張海明,鄭虹(天津市第一中心醫(yī)院器官移植中心,天津 300192)
有效抵抗排斥反應是器官移植迅速發(fā)展的一個重要基礎。1949年諾貝爾獎獲得者Hench等[1]發(fā)現皮質類固醇有明顯的抗炎作用。20世紀60年代早期,Calne[2]、Murray[3]和 Zukoski等[4]人分別發(fā)現了硫唑嘌呤(AZA)可作為阻止腎臟移植物排斥的有效藥物。20世紀60~70年代的標志性事件是將癌癥治療領域的環(huán)磷酰胺應用于免疫疾病和器官移植。而使用抗淋巴細胞血清進行淋巴細胞清除也在腎移植領域得到認可。20世紀70~80年代出現了藥物的革命性發(fā)展,兩個重要事件是:發(fā)現環(huán)孢素A的免疫抑制作用和將單克隆抗體用于臨時治療[5-6]。20世紀90年代是重要免疫抑制藥物出現的時期,他克莫司(FK506)和西羅莫司也相繼應用于臨床。這為同期快速發(fā)展的器官移植提供了多種藥物選擇。而對于B細胞和T細胞產生、活化和分化的認識,對于細胞因子、化學因子、信號通路以及補體活化的認識,最終導致靶向治療的出現。特別是單克隆抗體(mAb)最終使得治療實現了人源化。
在過去的20年里,免疫抑制治療的繼續(xù)發(fā)展為移植團隊提供了更多可以選擇的免疫抑制藥物。這主要得益于對免疫應答認識的增長和控制手段的增加。免疫球蛋白可準確、高效地阻斷免疫過程中的關鍵分子,實現對免疫應答過程的精準調控。所以特異性免疫球蛋白及其衍生藥物成為免疫抑制藥物目前發(fā)展的一個重要方向。下面將器官移植領域可供選擇的免疫球蛋白來源的免疫抑制劑進行總結。
1.1 靜脈丙種球蛋白(IVIG):IVIG來源于人體血漿,可從大量供者血漿的混合物中提取得到IgG豐富的制劑。該制備方法限制了藥物的來源,在一定程度上限制了其臨床使用[7]。IVIG可用于增強免疫低下患者的免疫力,但大劑量使用IVIG(1~2 g/kg)卻可產生多種免疫調節(jié)和抗炎作用[8]。在腎移植和心臟移植患者中,IVIG被證實存在阻止急性細胞排斥反應的作用。
IVIG的作用機制復雜,然而越來越多的實驗室和臨床證據表明IVIG存在雙向免疫調理作用,既有免疫支持作用又存在免疫抑制作用[7,9-10]。雖然在不同的疾病狀態(tài)下存在不同的作用機制,但是以下幾項是較為公認的機制:① 直接結合體內抗體、免疫調節(jié)蛋白(如細胞因子)或超抗原和病原體;② 抑制補體作用于靶組織,發(fā)揮補體沉降作用;③ 結合Fc受體(FcR),抑制之后的體內IgG循環(huán)生成;④ 刺激FcR誘導的抗炎通路;⑤ 抑制和調節(jié)樹突細胞[11]、B 細胞[12]和 T 細胞[13]。
IVIG可用于特殊腎病和腎移植病例的降低敏感性治療,抑制和清除已形成的人類白細胞抗原(HLA)或血型(ABO)抗體,從而實現交叉配型陰性,達到移植要求,也可以用于抗體介導的排斥反應(AMR)治療[14]。在腎移植中雖然該藥物單獨治療也有一定的療效,但是合并使用其他治療,包括血漿置換、利妥昔單抗和硼替佐米可以改善預后[15]。Lefaucheur等[15]的研究認為,大劑量IVIG單獨使用效果較血漿置換、IVIG與抗CD20抗體聯合使用差。在心臟移植中采用IVIG和血漿置換聯合治療也獲得了更好的移植物生存[16]。有的中心嘗試使用IVIG治療高排斥風險的小腸移植患者,認為有一定的效果[9]。還有報道表明,使用IVIG成功地治療了ABO血型不相容肝移植中的AMR[17]。此外,IVIG也可以有效地治療和預防移植后感染并發(fā)癥,包括巨細胞病毒、細小病毒B19和BK病毒。IVIG存在兩種IgG濃度、穩(wěn)定劑、滲透壓和IgA含量不同的藥物制劑。而對于IgA缺乏的患者補充IgA非常重要,但是患者可能存在抗IgA抗體,這將導致使用IVIG時出現過敏反應。IVIG的不良反應包括輸入相關反應(尋麻疹、發(fā)熱和過敏反應)、頭痛(無菌性腦膜炎)、血栓性并發(fā)癥(心肌梗死)和急性腎損傷 (主要見于含蔗糖的制劑)[18]。
