2/Th17反應與激素抵抗有關。已證明交替曲霉暴露可導致IL-33介導的ILC2數量、Th2細胞數量和激素抵抗AHR增加。研究表明,IL-33激活CD4+T細胞中的p38-MAPK及誘導GR磷酸化的能力可能是激素抵抗的一種機制。因此,IL-33可能是真菌致敏的新型治療靶點[6]。

3 肥胖 大量可靠的流行病學數據顯示,肥胖增加了哮喘的發(fā)病風險和嚴重程度。有藥理學實驗表明,超重患者對ICS的反應降低[2]。患有肥胖哮喘的患者氣道中表現出嗜酸性粒細胞和中性粒細胞混合性氣道炎癥,并伴有不受控制的哮喘癥狀[10]。一項臨床研究表明,超重的成人哮喘患者與非超重的哮喘患者相比,盡管使用了高劑量ICS治療,但其年加重率更高,肺功能更差,血嗜酸性粒細胞計數更低[11]。包括TNF-α、IL-6和血管內皮生長因子在內的幾種介質已被提出可反映肥胖哮喘的致病機制[11]。也有研究提出,有利于神經酰胺蓄積(尤其是長鏈神經酰胺)的鞘脂代謝改變可能導致肥胖性哮喘,可作為肥胖性哮喘的研究方向[12]。此外,無論是通過飲食和運動還是通過手術干預進行減肥,都能改善肺功能、哮喘控制和哮喘相關的生活質量,可作為肥胖哮喘的治療方法[13]。但這種哮喘表型的許多方面仍在很大程度上值得商榷。由于在SRA患者中經常發(fā)現復雜性重疊特征,可能需要更廣泛的方法來確定新的靶點和預防不良哮喘預后。

4 吸煙 吸煙的哮喘患者中的氣道炎癥細胞通常是中性粒細胞而不是嗜酸性粒細胞。這種Th2-低表達型內型與SRA的主要表型一致[6]。與從不吸煙的哮喘患者相比,在目前吸煙的哮喘患者的誘導痰液中發(fā)現促炎介質(如IL-6,IL-7,IL-17A,CCL2)水平增加,全身地塞米松治療不會降低這些升高的痰介質水平。香煙煙霧誘導GC不敏感的可能機制是GR-α與GR-β亞型的比率降低,導致對GR-α的拮抗作用增加[7]。另有研究表明,香煙煙霧暴露可降低肺泡巨噬細胞中組蛋白去乙?；?(histone deacetylase 2,HDAC2)的表達[2]。重新平衡GR-α與GR-β亞型比值并增加HDAC2表達,可使患者對激素重新敏感,這可能是潛在的新治療靶點。另一項臨床研究表明,戒煙后激素敏感性恢復,表明耐藥機制是可逆的,并提供了戒煙作為明確的治療策略[6]。

5 細胞外陷阱 最近,有證據表明嗜酸性粒細胞胞外陷阱(eosinophil extracellular trap,EET)和中性粒細胞胞外陷阱(neutrophil extracellular trap,NET)與SRA有關。EET是DNA纖維和細胞毒性顆粒蛋白的復合物,在嚴重嗜酸性粒細胞性哮喘患者中,形成EET的外周血嗜酸性粒細胞計數與血清嗜酸性粒細胞來源的神經毒素水平顯著相關[10]。最近的研究表明,嚴重哮喘患者中形成EET的嗜酸性粒細胞計數明顯高于非嚴重哮喘患者,這進一步誘導上皮衍生細胞因子(TSLP和IL-33)的產生,導致ILC2和嗜酸性粒細胞活化,增強了先天性和2型免疫應答,靶向生物制劑(抗IL-33/TSLP抗體)可能具有潛在的益處[14]。NET是中性粒細胞激活后釋放到胞外的網狀超微結構[15]。嚴重哮喘患者中形成NET的中性粒細胞計數高于非嚴重哮喘患者,這通過誘導嗜酸性粒細胞活化/脫顆粒以及上皮損傷增加了氣道炎癥的嚴重程度。NET對炎癥小體激活的影響已在嚴重哮喘患者中得到了證實[10]。有研究表明,中性粒細胞性哮喘血清中較高的上皮衍生分子(S100鈣結合蛋白A9和血清淀粉樣蛋白A1)可誘導NET,進一步增加中性粒細胞氣道炎癥[16-17]。綜上所述,EET和NET可能成為SRA新的治療靶點。

