葡萄膜炎分子机制及其生物治疗最新进展

Advances in Molecular Mechanism and Biological Therapy of Uveitis

摘要: 葡萄膜炎是一种眼内炎症性疾病，其病因为传染性或自身免疫性，是世界可预防盲的主要原因之一。其病理改变为眼睛中持续产生炎症细胞、具有细胞毒性的细胞因子和其他免疫调节蛋白。该病最主要的治疗目标是下调免疫反应，减轻炎症反应，保持眼部结构的完整性，避免眼部永久性损伤。目前的治疗方法主要是在局部或全身皮质类固醇使用的基础上联合或不联合免疫调节药物。这些药物有严重的不良反应，所以需要我们进一步研究开发毒性较低的更具有针对性的葡萄膜炎治疗方式。本综述描述了葡萄膜炎的病理生理学，调节葡萄膜炎发生和发展的分子机制，并总结了治疗这类潜在致盲性疾病的新策略中的新兴生物制剂。

Abstract: Uveitis is a heterogenous group of intraocular inflammatory disorders which is one of the leading causes of preventable blindness worldwide. It is classified as infectious or autoimmune etiology. Pathology of uveitis is the presence of inflammatory cells, sustained production of cytotoxic cytokines and other immuneregulatory proteins in the eye. The main therapeutic goals are to down- regulate the immune response, reduce inflammation, preserve the integrity of the ocular architecture and eventually attain complete remission, thereby avoiding permanent cumulative damage. Current therapy includes topical or systemic corticosteroid with or without conventional immunomodulatory drugs. However, serious adverse effects of these drugs impel us to find less toxic and more specific therapies for uveitis. With the significant progress in our understanding of the immunopathological pathways that drive intraocular inflammation, this review summarizes the pathogensis and concludes with emerging strategies with biologic agents for the treatment of uveitis.

1. 引言

眼球是一种高度精确的感觉器官，他的作用是接受并转换光信号为视觉图像。眼中微小的解剖结构或生化环境的改变即可使得视觉受影响。眼部炎症反应会促进血管生成、纤维化、破坏组织，降低屈光介质透明度，影响视觉质量。因此，威胁视力的炎症反应需要积极的免疫抑制。在本文中，我们简要讨论葡萄膜炎的病理生理机制，阐述潜在的新兴的葡萄膜炎治疗方式。

葡萄膜炎为一种眼内炎症性疾病，它主要按解剖位置分为前葡萄膜炎，中葡萄膜炎、后葡萄膜炎以及全葡萄膜炎。前葡萄膜炎主要表现为虹膜炎或虹膜睫状体炎，伴有炎性细胞浸润和蛋白渗入房水中。中葡萄膜炎，即周围渗出性视网膜炎，脉络膜视网膜炎或周围性葡萄膜炎，以玻璃体炎和周围性视网膜血管炎为特征，可表现为血管白鞘，荧光素血管造影显示血管通透性增加。后葡萄膜炎是眼后段的炎症，包括视网膜、脉络膜和玻璃体，中间葡萄膜炎和后葡萄膜炎均可并发黄斑囊样水肿(见表1)。葡萄膜炎的病因有传染性和非传染性的，大多数情况下是自身免疫性的原因。有大量证据表明Fuchs异色性虹膜睫状体炎、匍行性脉络膜病变、散射状视网膜脉络膜病变、多灶性脉络膜炎、睫状体平坦部的中间葡萄膜炎和交感性眼炎均为自身免疫性葡萄膜炎。此外，葡萄膜炎还可与结节病、银屑病性关节炎、强直性脊柱炎、青少年类风湿性关节炎、多发性硬化症、VKH病、Behçet病、系统性红斑狼疮和各种胶原血管疾病等系统性疾病相关(见表2)。葡萄膜炎最常见的症状是视力模糊、疼痛和畏光，长期后遗症包括眼压升高、白内障、视网膜脱离、视网膜萎缩、黄斑水肿和视网膜新生血管。

