李琳 劉海燕 綜述 王立俊 審校
(山東第一醫科大學附屬省立醫院兒科,山東濟南 250000)
炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)是一種免疫介導的慢性腸道炎癥性疾病,分為潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis, UC)、克羅恩病(Crohn's disease, CD)、 炎 癥 性 腸 病 未 定 型(inflammatory bowel disease-unclassified, IBDU)3 個類型,發病機制涉及腸道微環境穩態失衡、免疫功能失調、環境變化和遺傳因素[1-2]。既往研究顯示T細胞及其釋放的細胞因子在IBD的發展中起重要作用[3-4],而B細胞在IBD中的作用尚不清楚。B細胞激活因子(B-cell activating factor, BAFF)是腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)超家族成員,因其能刺激B 細胞生長而得名。它由單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞和嗜中性粒細胞等髓系細胞產生,主要作用是維持B細胞存活、刺激其分化為漿細胞而產生抗體[5]。在許多自身免疫性疾病中已發現BAFF 的過量產生,而BAFF 抑制劑貝利尤單抗也已被批準用于治療系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)和類風濕關節炎等自身免疫性疾病[6]。近年來有學者對BAFF及其靶向藥物在IBD中的作用進行了相關研究,本文對其進行綜述,旨在為IBD靶向治療提供思路。
人BAFF 是由染色體13q32.34 上一條全長約26 kb 的mRNA 編碼表達的Ⅱ型跨膜蛋白,以膜結合性和可溶性2種形式存在,前者由285個氨基酸組成,經蛋白酶水解后,形成可溶性蛋白。在生理條件下,膜結合的BAFF在細胞表面表達為同源三聚體,可以被弗林蛋白酶水解,釋放出具有生物活性的可溶性17 kDa分子[7]。BAFF與TNF超家族成員增殖誘導配體(a proliferation-inducing ligand, APRIL)的蛋白序列具有33%的同源性[8]。
中性粒細胞可能是BAFF的重要來源[9]。多種細胞因子,包括干擾素(interferon, IFN)-γ、IFNα、轉化生長因子-β (transforming growth factor,TGF-β)、白細胞介素(interleukin, IL)-10 和粒細胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF)能夠上調BAFF 在髓系細胞上的表達[10]。Toll 樣受體(Toll-like receptor, TLR)活化,特別是TLR4 或TLR9,也誘導髓系細胞產生BAFF[11]。T 細胞、活化B 細胞等非髓系細胞也可產生BAFF。此外研究發現腮腺上皮細胞、星形膠質細胞、成纖維細胞樣滑膜細胞、支氣管上皮和非霍奇金淋巴瘤惡性B細胞也可分泌BAFF[12]。
BAFF的生物學作用由3種受體介導:BAFF受體(BAFF-receptor, BAFF-R)、B 細胞成熟抗原(B-cell maturation antigen, BCMA),以及跨膜激活物、鈣調節物、親環蛋白配體相互作用物(transmembrane activator and calcium modulator and cyclophilin ligand interactor, TACI)。膜結合性及可溶性BAFF、APRIL 均能與TACI、BCMA 高親和性結合,BAFF 還能與BAFF-R 結合[12]。與BAFF 相比,BCMA 對APRIL 的親和力更強[8]。BAFF-R 和TACI在脾臟和外周血的成熟B細胞亞群中高表達,BCMA 在骨髓漿細胞、生發中心B 細胞中表達。BAFF與不同靶細胞上的不同受體結合可能介導不同的生物學功能。
