分子靶向藥物在哮喘氣道重塑治療中的進(jìn)展*

戴俊杰, 史菲

暨南大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院(廣東深圳 518020)

支氣管哮喘是一種以慢性氣道炎癥為基礎(chǔ)的異質(zhì)性疾病,具有氣道高反應(yīng)性和氣道重塑等重要特征。哮喘患者氣道長期暴露于炎癥環(huán)境中,經(jīng)歷反復(fù)損傷和修復(fù)的不斷循環(huán),繼而發(fā)生氣道重塑。因此,氣道重塑是哮喘慢性氣道炎癥發(fā)展的必然結(jié)果。氣道重塑的主要組織學(xué)特征包括上皮纖維化、氣道網(wǎng)狀層增厚和杯狀細(xì)胞化生等,能引起哮喘患者發(fā)生持續(xù)性氣道狹窄、氣道反應(yīng)性增高及肺功能下降,是導(dǎo)致哮喘病情重癥化、難治化的主要原因[1]。因此,預(yù)防或減輕氣道重塑水平對(duì)改善哮喘患者肺功能、提高生活質(zhì)量具有重要意義。隨著對(duì)哮喘氣道重塑的分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)深入,已研發(fā)出多種靶向抑制氣道炎癥介質(zhì)或細(xì)胞信號(hào)通路的分子藥物,用于治療哮喘氣道重塑。本文現(xiàn)就這些分子靶向藥物在哮喘氣道重塑治療中的最新研究進(jìn)展作一綜述。

1 靶向抑制T2型氣道炎癥的分子藥物

T2型氣道炎癥是介導(dǎo)哮喘發(fā)生的一個(gè)主要機(jī)制。Th2細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞(eosinophil, Eos)等能釋放多種炎癥介質(zhì)參與細(xì)胞間交叉串?dāng)_,進(jìn)而影響氣道壁和黏膜下層的多種結(jié)構(gòu)細(xì)胞。這些重要的T2型炎癥介質(zhì)如IgE、白細(xì)胞介素(interleukin, IL)-4、IL-5、IL-13、胸腺基質(zhì)淋巴生成素(thymic stromal lymphopoietin, TSLP)及前列腺素D2(prostaglandin D2, PGD2)等具有顯著的促炎、促纖維化作用,經(jīng)由轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)、血小板源性生長因子(platelet-derived growth factor, PDGF)、纖維母細(xì)胞因子等下游炎癥因子,加速細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)生成、促使氣道重塑發(fā)生。

1.1 抗IgE單克隆抗體 IgE多由Th2細(xì)胞受變應(yīng)原刺激后分泌,在維持過敏性氣道炎癥、氣道重塑發(fā)生、發(fā)展中占據(jù)中心地位,故抗IgE治療可能對(duì)哮喘氣道結(jié)構(gòu)有一定的改善作用,但具體機(jī)制尚不明確。奧馬珠單抗是目前臨床使用時(shí)間最長、應(yīng)用最廣泛、安全級(jí)別較高的IgE單克隆抗體。臨床研究發(fā)現(xiàn)[2],13例重度過敏性哮喘患者使用奧馬珠單抗治療1年后,支氣管黏膜活檢提示氣道內(nèi)網(wǎng)狀基底膜厚度、纖維連接蛋白沉積較治療前減低,提示該藥物對(duì)氣道基質(zhì)可能有一定的抑制作用。目前還在臨床開發(fā)中的新一代抗IgE單克隆抗體如奎利珠單抗和利格列珠單抗等,這些藥物對(duì)哮喘的氣道重塑有無更顯著的治療作用,還有待相關(guān)研究結(jié)果。

1.2 抗IL-4單克隆抗體 有研究認(rèn)為[3],IL-4能激活JAK/STAT6信號(hào)通路,進(jìn)而上調(diào)Sonic Hedgehog (Shh) 信號(hào)通路表達(dá)、促進(jìn)氣道重塑,故而在哮喘氣道重塑形成中可能有重要作用。度普利尤單抗是一種IgG4型全人源IL-4受體單克隆抗體,可結(jié)合IL-4受體α亞基從而阻斷IL-4和IL-13的共同信號(hào)通路,能有效治療中重度哮喘患者,持續(xù)改善肺功能,并緩解哮喘癥狀[4]。然而,目前尚無確切證據(jù)提示度普利尤單抗能逆轉(zhuǎn)哮喘患者已有的氣道重塑。