尽管对于葡萄膜炎动物模型有大量的研究，但与人类相关的视网膜抗原仍尚未明确，机制仍不够清晰。目前，对于葡萄膜炎的病理生理学的理解，主要有两大关注点：i) 导致自身免疫和对自身免疫性葡萄膜炎易感性的分子和细胞缺陷，ii) 介导急性和慢性葡萄膜炎的自身反应性淋巴细胞。也有大量研究表明，促炎性细胞因子在眼部炎症中的主要作用，包括白细胞介素(ILs)、干扰素(IFN)和肿瘤坏死因子α (TNF)-α等。因此，靶向细胞因子治疗的生物制剂已有开发应用。目前，经典的生物制剂种类包括TNF-α 抑制剂、IL阻滞剂、共刺激阻断剂和抗CD20治疗等。当葡萄膜炎患者对全身性皮质类固醇或常规免疫调节疗法不耐受时，生物制剂作为一种保护视力的措施已被试用，效果良好。越来越多后葡萄膜炎EAU (experimental autoimmune uveitis, EAU)模型的研究表明T辅助淋巴细胞亚群Th17可能参与葡萄膜炎的发展，而Th1与疾病的恢复有关。葡萄膜炎患者的血液中Th17细胞含量高于健康人 [1]。此外，在活动性葡萄膜炎期间，Th17水平升高，治疗后减少，提示Th17细胞可能维持炎症性疾病。Th17细胞分泌的效应分子(例如颗粒酶和促炎细胞因子)可促进血眼屏障的破坏，同时伴随其他炎症细胞(例如Th1，Th2，单核细胞)的大量涌入。进入眼睛的炎性细胞遇到由驻留的视网膜细胞表达的抑制性细胞表面相关蛋白，即抗炎分子(TGF-β，FAS/FAS配体，CD46和CD59)。眼内细胞通过IFN-γ/STAT1诱导IL-27产生IL-27，细胞因子信号抑制物SOCS (suppressor of cytokine signaling, SOCS) 1和SOCS3，有助于缓解葡萄膜炎。EAU期间眼中同时存在Th17和Th1细胞，Th17在病变早期大量存在，Th1在后期大量存在 [1]。IL-2可促进人外周血单核细胞中Th17的扩增，而Th1细胞产生的IFN-γ可通过上调IL-27的表达来抑制Th17的扩增，这表明可以利用IFN-γ和IL-27对Th17细胞的抑制作用进行葡萄膜炎的治疗的相关研究。研究表明，自身反应性病原体记忆T细胞从视网膜转到骨髓(BM)的迁移介导了急性葡萄膜炎。静息BM记忆T细胞经过眼自身抗原和诱导的葡萄膜炎重新刺激后转化为致病效应物。其中自反应性T细胞通过STAT3依赖性机制上调α4β1和骨桥蛋白，并在BM中募集和保留 [2]。因此，BM基质细胞是潜在的治疗靶标，可用于选择性地清除促进慢性炎症的记忆T细胞。

Table 1. Types of uveitis

表1. 葡萄膜炎分型

Table 2. Causes of uveitis

表2. 葡萄膜炎病因

2. 治疗

目前，威胁视力的葡萄膜炎类型的治疗主要是皮质类固醇(如强的松)进行全身免疫抑制，如果皮质类固醇无效，则与环孢霉素a、抗代谢药(甲氨蝶呤、硫唑嘌呤)或抗炎药(秋水仙碱)合用。如果皮质类固醇与这些二线药物联合使用仍不能减少威胁视力的眼部炎症，则建议使用环磷酰胺或氯苯丙胺等烷基化剂。但由于烷化剂的高风险不良反应，仅作为最后手段使用。抗炎(皮质类固醇)、细胞毒性(烷化剂)和强有力的免疫抑制剂(环孢素A、FK-506、雷帕霉素)药物的不良反应促使我们不得不进一步研发毒性更小、更具特异性的治疗方法。这是一项巨大的挑战，因为我们需要在控制致病性免疫反应和防止破坏重要免疫监测机制的全身免疫抑制之间取得平衡。过去十年来葡萄膜炎临床和动物模型的数据构成了治疗葡萄膜炎的新策略的研究基础，这些策略包括：i) 通过抗IL-2R治疗或中和IFN-γ来抑制T淋巴细胞活性的治疗性方式；ii) 通过使用依那西普(Etanercep)、英夫利昔单抗(Infliximab)进行抗TNF-α治疗；iii) 靶向CD4分子或免疫调节分子(粘附或共刺激分子) [3] [4] [5] [6]。本综述将总结在澳大利亚和新西兰注册的靶向细胞因子生物制剂的推荐剂量、给药途径和常见不良事件，同时讨论基于调控炎症细胞和眼部细胞功能的靶向信号转导途径的其他新策略，以及IL-12家族细胞因子和融合激酶的治疗用途。

