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编号:10500312
以肿瘤坏死因子α为靶向治疗炎症性肠病
http://www.100md.com 国外医学内科学分册 2000年1月第27卷第1期
     华西医科大学第一附属医院消化内科,四川 成都 (610041)

    张志宏(综述) 欧阳钦(审校)

     摘 要:肿瘤坏死因子α(TNF-α)作为一促炎症性细胞因子,被认为在各种免疫调节中起重要作用。TNF-α与炎症性肠病的致病机制、临床表现和转归有着密切的关系。以TNF-α为治疗靶向的单克隆抗体已为炎症性肠病的治疗带来新的希望。

    关键词:肿瘤坏死因子;炎症性肠病;细胞因子

    炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克隆病(Crohn's disease,CD),其病因和发病机制尚不清楚,目前研究认为主要由免疫反应介导,并与遗传因素、环境因素密切相关。随着对细胞因子研究的进展,人们发现细胞因子与IBD的发病有着密切的关系。根据其在炎症反应中的作用可分为两大类:①促炎症性细胞因子,包括白介素(IL-1、IL-6、IL-8)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF-α)、干扰素-γ(IFN-γ);②抗炎症性细胞因子即IL-1ra、IL-4、IL-10。这两大类细胞因子的失衡在IBD的发病中起着重要的作用。据此选择细胞因子网络中的一、二个关键环节加以阻断,可达到控制炎症、维持缓解的目的。目前常用的治疗炎症性肠病的药物,如皮质类固醇及柳氮磺胺吡啶,虽然在发病初期有一定疗效,然而据统计,有大约15%~40%的患者在5~10年会出现耐药性或合并严重并发症[1]。因此,寻找一种新的特异的针对炎症连锁反应的关键步骤的治疗措施十分必要。目前,TNF-α作为一种促炎症性细胞因子对IBD的致病作用以及作为治疗的靶向已经得到广泛的研究。本文就近几年来TNF-α与炎症性肠病关系的研究进展作一综述。
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    1 TNF-α在IBD致病机制中的作用研究进展

    TNF是由Carswell等于1975年发现并命名的。1985年学者们根据细胞来源和分子结构的不同将其分为α型和β型。目前研究较多的是TNF-α。TNF-α主要由细菌脂多糖(LSP)激活单核巨噬细胞产生,是一种分子量为25KD的非糖基化跨膜蛋白。基因定位于6号染色体,在HLA-Ⅰ类分子与HLA-Ⅱ类分子之间。TNF-α由3个分子量为17KD的单体(来源于25KD的蛋白经水解后得到)形成一个三棱锥结构的三聚体,当它与TNF的膜受体结合以后,三聚体的活性就被起动而发挥作用。TNF受体(TNFR)存在于大多数细胞的膜上,也分为两种,分子量分别为55KD和75KD,被不同的基因所编码。TNFR在蛋白激酶C的作用下可以从膜上脱落下来形成可溶性的TNFR(sTNFR)而成为膜受体的竞争性抑制物,与膜受体竞争结合TNF。别外TNF-α在增加某种靶基因转录效率时通常是经活化核因子(NF-κB)或AP-1转录因子来实现的。NF-κB是一转录因子,当它与抑制因子(Ⅰ-κB)结合时无活性,蛋白激酶C可以使Ⅰ-κB磷酸化后使NF-κB与Ⅰ-κB分离而具有活性,即可与核内的靶基因上的κB结合点结合启动转录。与之相似,AP-1也是一转录因子。这些结构特点和作用方式是以TNF-α为靶向治疗IBD的分子基因(图1)[2]
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    图1 TNF-α的产生和激活作用过程及其干扰治疗策略

    胃肠道被认为是单核巨噬细胞产生TNF-α的最主要的靶器官之一,其累积量达全身的10%[3]。有人[4]报道,在IBD患者的结肠细胞株中发现,TNF-α特异性定位于6种细胞并由它们表达,即纤维母细胞、嗜酸粒细胞、浆细胞、单核巨噬细胞、上皮细胞和潘氏细胞(Paneth细胞)。虽然TNF-α在IBD中引起发病的具体途径还不清楚,但目前已经有大量的实验证据显示TNF-α与IBD的发病、进展及转归都可能有着密切的关系。