1.3 抗IL-5/IL-5受體(IL-5R)單克隆抗體 IL-5能特異性作用于Eos,促使Eos增殖、分化,進(jìn)而在哮喘氣道炎癥及重塑過程中起重要作用。美泊利單抗、瑞利珠單抗作為選擇性抗IL-5單克隆抗體,其臨床療效已被證實(shí)可緩解重度Eos型哮喘患者的病情[5-6],但它們對(duì)氣道重塑有無作用尚未被確認(rèn)。貝那利珠單抗是一種人源化抗IL-5R單克隆抗體,可直接結(jié)合Eos表面IL-5Rα亞基,抑制IL-5與其特異性受體結(jié)合,并能降低哮喘患者氣道平滑肌(airway smooth muscle, ASM)的增生水平,提示該單抗對(duì)氣道重塑有一定的抑制作用[7]。盡管IL-5單克隆抗體對(duì)氣道重塑的作用機(jī)制及療效尚不明確,但Trinh等[8]研究認(rèn)為,抗IL-5抗體可望成為抑制骨橋蛋白介導(dǎo)氣道重塑的潛在藥物,故抗IL-5/抗IL-5R單克隆抗體對(duì)哮喘氣道重塑的調(diào)控機(jī)制值得進(jìn)一步探討。

1.4 抗IL-13單克隆抗體 IL-13是促進(jìn)過敏性哮喘發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵介質(zhì)之一。已有臨床研究證實(shí)[9],人源化抗IL-13單克隆抗體Lebrikizumab可阻斷IL-13介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)通路,降低難治性哮喘患者的氣道上皮下纖維化水平,并能升高一秒用力呼氣容積,提示該單抗對(duì)患者氣道通氣功能有一定的改善作用,有望成為氣道重塑的治療藥物。

1.5 TSLP單克隆抗體 TSLP屬于IL-2超家族,體外研究提示能誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞遷移與募集、促進(jìn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT),故曾被認(rèn)作哮喘氣道重塑的潛在干預(yù)靶點(diǎn)。然而,近年的臨床研究提示TSLP僅能對(duì)哮喘Th2型氣道炎癥起抑制作用。一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照的2期臨床試驗(yàn)顯示[10],TSLP單克隆抗體Tezepelumab與安慰劑相比,能顯著降低支氣管內(nèi)Eos數(shù)目及Th2炎癥標(biāo)志物表達(dá),但未能顯著影響網(wǎng)狀基底膜厚度及肺功能水平,提示Tezepelumab對(duì)哮喘患者的氣道重塑水平并未發(fā)生顯著影響。

1.6 PGD2受體(PGD2type receptor, DP)2抑制劑 PGD2受體分為DP1和DP2兩種,能與不同的PDG偶聯(lián)來介導(dǎo)其病理生理作用。其中,DP2在Th2細(xì)胞膜上表達(dá),通過結(jié)合PGD2發(fā)揮促Eos活化、抗Eos凋亡、促支氣管上皮細(xì)胞遷移和分化等功能。既往有研究發(fā)現(xiàn)[11],選擇性DP2抑制劑Fevipiprant可降低哮喘小鼠氣道Eos水平并抑制ASM的遷移,故Fevipiprant曾被認(rèn)作哮喘氣道重塑的潛在治療藥物。然而,諾華公司進(jìn)行的兩項(xiàng)Fevipiprant臨床Ⅲ期試驗(yàn)(LUSTER-1和LUSTER-2)結(jié)果顯示,接受Fevipiprant治療的患者與安慰劑組相比,均未能改善哮喘患者肺功能和降低哮喘急性發(fā)作率,故目前Fevipiprant在哮喘治療中的臨床開發(fā)已經(jīng)停止。