二、SRA的治療策略進展

1 聯合療法以降低急性加重風險 聯合使用不同的藥物可以恢復糖皮質激素的敏感性。一項觀察性研究表明,與接受ICS/LABA治療的哮喘患者相比,接受ICS/LABA/LAMA三聯療法治療的哮喘患者發(fā)生哮喘惡化的風險降低[18]。此外,一項公開研究表明,與接受ICS/LABA治療的哮喘患者及使用單獨的裝置分別吸入ICS/LABA/LAMA治療的哮喘患者相比,通過單一吸入器進行三聯療法治療可改善肺功能并降低哮喘惡化的風險[7]。相比之下,另一項臨床試驗表明,在接受ICS/LABA治療的哮喘患者中,附加使用吸入LAMA可誘導與LAMA劑量呈正相關的肺功能改善。然而,與僅接受ICS/LABA治療的哮喘患者相比,接受三聯療法治療的哮喘患者哮喘加重的風險無顯著差異[19]。此外,羅氟司特聯合地塞米松治療可降低IL-17、IL-22和IL-1β mRNA及促炎細胞因子的水平,且減輕肺部炎癥和AHR的作用遠超過其中一種單獨應用。這項研究證明了羅氟司特在中性粒細胞性哮喘小鼠模型中的抗炎特性[20]。

2 生物制劑的臨床應用 有大量證據表明,生物制劑可用于治療SRA疾病。幾種生物制劑已被批準并用于臨床實踐。自從引入生物制劑以來,患有嚴重嗜酸性粒細胞性哮喘的患者有了更有益的治療選擇。除了針對過敏性哮喘的抗IgE療法(奧馬珠單抗)外,GINA已將三種靶向IL-5的抗體(美泊利珠單抗和瑞斯珠單抗)或IL-5R抗體(貝拉珠單抗)和1種靶向IL-4和IL-13信號傳導的抗體(度普利尤單抗)寫入到哮喘第5級的治療方案中,主要用在嚴重嗜酸性粒細胞性哮喘患者的治療。這些藥物可降低哮喘發(fā)作的頻率,改善肺功能,減少激素的使用[10]。關于非T2型哮喘,GINA和ERS/ATS指南推薦了對第5級治療方案實施失敗的哮喘患者進行一些額外的治療。其中,抗ST2抗體(Astegolimab)可降低不受控制的低血嗜酸性粒細胞患者的哮喘惡化率,是非T2型哮喘的新治療靶點[21]。此外,抗TSLP抗體(Tezepelumab)顯著減少了嚴重不受控制的哮喘患者的哮喘惡化率并增加了肺功能,并且在基線時血嗜酸性粒細胞低于300個/uL的患者中也同樣有效,因此抗TSLP抗體可能也適用于非T2型哮喘[22]。根據最近的隨機臨床試驗,這種抗TSLP抗體已經在美國獲得批準。GINA 2022也推薦將其用于重度哮喘。

3 大環(huán)內酯類藥物的臨床應用 研究顯示,有衣原體感染證據的哮喘患者,通過大環(huán)內酯類抗生素羅紅霉素治療可在6周內顯著改善肺功能,且對于有衣原體感染證據的哮喘患兒,克拉霉素治療也可降低喘息的風險和持續(xù)時間[9]。最近的研究表明,大環(huán)內酯類藥物可減少細胞因子和其他炎癥介質的產生,而不依賴于其抗菌作用,大環(huán)內酯類藥物已被證明是治療Th2-低表達型伴痰中性粒細胞增多的嚴重哮喘患者的有效方法。無論是否存在呼吸道感染,大環(huán)內酯類藥物治療對SRA可能都有效[23]。大環(huán)內酯類抗生素克拉霉素治療的抗菌和抗炎作用,可抑制不同哮喘內型的促炎反應,并突出了其在治療感染誘導的SRA中的潛在應用[9]。有研究表明,阿奇霉素可減輕嚴重嗜酸性和非嗜酸性哮喘的哮喘加重,提示大環(huán)內酯類具有免疫調節(jié)作用[23]。

4 中藥制劑 青蒿琥酯是一種青蒿素類抗瘧疾藥物,在OVA/CS小鼠哮喘模型中被發(fā)現可以通過抑制PI2K/Akt通路恢復HDAC2活性,并降低IL-8和TNF-α水平以及對激素不敏感的肺中性粒細胞浸潤[7]。穿心蓮內酯是從藥用植物穿心蓮中分離出來的拉布丹二萜內酯分子,在LPS/IFN-γ誘導的重度哮喘小鼠模型中,已證明可以通過增加Nrf2抗氧化防御和抑制PI3K/Akt/HDAC2磷酸化來抑制IL-27的產生和乙酰甲膽堿誘導的AHR,從而恢復激素敏感性[7]。