生物制剂是指通过重组DNA (脱氧核糖核酸)技术制造的药物，它彻底改变了葡萄膜炎的治疗方法。目前在澳大利亚及新西兰注册的靶向细胞因子生物制剂包括TNF-α抑制剂(英夫利昔单抗Infliximab、阿达木单抗Adalimumab、依那西普Etanercept、戈利木单抗Golimumab、赛妥珠单抗Certolizumab)，IL阻滞剂(托珠单抗Tocilizumab、达利珠单抗Daclizumab、阿那白滞素Anakinra)，抗CD20治疗(利妥昔单抗Rituximab)以及抗CD28治疗(阿巴西普Abatacept) (见表3) [7]。

Table 3. Clinical application of therapeutic cytokines for uveitis

表3. 靶向细胞因子生物制剂临床应用汇总

除了已应用于临床的生物制剂，研究者们仍在进一步研究更具特异性的更为安全有效的生物制剂。以STAT3通路为靶点的研究发现，正常人血液中Th17细胞的扩增是导致人类葡萄膜炎的一个潜在原因，这表明阻断Th17细胞的发育或生物活性可以作为葡萄膜炎和其他潜在致盲性眼炎性疾病的治疗手段。Th17亚群由IL-6和TGF-β1诱导，其特征是分别依赖于STAT3和SMAD信号转导途径的独特转录程序 [8] [9]。转录因子维甲酸受体相关孤儿受体γ (ROR-γt)和α (RORα)是Th17发育和扩增所必需的两个因子。它们通过STAT3依赖机制诱导IL-23受体的表达，使分化细胞对细胞因子IL-23产生反应。与STAT3在Th17分化中的关键作用一致，在CD4+T细胞(CD4STAT3KO)中靶向缺失STAT3的小鼠不能产生Th17，也不能产生EAU，部分原因是α4β1或α4β7 (运输至视网膜所需的整合素)表达缺陷 [2] [10]。如上所述，自体反应性葡萄膜炎记忆性T细胞从视网膜到BM的再定位依赖于STAT3，表明STAT3在慢性葡萄膜炎的形成中起作用 [2]。因此，STAT3和Th17细胞是潜在的治疗靶点。目前，已经开发了几种在体外抑制STAT3途径和Th17细胞的化合物。其中之一是ORLL-NIH001，一种合成的大小约406kda的小化合物，它显著降低了Th17的细胞水平，以及IFN-γ的表达 [11]。其抑制作用部分源于下调了α4β1、α4β7、CCR6和CXCR3的表达，这些均是淋巴细胞进入视网膜所需的免疫调节蛋白 [11]。然而，ORLL-NIH001治疗应用的一个缺点是需要频繁给药。此外，Th17发育途径的化学合成抑制剂：地高辛(一种用于治疗心脏病的强心苷)和SR1001(一种苯磺胺类药物T0901317的衍生物)，最近被用来通过抑制Th17信号基因(包括IL-23R，IL-17A，IL-17F和IL-22)的表达来阻断RORα和ROR-γt的活性并阻止Th17分化 [12] [13]。因此，地高辛和SR1001也是治疗葡萄膜炎的潜在药物。

JAK/STAT信号通路在进化上具有很多保守的功能，包括细胞增殖和血液生成。JAK/STAT信号通路的调节器包括细胞质抑制蛋白(PIAS、SHP-1和SHIP-2)和细胞因子信号抑制物(SOCS)，STAT蛋白的无限制激活与多种病理状况相关，包括慢性自发性疾病 [14]。在免疫调节治疗方面，SOCS蛋白中SOCS1和SOCS3是由在淋巴细胞活化过程中的细胞因子所诱导产生的，它们构成负反馈环来调节细胞因子介导的炎症反应 [15] [16]。由于SOCS蛋白是细胞内蛋白，因此，需要采取有效方式将SOCS蛋白输送到细胞中。目前已有研究来增强SOCS1和SOCS3在体内的负调节功能：细胞穿透SOCS1 (CP-SOCS1)和CP-SOCS3蛋白。CP-SOCS1和CP-SOCS3蛋白是通过将SOCS1或SOCS3融合到Karposi FGF4蛋白信号肽的12个氨基酸的疏水序列上而生成。MTS-SOCS1在巨噬细胞中的表达抑制了IFN-γ诱导的STAT1激活，MTS-SOCS3抑制了致病性Th17细胞的体外扩增。已有研究在小鼠受葡萄球菌肠毒素B和脂多糖挑战的实验中将CP-SOCS3蛋白导入免疫细胞来保护小鼠 [15]。这些研究为MTS－SOCS蛋白治疗葡萄膜炎等炎症性疾病奠定了基础。