1.7 TGF-β抑制劑 TGF-β作為TGF超家族的一種多功能細(xì)胞因子,能在哮喘患者氣道上皮及黏膜上過度表達(dá),并與氣道基底膜厚度、成纖維細(xì)胞數(shù)及哮喘發(fā)作嚴(yán)重程度顯著相關(guān),被認(rèn)為是哮喘氣道重塑的主要調(diào)控因子[12]。研究者們多采用TGF-β上游通路抑制劑如SB203580、Ouabain等來抑制TGF-β表達(dá),并發(fā)現(xiàn)對(duì)氣道纖維化具有顯著抑制作用。此外尚有研究顯示[13],磷酸二酯酶抑制劑可通過抑制TGF-β生成,進(jìn)而減少肺成纖維細(xì)胞增殖。Yao等[14]則研究發(fā)現(xiàn),黃芪-防風(fēng)可通過抑制哮喘小鼠氣道上皮TGF-β的表達(dá)來減少EMT,從而延緩氣道重塑的進(jìn)展。因此,抑制TGF-β生成的分子藥物可能在哮喘氣道重塑治療中具有重要的研究價(jià)值。

2 靶向抑制非T2型氣道炎癥的分子藥物

非T2型氣道炎癥也是引起哮喘氣道重塑形成的主要機(jī)制,更是導(dǎo)致激素不敏感哮喘發(fā)生的一個(gè)重要原因。目前認(rèn)為,非T2型哮喘雖然沒有統(tǒng)一、明確的定義,但缺乏2型炎癥標(biāo)志物表達(dá)是其主要的臨床特征。非T2型氣道炎癥多表現(xiàn)為中性粒細(xì)胞型或寡粒細(xì)胞型炎癥,通過誘導(dǎo)Th1細(xì)胞和(或)Th17細(xì)胞活化、應(yīng)答,引起IL-17、IL-8、IL-1、IL-6、干擾素-γ、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)及粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)等關(guān)鍵炎癥介質(zhì)釋放,進(jìn)而發(fā)揮其促炎、促纖維化作用。

2.1 IL-17單克隆抗體 IL-17作為促纖維化細(xì)胞因子,通過募集中性粒細(xì)胞浸潤、促炎性因子釋放參與哮喘氣道重塑。Camargo等[15]發(fā)現(xiàn),抗IL-17治療不僅可以減輕哮喘小鼠肺部炎癥水平,還能減輕ECM內(nèi)膠原纖維沉積,從而抑制氣道重塑進(jìn)展。目前,抗IL-17的生物制劑如Secukinumab、Brodalumab、Ustekinumab尚處于臨床試驗(yàn)階段,其對(duì)氣道重塑的療效需要更多的研究觀察。

2.2 趨化因子受體2(CXC receptor 2, CXCR2)拮抗劑 CXCR2是IL-8的高親和力受體,當(dāng)CXCR2激活時(shí)可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞活化、趨化,促進(jìn)膠原沉積、ASM收縮及遷移等一系列氣道重塑進(jìn)程。Mattos等[16]研究發(fā)現(xiàn),CXCR1/2抑制劑Ladarixin可降低博萊霉素誘導(dǎo)的哮喘小鼠氣道中性粒細(xì)胞炎癥和膠原沉積,并有助于減輕皮質(zhì)類固醇抵抗的Th17中性粒細(xì)胞主導(dǎo)的氣道炎癥和高反應(yīng)性,提示以CXCR2為抑制靶點(diǎn)有望成為哮喘氣道重塑治療的重要手段。目前,已研發(fā)成熟的CXCR1/2小分子拮抗劑包括AZD5069、SCH527123等,這些小分子拮抗劑能顯著降低哮喘患者氣道內(nèi)中性粒細(xì)胞水平,但并未證實(shí)對(duì)重癥哮喘、難治性哮喘患者的臨床療效,故其治療作用尚待進(jìn)一步研究明確。

2.3 其他非T2型炎癥因子的靶向藥物 其他分子靶向藥物如IL-6受體單克隆抗體、TNF-α單克隆抗體、GM-CSF受體拮抗劑等,已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)對(duì)肺泡壁的炎癥及厚度有顯著改善作用,提示這些炎癥介質(zhì)均有望成為非T2型哮喘治療的新靶點(diǎn)。

3 信號(hào)通路抑制/激動(dòng)劑

哮喘氣道重塑的發(fā)生機(jī)制十分復(fù)雜,各種重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子如LIGHT(又稱TNFSF14)、β-catenin、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular regulated protein kinase, ERK)、核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-kappa B, NF-κB)、過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(peroxisome proliferator-activated receptor-gamma, PPAR-γ)、磷酯酰肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase, PI3K)等均參與了哮喘氣道重塑的調(diào)控過程,在支氣管壁增厚、ASM增殖、上皮下纖維化、EMT、ECM沉積等氣道壁的病理改變中起重要作用。