BAFF-R 由腫瘤壞死因子受體超家族成員13C(tumor necrosis factor receptor superfamily member 13C,TNFRSF13C)基因編碼,主要在B 淋巴細胞上表達,在外周血單核細胞檢測到較高水平[12]。BAFF 與BAFF-R 結合在促進過渡期B 細胞成熟、延長成熟B 細胞壽命方面具有重要意義[13]。A/WySnJ小鼠是Baffr基因天然突變小鼠,其B細胞發育過程被阻斷,導致脾臟濾泡區及邊緣區B細胞明顯減少。這些小鼠的成熟外周B細胞數量減少,但骨髓B細胞生成和過渡期B細胞不受影響。Baffr突變小鼠存在抗體反應缺陷,與BAFF 缺陷小鼠相似。BAFF 過表達時誘導自身反應性B 細胞克服死亡信號而延長生存也是通過BAFF/BAFF-R 通路介導[14]。BAFF-R也在效應T細胞表面表達,這表明BAFF/BAFF-R 通路可能在T 細胞功能中發揮作用[15]。體內外研究證實,BAFF與CD4+T細胞亞群表達的BAFF-R 結合,共同刺激T 細胞活化和同種異體增殖。來自Baffr突變小鼠的T細胞對BAFF的免疫刺激作用無反應,這表明BAFF-R 是促進1 型T輔助細胞反應的主要受體[16]。
TACI 是一種Ⅲ型跨膜蛋白,高親和BAFF 和APRIL。TACI主要在B細胞上表達,在記憶B細胞中的表達水平高于穩態的幼稚B細胞,可抑制B細胞擴增、促進漿細胞分化和存活。TACI 通過限制B細胞誘導成熟蛋白-1克隆擴增B細胞、產生長壽命漿細胞來調節B 細胞功能。TACI基因敲除小鼠出現自身免疫性疾病、惡性淋巴瘤可進一步證實這一點[17]。
TACI 也可在非T 細胞依賴性的體液免疫應答中發揮作用。研究發現TACI基因敲除小鼠對Ⅱ型抗原的非T 細胞依賴性免疫應答缺失[15],而維持了對T細胞依賴性抗原(如鎖孔帽貝血藍蛋白)的免疫應答[18]。
BCMA 是由185 個氨基酸殘基組成的Ⅲ型跨膜蛋白,表達于生發中心B 細胞和骨髓漿細胞表面。BCMA基因位于16p13,編碼基因mRNA 長度為1.2 kb。BCMA 缺陷對外周B 細胞的數量、亞型分布、平均壽命沒有明顯影響。BCMA在促進成熟B細胞的抗原呈遞和維持漿母細胞存活方面具有重要作用。BCMA在成熟B細胞分化為漿細胞階段表達,推測其可能在B細胞激活和終止分化中起重要作用。BCMA與轉接蛋白TNF受體關聯因子(TNF receptor-associated factor, TRAF) 1、 TRAF2 和TRAF3 相關,推測BCMA 通過與配體結合而介導靶細胞的存活和增殖。
核因子κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)活化被認為是誘導IBD的主要炎癥途徑[19]。NF-κB是由多種觸發因素激活的轉錄因子家族,如促炎細胞因子、病原體相關分子模式,在先天性和適應性免疫中起關鍵作用。在IBD患者的腸黏膜上皮細胞和巨噬細胞中檢測到活化的NF-κB,其表達水平與炎癥強度有關。BAFF 阻斷劑可通過抑制NF-κB信號通路和核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3, NLRP3)炎性小體激活來改善結腸炎[20]。BAFF 通過BAFF/BAFF-R 通路,作用于NF-κB信號通路非經典途徑,NF-κB誘導激酶可磷酸化并激活κB 抑制激酶α(inhibitor of kappa B kinase α, IKKα),IKKα 進一步磷酸化NF-κB2 蛋白前體p100,導致p100 加工并釋放活性成熟p52 亞基。核苷酸結合寡聚化結構域樣受體家族(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors, NLRs)包括NLRP3 等,是模式識別受體家族的亞類,與多種炎性和自身免疫性疾病的發展相關,如IBD、阿爾茨海默病、哮喘等,在激活時導致各種促炎細胞因子(如IL-1b、IL-18等)的成熟和釋放,經TLR 誘導,通過合成IL-1b 前體和NLRP3激活NF-κB[21]。
BAFF 也參與其他炎癥途徑,如BAFF 通過BCMA 和TACI 可觸發MAPK 信號通路。BAFF 誘導的B 細胞激活實際上不依賴于ERK1/2 激活,但需要ERK5 激活。在B 細胞中ERK5 缺失導致成熟B細胞數量明顯減少,BAFF 上調Bcl-2 家族的Mcl-1和Bcl-2a1 需要ERK5 參與,但ERK5 缺失不影響BAFF 參與促進成熟B 細胞存活的PI3K-Akt 及NFκB信號轉導途徑的激活[22-23]。
近期研究表明,UC患兒與正常健康兒童相比,外周血和腸道組織中調節性B 細胞數量顯著降低,同時血清IL-10水平降低,Mayo評分、C反應蛋白、紅細胞沉降率與調節性B 細胞數量和IL-10 濃度呈負相關[24]。結腸組織活檢結果證實,UC 和CD 患兒結腸中BAFF mRNA 和蛋白表達均高于對照組。BAFF 上調主要存在于UC 黏膜炎癥部位的腸黏膜固有層單核細胞中。
