龍 婷 綜述,李作孝 審校
多發性硬化(Multiple sclerosis,MS)是一種慢性、復發性、免疫失衡性疾病,其確切的發病機制不明。一些觀點認為,外周血中髓鞘特異性的T 細胞激活,借助黏附分子透過血腦屏障進入中樞神經系統(CNS),在抗原提呈細胞(APC)的作用下,再次激活并分泌Th1 型細胞因子(干擾素-γ和腫瘤壞死因子-α),同時與外周血B 細胞分泌的自身抗體共同參與中樞神經系統脫髓鞘病變。近年來發現,Th17 細胞在MS的發生發展中也起到關鍵作用。MS緩解期的治療旨在延緩疾病進展,促進神經組織的修復,延長緩解期時間,防止或減少功能殘疾,稱為疾病修正治療(disease-modifying therapy,DMTs)[1]。目前經FDA 批準的DMTs 分別為4 種β-干擾素制劑(Avonex、Betaseron、Extaria、Rebif)、醋酸格拉替雷、芬戈莫德、米托蒽醌、那他珠單抗、特立氟胺、富馬酸二甲酯。本文對上述幾種藥物的作用機制進行綜述。
1.1 β-干擾素 IFN-β作為一種免疫調節劑,可對免疫反應的多個環節進行調控:(1)IFN-β可以減少外周血樹突狀細胞的數量,并改變Toll受體(TLR)的表達[2],或降低MHC-Ⅱ類分子表達,影響樹突狀細胞的抗原提呈功能;同時也可改變CNS內APCs(單核細胞、小膠質細胞)的功能,減少其將髓鞘特異性抗原提呈給T 細胞,避免激活T 細胞而產生免疫應答。(2)T 細胞是IFN-β主要的作用位點[3]。IFN-β可促使Th1 細胞向Th2 細胞轉換;增加調節性T 細胞的數量,包括CD4+、CD25+、FOXP3+調節性T細胞及CD8+調節性T細胞;抑制Th17細胞的分化;誘導Th17細胞凋亡,從而對免疫反應起到負性調控作用。同時可以減少促炎因子的產生,如腫瘤壞死因子、IL-17,增加抗炎因子的產生,如IL-10、IL-4、IL-5 等。另外INF-β可降低對血腦屏障具有破壞作用的基質金屬蛋白內切酶(MMP)的活性[4],保護血腦屏障的完整性,從而阻止T 細胞進入CNS。(3)IFN-β對B 細胞的作用,一方面降低B細胞MHC-Ⅱ類分子表達,減弱其抗原提呈作用;另一方面增加抗炎因子IL-10、TGF-β的分泌。(4)體外試驗發現,IFN-β還可干擾CD4+T 細胞氧化磷酸化基因的表達及線粒體的功能[5],從而減少細胞內ATP的產生,干擾細胞的能量代謝。
1.2 醋酸格拉替雷(glatiramer acetate,GA)GA 是由谷氨酸、賴氨酸、丙氨酸等氨基酸殘基組成的多聚混合物,其可對機體固有免疫和適應性免疫的多個環節進行調節[6]:(1)GA 可與其他抗原肽競爭性結合APCs 表面的MHCⅡ類分子,從而改變APCs 細胞功能,抑制T 細胞活化。GA 對多種APCs 均有調節作用,如樹突狀細胞、單核細胞。(2)適應性調節性T 細胞(iTreg)主要分泌IL-10、TGF-β,這兩種細胞因子皆以發揮免疫抑制作用見長。GA 可以提升T 細胞Foxp3 基因的表達活性,增加iTreg 含量。(3)GA 可誘導Th1細胞向Th2細胞轉變,改變Th1/Th2細胞之間的平衡。同時經GA 治療的患者在外周血中可產生GA 特異性T 細胞,該細胞可穿過血腦屏障,進入CNS,分泌抗炎因子。(4)GA在重塑B細胞的功能、調節抗體和細胞因子的分泌方面發揮了獨特的作用。經GA 治療的患者體內產生特異性的IgG1,而IgG2含量較低,這也驗證了,Th1 向Th2 細胞的轉化。Sara 等[7]研究發現,經GA治療的患者,外周血B細胞產生的IL-10 含量增加,而IL-6 含量降低。(5)GA 可誘導產生多種神經營養因子,如腦源性神經營養因子(Brain derived neurotrophic factor,BDNF)[8]、神經營養蛋白-3,4(NT-4、NT-3),胰島素樣生長因子-1,2(TGF-1、TGF-2)。上述這些物質可以起到營養神經細胞和神經膠質細胞,改善突觸的可塑性,達到神經保護與促進髓鞘再生的作用。
2.1 米托蒽醌(Mitoxantrone,MA)MA 是一種蒽環類的抗腫瘤藥物,常用于乳腺癌、前列腺癌等惡性腫瘤的治療,2000 年被FDA 批準用于繼發-進展型MS(SPMS)、進展-復發型MS(PRMS)、惡化的復發-緩解型MS的治療。MA可與細胞的DNA發生交叉連接,導致DNA 鏈斷裂,同時也可抑制DNA 拓撲異構酶-Ⅱ(TOPO-Ⅱ),抑制DNA 的損傷修復,干擾DNA的結構和功能。TOPO-Ⅱ在DNA 復制、轉錄、修復,形成正確的染色體結構等方面中發揮重要作用。基于其對細胞的這種非特異抑制作用,在MS 患者中,可用于抑制T、B 細胞和巨噬細胞的增殖。同時MA也具有免疫抑制作用,通過增加Treg 的數量[9],調節外周血T 淋巴細胞和可溶性炎癥細胞因子(如IL-2、INF-γ、TNF-α)的水平,從而到達抑制炎癥反應和髓鞘損傷的作用。
