炎性細胞因子在胃腸道移植物抗宿主病中的作用機制研究進展

張會 申徐良

1長治醫學院 046000；2長治醫學院附屬和平醫院血液科，長治 046000

1 移植物與宿主病

異基因干細胞移植（alloSCT）是一種有效的治療血液系統惡性腫瘤的方法，它主要是通過供體T 細胞依賴性移植物與白血病（GVL）反應介導的。然而，供體異體反應性T細胞也可能損害非惡性宿主組織，最終導致移植物抗宿主病（GVHD）［1］。GVHD 分為急性和慢性兩個階段，根據發病時間以及獨特的臨床和病理表現可加以區分。急性GVHD 和慢性GVHD 都是由同種異體反應性T 細胞浸潤到靶器官，隨后激活促炎信號級聯，導致組織損傷和器官衰竭。急性GVHD 通過復雜的生物過程發展，包括3 個階段：抗原呈遞細胞（APC）的激活、供體T細胞的激活和細胞及炎癥效應階段［2］。cGVHD 發病機制的特征是自身反應性免疫細胞胸腺選擇不足，B細胞失調和纖維化慢性組織炎癥［3］在受體胸腺中選擇新的自身反應性CD4+T 細胞［4］。急性GVHD 的主要靶器官是皮膚、肝臟和胃腸道，而慢性GvHD 涉及多種組織，導致顯著的發病率和病死率。

對于急性和慢性疾病，GVHD 發展的風險因素是相似的，GVHD 風險取決于若干因素，包括供體-受體人白細胞抗原（HLA）差異、患者年齡、供體細胞來源、預處理方案、伴隨的感染和移植后GVHD 預防類型。預處理方案對胃腸黏膜的損傷會導致病原體相關分子模式（DAMPs 和PAMPs）的釋放［5-6］，這些模式通過連接模式識別受體（PRRs）激活先天免疫系統的細胞。這最終導致克隆性擴張的同種反應性T 細胞的產生，這些細胞介導進一步的損傷，形成炎癥級聯反應。從臨床角度來看，胃腸道受累是GVHD 發病的主要原因，可導致嚴重的并發癥，包括持久性腹瀉、腸外營養需求以及細菌穿過受損黏膜屏障移位引起的感染性并發癥［7］。胃腸道移植物抗宿主病（GIGVHD）是導致死亡的主要原因。腸道干細胞（ISCs）和它們的小生境Paneth 細胞是靶細胞，導致腸道內穩態和微生物生態失調。腸道損傷通過傳播促炎細胞因子環境，在放大全身性GVHD 中起著核心作用［8］。鑒于胃腸道在GVHD 生物學中的關鍵作用，旨在減少靶器官炎癥的策略有可能顯著降低與該疾病相關的發病率和病死率。

2 STAT 3信號在胃腸道GVHD中的作用

在免疫應答的形成過程中，T 細胞受體、共刺激配體和細胞因子的信號傳導到細胞內是幼稚T 細胞分化所必需的。在GVHD 過程中，這些效應異反應細胞能夠分泌炎性細胞因子并獲得細胞毒性能力，從而導致組織損傷。信號轉導和轉錄激活蛋白（STAT）是這些基因表達變化的主要原因，它們是通過細胞因子受體傳遞信號的結果。細胞因子與其受體的結合會激活Janus激酶（JAKs），活化的JAK 使受體磷酸化，活化并磷酸化其主要底物STAT。磷酸化的STAT 與具有保守SH2 結構域的STAT 家族的其他成員二聚化，然后將二聚體轉移到細胞核中，并與DNA 序列的特定調節區結合，以激活或抑制靶基因的轉錄。在這些STAT蛋白中，STAT3 在GVHD［9］期間的T 細胞致病性中尤為重要。事實上，用抑制STAT 3 磷酸化的小分子治療［10］或移植STAT3 缺陷的T 細胞［9］顯著降低了與GVHD 相關的病死率和結腸內的病理損傷，為STAT3 依賴性細胞因子在誘導炎癥中發揮顯著作用的前提提供了支持。STAT3 信號的消失與供體效應T 細胞的減少和調節性T 細胞（Tregs）的相應增加有關。這些結果表明，在GVHD 背景下，STAT3 信號通路在平衡免疫系統起著關鍵作用。這一基本前提在體外已經得到證實，在人類細胞中，小分子抑制STAT3信號轉導抑制異基因反應T 細胞的增殖，同時促進誘導調節性T 細胞（iTregs）的擴張。此外，CD4 T 細胞STAT3 的激活與患者胃腸道內TH17細胞的增加和相應的病理損傷有關［11］。

