α1-抗胰蛋白酶缺乏癥的診斷與治療

劉宇良，楊篤才，匡青芬

(江西博雅生物制藥股份有限公司、江西省血液制品重點實驗室，江西 撫州 344000)

α1-抗胰蛋白酶缺乏癥的診斷與治療

劉宇良，楊篤才，匡青芬

(江西博雅生物制藥股份有限公司、江西省血液制品重點實驗室，江西 撫州 344000)

α1-抗胰蛋白酶(AAT)屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑家族成員，主要作用是抑制絲氨酸蛋白酶，包括中性粒細胞彈性蛋白酶(NE)、蛋白酶3(Pr3)和組織蛋白酶G等。α-抗胰蛋白酶缺乏癥(AATD)主要是基因突變結果，會導致體內正常AAT水平偏低或肝臟異常AAT的蓄積，引起多種疾病，包括肺氣腫和肝損害。AATD早期的診斷對提供合理的治療策略是有益的。目前針對AATD已經提出多種治療策略。文章對AATD的有關診斷和治療進展作綜述。

α1-抗胰蛋白酶； α1-抗胰蛋白酶缺乏癥； 肺氣腫； 慢性阻塞性肺疾病

α1-抗胰蛋白酶(AAT)作為重要的蛋白酶抑制劑，具有保護機體正常細胞和器官免受蛋白酶的損傷，如果體內缺乏或代謝異常則存在發生疾病的風險[1]。自Laurell等[2]報道了α1-抗胰蛋白酶缺乏與青年期肺氣腫有關后，人們對AAT及α1-抗胰蛋白酶缺乏癥(AATD)的研究越來越深入，包括AAT的分子結構、功能、體內作用機制、AATD相關肺部和肝臟疾病的機制、AATD診斷及治療等，并逐漸提高了對AAT及AATD有關疾病的認識，為藥物研發及臨床策略提供了一定的依據。

1 AAT

AAT屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑家族成員，主要由肝細胞合成，另外單核細胞、巨噬細胞和上皮細胞也能合成。AAT為單鏈糖蛋白，相對分子質量為52 ku，由394個氨基酸構成，AAT活性中心是358位的甲硫氨酸，這決定了酶的特異性[1,3]。AAT的主要作用是抑制中性粒細胞產生的絲氨酸蛋白酶，包括中性粒細胞彈性蛋白酶(NE)、蛋白酶3(Pr3)和組織蛋白酶G，其中AAT與NE的結合速率常數最大，對NE的專一性更強。目前認為NE與肺氣腫密切相關，因為NE可以降解細胞外基質幾乎所有的成分，并且NE可以激活與肺氣腫有關的其他酶，例如組織蛋白酶B和金屬蛋白酶[3]。AAT能夠保護正常細胞不受蛋白酶的破壞，起到維持機體環境穩定的作用。此外，AAT還具有抗炎、抗感染和免疫調節作用[4]。

2 AATD

正常情況，肺組織具有正常的抗蛋白酶系統，當AAT缺乏時則會導致肺部蛋白酶-抗蛋白酶系統嚴重失衡，使患者肺部組織損傷，最終發生不同的病理學改變[5]，因此補充外源性AAT可以治療α-抗胰蛋白酶缺乏癥有關的肺病。對于AATD患者，其他一些因素也會影響中性粒細胞聚集和激活，例如吸煙、大氣污染、感染等，從而增加疾病發生風險。

AATD是一種先天性代謝病，是AAT基因突變的后果，例如單點突變、插入和缺失。最常見的點突變是肽鏈第342位的谷氨酸被賴氨酸取代，影響酶的電荷以及三級結構，最終可能導致AAT發生聚合反應[6]。肝細胞內質網中α-抗胰蛋白酶突變體結構發生錯誤折疊甚至聚合反應使AAT不能進入循環。而這些保留在肝臟中突變體會引起肝損傷和肝硬化等肝臟疾病。導致肝臟疾病的主要突變類型是PiZZ型，也包括PiZ雜合子。缺少蛋白酶抑制劑AAT進入循環，導致個體嚴重缺乏，則會發生肺氣腫、慢性阻塞性肺病(COPD)等肺部疾病[7-8]。也可能是患者AAT數量未減少，只是表現為功能不足。

