喻光蓮,何黎,劉彤云

特應性皮炎(atopic dermatitis, AD)是一種以瘙癢為特征的常見慢性復發(fā)性炎癥性皮膚病,與遺傳、環(huán)境和免疫因素有關。AD在兒童和成人中的患病率為10%,每年治療的成本超過40億美元。此外,AD的患者發(fā)生過敏性鼻炎、過敏性結(jié)膜炎、哮喘或食物過敏的風險會增加。因此探究AD的發(fā)病機制對于控制和治療嚴重AD具有重要作用。上皮細胞衍生的胸腺基質(zhì)淋巴生成素(thymic stromal lymphopoietin, TSLP)觸發(fā)了樹突狀細胞(dendritic cell, DC)介導的Th2炎癥反應,被證明在調(diào)節(jié)各種過敏性疾病(如特應性皮炎、哮喘)的炎癥反應方面至關重要[1]。本文總結(jié)了TSLP的生物學特性,闡述了TSLP-TSLP受體(TSLP receptor, TSLPR)介導信號的分子機制及其在AD中的重要作用,以闡明TSLP-TSLPR信號通路可能作為AD的潛在治療靶點并提供一定的理論基礎。

1 TSLP-TSLPR介導信號的分子機制

1.1TSLP的介紹 胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素(TSLP)是一種由多個N連鎖糖基化位點和6個半胱氨酸殘基組成的具有4個α-螺旋束結(jié)構(gòu)的類似IL-7的細胞因子,是IL-2細胞因子家族的成員[2]。TSLP最早是在小鼠胸腺基質(zhì)細胞系的培養(yǎng)上清液中發(fā)現(xiàn)的,小鼠TSLP位于小鼠18號染色體上,是一種由140個氨基酸組成的蛋白質(zhì)[3]。人類TSLP基因位于染色體5q22.1,盡管人類和小鼠TSLP在染色體位置上不同,并且只有40%的序列同源性,但兩者似乎在功能上非常相似[4]。TSLP主要由腸道和肺上皮細胞、皮膚角質(zhì)形成細胞以及樹突狀細胞表達,也可由氣道平滑肌細胞、IgE受體活化的肥大細胞、人CD68巨噬細胞、蛋白酶活化的嗜堿性粒細胞、成纖維細胞和癌細胞產(chǎn)生,尚未觀察到由其他淋巴造血細胞產(chǎn)生,包括嗜中性粒細胞、B細胞、T細胞以及內(nèi)皮細胞[5]。TSLP在呼吸道病毒[6]、細菌[7]、過敏原[8]、香煙煙霧提取物[9]等因素刺激下合成。此外,多種細胞因子可以誘導TSLP的表達,由IL-4、IL-13和TNF-α激活的氣道平滑肌細胞(ASMC)和由TNF-α和IL-1β激活的角質(zhì)形成細胞比單獨培養(yǎng)的細胞表達更高水平的TSLP mRNA[10]。

人類TSLP具有兩種受獨立啟動子編碼的亞型:一種是長亞型TSLP(lfTSLP)呈促炎性,由4個外顯子組成,在炎癥條件下上調(diào);另一種是短亞型TSLP(sfTSLP)是在穩(wěn)態(tài)條件下表達的主要亞型,能夠抗炎和調(diào)節(jié)動態(tài)平衡,與lfTSLP相比它缺少兩個外顯子[11]。這兩種人類TSLP亞型的表達模式取決于組織定位和疾病狀態(tài)。lfTSLP在特應性皮炎、哮喘、潰瘍性結(jié)腸炎和煙草暴露的口腔黏膜中上調(diào),而在健康組織中則不表達[11-12]。在一項體外研究[12]中,當培養(yǎng)的皮膚和口腔角質(zhì)形成細胞暴露于促炎因子如干擾素γ(IFN-γ)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)與白細胞介素1β(IL-1β)時,發(fā)現(xiàn)lfTSLP mRNA和蛋白質(zhì)上調(diào)。與lfTSLP相比,sfTSLP是健康組織中表達的TSLP的主要形式,包括健康的口腔上皮、皮膚表皮、唾液腺和腸上皮細胞[11-12]。在炎癥條件下,在AD的病變部位和克羅恩病患者的腸道中觀察到sfTSLP下調(diào)[11]。然而,目前sTSLP抑制炎癥的機制尚未研究清楚。