與異基因反應T 細胞中STAT3 信號的促炎性質不同，受體髓系細胞中STAT3 的表達加劇了GVHD［12］。值得注意的是，該分析僅限于表達髓細胞特異性基因（LysM）的細胞，這些細胞主要是巨噬細胞/單核細胞系。雖然這項研究沒有探索受體髓系細胞中的STAT3信號轉導為何會引起矛盾的抗炎作用的機制，與WT 受體相比，LysM-Cre-STAT3fl/受體中的供體CD4+和CD8+T細胞數目的增加以及血清IFN-γ和IL-17的升高，這表明這部分受體髓細胞可能間接調節供體T 細胞的反應。供體髓樣細胞缺乏對GVHD 的總體嚴重程度沒有影響［12］。因此，STAT3 信號轉導的促炎作用似乎是通過T 細胞而非髓細胞群介導的。這些觀察的潛在臨床意義來自于這樣一個事實，即一些與GVHD 的病理生理學有關的炎癥細胞因子，特別是在胃腸道內，使用STAT3作為其信號通路的一部分，因此可以用適當的特異性抗體進行阻斷。在胃腸道內，與GVHD 相關的STAT 依賴性細胞因子是IL-6、IL-23和IL-21。

2.1 白細胞介素6 IL-6 是一種促炎細胞因子，是啟動TH17免疫應答的關鍵。在IL-6和轉化生長因子-β存在的情況下，幼稚T 細胞能夠分化為TH17 細胞，而在沒有這種細胞因子的情況下，這些細胞被定向轉化為調節性T 細胞（Tregs）［13-14］。因此，IL-6 似乎在促進免疫系統的炎癥反應中起著關鍵作用。在實驗小鼠的研究中，IL-6 和可溶性IL-6R 在胃腸道GVHD 期間的水平都被證明是遞增的［15］。此外，通過與IL-6 受體結合的抗體阻斷IL-6 信號，可顯著降低GVHD 相關的病死率，特別是結腸內的病理損傷［15-17］。在一項研究中，這歸因于胸腺依賴性和胸腺無關性Treg 生產的增加，導致Treg絕對數量顯著增加［15］。值得注意的是，當GVHD 保護完全依賴于產生iTregs 的能力時，阻斷IL-6信號使GVHD 的嚴重程度僅在結腸內［16］減少。應該指出的是，增強Treg重組免疫學的前沿，在所有的研究中都沒有觀察到［17］，雖然這可能是由于更簡短的抗IL-6R 抗體給藥計劃沒有提供足夠的IL-6 阻斷來積極影響Treg 再生。在小鼠硬皮病慢性GVHD 模型中，需要更長時間的抗IL-6R抗體來觀察穩健的Treg重建［18］。

IL-6阻斷劑治療和預防GVHD 的潛在療效也在人體中得到了驗證。這是因為托珠單抗（tocilizumab）是一種人性化的抗IL-6R抗壞血酸劑。在HSCT患者中使用tocilizumab是可能的。有3 項應用tocilizumab 治療類固醇難治性GVHD的初步研究，包括31例患者，報道了使用托珠單抗治療SR 急性GVHD 的結果；幾乎所有患者（即30/31）都對涉及下消化道的疾病進行了治療；在這3 項研究中，有2 項研究的反應率（PR 和CR）相似（67%和69%）；然而，在第3 項試驗中，只有44%的患者觀察到了反應，而且壽命很短；對這些結果差異的一個可能解釋是，在第3 項試驗中，大多數患者同時患有肝臟GVHD，而在任何研究中都沒有顯示tocilizumab 對治療肝臟疾病有任何療效［19-21］。其原因尚不完全清楚，盡管事實上，一種主要的不良反應是雙轉氨酶導致這種藥物可能會誘發某種程度的肝臟炎癥，在并發肝臟GVHD的情況下可能是有害的。

IL-6可以通過多種途徑介導效應，包括經典信號、反式信號和簇式信號。鑒于最近有不同的藥物可以抑制這些離散的信號級聯，了解這種細胞因子的來源、信號和細胞靶點對于指導臨床研究的設計至關重要。在一項試驗里證明了受體樹突狀細胞（DC）分泌IL-6引起了系統性失調［22］。在T細胞靶向IL-6 受體（IL-6R）缺失后，DC 驅動的經典信號傳導的抑制消除了致病性供體Th17/Th22 細胞的分化并導致長期存活。移植后，供體DC 承擔同樣的作用，維持經典的IL-6 信號依賴性GVHD 反應。重要的是，抑制IL-6 經典信號傳導并不影響移植物抗白血病的作用。總之，這些數據強調IL-6經典信號和下游Th17/Th22分化是alloSCT后的關鍵治療靶點。