2.2 那他珠單抗(natalizumab,NA)NA 在2004 年11 月經FDA 批準用于MS 的治療,是針對整合素α4亞單位的單克隆抗體,是一種選擇性的黏附分子抑制劑。MS 的發病環節中,攻擊髓鞘抗原成分的自身免疫細胞經活化后高表達整合素α4β1(VLA-4),而血管內皮細胞高表達VLA-4的受體即VCAM-1,繼而兩者結合,T細胞進入CNS,引發一系列炎癥反應。NA 與整合素α4 結合,阻斷了致病性淋巴細胞與血管內皮細胞粘連,阻止其進入CNS[10]。同時,NA 還可以降低CD4+/CD8+T 細胞的比例,增加外周血NK 細胞數量及CD34+造血干細胞數量[11]等。雖然那他珠單抗作用機制復雜,但最主要的機制還是直接抑制淋巴細胞進入CNS 到達炎癥反應部位,防止病灶的形成。然而那他珠單抗能否進入CNS,能否阻止已經發生的炎癥反應還不清楚,仍需大量實驗明確。
3.1 芬戈莫德(Fingolimod)鞘氨醇-1-磷酸(S1P)是一種生物信號分子,與5 種G 蛋白偶聯受體亞型(S1PR1-5)結合,具有多種生物活性,如免疫調節、炎癥誘導等。芬戈莫德是非選擇性的S1PR 拮抗劑,可與淋巴細胞表面S1PR1 結合,改變淋巴細胞的遷移,阻止淋巴細胞從淋巴結中釋放,降低外周血中淋巴細胞的數量,同時可防止自身反應性T 淋巴細胞進入CNS。芬戈莫德雖然降低了外周血中淋巴細胞的數量,但卻增加了外周淋巴結、腸系膜淋巴結等二級淋巴器官中淋巴細胞的數量,表明其可誘導外周淋巴細胞發生“歸巢作用”。而這種“歸巢作用”是可逆的,即在停藥后外周血淋巴細胞的數量可在短時間內恢復到正常水平,故不具有細胞毒性作用。另外,芬戈莫德可以穿過BBB,與星形膠質細胞、少突膠質細胞等神經細胞的S1PR 結合[12],從而起到抑制膠質細胞增生及軸突損傷,促進髓鞘再生的作用。
3.2 特立氟胺(Terifunomide)特立氟胺是2012 年經FDA 批用于緩解期的新型口服藥物,是抗類風濕關節炎藥物來氟米特的一種活性代謝產物。二氫乳清酸脫氫酶(DHODH)是嘧啶從頭合成過程中的一種關鍵酶。特立氟胺能夠競爭性結合DHODH 的輔酶Q10 結合位點,可逆性抑制DHODH 的活性[13],從而阻斷嘧啶核苷酸的合成,致使DNA合成障礙,因此抑制了自身反應性淋巴細胞的增殖。而處于休眠狀態的淋巴細胞,如記憶性T細胞則可以通過補救合成途徑獲取嘧啶核苷酸,故不受特立氟胺的抑制[14]。當嘧啶合成受阻時,與嘧啶合成有關的淋巴細胞的一系列功能也會受到影響,如脂質的活化需要胞苷二磷酸的參與,當嘧啶合成受阻時,B 細胞脂質依賴的IgM 的分泌將會減少。同時特立氟胺還存在一些非DHODH 依賴的作用機制,如抑制酪氨酸激酶,真核細胞轉錄因子kappa B(NF-κB)活化,降低黏附分子ICAM-1 的表達,降低MMP 的活性,干擾T 細胞與APC、整合素的結合等,這些機制仍在進一步研究中。
3.3 富馬酸二甲酯(dimethyl fumarate,DMF)DMF是2013 年經FDA 批準的另一種新型口服藥物,是一種延胡索酸甲酯,早期曾用于銀屑病的治療。DMF治療MS 的機制目前不明,可能與其激活轉錄因子NF-E2相關因子2(Nrf2)有關[15]。Nrf2是細胞防御氧化應激反應的重要轉錄因子,它可與抗氧化反應元件(ARE)結合,上調抗氧化蛋白的合成,增強細胞抗氧化能力。同時DMF 也可增加還原性谷胱甘肽、血紅素加氧酶含量,上調細胞氧化還原電位及線粒體膜電位等途徑來增加細胞膜穩定性,提高抗氧化的能力[16]。故DMF 具有潛在的細胞,特別是神經細胞的保護作用。在體外試驗中發現,DMF 還具有一定的免疫抑制作用,其可促進TH2分泌產生IL-4、IL-5,降低TH1細胞活性,并抑制胞內黏附因子-1(IAM-1)、血管細胞黏附分子-1(VCAM-1)的表達。
隨著第一種DMTs(IFN-β)1963 年批準用于臨床以來,DMT 已經過了40 余年的變遷和演變。目前國內尚無國產自主研發的DMTs上市,國家食品藥品監督管理局(CFDA)先后批準引進了INF-β1(利比)和INF-β1b(倍泰龍)。但因治療費用昂貴,在我國使用率低。雖然MS 治療藥物種類較多,但是仍缺乏比較成熟的治療方案。隨著對DMTs 藥物作用機制的研究深入,更高效、更專一的治療藥物,將會是MS治療的新選擇。
[1]Weinstock-Guttman B.An update on new and emerging therapies for relapsing-remitting multiple sclerosis[J].Am J Manag Care,2013,19(17):343-354.
[2]Balashov KE,Aung LL.Interferon-beta inhibits toll-like receptor 9 processing in multiple sclerosis[J].Ann Neurol,2010,68(6):899-906.
[3]Kasper LH,Reder AT.Immunomodulatory activity of interferon-beta[J].Ann Clin Transl Neurol,2014,1(8):622-631.