5 高效GC的開發(fā) 可以模擬當前的GC開發(fā)具有增強的抗炎活性以克服激素抵抗的新化合物。目前基于GR結構開發(fā)的幾種高效GC(VSGC12、VSG158和VSG159)正在臨床前體內研究中進行評估[2]。VSG158可能是這些化合物中最有希望的。在哮喘小鼠模型中,VSG158表現出效力最高的肺部炎癥抑制作用,并且比目前最有效的臨床GC糠酸氟替卡松的效力高10倍[4]。更重要的是,VSG158在激素抵抗的氣道炎癥模型中顯示出獨特的特性,可減少嗜中性炎癥,這對于包括地塞米松和糠酸氟替卡松在內的臨床可用GC來說都是難治的。VSG158和VSG159不僅能夠提供有效的治療,還能減少脫靶和副作用。此外,這些GC還顯示出適合于哮喘治療的吸入給藥方法的藥代動力學特性。綜上所述,這些GC為治療SRA提供了希望[2]。

6 支氣管熱成形術 內鏡治療在氣道疾病的管理中具有補充作用。支氣管熱成形術(bronchial thermoplasty,BT)是指一種使用專門設計的導管將受控的射頻能量輸送到氣道壁的支氣管鏡下手術。研究顯示BT可改善氣道炎癥并減少氣道平滑肌厚度,從而降低氣道收縮能力。對于伴有非T2炎癥和非嗜酸性炎癥的嚴重哮喘患者,應考慮采用BT。一項對接受BT患者進行的10年隨訪研究報道,支氣管擴張率有所增加[24]。雖然BT與生物制劑一樣有效,但它在嚴重哮喘管理中的作用尚未明確定義,GINA 2022仍然建議將其使用限制在具有所研究人群特征的患者中,嚴格的患者選擇很重要[25]。在FEV1為30%～50%的嚴重哮喘患者中進行BT治療效果良好,暫時沒有證據表明不良反應增加[26]。在一項評估BT在嚴重持續(xù)性哮喘的臨床試驗研究中,受試者在BT治療5年后,嚴重急性發(fā)作、住院、急診科就診和激素治療減少。所有亞組均表現出臨床癥狀顯著改善,表明支氣管熱成形術改善了不同哮喘表型的哮喘控制[27]。

7 維生素D 維生素D缺乏與肺功能降低、氣道高反應性增加和GC敏感性降低有關,這表明哮喘患者補充維生素D可能改善哮喘的嚴重程度和治療反應[4]。最近,有研究證實了維生素D缺乏和激素抵抗之間的聯系,發(fā)現維生素D可通過上調類固醇受體GR-α的表達來增強激素反應性[28]。目前正在進行臨床試驗,以確定維生素D輔助治療是否可以恢復臨床對GC的敏感性和改善哮喘的嚴重程度[29]。哮喘兒童中維生素D水平的降低與過敏指標和哮喘嚴重程度的增加有關。添加維生素D3聯合地塞米松可恢復SRA患者中CD4+T細胞釋放IL-10的水平。此外,維生素D3還能通過上調MKP-1來抑制單核細胞和巨噬細胞中p38 MAPK介導的細胞因子分泌[4]。

三、總結與展望

雖然僅有少數患者存在GC抵抗的情況,但SRA仍然是一個重大的臨床及社會經濟問題。SRA的潛在分子機制或內型在個體之間是不同的。導致SRA的兩個主要風險因素是調節(jié)免疫應答的遺傳和環(huán)境暴露,盡管這些因素往往以尚未完全清楚的復雜方式相互作用,但某些內型在SRA中聚集。目前已經提出了一些導致SRA的不同分子機制,這可能有助于開發(fā)新的治療策略,并且通過檢測特定的生物標志物可以幫助識別可能受益于新療法的患者,從而有助于對患者進行更精準的治療?，F有研究根據不同的發(fā)病機制已提出許多潛在的治療靶點,但仍需進行更多的研究來驗證并針對這些靶點進行藥物開發(fā)研究。不同的治療方案已被提出用于SRA的治療中,但目前SRA的管理仍不盡人意,需要進一步完善管理體系。