2.2 白細胞介素23 IL-23是IL-12家族的一員，通過STAT 3 發出信號，由樹突狀細胞（DC）以及巨噬細胞和單核細胞［23］等其他APC 分泌。這種細胞因子與IL-12 共有一個p40 亞基，以及一個受體鏈：IL-12Rβ1 也含有IL-23 特異性的p19成分。p19/p40復合物與IL-12Rβ1的異二聚體結合，該異二聚體與IL-12 受體和獨特的IL-23 受體亞單位共享，共同存在于記憶/激活的T 細胞、DCc 和巨噬細胞［24］。臨床前小鼠的BMT 研究表明，IL-23 在急性GVHD 時對促進結腸炎癥有選擇性作用。此外，這種細胞因子還起著關鍵的介導作用，將黏膜損傷和脂多糖（LPS）移位聯系起來，LPS移位是調節方案的結果，隨后會產生促炎細胞因子和GVHD 相關的病理損傷［25-26］。在小鼠模型中，移植IL-23 缺陷的骨髓或注射p19 特異性抗體對急性GVHD 的嚴重程度有明顯的改善作用。這被證明是由于結腸GVHD 誘導的病理學優先減少，伴隨著在靶器官內的促炎癥細胞因子產生減少。與宿主相反，供者產生的IL-23對誘導GVHD相關的結腸炎癥至關重要。這些發現證實了IL23在GVHD生物學中在更廣泛的全身炎癥性疾病中具有新的器官特異性作用。進一步的機制研究表明，IL-23的促炎作用至少部分是由IFN-γ 而不是IL-17 介導的，IL-23 介導的結腸炎癥需要完整的上游LPS/TLR4 信號通路。此外，在急性和慢性白血病模型中，阻斷這一途徑并不能消除GVL的影響［26］。

最近的研究表明，以基因或抗體的方法阻斷IL-23受體同樣可以保護小鼠免受致死性GVHD 和結腸病理損傷［25］。目前有2 種p19 特異性抗體，即古斯庫單抗（guselkumab）和替拉珠單抗（tildrakinumab），已獲得FDA批準用于治療銀屑病［27-28］。然而，對IL-23信號通路的特異性阻斷尚未被用于預防或治療人類GVHD。在一項隨機、安慰劑對照研究中，對預防GVHD 的患者使用了烏司他尼單抗（ustekunimab），該藥物含有40 亞單位，并且具有抑制IL-12 和IL-23 的作用；結果表明，ustekunimab 治療的患者在2～4 級急性或慢性GVHD 的發生率上差異無統計學意義，并且對胃腸道GVHD 的嚴重程度沒有特殊的保護作用；盡管對GVHD 沒有影響，但移植相關病死率（TRM）顯著降低，從而提高了存活率［29］。

2.3 白細胞介素21 IL-21 由CD4 T 細胞、CD8 T 細胞和NKT 細胞產生，而IL-21 受體在T 細胞、B 細胞、NK 細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞和上皮細胞上表達［30］。一項探討IL-21 在allo-HSCT 后aGVHD 發病機制中的變化規律的研究采集了20 例患者移植前后的外周血，雙夾心酶聯免疫吸附法（ELISA）檢測外周血中IL-21 的濃度，發生aGVHD 的患者IL-21濃度較移植前明顯升高，IL-21濃度在aGVHD陽性組明顯高于aGVHD 陰性組（P＜0.01），IL-21 在aGVHD的發病中起重要的正向調節作用［31］。IL-21 在GVHD 生物學中的作用已經在多個小鼠移植模型中被研究過［32-35］。所有這些研究中的一個共同發現是，通過基于抗體的策略或遺傳途徑阻斷IL-21信號傳導，能夠顯著降低GVHD的嚴重程度。在某些情況下，這被證明是由于Tregs 的重建增加，同時供體效應T 細胞的擴張也相應減少。值得注意的是，有幾項研究證實，阻斷IL-21信號通路會降低胃腸道內的病理損害［32-35］。從無GVHD 或2～4級GVHD 患者皮膚和結腸樣本中分析IL-21 蛋白的表達，免疫組化染色發現，GVHD患者的所有胃腸道標本和54%的皮膚標本中均有產生IL-21 蛋白的細胞，而無GVHD 的對照組中沒有。在異種GVHD 模型中，人IL-21分泌細胞存在于GVHD 受者的結腸中，并且與血清IL-21水平升高有關。預防性使用中和型抗IL-21單抗可顯著降低GVHD 相關的體質量減輕和病死率，導致Tregs 增加、分泌IFN-γ 或顆粒酶B 的T 細胞減少。基于這些發現，抗IL-21 單抗被認為是預防GVHD 的有效藥物［36］。

3 結 語

胃腸道是allo-HSCT 后GVHD 患者發病最嚴重的靶器官，是引起GVHD 患者死亡的主要原因。炎性細胞因子在這一過程中發揮著關鍵作用，并有助于擴大異基因反應供體T 細胞的致病作用。一些細胞因子（IL-6、IL-21、IL-23）和細胞因子途徑（例如，STAT 3 信號依賴的炎癥體介導）已被證明在GVHD 的病理生理學中起作用，所以可用作治療的靶點，但需進一步的戰略性研究設計，以提高移植患者的總體生存率。