[4]Dhib-Jalbut S,Marks S.Interferon-beta mechanisms of action in multiple sclerosis[J].Neurology,2010,74(1):17-24.
[5]Haghikia A,Faissner S.Interferon-beta affects mitochondrial activity in CD4+lymphocytes:Implications for mechanism of action in multiple sclerosis[J].Mult Scler,2014,5:1352458514561909.
[6]Aharoni R.Immunomodulation neuroprotection and remyelination-The fundamental therapeutic effects of glatiramer acetate:A critical review[J].Autoimmun,2014,54:81-92.
[7]Ireland SJ,Guzman AA,O'Brizen DE,et al.The Effect of Glatiramer Acetate Therapy on Functional Properties of B Cells From Patients With Relapsing-Remitting Multiple Sclerosis[J].Jama Neurol,2014,71(11):1421-1428.
[8]Linker RA,Lee DH,Demir S,et al.Functional role of brain-derived neurotrophic factor in neuroprotective autoimmunity:therapeutic implications in a model of multiple sclerosis[J].Brain,2010,133(5):2248-2263.
[9]張璐,方宇,許予明,等.米托蒽醌對RRMS患者外周血T淋巴細胞及可溶性炎性細胞因子水平的影響[J].山東醫藥,2011,51(27):59-60.
[10]Schwab N,Schneider-Hohendorf T,Wiendl H.Therapeutic uses of anti-α4-integrin(anti-VLA-4)antibodies in multiple sclerosis[J].Int Immunol,2014,27(1):47-53.
[11]Saure C,Warnke C,Zohren F,et al.Natalizumab and impedance of the homing of CD34+hematopoietic progenitors[J].Arch Neurol,2011,68(11):1428-1431.
[12]Groves A,Kihara Y.Fingolimod:direct CNS effects of sphingosine 1 -phosphate(SIP)receptor modulation and implications in multiple sclerosis therapy[J].Neurol Sci,2013,328:9-18.
[13]Claussen MC,Korn T.Immune mechanisms of new therapeutic strategies in MS:teriflunomide[J].Clin Immunol,2012,142(1):49-56.
[14]Tanasescu R,Evangelou N,Constantinescu CS.Role of oral teriflunomide in the management of multiple sclerosis[J].Neuropsychiatr Dis Treat,2013,9:539-553.
[15]Niture SK,Kaspar JW,Shen J,et al.Nrf2 signaling and cell survival[J].Toxicol Appl Pharmacol,2010,244(1):37-42.
[16]Scannevin RH,Chollate S,Jung MY,et al.Fumarates promote cytoprotection of central nervous system cells against oxidative stress via the nuclear factor(erythroid-derived 2)-like 2 pathway[J].Pharmacol Exp Ther,2012,341:274-284.