1.2 多克隆抗胸腺細胞球蛋白:針對淋巴細胞抗原的治療性抗體通過如下過程產生:采用人胸腺細胞免疫兔(胸腺球蛋白);采用人胸腺細胞(抗胸腺細胞球蛋白)免疫馬或采用Jurkat T細胞白血病細胞系免疫兔(抗胸腺細胞球蛋白,ATG)。血清中的IgG片段被純化,巴氏消毒后可供使用。這樣可以產生多克隆抗體,這是由于注入胸腺細胞表面的多種分子均導致了體液反應,最終導致制劑內含有對應多種抗原的不同抗體。雖然抗體中主要是抗T細胞抗體,但是因為T細胞和其他免疫細胞存在一些相同的抗體,該ATG藥物也存在較低程度的抗B細胞、單核細胞和中性粒細胞作用。ATG的主要作用機制是清除淋巴細胞,主要通過抗體依賴的細胞溶解和T細胞活化誘發(fā)的凋亡來實現[19]。目前兩種兔ATG產品使用最廣泛,可用于治療和預防急性移植腎排斥[20]。胸腺球蛋白和Fresenius ATG的隨機臨床試驗證實,胸腺球蛋白的作用和非預期的作用(不良反應)均較強[21]。該藥物也有用于肝臟移植急性排斥反應的報道[22]。但在肺移植的研究中,該藥物的效果尚不能確定[23]。因為所有的ATG產品都是非人源的抗體,有可能出現與細胞因子釋放相關的癥狀(發(fā)熱、寒戰(zhàn)、低血壓和肺水腫),且與自然殺傷(NK)細胞和巨噬細胞/單核細胞黏附和細胞毒作用有關[24]。
IL-2受體拮抗劑,即巴利昔單抗是IL-2受體α亞基的人源性抗體。巴利昔單抗可限制活化T細胞的增殖?;罨疶細胞可產生IL-2并表達IL-2受體的α亞基,由此來發(fā)揮其完整的功能。抑制α亞基可預防腎移植中急性排斥反應的出現[25]。Gralla等[25]對28 686例腎移植患者的回顧性研究表明,使用IL-2受體拮抗劑和未使用IL-2受體拮抗劑的患者年急性排斥反應發(fā)生率分別為11.6%和13.0%(P=0.001)。在Hibi等[26]的研究中,丙型肝炎病毒(HCV)相關的活體肝移植受者采用激素減量聯合巴利昔單抗治療的安全性得到了證實。與CNI /咪唑立賓/激素方案相比,鈣調磷酸酶抑制劑(CNI)/咪唑立賓/巴利昔單抗方案HCV復發(fā)、患者生存和代謝并發(fā)癥無差別。Martin等[27]在心臟移植的研究中發(fā)現,未接受IL-2受體拮抗劑誘導治療的患者生存下降。而巴利昔單抗和達利珠單抗治療組患者生存和排斥無差別。IL-2受體拮抗劑目前主要用于排斥風險較低的患者,但達利珠單抗已經不再生產。
抗原特異性T細胞除了需要T細胞抗原受體(TCR)識別、由抗原呈遞細胞(APC)所呈遞的組織相容性抗原系統(tǒng)(MHC)-抗原作為第一信號以外,APC與T細胞表面的共刺激分子作用形成了第二活化信號。該信號可由APC表面的CD80/86(B7-1/2)分子與T細胞表面的CD28分子相互作用實現。第二信號是T細胞充分活化所必需的。細胞毒T細胞被上調和充分活化時,也表達細胞毒T細胞相關蛋白4(CTLA4),它可以競爭性結合CD80/86并降低T細胞應答。CTLA4-Ig由Linsley等[28]在1991年首次合成。它是由CTLA4的細胞膜外區(qū)域與IgG的Fc融合產生,該過程通過兩種基因融合實現,其與CD80/86的分子親和力高于CD28,可模擬T細胞表面的CTLA4下調T細胞應答。