3.1 LIGHT抑制劑 LIGHT作為TNF超家族分子成員,通過與下游信號(hào)HVEM/LTβR分子結(jié)合參與各種哮喘病理生理進(jìn)程,被認(rèn)為是氣道重塑的標(biāo)志性分子[17]。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)[18],特異性LIGHT抗體可顯著抑制哮喘小鼠ASM增殖、減少CD4+T細(xì)胞向Th細(xì)胞分化并降低Th2型炎癥因子水平,提示阻斷LIGHT可能有助于改善哮喘氣道炎癥和氣道重塑。微小RNA(miRNA, miR)-326是靶向抑制LIGHT合成的重要分子,研究提示[19],miR-326模擬物可在體外顯著抑制TGF-β1誘導(dǎo)的ASM增殖和ECM蛋白沉積。因此,LIGHT特異性分子抑制劑在哮喘氣道重塑治療中可能具有重要的研究價(jià)值。

3.2 β-catenin抑制劑 Wnt/β-catenin信號(hào)通路在維持氣道上皮細(xì)胞完整性中發(fā)揮著重要作用。ICG001是CREB結(jié)合蛋白的一種選擇性小分子抑制劑,通過競爭性結(jié)合CREB結(jié)合蛋白,阻斷β-catenin及其下游信號(hào)通路。Huo等[20]研究發(fā)現(xiàn),ICG001可在體外水平抑制TGF-β1誘導(dǎo)的EMT和成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化,并顯著逆轉(zhuǎn)氣道上皮損傷、支氣管壁增厚和上皮下纖維化等病理過程,提示靶向阻斷β-catenin可能具有改善哮喘氣道重塑的功能。目前,β-catenin特異性抑制劑包括CGP046090、PKF115-584尚處于臨床試驗(yàn)階段,這些藥物對(duì)哮喘患者的氣道重塑有無治療作用,還有待相關(guān)研究結(jié)果。

3.3 ERK1/2抑制劑 ERK1/2是絲裂原活化蛋白激酶家族中重要的一類蛋白激酶,可進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)介導(dǎo)ELK-1、c-Fos、激活蛋白-1(AP-1)等核轉(zhuǎn)錄因子活化,是哮喘ASM增殖的重要調(diào)節(jié)因子。SF-3-030是一種選擇性的新型ERK1/2抑制劑,可抑制ERK1/2信號(hào)通路介導(dǎo)的AP-1轉(zhuǎn)錄因子活化,進(jìn)而影響了AP-1的促細(xì)胞增殖、分化等作用。Defnet等[21]研究發(fā)現(xiàn),SF-3-030能在體外有效抑制PDGF誘導(dǎo)的ASM增殖、膠原蛋白生成及IL-6分泌,提示對(duì)哮喘氣道重塑可能有一定的治療作用。

3.4 IκB激酶β(inhibitor kappa B kinaseβ, IKKβ)抑制劑 IKKβ是NF-κB信號(hào)通路的一個(gè)上游調(diào)節(jié)因子,能通過激活NF-κB通路啟動(dòng)哮喘氣道炎癥及免疫相關(guān)反應(yīng),被認(rèn)作哮喘氣道重塑的潛在干預(yù)靶點(diǎn)。BMS-345541是一種高選擇性IKKβ抑制劑,它可結(jié)合IκB激酶的變構(gòu)位點(diǎn)抑制NF-κB的表達(dá)。Zhu等[22]研究發(fā)現(xiàn),BMS-3455041能顯著抑制哮喘小鼠的EMT、支氣管痙攣、炎性細(xì)胞浸潤和黏液分泌,提示BMS-345541治療不僅可以減輕哮喘小鼠肺部炎癥水平,還能通過抑制EMT來減低氣道重塑進(jìn)程。