UC、CD 患兒血清和糞便中的BAFF 水平高于應激性潰瘍和健康對照組,與糞便鈣衛蛋白表達水平顯著相關[24]。研究表明,與對照組相比,IBD患者血清、糞便和結腸黏膜中的BAFF 表達增加[25]。同時,血清BAFF 可用于監測疾病活動度。與腸易激綜合征患者相比,無論疾病活動度如何,IBD 患者的血清和糞便BAFF 濃度都顯著增高,均高于325 pg/mL的臨界值,活動性IBD患者對BAFF濃度升高具有更高的敏感性,隨著疾病活動性的降低,BAFF血清水平迅速恢復到與健康受試者相似的水平[25]。BAFF血清水平與疾病活動性和炎癥生物標志物呈正相關,表明BAFF 在IBD 中的作用主要是促進炎性反應。
多種自身免疫性疾病的發生發展與BAFF過表達有關。SLE 患者的血BAFF 顯著升高,活動性患者的水平高于非活動性患者,SLE 患者BAFF 的高表達和不良預后密切相關[26]。研究表明,與健康對照相比,自身免疫性肝炎患者的血清BAFF水平顯著升高,與谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、總膽紅素和可溶性CD30 呈正相關,這表明BAFF 與自身免疫性肝炎的肝損傷、疾病發展密切相關[27]。BAFF很可能是一種影響自身免疫性肝炎患者循環B 細胞的活性細胞因子[28]。在慢性阻塞性肺疾病患者和慢性香煙煙霧暴露小鼠的肺中BAFF表達顯著增加,預防性和治療性施用BAFFR-Fc后小鼠肺B細胞數量降低,慢性香煙煙霧誘導的淋巴濾泡形成減少、免疫球蛋白水平降低,顯著減輕肺部炎癥和肺泡壁破壞。吸煙患者的BAFF濃度高于非吸煙患者,表明BAFF與慢性阻塞性肺疾病患者的肺功能受損、缺氧嚴重程度相關[29]。
基于BAFF在自身免疫性疾病發病機制中的重要作用,目前已有多種BAFF靶向治療藥物進入臨床試驗階段。
貝利尤單抗是針對BAFF的單克隆抗體。這一中和抗體能以高親和力形式與可溶性BAFF 結合,從而有效阻斷BAFF 與BAFF-R、TACI、BCMA 結合,其機制是特異性識別并抑制BAFF 生物活性,能顯著降低循環中B細胞水平。但是貝利尤單抗不能與膜結合性BAFF結合,也不能與TNF家族成員(如TNF-α、TNF-13、APRIL、IL-4 和IL-8 等)結合[13]。2019年7月,貝利尤單抗在我國獲批上市。
泰它西普是一種由TACI 胞外區及人IgG Fc 域構成的TACI-Fc融合蛋白,其中TACI可以與BAFF和APRIL 結合,Fc 片段可提高分子穩定性。泰它西普靶向對B 淋巴細胞發育至關重要的BAFF 和APRIL,能夠有效降低B 細胞介導的自身免疫應答,達到治療自身免疫性疾病的目的[30]。2021 年3月,泰它西普正式獲得中國國家藥品監督管理局批準上市,用于治療SLE[31]。
阿塞西普由Merck Serono 公司開發,也是由TACI 胞外區和人IgG Fc 段組成的可溶性重組融合蛋白,可選擇性地殺傷成熟B細胞和漿細胞,但對原始B細胞和記憶性B細胞影響不大[32]。
Blisibimod是一種由4個高親和力BAFF結合結構域與人IgG Fc片段組成的融合蛋白,是由二硫鍵連接的2 條多肽鏈。Blisibimod 能選擇性地與膜結合性和可溶性BAFF 結合,以抑制BAFF 與其受體的結合,從而減少B細胞存活和增殖[33]。
他巴尤單抗與貝利尤單抗類似,是一種針對BAFF的全人源單克隆抗體[32],能與膜結合性和可溶性BAFF 結合,從而抑制BAFF 介導的B 細胞增殖[34]。
非霍奇金淋巴瘤、B細胞慢性淋巴細胞白血病和多發性骨髓瘤等都是B系淋巴瘤,B細胞處于不受調控的惡性增殖狀態,對放射性物質很敏感,可根據B 細胞表面分布的特異性BAFF 受體,以BAFF負載放射原對B細胞系淋巴瘤進行靶向治療。用于靶向治療的放射性BAFF蛋白,特異性強、殺傷力小[35]。
利用噬菌體隨機肽庫技術,針對特異性配體BAFF構建重組的BAFF肽段,可競爭性抑制BAFF與淋巴細胞上受體的結合,達到抑制BAFF、活化淋巴細胞的目的,從而阻斷刺激單個核細胞增殖的活性,以及因T細胞、B細胞過度激活而誘導的自身免疫反應[36]。
BAFF 類似物可與BAFF-R 競爭性結合,從而阻斷信號轉導來抑制BAFF 的生物學功能。BAFFR 阻滯劑與BAFF-R 選擇性結合,同樣以阻斷BAFF-R與BAFF結合,達到臨床治療作用[37]。
BAFF 是B 細胞成熟、維持存活和激活的關鍵參與者,可能將參與IBD 的各種B 細胞、T 細胞、骨髓細胞和其他細胞相關機制聯系起來。BAFF通過對免疫系統的多重影響可以促進腸道炎癥,在BAFF 抑制劑成功治療SLE、類風濕性關節炎的推動下,靶向BAFF 可能是治療IBD 中一種新穎且有前景的治療策略。
作者貢獻聲明:李琳負責收集、分析文獻和文章撰寫;劉海燕負責收集、分析文獻和文章修改;王立俊負責確定選題及文章審閱。
利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。