早在1992年就有學者在大鼠胰島移植和心臟移植的實驗中應用CTLA4-Ig,結果可使移植物存活時間延長,從而發(fā)現其具有誘導移植后免疫耐受的作用。Emamaullee等[29-30]的實驗表明,聯合CTLA4-Ig和EP1013(一種廣譜的天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶抑制劑)能更好地抑制排斥反應。他們在小鼠胰島細胞移植實驗中發(fā)現,單獨應用CTLA4-Ig可使移植物生存時間延長40%,而同時應用CTLA4-Ig和EP1013可延長91%。他們還發(fā)現,同時應用CTLA4-Ig和EP1013可使受體體內分泌γ-干擾素(INF-γ)的T細胞減少,而Foxp3+輔助性T細胞增加。
第一代臨床使用的CTLA4-Ig阿巴西普被批準用于類風濕關節(jié)炎,并進行了包括紅斑狼瘡在內的其他自身免疫疾病研究[31]。最近的小樣本研究認為,阿巴西普存在治療局灶節(jié)段性腎小球硬化的作用,足細胞免疫染色呈CD80陽性[32]。但阿巴西普在靈長動物的前期實驗中,沒有預防腎移植排斥的作用。
一種被研制的是高親和的CTLA4-Ig藥物是貝拉西普[33],該藥物已經獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)的批準,在移植中作為CNI類藥物的代替藥物[34]。在腎臟移植患者中進行的貝拉西普Ⅲ期臨床研究數據顯示,與環(huán)孢素組相比,貝拉西普組急性排斥反應發(fā)生率較高并且程度較重(高劑量組22%,低劑量組17%,環(huán)孢素組7%)。但各組的安全性是相似的,貝拉西普組移植后淋巴增生紊亂更常見[29]。與環(huán)孢素組相比,貝拉西普組術后1年有更好的腎臟功能,兩組患者和移植物的生成率相似[34]。
人源性單克隆抗體托珠單抗是IL-6的抑制劑。IL-6在炎癥刺激時表達,促進CD8+T細胞、B細胞分化,可活化肝急性期反應。血循環(huán)中IL-6增加與急性腎損傷和終末期腎病病死率、終末期腎病營養(yǎng)不良以及腎移植受者急性排斥相關[35]。托珠單抗對類風濕關節(jié)炎的治療有效[36]。在器官移植領域,該藥物的使用仍在嘗試階段。托珠單抗作為骨髓移植術后預防移植物抗宿主?。℅VHD)的藥物已經過Ⅰ/Ⅱ期臨床實驗認證[37]。Roddy等[38]對9例骨髓移植后耐激素治療的GVHD患者嘗試使用托珠單抗,結果有2例患者完全改善,2例患者部分改善。托珠單抗作為高風險腎移植患者術前用藥的Ⅰ/Ⅱ期臨床研究正在進行。
器官移植中,局部補體活化與超急性排斥和抗體介導的排斥反應相關。最近10年,針對該病理生理問題的藥物已經出現。目前存在一種臨床應用的抑制補體藥物依庫珠單抗。它是人源的單克隆抗體,作用于C5,可有效抑制C5裂解為C5a和C5b。C5a是中性粒細胞的化學趨化物,而C5b是形成C5b-9膜攻擊復合物所必需的。抑制該酶解過程可阻止補體的促炎、促血栓和溶解作用。
腎臟疾病中非典型的溶血性尿毒癥綜合征中的血栓性微血管病變(aHUS)和腎臟移植中抗體介導的移植物損傷,以及C3腎小球腎炎(也稱致密沉積物病或膜性增生性腎小球腎炎)與補體有關[39-41]。依庫珠單抗在aHUS病例中應用效果明顯,而使用依庫珠單抗治療抗體介導的排斥反應仍處于個例報道水平,在移植前應用該藥物來降低抗體介導的排斥反應風險。