3.5 PPAR-γ激動(dòng)劑 PPAR-γ是調(diào)節(jié)目標(biāo)基因表達(dá)的Ⅱ型核內(nèi)受體超家族成員,在糖脂代謝、維持免疫內(nèi)穩(wěn)態(tài)中起重要作用,其合成失調(diào)與哮喘發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。Meng等[23]研究發(fā)現(xiàn),PPAR-γ激動(dòng)劑吡格列酮可顯著改善過敏性哮喘小鼠模型的多個(gè)病理生理學(xué)特征,包括Eos浸潤、黏液高分泌、膠原沉積和ASM增殖,并能抑制Th2細(xì)胞因子和趨化因子水平,減少炎癥細(xì)胞聚集。因此PPAR-γ可作為氣道重塑的一個(gè)新型治療靶點(diǎn),關(guān)于它的臨床試驗(yàn)亟待開展。

3.6 PI3K抑制劑 PI3K信號(hào)通路通過調(diào)控ASM的增殖及免疫炎性細(xì)胞的激活分化參與哮喘的病理生理過程。LY294002是首個(gè)PI3K激酶高選擇性抑制劑,通過競爭性結(jié)合PI3K的ATP結(jié)合位點(diǎn)阻斷該信號(hào)通路傳導(dǎo)。Huang等[24]研究者發(fā)現(xiàn),LY294002可顯著抑制IL-25誘導(dǎo)的哮喘小鼠氣道內(nèi)Eos聚集、黏液生成、ECM沉積、ASM肥大及支氣管黏膜下血管生成,提示靶向抑制PI3K信號(hào)通路不僅能減輕哮喘氣道高反應(yīng)性和氣道炎癥,還可以干預(yù)氣道重塑的進(jìn)展。

4 傳統(tǒng)抗哮喘藥物對(duì)氣道重塑的治療作用

隨著對(duì)哮喘氣道重塑機(jī)制的深入探索,研究者們開始關(guān)注傳統(tǒng)抗哮喘藥物對(duì)氣道重塑的干預(yù)效果。Qi等[25]研究發(fā)現(xiàn),長效β2受體激動(dòng)劑(LABA)如福莫特羅和沙美特羅均不能抑制PDGF-BB誘導(dǎo)的ASM細(xì)胞增殖,提示LABA對(duì)氣道壁重塑并無顯著的改善作用。Kang等[26]研究表明,在9個(gè)月和15個(gè)月長效抗膽堿能藥物(LAMA)噻托溴銨治療組中,老年哮喘小鼠的α-平滑肌肌動(dòng)蛋白水平較對(duì)照組有降低;另有研究顯示[27],白三烯受體拮抗劑(LTRA)普魯司特能通過抑制哮喘小鼠體內(nèi)TGF-β/Smad信號(hào)表達(dá),從而減少氣道膠原沉積,并抑制促纖維化基因和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白的表達(dá)。因此,LAMA和LTRA可能具有一定的抗氣道重塑效果,但仍需開展更多的臨床研究來證實(shí)其對(duì)氣道重塑的治療作用。

5 結(jié)論與展望

傳統(tǒng)抗哮喘治療存在對(duì)重癥哮喘、激素不敏感哮喘等特殊表型療效欠佳的情況,這與哮喘氣道重塑不斷進(jìn)展密不可分。近年來針對(duì)哮喘氣道重塑的分子靶向藥物研究已出現(xiàn)突破進(jìn)展,尤其是奧馬珠單抗、貝那利珠單抗及Lebrikizumab體現(xiàn)出對(duì)哮喘氣道重塑的部分療效,這為改善哮喘患者的長期預(yù)后帶來了希望。當(dāng)前,更多的分子靶向藥物經(jīng)各種動(dòng)物研究和臨床前研究,已證實(shí)對(duì)哮喘氣道纖維化、ECM沉積等病理進(jìn)程有減緩效果,能通過干預(yù)T2型氣道炎癥、非T2型氣道炎癥及各種信號(hào)通路分子表達(dá),發(fā)揮其抗哮喘氣道炎癥及氣道重塑效果。此外,不同作用靶點(diǎn)的分子藥物聯(lián)合阻斷也成為了哮喘治療研究的重要方向,但尚需開展進(jìn)一步研究來證實(shí)其有效性及安全性。總之,隨著哮喘生物治療研究的不斷深入,抗氣道重塑分子靶向藥物有望成為不同表型哮喘患者個(gè)性化治療的全新選擇。

利益相關(guān)聲明:所有作者均聲明不存在任何利益沖突。

作者貢獻(xiàn)說明:本文由戴俊杰作者進(jìn)行文獻(xiàn)檢索及撰寫成文,史菲進(jìn)行了審閱和修改。