3 AATD的診斷

到目前為止，已經鑒定了100種不同的AAT等位基因。已知的AAT變異型分為正常型(M型)、缺陷型(通常分為Z、S型)、功能障礙或無效型[9-10]。PiMM基因型大約占85%以上，存在于正常人群中。正常等位基因表現正常的血漿AAT水平，缺陷型等位基因導致血漿AAT水平降低，血清中無法檢測到AAT則與無效等位基因有關，其中PiZZ型和無效型的個體患病風險最高，PiSZ的個體有中等強度的患病風險，95%的臨床相關缺陷的患者是PiZZ基因型[11]。當然不同地區還是存在差異的，Greulich等[12]對已經登記了的AATD患者(血清質量濃度小于0.8 g·L-1)進行檢測，發現AATD患者中以PiZZ型為主，德國PiZZ型患者的比例為72.2%(n=729)，意大利PiZZ型患者的比例為60%(n=125)；德國PiSZ型患者的比例為17.1%，意大利PiSZ型患者的比例為11.2%。AAT基因以共顯性方式遺傳，即兩種基因型產物都能在體循環中被發現，對于Z型或S型變異，無論純合子還是MZ或MS雜合子，其血漿AAT水平都低于正常水平。PiMZ基因型個體具有50%～60%的正常AAT水平，PiSS基因型個體為60%，PiZS基因型個體為35%，PiZZ基因型個體為10%～15%[13]。這些突變導致可循環AAT下降，引發疾病，例如肺氣腫、肝硬化和脂膜炎等[14]。

早期的AATD的診斷能夠幫助患者早期預防和合理治療，但是目前仍沒有理想的診斷方法，目前實驗室檢測主要是血漿水平檢測、蛋白表型檢測、基因檢測和組織病理學檢測[15]。根據美國胸科學會和歐洲呼吸協會的指南[16]，診斷AATD的第一步通常是檢測血清AAT濃度。但是發生炎癥反應時，C反應蛋白和AAT水平會增加，由于C反應蛋白的敏感性優于AAT[17]，因此建議同時檢測C-反應蛋白。當C-反應蛋白檢測結果異常時，AAT檢測結果則不予采納。C-反應蛋白結果正常，AAT水平低于正常值時，則可以通過蛋白表型測定、PCR或直接測序鑒別突變類型[18]。對于肝病患者可以通過肝臟組織病理學檢測評估肝臟功能，幫助排除其他原因引起的肝臟疾病。新生兒長時間黃疸，或者非特異性肝病時，需要篩查AATD。成人患有慢性呼吸道疾病、不完全可逆的支氣管哮喘、支氣管擴張、纖毛不動綜合征、頻繁的呼吸道感染或不確定的肝臟疾病時，則建議篩查AATD。同時親屬需要進行篩查，鑒別無癥狀攜帶者，如有必要，應采取必要的防護措施[19]。

4 治療策略

4.1 行為方法

目前針對AATD最有效的策略是預防，因此早期的診斷很重要。患者可以通過良好的生活習慣減少發病風險，并通過現有的治療手段獲益。首先AATD患者必須戒煙，因為吸煙能引起肺泡巨噬細胞、肺內中性粒細胞的聚集和活化，釋放NE，導致COPD發生，而且NE還會導致感染發生或不易控制[20]。煙草中含有的強氧化劑會氧化AAT，造成AAT濃度下降，而氧化型AAT對正常人支氣管上皮細胞具有致炎作用[21]。除了日常活動需要注意防護，防止灰塵和感染，還需要避免過度飲酒和注意控制體質量以預防肝損傷。對于兒童，AATD的預防更為重要，尤其是一些早產兒抗胰蛋白酶水平較低，同時抗氧化酶活性，維生素C、E等抗氧化劑水平均低，不能有效地控制炎癥反應及損傷后的正常修復過程[22]。

4.2 補充治療

AATD患者發生肺氣腫與嗜中性粒細胞絲氨酸蛋白酶失去控制有關，因此通過補充AAT抑制絲氨酸蛋白酶的活性是可行的。在很多國家，將靜脈注射AAT作為糾正血漿嚴重不足的主要方法，這些AAT可以利用層析技術從血漿中分離和基因重組技術表達得到[23-24]。已經批準的AAT補充制劑有Prolastin-C、Aralast NPTM、Zemaira、GLASSIATM、Trypsone/Trypsan(Grifols)和Alfalastin等[25]。為使AAT保持有效的濃度(通常大于11 μmol·L-1)[26]，需要定期補充AAT，靜脈注射劑量大約是60 mg·kg-1·周-1[3]。