SOCS1和SOCS3拟似物：SOCS蛋白具有一个KIR激酶抑制区(KIR)，与酪氨酸磷酸化JAK结合并抑制JAK活性。SOCS1和SOCS3 KIR拟似物抑制STAT途径，SOCS1的小肽模拟物通过靶向JAK/STAT途径在体外和体内有效地抑制IL-6和IFN-γ信号。已有研究将SOCS1拟似物用于抑制EAU中Th17扩增免疫功能 [17] [18] [19]。由于SOCS1-KIR容易穿过血脑屏障(blood brain barrier, BBB)，所有相较于难以穿过BBB的抗体临床疗效更好。

IL-12家族细胞因子是调节宿主免疫的多种造血细胞分化、生长和功能的重要调节因子，由四种异质性细胞因子组成，分别为IL-12 (IL12p35/IL12p40)、IL-23 (IL23p19/IL12p40)、IL-27 (IL27p28/Ebi3)和IL-35 (IL12p35/Ebi3)。其中IL-12和IL-23发挥着主要的免疫刺激功能，并参与了几种慢性炎症疾病的发病机制，IL-27和IL-35则具有强大的免疫抑制活性，并减轻自身免疫疾病 [20]。葡萄膜炎小鼠模型的研究中已经证实IL-12、IL-23、IL-27和IL-35均参与了眼部炎症疾病。

视网膜细胞产生的IL-27通过STAT1依赖机制抑制EAU期间视网膜Th17的扩张 [21]。IL-27是一种功能灵活的细胞因子，具有免疫抑制或免疫刺激特性，发挥何种特性取决于其靶细胞的生理或分化状态。最近的研究检测了IL-27的两个亚单位p28和Ebi3的具体作用，以确定IL-27截然相反的功能是否可以归因于一个特定的亚单位。具有生物活性的重组IL-27p28能够抑制原代T细胞的增殖。这些研究表明，在EAU诱导时给予IL-12p28可以抑制Th17的扩张，减轻EAU的病理状态 [22]。IL-27p28/IL-12-p40融合激酶中的IL-12p40是IL-12或IL-23细胞因子的亚单位，通过与IL-12竞争IL-12Rα发挥拮抗作用来作为同型二聚体分泌 [23]。IL27p28通过阻止IL6与gp130受体链的结合来拮抗IL-6 [24]。因此，IL-27p28/IL-12-p40融合激酶以利用IL-12p40和IL-27p28蛋白的抑制活性，抑制细胞的分化和炎症反应来抑制EAU。同时，IL-27p28/IL-12-p40融合激酶还抑制下游IL-12Rβ1的信号传导，这可能解释了Th17 (由IL-6和gp130介导)和Th1 (由IL-12Rβ1介导)的抑制作用 [22]。总的来说，IL-27p28/IL-12-p40融合激酶通过抑制IL-6信号和Th17扩增，可能使免疫应答向Treg分化倾斜，从而产生免疫抑制。

单链IL-35亚单位(IL-12p35和Ebi3)：已有大量研究表明IL-35具有强大的免疫抑制功能 [25]。IL-12p35和Ebi3抑制T淋巴细胞和B淋巴细胞增殖，它们具有独立于异二聚体IL-35的固有免疫抑制活性，可用于治疗葡萄膜炎和其他自体炎症性疾病 [26]。

3. 结论

在过去的二十年中，眼免疫学和生物制剂的发展取得了显著的进展，为这一潜在致盲性眼部疾病带来了靶向治疗模式的新时代。在这篇综述中，我们总结了葡萄膜炎发生的一些关键机制，并指出了可以用来减轻或调节葡萄膜炎的潜在治疗靶点。生物制剂的使用，例如TNF-α抑制剂(英夫利昔单抗、阿达木单抗、依那西普、戈利木单抗、赛妥珠单抗)，IL阻滞剂(托珠单抗、达利珠单抗、阿那白滞素)，抗CD20治疗(利妥昔单抗)以及抗CD28治疗(阿巴西普)在不同程度上是有效的。在动物研究中，由于Th17亚群的鉴定及其在人类和小鼠葡萄膜炎病因中的意义，我们可将其用于治疗葡萄膜炎的治疗靶点。调节Th17发育的转录因子抑制剂、抑制STAT3的小合成化合物以及SOCS模拟物已经产生了较好的实验结果，但是应用于临床仍需要大量的实验支持。

NOTES

^*通讯作者。