大多數(shù)研究都沒有區(qū)分TSLP亞型,無論是在mRNA水平上還是在蛋白質(zhì)水平上,大多數(shù)學者將兩者統(tǒng)稱為“TSLP”。然而,以前只有l(wèi)fTSLP在蛋白質(zhì)水平上被描述過,sfTSLP蛋白表達的證據(jù)非常少,因此TSLP的功能研究一直局限于研究lfTSLP蛋白的影響,而無法生成sfTSLP特異性抗體試劑是阻礙此類研究的主要問題。Bjerkan等[12]發(fā)現(xiàn),與lfTSLP相比,無論是在mRNA水平還是在蛋白水平上,sfTSLP是構(gòu)成性表達,在炎癥因子的反應中僅輕度上調(diào),并且合成的sfTSLP沒有激活CD1c(+)樹突狀細胞中轉(zhuǎn)錄STAT5信號傳導的信號換能器和激活器,也沒有干擾lfTSLP激活STAT5。鑒于TSLP基因的兩種表達產(chǎn)物具有不同的生物學性質(zhì),在未來分析這兩種TSLP亞型具有一定的重要性。

1.2TSLP-TSLP受體的相互作用 TSLP通過與IL-7受體α鏈(IL-7Rα)和TSLP受體鏈(TSLPR)建立三元復合物來啟動信號轉(zhuǎn)導[13]。TSLPR與TSLP具有高親和力(KD=32 nmol/L),而IL-7Rα與TSLPR沒有單獨的親和力,然而IL-7Rα可以以高親和力(KD=29 nmol/L)招募到TSLP:TSLPR復合物,使這種二元組裝成為有效信號轉(zhuǎn)導機制的先決條件[14]。TSLP首先與同源的TSLPR相互作用,從而增強IL-7Rα的募集和細胞外三元復合物的形成,導致JAK1和JAK2的激活,進而誘導轉(zhuǎn)錄激活子5A(STAT5A)和5B(STAT5B)的活化[15];被酪氨酸磷酸化的STAT5,從受體復合物中釋放出來,二聚化并轉(zhuǎn)移到細胞核并以序列特異性結(jié)合DNA 形成STAT5-DNA復合物,從而啟動基因CIS的轉(zhuǎn)錄和炎癥因子的表達[16]。lfTSLP以該途徑傳導信號,目前尚不清楚sfTSLP信號是否也通過TSLPR和IL-7Rα復合物傳導信號,可能有另一種信號機制。Harada等[17]已經(jīng)證明,lfTSLP是誘導Th2炎癥反應的關鍵細胞因子,通過對人支氣管上皮細胞中TSLP基因的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)進行了分析,發(fā)現(xiàn)在lfTSLP的啟動子區(qū)域SNP rs3806933(-847C>T)為轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白(AP)-1創(chuàng)建了一個結(jié)合位點,增強了AP-1與調(diào)控元件的結(jié)合。

1.3TSLP和TSLPR的生物學特性 TSLP是一種參與生理和病理免疫相關活動的細胞因子。由胸腺中的Hassall小體上皮細胞產(chǎn)生的TSLP,具有穩(wěn)態(tài)活性,并誘導DC的成熟并驅(qū)動調(diào)節(jié)性T細胞(regulatory T cells, Tregs)的發(fā)育[18]。在腸道中,由腸上皮細胞表達的TSLP可作用于非炎癥性DC,這些DC產(chǎn)生IL12p70的能力降低,并驅(qū)動可誘導Tregs的分化[19]。TSLP可導致髓系樹突狀細胞產(chǎn)生大量的趨化因子IL-8和嗜酸性粒細胞超化因子(eotaxin)-2,吸引中性粒細胞和嗜酸性粒細胞,以及TARC(胸腺與活化調(diào)節(jié)趨化因子CCL17)和MDC(巨噬細胞衍生的趨化因子CCL22),吸引Th2細胞[20]。TSLP激活的樹突狀細胞通過OX40配體誘導幼稚CD4+T細胞向Th2細胞分化產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-13和TNF-α,通過觸發(fā)IgE、嗜酸性物質(zhì)和黏液的產(chǎn)生而啟動過敏性炎癥[21]。IL-4還可以進一步上調(diào)CD4+T細胞上的TSLPR,從而形成一個正反饋回路[22]。TSLP除了通過抗原呈遞細胞對Th2細胞極化的影響外,還可以直接作用于T細胞,包括CD4+T細胞、CD8+T細胞和Treg細胞。TSLP還可以通過Treg細胞中的TSLPR信號在皮膚依賴的Treg細胞免疫穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。皮膚Treg細胞中TSLPR信號的缺失阻止了Treg細胞的激活,并使皮膚從促炎癥反應迅速發(fā)展成致命的全身性炎癥[23]。TSLP還可以直接作用于巨噬細胞、肥大細胞、先天性淋巴細胞(ILCs)和嗜堿性粒細胞來促進Th2細胞因子的反應[24-26]。此外,在AD中,TSLP可直接作用于感覺神經(jīng)元的一個子集誘導瘙癢[27]。