Stegall等[42]的研究發(fā)現,活體腎移植術后3個月內行腎臟活檢,26例患者存在高度AMR發(fā)病風險,患者接受了依庫珠單抗治療。將其與歷史上51例血漿置換的高風險患者進行對比,依庫珠單抗組AMR發(fā)病率為7.7%(2/26),而對照組為41.2%(21/51),P=0.003 1。腎移植術后早期存在高水平供者特異性抗體(DSA)的患者接受依庫珠單抗治療后AMR發(fā)病也降低。1年常規(guī)移植腎活檢顯示,接受依庫珠單抗治療的患者腎小球病變率為6.7%(1/15),而對照組為35.7%(15/42),P=0.044。由此研究者認為,采用依庫珠單抗終止補體活化可降低高?;颊逜MR的早期發(fā)病。
一些研究者已經開展了對于依庫珠單抗在ABO血型不相容移植中作用的研究,但目前尚未得出結論[43]。此外,補體抑制劑也可能用于治療或預防缺血/再灌注損傷[44-45]。近期研究顯示,補體異?;罨蓪е录毙阅I損傷(AKI)的發(fā)生[44]。Damman等[45]的研究顯示,絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)是補體與Toll樣受體(TLR)通路連接的關鍵分子,而補體和TLR是導致腎缺血/再灌注損傷的關鍵中介分子。此外,移植前由于供體腦死亡,C3在供體腎臟中被上調和活化[45]。已證實供體腎臟內補體的局部上調和活化,對移植物生存有不良影響[45]。這些均成為依庫珠單抗用于控制缺血/再灌注損傷的前提,但臨床研究尚未開展。
依庫珠單抗的價格成為其臨床應用的限制。而且補體抑制大大增加了無莢膜細菌導致嚴重感染的風險。因此在使用補體抑制劑前,應該接種疫苗預防奈瑟球菌腦膜炎、鏈球菌性肺炎和b型嗜血菌流感的發(fā)生。
CD3分子是由肽鏈以非共價鍵組成的復合分子,在成熟T細胞表面表達,其與T細胞抗原受體(TCR)組成復合受體分子,激活酪氨酸激酶。從而引起激酶活化的級聯反應,調控T細胞增殖和活化的靶基因,引起基因的表達和轉錄,T細胞由靜止狀態(tài)轉為增殖和活化狀態(tài)。
OKT3是最早用于腎臟、心臟和肝臟移植抗排斥治療的單克隆抗體[46],早在1986年就嘗試應用于臨床。它的靶位點是TCR復合物的CD3亞基,可迅速清除功能性T細胞,成為治療器官移植排斥的藥物[46]。在丙型肝炎肝移植患者的研究中,32例存在激素抵抗性排斥的患者分別接受了OKT3(n=15)和ATG(n=17)治療,結果顯示治療后患者生存率、移植物死亡率和HCV復發(fā)率均無顯著差別[22]。由于OKT3的鼠源性特點有促T細胞分裂作用,早期產品已經不再應用了。于是新的人源性抗TCR藥物和作用于其他受體的單克隆抗體產生出來[47-49]。這些藥物嘗試用于1型糖尿病的治療(hOKT3gamma1),而新一代的藥物由于其安全性和效果問題,未作為腎臟移植的誘導藥物。
TOL101是鼠源性的IgM單克隆抗體,作用于TCR的α、β亞基。與其他的T細胞靶位點不同,TCR的α、β亞基是已知的細胞內信號通路有關區(qū)域,是非促分裂的靶位點,可使T細胞失去活性。Flechner等[48]報道了TOL101在腎移植中6個月的二期臨床實驗數據,初步確定其安全性,可繼續(xù)進行臨床實驗。
CD52抗體(阿侖單抗)是人源的單克隆抗體,能夠識別CD52抗原。CD52是由B細胞和T細胞表達的功能不明的抗原,殺傷CD52抗原細胞可使兩個細胞系均被清除,給予該藥物后能夠導致較長時間(6~12個月)的低淋巴細胞血癥,可應用于難治性慢性淋巴細胞白血病的治療[50]。由于阿倫單抗是人源抗體,輸注不良反應較少,這區(qū)別于其他淋巴細胞清除藥物(如ATG)。過去10年中,該藥物在腎移植中的使用逐漸增加。將其作為腎移植誘導藥物超出了說明書的范圍。最近因制造商從美國市場退出,使這種藥物的使用明顯減少,目前生產廠家正準備在說明中增加多發(fā)性硬化作為適應證[51]。腎移植實驗結果顯示,采用激素撤除方案時,該藥物與其他細胞清除藥物在阻止排斥上的作用是相同的。但是長期的低淋巴細胞血癥對感染或移植后淋巴增生紊亂的影響仍不明確[52-53]。