定期輸液補充AAT存在費用高和分布容積大的缺點，因此將吸入治療作為補充AAT的另一種策略。彈性蛋白酶造成結締組織損傷，需要嗜中性粒細胞遷移至該區域并穿過組織這一過程，然而彈性蛋白酶可能刺激巨噬細胞釋放白三烯B4(LTB4)[27]，這種因子是一種重要的嗜中性粒細胞趨化因子，可以誘導中性粒細胞的遷移[28]。吸入給藥可以阻斷彈性蛋白酶刺激巨細胞過程，在呼吸道內直接發揮作用，而輸液補充方式是抑制彈性蛋白酶的損傷作用，這個過程則需要從血管透過內皮細胞進入肺部結締組織發揮作用[3]。因此吸入給藥不僅要考慮制劑的顆粒大小和給藥劑量，還要考慮藥物是否能夠穿過上皮組織進入肺部結締組織從而發揮保護作用。

4.3 基因治療

AAT基因治療是將正常AAT基因插入患者的細胞中。在動物實驗中已經用到脂質體、反轉錄病毒、重組腺病毒、重組腺伴隨病毒等不同的載體系統[29]。利用重組腺相關病毒載體表達正常AAT的Ⅰ期臨床試驗已經結束[30]，Ⅱ期臨床中期報告很樂觀，但仍需要進一步研究，因為患者通過肌內注射治療需要一個較高的劑量，因此可能需要尋找更合適的給藥方式[31]。另外還有直接用小的DNA片段取代異常序列，體外實驗[32]證實有效，但是這種方法的可行性、安全性及有效性還有待研究。干細胞具有多潛能性，可作為基因治療的傳送系統。通過移植由慢病毒轉導的造血干細胞，已經成功將AAT基因轉移至小鼠，并且能夠持續的表達人AAT[33]。雖然基因治療也許能夠徹底治愈AATD患者，但是其真正應用與臨床才是今后研究的重點，而不是限制在動物試驗階段。

4.4 其他

補充AAT可以幫助降低呼吸道感染頻率，一定程度上還可以減緩炎癥反應，但是這種方法對由AAT錯誤的折疊和聚合引起的肝臟疾病沒有效果，因此抑制肝臟AAT聚合對于這類AATD患者更重要。但是目前沒有專門針對由于缺乏AAT導致的肝臟疾病，只是通過對其詳細機制的了解，指導一些實驗的進行，比如抑制肝臟AAT聚合、促進AAT合成分泌，和促進AAT聚合物降解，另外采取一些非特異性的方法減輕肝臟炎癥和纖維化[15]。使用小干擾RNA(siRNA)干擾mRNA編碼ATT也可以作為一種減少AAT聚合的方法，這在動物實驗中已經得到證實[34]，這種方法可以降低AAT水平，短時間的治療可以減慢肝臟疾病的發展，而且通過長時間的治療甚至可以逆轉疾病的發展，減輕肝臟纖維化。一些研究中還用到小分子肽[35]和胞內抗體[36]抑制AAT聚合。另外卡馬西平通過刺激降解清除細胞內AAT聚合物[37]；雷帕霉素可以增加自體吞噬泡數量，降低肝臟內Z型AAT聚合物的積累，減緩肝臟纖維化，同時降低一些肝臟損傷標志物，例如半胱天冬酶12[38]。外科手術也是一種治療方法，AATD終末期可做肺減容手術(LVRS)[39]，但是結果并不理想。

5 結語

目前對AATD有了一定的了解，但仍存在許多未知需要進一步研究。雖然有證據表明NE能夠引起復雜的炎癥反應和蛋白水解級聯反應，導致肺部病理學改變，但NE是不是導致肺功能損傷的關鍵酶還存在爭議。另外AAT補充療法治療得到廣泛的應用，但針對AATD相關疾病并不理想，因此今后仍需要研究新的治療藥物和策略，同時確定誘發AATD相關疾病的關鍵因素，結合合理的診斷方法，為AATD患者提供更精準的治療策略。

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(責任編輯：鐘榮梅)

《實用臨床醫學》“臨床護理學”欄目獲江西省第五屆期刊優秀欄目獎

在2016年江西省第五屆優秀期刊獎和期刊優秀欄目獎的評選活動中，經專家評委評審，并經評審委員會審定，《實用臨床醫學》“臨床護理學”欄目榮獲優秀欄目獎。

南昌大學期刊社2017年1月

2016-09-25

R596.1

A

1009-8194(2017)02-0104-04

10.13764/j.cnki.lcsy.2017.02.042