2 TSLP在AD中的作用

AD是一種常見的炎癥性皮膚病,表現(xiàn)為反復出現(xiàn)的濕疹樣皮損,常常伴有頑固性瘙癢,導致生活質(zhì)量下降。AD發(fā)病機制復雜,目前認為可能與易感基因、環(huán)境因素、皮膚屏障完整性受損、皮膚微生物群和免疫紊亂之間的相互作用有關。TSLP是一種上皮細胞衍生的細胞因子,可以通過DC、粒細胞、自然殺傷T細胞或直接作用于CD4+T細胞,促進Th2細胞介導的炎癥。而促炎性細胞因子和Th2細胞因子是TSLP介導的免疫級聯(lián)反應的潛在早期觸發(fā)因子,是在慢性期維持過敏性炎癥的因子。這說明TSLP參與AD的發(fā)生和發(fā)展,AD的發(fā)病機制是一個炎癥級聯(lián)正反饋循環(huán)。

有學者研究[28]發(fā)現(xiàn),與健康受試者相比,AD患者的血清TSLP水平顯著升高,提示TSLP可能在AD的發(fā)病機制中起促成作用。在AD患者皮損的表皮角質(zhì)形成細胞中發(fā)現(xiàn)了TSLP的高表達,與未受累皮膚、鎳誘導的過敏性接觸性皮炎、皮膚型紅斑狼瘡患者的皮膚相比,AD患者皮損表皮中TSLP的表達更高[29]。Li等[30]局部應用MC903(維生素D3的低鈣類似物)誘導TSLP在表皮角質(zhì)形成細胞中表達,導致小鼠出現(xiàn)特應性皮炎樣表現(xiàn),表明角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生的TSLP在AD中起著重要作用。TSLP在缺乏類視黃醇X受體(RXRs)-α和-β的皮膚角質(zhì)形成細胞迅速表達,在啟動特應性皮炎中起關鍵作用[31]。TSLP在AD發(fā)病機制中的重要性已通過轉(zhuǎn)基因小鼠得到證實,Yoo等[32]證實在轉(zhuǎn)基因小鼠中TSLP在皮膚中的選擇性過度表達可導致自發(fā)性AD樣皮炎。

2.1TSLP基因多態(tài)性與AD的關系 AD是一種具有多因素發(fā)病機制的異質(zhì)性疾病,包括遺傳易感性以及環(huán)境和免疫因素。TSLP基因多態(tài)性影響這種疾病的嚴重程度和持久性,與AD發(fā)生和發(fā)展的風險增加相關。Gao等[33]在一項多中心病例對照研究中證明了TSLP及其受體IL-7R和TSLPR與AD發(fā)病風險之間的相關性。在歐美人群中,AD與3個TSLP單核苷酸多態(tài)性(SNP)(rs1898671、rs11466749和rs10043985)、4個IL-7R SNP(rs12516866、rs102113865、rs1389832和rs10058453),3個TSLPR SNP(rs36139698、rs36177645和rs36133495)顯著相關。此外,Margolis等[34]確定了rs2289278、rs1898671和rs1837253等幾種與TSLP相關的基因變異體增加了患特應性皮炎的風險。Harada等[35]發(fā)現(xiàn),TSLP啟動子中的SNP rs2289276和rs2289278為AP-1創(chuàng)造了一個結(jié)合位點并增強lfTSLP的產(chǎn)生,并與兒童特應性和成人哮喘的疾病易感性顯著相關。Wang等[36]證實了在對某些過敏原敏感的兒童中,遺傳易感性(TSLP rs2289278 CC基因型)顯著增加了AD的風險。

2.2TSLP在AD獲得性免疫細胞中的作用 在卵清蛋白應用誘導的AD小鼠模型中,朗格漢斯細胞中的TSLP-TSLPR作為表皮抗原呈遞細胞中的信號通路對誘導Th2型免疫反應至關重要[37]。與健康受試者相比,AD患者的循環(huán)CD4+T細胞顯示出高水平的TSLPR表達,并且循環(huán)TSLPR+、CD4+T細胞的水平與血清CCL17/TARC、IgE水平以及嗜酸性粒細胞計數(shù)相關[38],表明TSLPR是AD的潛在治療靶點。