    最近有学者[5]报道,在一组36例UC、32例克隆病及27例对照者的研究中,采用酶联免疫吸附法(ELISA)测粪便提取物中细胞因子的浓度,结果显示TNF-α、IL-1α在疾病活动期粪便提取物中的浓度较对照组明显升高,而病情缓解后下降。这与以往报道[6,7]IBD活动期的血清及粪便提取物中TNF-α浓度增高的结果相一致。但也有与之不同的试验结果,如有人[8, 9]检测血清TNF-α的浓度及用PCR法检测TNF-α在粘膜的RNA转录水平,结果发现其在IBD中并无上升反而有所下降。Guimband等[10]用结肠灌洗液做标本,用ELISA法测定19例中-重度的UC,4例累及直肠的克隆病及6例正常对照标本,发现UC患者的结肠灌洗液中TNF-α、IL-1β等大量产生,而且两者有显著相关性.而在对照者未测及TNF-α、IL-1β等细胞因子。随后对其中4例UC进行连续灌洗后发现细胞因子的量与疾病的活动程度有关,而克隆病产生的细胞因子的量低于UC。Reimund等[11]发现,在一组35例克隆病患者及26例对照者,取小肠粘膜活检标本,以酶联免疫吸附法发现受累处的粘膜分泌的TNF-α为11.8 pg/mg,明显高于正常对照的5.4pg/mg,两者差异有显著性(P<0.001)。令人惊讶的是克隆病患者未受累的表观正常的肠粘膜测得的TNF-α为9.7pg/mg,与正常对照相比也显著升高(P〈0.03),而在克隆病患者自身的两组(即受累与未受累粘膜)比较却并未发现TNF-α有显著性差异,提示细胞因子不仅在炎症的起始阶段发挥作用,而且在其持续性发展过程中也可能有一定的影响,这为治疗方案的选用及具体实施提供了新的线索,尚有可能为IBD的治疗提供药物治疗疗程的指标。此外,TNF-α对IBD的复发也可能有一定的预测作用。Schreiber[12]随访了137例皮质炎固醇诱导缓解的克隆病患者1年,发现其急性复发时分泌的TNF-α水平增高,说明检测TNF-α可能在预测IBD的复发中有一定的作用,而其他常规检测如急性反应性蛋白等指标均不能达到这一效果。
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    根据以上实验结果推测,TNF-α在IBD的致病方式主要是以一种旁分泌和自分泌的方式在局部发挥作用,使内皮细胞表达粘附分子,然后使各种细胞如单核巨噬细胞、淋巴细胞、中性粒细胞等更容易聚集在炎症局部发生活化,分泌TNF-α及其它炎症因子,刺激各种炎症介质产生,以增强、放大炎症连锁反应,诱导水肿,激活凝血系统、诱导肉芽肿生长,最终产生一系列组织粘膜的损伤坏死。

    2 以TNF-α为靶向治疗的研究进展

    近几年来,研究针对TNF-α的产生、调控以及作用的特异性途径,从而将其阻断,达到控制炎症、持续缓解病情,已经取得了一定的进展,其中研究最多的也最深入的是抗TNF-α抗体。

    2.1 抗TNF-α抗体

    目前用于动物实验和临床研究的主要有3种:一是cA2,是一种合成的嵌合体单克隆抗体(Chimeric monoclonal antibody),将鼠单克隆抗体的可变区移植到人抗体恒定区上形成,即由75%人源性和25%鼠源性构成。目前的商品名为Infliximab.二是目前用的CDP571,即将鼠抗体可变区的抗原结合域(CDR)移植到人抗体上,具有5%的鼠源性和95%的人源性。理论上前者产生的免疫原性更少,但仍然可产生抗可变区抗体和异型性抗体。三是TNFR融合蛋白(Etanercept)。近几年来前两种抗体已被广泛用于动物及临床研究,以证实其在炎症性肠病中的疗效及安全性。这里尤其值得一提的是,1998年美国FDA通过抗TNF-α抗体上市,而欧洲也于1999年通过上市。
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    2.1.1 Infliximab用于治疗IBD Targan等[13]首次在108例中-重度的克隆病患者进行12周的多中心、双盲、对照实验。这些患者对常规的用药均产生不同程度的耐药性,克隆病活动指标(CDAI)评分在220~400之间,随机分为4组给予静脉滴主cA2 0、5、10、20mg/kg。结果在第4周时,cA2组出现临床症状的改善(以CDAI下降70分为准),其中5mg/kg组有81%的改善,10mg/kg组50%,20mg/kg组64%,而安慰剂对照组17%。第12周结果提示;以CDAI降到小于154分为缓解标准,治疗组有41%,安慰剂组有12%的受试者出现临床缓解,有显著性差异。两组的副反应基本相似。另一项研究[14]用Infliximab治疗克隆病合并单发、多发瘘管形成者94例,分别给予注射0、5、10mg/kg,结果有多于50%的患者瘘管愈合而安慰剂组仅为25.8%。治疗组疗效出现的中位数时间为14天,而对照组则为42天。用Infliximab显然可以使克隆病及其并发症的愈合加快。近年有人[15]用Infliximab治疗克隆病,观察其组织病理学方面的改善作用,13例患者在治疗前后分别取结肠活检作组织学评分,结果显示,使用Infliximab使得组织学活动度的总评分显著降低,病灶中的中性粒细胞浸润几乎全部消失,单核细胞浸润减少,患者在使用4周后粘膜病灶基本恢复正常。与Lenven等[16]用内镜检查与组织学相结合的方法进行研究得到的结论相一致。
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    关于Infliximab用于治疗UC的试验研究,有人[17]报告选择重度活动期UC患者11例进行随机、双盲对照研究。分别给患者安慰剂、Infliximab, 5、10、20mg/kg后观察2周,根据 Truelove and Witt评分下降大于5分,绝对平均<10分为疗效标准。5mg/kg组3例中2例、10mg/kg组3例中1例、20mg/kg组2例均出现临床疗效,而安慰剂组3例均无反应。这一实验显示Infliximab对严重UC可能有一定的作用。