美國器官分配網(UNOS)研究表明,在多數器官移植中,與非淋巴細胞清除藥物(巴利昔單抗和達利珠單抗)相比,采用淋巴細胞清除藥物(阿倫單抗和rATG)可改善移植物和患者預后[54]。在肺移植的研究中,相對巴利昔單抗,使用阿侖單抗治療可使2級及以上排斥反應的發(fā)生降低,感染和移植物生存未發(fā)現差別[55]。
多數抗淋巴細胞治療是針對T細胞的。然而,B細胞在抗原呈遞、T細胞活化和自體抗體生成中也可發(fā)揮重要作用。多種清除B細胞的新治療方法有望減少排斥反應的發(fā)生。CD20是前B細胞和成熟B細胞表達的一個跨膜蛋白,但它不表達于干細胞、普通漿細胞或其他細胞系,它在B細胞中具有調節(jié)細胞周期和B細胞分化的作用。
第一個作用于CD20的藥物是利妥昔單抗,它是一個嵌合抗CD20的單克隆抗體(30%鼠源和70%人源)。該藥物可清除B細胞,主要機制包括:補體依賴的細胞毒作用、生長停滯和凋亡[56],這種清除作用是持久的,B細胞數量受抑制時間達6~9個月,有時還會更長。利妥昔單抗可用于復發(fā)或耐藥的濾泡性中央型淋巴瘤(國際工作分類B、C和D亞型的B細胞非霍奇金淋巴瘤)和先前未經治療的CD20陽性Ⅲ~Ⅳ期濾泡性非霍奇金淋巴瘤的治療。臨床上也可用于治療抗中性粒細胞胞漿抗體(ANCA)相關的系統(tǒng)性小血管炎治療和腎病綜合征[57-58]。2004年,Becker等[61]報道了 27例腎移植激素抵抗排斥的患者,其中有24例可通過單劑利妥昔單抗逆轉[59],此后也有數據支持該藥物用于抗體介導的排斥反應[60]。目前該藥物已被用于ABO血型不相容的器官(肝和腎)移植的術前處理。Genberg等[61]研究顯示,單劑利妥昔單抗可明顯改善ABO血型不相容移植物的預后,可不進行脾切除。利妥昔單抗在腎移植中應用的系統(tǒng)評價顯示,低質量的證據證實了使用利妥昔單抗對高危受者的作用,在ABO血型不相容的受者中,利妥昔單抗與脾切除存在相同的作用[62]。
CD20抗體為嵌合性抗體,可導致細胞因子釋放相關的不良反應,如發(fā)熱、支氣管痙攣和低血壓。為減少這些輸入反應,人源化(奧瑞珠單抗、維妥珠單抗)和完全人源化(奧法木單抗)的藥物已經出現。然而奧瑞珠單抗在類風濕性關節(jié)炎中,因其嚴重感染的風險升高而被停止應用[63]。維妥珠單抗是高度人源化的單克隆抗體,有90%~95%的人抗體序列,具有較強的結合CD20能力,目前已在低度惡性淋巴瘤的治療中完成了Ⅰ期和Ⅱ期臨床實驗。奧法木單抗在類風濕性關節(jié)炎患者中的Ⅰ/Ⅱ期臨床實驗顯示出初步的效果,有輕、中度輸入反應[64]。對于乙型肝炎表面抗原或核心抗體陽性的患者,采用抗CD20治療存在乙型肝炎再燃的風險[65]。
以上對臨床上可供器官移植使用的抗體進行總結顯示,其中許多藥物可改善治療效果[66],可延長移植物生存,減少并發(fā)癥。在對于移植生物學和機體反應更深入理解的基礎上,人們對高度特異的靶向治療正進行不斷的探索,目前的靶位點包括信號位點、表面分子和受體、細胞因子、補體以及其他蛋白結構。對抗這些分子的mAb可能會在預防、治療異體移植物排斥反應方面發(fā)揮更為突出的作用。對這些藥物機制和使用的了解,是改善器官移植受者預后的基礎。