2.3TSLP在AD先天性和其他細胞群中的作用 除了獲得性免疫細胞群外,嗜堿性粒細胞和天然淋巴細胞(innate lymphoid cells, ILCs)也是TSLP下游的重要固有細胞群[39]。TSLP促進外周血嗜堿性粒細胞增多,表達TSLPR的嗜堿性粒細胞可以在小鼠體內(nèi)恢復Th2細胞依賴性免疫反應[40]。在ILC亞群中,第2組ILCs(ILC2s)產(chǎn)生2型細胞因子IL-5和IL-13,并促進肺和腸中的2型炎癥。ILC2s存在于健康人體皮膚中,也在AD患者的皮損中富集。ILC2s也存在于健康小鼠皮膚中,并對于AD樣小鼠模型的炎癥發(fā)展至關重要[26]。此外,Wilson等[27]證明,從角質(zhì)形成細胞釋放的TSLP直接作用于TRPA1陽性感覺神經(jīng)元的子集,以觸發(fā)強大的瘙癢行為。這些數(shù)據(jù)表明TSLP是一種新的內(nèi)源性瘙癢原,可能通過瘙癢引起抓撓導致AD皮膚屏障的破壞,提示角質(zhì)形成細胞衍生的TSLP可以作為AD瘙癢的治療靶點。

2.4TSLP與AD患者皮膚微生物群的關系 在AD患者病變皮膚中金黃色葡萄球菌(S.aureus)的定植檢出率為70%,而在非病變皮膚中僅為39%[41]。金黃色葡萄球菌在AD患者中定植的患病率隨著疾病的嚴重程度而增加,這表明皮膚炎癥可能會加速金黃色葡萄球菌的定植。金黃色葡萄球菌通過產(chǎn)生一種蛋白酶,使其能夠滲透到具有絲聚蛋白(FLG)基因的突變的AD患者或小鼠的真皮中,進入皮膚的細菌與活的免疫細胞直接接觸并刺激促炎細胞因子的產(chǎn)生[42]。這說明了表面微生物的異常滲透介導了與AD相關的免疫失調(diào)。Nakatsuji 等[42]證實了金黃色葡萄球菌進入真皮與IL-4、IL-13、IL-22、TSLP和其他AD相關的細胞因子的表達增加直接相關。金黃色葡萄球菌膜中也通過Toll樣受體2/6發(fā)出信號,并誘導角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生TSLP[7]。

3 抗TSLP抗體治療AD

目前AD的治療方法包括保濕劑、局部外用糖皮質(zhì)激素和鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑、系統(tǒng)使用糖皮質(zhì)激素和一些免疫抑制劑(如環(huán)孢素、硫唑嘌呤、甲氨蝶呤和霉酚酸酯),然而由于這些藥物具有明顯的副作用限制了它們的持續(xù)應用。2017年,抗IL-4/IL-13抗體度普利尤單抗被批準用于治療中重度難治性特應性皮炎的成年患者,然而度普利尤單抗必須以相對較高的劑量皮下注射,治療費用相對較高,有時對于中重度病例控制不佳,而且不能用于最常受AD影響的兒童。目前AD患者應用度普利尤單抗1年以上的安全性和有效性的長期數(shù)據(jù)仍有待報道,比較度普利尤單抗與現(xiàn)有系統(tǒng)療法的試驗也有待報道[43]。Janus激酶(JAK)抑制劑是一類靶向Janus激酶信號換能器和轉(zhuǎn)錄激活因子(JAK-STAT)通路蛋白的新藥物。通過口服或局部使用JAK抑制劑,以抑制JAK-STAT通路的信號傳導,可以阻止多種細胞因子的下游信號傳導。Wood等[44]在AD的Ⅱ期和Ⅲ期臨床試驗中研究了JAK抑制劑的療效和安全性,發(fā)現(xiàn)與對照組相比,JAK抑制劑在AD患者中耐受性良好。但迄今為止報道的試驗持續(xù)時間很短(最多16周),需要更多試驗驗證關于這些新藥物的長期安全性。鑒于現(xiàn)在許多中重度AD患者疾病得不到有效控制或?qū)ΜF(xiàn)有的治療方法反應不佳,導致疾病負擔很高,對治療的滿意度普遍較低,因此一種安全有效的長期治療方法是非常重要的。新的治療或預防措施對于阻止AD的進展和中重度AD患者的額外治療選擇特別有意義。