    2.1.2 CDP571用于治疗IBD 已有人[18]报道用CDP571治疗30例难治性克隆病。服用CDP571 5 mg/kg治疗随访8周,于治疗的第2周治疗组平均CDAI评分均显著下降(P=0.0003),而安慰剂组无显著下降。2周后临床缓解率安慰剂组为0%,而治疗组为30%,但无统计学意义。治疗维持缓解时间2~8周不等。这一结果提示CDP571用于轻-中度难治性克隆病患者的治疗可能有短期疗效。
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    采用CDP571治疗一组无对照的UC动物模型(cottontoip tamarin),由于CDP571半衰期约为6天,每6天用药1次共6次,发现自治疗开始,所有动物的粪便质量改善,体重较治疗前平均增加33.3g(P<0.05),直肠活检评分显著下降,而这一效果持续至第49天[19]。在15例无对照研究的UC患者中给予CDP571 5mg/kg,观察8周,结果发现第2周起就出现疗效[20]

    2.1.3 TNFR融合蛋白用于IBD 抗TNF抗体还有一类被称为“融合蛋白”,即Etanercept,它是用重组DNA技术合成的抗体,将编码人TNFR的DNA与人抗体的Fc段的DNA连接起来,经哺乳动物细胞株表达,是一种类免疫球蛋白样的二聚体,包括两个可溶性的P75TNFR和一个Fc分子,通过TNFR部分与TNF-α的结合发挥作用。但目前有关Etanercept用于IBD的临床试验尚无报道。

    总之,抗TNF-α抗体治疗IBD的原理还未完全阐明。有人认为Infliximab可以与单核巨噬细胞或活化的T细胞膜表面的膜结合型TNF结合或血浆中游离的TNF结合,并将其“中和”,或者通过补体介导和抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(ADCC)将产生的细胞溶解杀死,从而达到减少TNF-α的作用。而CDP571与Etanercept则主要通过“中和”血浆中游离的TNF起作用[21]。研究发现Infliximab和Etanercept并非简单地将TNF清除,而是作为其载体或拮抗剂通过网络作用使TNF失去生物学活性[22,23],以此干扰细胞因子所引起的免疫系统激活产生的‘连锁效应’。但是这些都仅仅是一些推测,有待进一步的研究证实。
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    2.2 其它干预TNF-α的方法

    除了抗TNF-α抗体外还有多种方式可用以影响和干预TNF-α的作用,如图1所示。

    在TNF-α合成后需要TNF-α转化酶的作用将其水解释放出来,采用TNF-α转化酶抑制剂金属蛋白酶可以减少TNF-α的产生。有人[20]用其作体外试验证实可以使TNF-α的量减少。

    磷酸二酯酶(phosphodiesterase,PDE)是调节细胞因子转录过程的酶,理论上用PDE-抑制剂甲基黄嘌呤可可碱的1,5-二氧已基类似物(Pentoxifylline ,PF)可以诱导细胞内cAMP水平升高,抑制TNF-α的产生。有人[24]进行PF加抗TNF-α抗体结合治疗动物模型IBD的研究,不仅发现PF加抗TNF-α抗体组与抗TNF-α抗体组疾病活动指数(DAI)均显著降低,而且发现前者可加强疗效并减少毒副作用。
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    其它方法还有用NF-κB P65抑制转录过程。根据转录因子NF-κB可以调节促炎症性细胞因子前体的转录活性,用特异性的抗P65单核苷酸减少TNF-α的产生。

    但以上介绍的三种方法研究均不够深入,其结果的可靠性尚需更多的实验去证实。

    综上所述,自开始使用抗TNF-α治疗IBD以来,相继开展了大量的动物和临床实验研究。虽然有些实验结论尚有争议,而且对于TNF具体通过何种方式参与IBD的发病,以及最后怎样才能保证临床应用的安全性、可靠性等尚待探索。但是深入进行的关于TNF的研究对用皮质类固醇治疗无效或产生依赖性以及长期使用皮质类固醇可能带来毒副作用的患者无疑带来新的希望,因而有良好的应用研究前景。

    作者简介:张志宏(1972-),女,四川成都市人,硕士研究生

    欧阳钦(1940-),男,四川重庆市人,华西医科大学第一附属医院院长,内科教
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    授,博士导师

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    录入:邰 燕

    校对:白艳萍, 百拇医药