如上所述,TSLP在AD的發(fā)病機制中起著關鍵作用。TSLP由表皮角質(zhì)形成細胞在各種刺激下釋放,同時TSLP有利于Th2反應和瘙癢通路的激活。TSLP在AD的發(fā)病機制中起著關鍵作用,是AD發(fā)病機制的一個有潛力的治療靶點。一種全人IgG2λ單克隆抗體,Tezepelumab(AMG157/MEDI9929)已經(jīng)被開發(fā)出來。Tezepelumab與TSLP結(jié)合位點的關鍵部分結(jié)合,阻止其與TSLPR的相互作用,從而抑制多種下游炎癥途徑[45]。Tezepelumab已完成Ⅰ期和Ⅱa期隨機、雙盲、安慰劑對照研究。在Ⅰ期研究中評估了單遞增和多次遞增劑量的安全性、耐受性和藥代動力學,在健康和特應性皮炎成年受試者中,Tezepelumab表現(xiàn)出可預測的線性藥代動力學特征和可接受的安全性和耐受性[46]。在一項針對中度至重度AD的Ⅱa期研究中,113例患者按1∶1隨機分組,每2周給予280 mg皮下注射Tezepelumab或安慰劑,同時給予局部糖皮質(zhì)激素。Ⅱ期試驗表明,與安慰劑組相比,Tezepelumab治療組的臨床改善率更高,但差異無統(tǒng)計學意義[10]。

由于特應性皮炎具有復雜的病理生理學,其他細胞因子可能存在潛在的代償作用,阻斷一種細胞因子可能不足以緩解癥狀。因此,不同組合方法和不同細胞因子的阻斷可能更有效,例如度普利尤單抗和抗TSLP抗體藥物的組合,這種雙功能藥物目前正在開發(fā)中。Venkataramani等[47]設計并開發(fā)一種稱為Zweimab(ZM)的單價雙特異性抗體形式和一種稱為Doppelmab(DM)的二價雙特異性抗體,用于靶向TSLP和IL-13同時抑制這兩種細胞因子的信號傳導。在樹突狀細胞檢測中,雙特異性分子對靶向介導的細胞因子和趨化因子釋放表現(xiàn)出強烈的親和力和抑制作用,符合進一步開發(fā)的預期標準[47]。當形成ZM和DM時,主導分子與靶標緊密結(jié)合并發(fā)揮作用。

4 總結(jié)和展望

TSLP在維持免疫內(nèi)環(huán)境平衡和調(diào)節(jié)皮膚屏障炎癥反應方面具有核心作用,越來越多的證據(jù)表明,通過抗體介導的TSLP中和作用靶向TSLP-TSLPR信號軸,可能是預防和可能治療AD的有益工具。針對TSLP治療不僅可以治療過敏原、病毒、煙草煙霧和柴油廢氣引發(fā)的各種哮喘,還可以治療AD,同時在AD等炎癥條件下有可能降低糖皮質(zhì)激素使用劑量。

TSLP的靶向治療是否包含兩種TSLP亞型,或者主要是其中一種,目前為止是未知的。如果短亞型也受到影響,那這種影響是負面的,應該進行量化。目前仍然不知道TSLP靶向治療這種方法的安全性,阻斷TSLP是否會導致感染和癌癥發(fā)展等風險。已有文獻證明,在不同的小鼠皮膚癌變模型中,TSLP/TSLPR信號的消除可加速腫瘤生長。野生型皮膚中的TSLP過表達在皮膚中作為腫瘤抑制因子發(fā)揮作用,解釋了為何一些患有Th2過敏性疾病的個體患某些類型皮膚癌的風險降低[48]。然而TSLP也作為一種促生長細胞因子出現(xiàn)在乳腺癌和胰腺癌中。有人認為,TSLP作為促腫瘤或抗腫瘤的作用可能取決于腫瘤的類型或TSLP水平。TSLP水平可能決定其是否促進或抑制腫瘤的發(fā)展和生長,臨界點可能因特定環(huán)境中促腫瘤炎癥環(huán)境的強度而異。低于這個假設閾值,TSLP將具有中性或促腫瘤作用;高于這個閾值,TSLP則是一種有效的腫瘤抑制因子。因此,有必要對抗TSLP抗體的藥理作用進行更深入的研究,并與干擾不同途徑的其他單抗進行直接比較。阻斷TSLP信號可能會對AD產(chǎn)生顯著的臨床效果,需要進一步研究以確定抗TSLP抗體(包括單抗和雙抗)在AD中的療效,需要在未來進行更深入的研究。