摘要
本系列的前两篇文章讨论了t细胞共刺激作为任何免疫反应诱导的关键事件的基本概念,此外还回顾了共刺激分子在诱导和进展过敏性气道疾病中的作用的当前数据。基于这些考虑,这个最后的版本将描述和讨论基于共刺激调制的变态反应性疾病的预防和/或治疗的新策略。
迷你系列“t细胞共刺激分子”
贝尔维西(M. Belvisi)和K.F. Rabe编辑
这个系列的第三个
过敏气道疾病的特点是基于过敏原诱导的气道炎症的可逆气道阻塞和支气管过度反应性。慢性不受控制的炎症损害肺组织并最终导致结构性变化(重塑),从而导致肺功能不可逆转的损失。这种慢性气道疾病引起的整体社会经济和医疗保健负担是全球范围内的主要关注点,抑制或抑制慢性炎症过程的新方法是哮喘治疗的主要目标。
目前的哮喘治疗指南建议采用吸入的一线抗炎治疗,在最严重的情况下,采用全身皮质类固醇(CS)。1.在大多数情况下,CS对控制过敏性气道炎症有效,但也存在不良反应的风险,如全身或局部免疫抑制、糖尿病、肥胖等等,由于其对各种细胞类型和组织的多效性作用。数据显示,持续CS治疗对支气管扩张剂后1秒用力呼气量(与肺组织结构变化最密切相关的参数)影响甚微或无影响,这对通过CS治疗预防组织重塑的积极长期效应提出了挑战2.此外,需要持续应用CS和缺乏治疗方法是一个值得讨论的问题3..对哮喘疗法的补充或新的抗炎药,如抗组胺药,磷酸二磷酸酯酶E4抑制剂,白曲霉素 - 拮抗剂甚至抗免疫球蛋白(IG)E才能抑制某些症状或部分过敏性炎症过程,但不能控制完整的级联。因此,即使这些药物中的几种组合,也几乎没有达到症状的全部或满足控制4,而使用一般免疫抑制剂如环孢素A或甲氨蝶呤有时是类固醇耐药或依赖疾病患者的最后选择。针对变应性疾病潜在免疫偏差的唯一治疗方法是特异性免疫治疗,但其局限性在于仅可获得某些过敏原,且存在严重甚至致命副作用的风险。
随着对过敏性气道炎症的潜在免疫机制的深入了解,出现了新的实验方法,通过靶向特定细胞、细胞因子或细胞表面分子,以更特异和与发病机制相关的方式干扰炎症过程。自20世纪90年代末以来,实验模型显示某些细胞和介质如肥大细胞5,b细胞甚至是IgE6可分配炎症过程的进展。对于CD4 + T细胞但是,在肺部过敏免疫应答的发展中具有强烈和令人信服的证据7- - - - - -9.CD4+ t细胞的激活、分化和效应细胞功能是由所谓的共刺激分子指导的,这些分子传递关键信号,调节t细胞受体(TCR)的抗原特异性信号。自20世纪90年代中期以来,已经发现了大量共刺激分子,并在本系列的第一部分进行了介绍10..越来越多的证据表明,至少有一些分子在诱导和维持过敏原诱导的气道炎症中起着关键作用,这在本系列的第二部分总结了11..本系列的第三部分和最后一部分将:1)概述通过阻断试剂干扰共刺激途径的过敏性气道炎症小鼠模型的实验研究数据;2)检验这些关于人类干预的最佳目标的实验结果;最后,探讨未来人类变应性气道疾病的干预策略。
靶向共刺激分子治疗变应原诱导的气道炎症:实验证据是什么?
共刺激分子在变应原诱导的气道炎症中的作用主要在小鼠模型中进行研究。根据干预时间可分为:1)针对过敏致敏诱导阶段的初级干预;2)二级预防,针对已致敏动物诱导气道炎症;或3)致敏和气道过敏原刺激后对动物的治疗(表1)⇓).通常,显而易见的是,从实验数据中,早期阻断过敏性敏化有效抑制特定IgE,细胞因子产生的型2 T-辅助细胞(Th2;大多定在支气管肺泡灌洗(BAL)流体中),气道高光反应性(ahr)和炎症。尽管没有完全适用于人类疾病,但动物模型也能为所涉及的过程提供有价值的洞察力,并且是人类进一步研究的基础。由于对过敏呼吸道疾病的共刺激分子缺乏人类研究,目前的讨论是基于从动物模型中获得的当前知识。本文中的最强烈研究的分子是CD28,诱导型共刺激抗原(ICOS)和CD134(OX40),将更详细地讨论。在其他共刺激途径上仅获得初步数据。Table 1⇓提供关于共刺激分子在小鼠变应原诱导的气道疾病中的作用的当前数据的概述,如将被讨论。
针对CD28
CD28在变应性气道炎症模型中的作用已在小鼠变应原诱导的气道炎症模型中得到广泛研究(表1)⇑).虽然这些研究的主要目标是分析共刺激分子对炎症过程的不同方面的影响,如。嗜酸性气道炎症、Th2细胞因子的产生、AHR和系统IgE的合成,这些数据也可以用来评估CD28作为治疗靶点在治疗过敏性气道炎症中的适用性。
全身注射融合蛋白细胞毒性T淋巴细胞抗原(CTLA)-4-Ig可抑制CD28与其配体CD80和CD86的连接。当在过敏原致敏过程中给予时,观察到对气道炎症和AHR有显著影响;然而,Th1细胞因子干扰素(IFN)-γ的产生没有改变12.,16..其中一些效果可以通过在原发性免疫反应期间阻断CD28 / CD86信号后的发芽中心反应的完全抑制来解释27..在初始t细胞致敏后使用CTLA-4-IgG,即。在过敏原重新检查的阶段,该处理也导致炎症反应的显着降低13.,19.,20..只有一份报告显示对比结果,在过敏原攻击时CTLA-4-Ig给药后没有对AHR和细胞浸润的影响16..因此,CD28共刺激信号的中断还抑制了除鼠过敏原诱导的气道炎症的至少一些方案中的二次免疫反应,但对第一次接触过敏原时对原发性免疫反应具有最强的影响。
在其他研究中,针对CD28、CD80和CD86两种配体的单克隆抗体被单独使用,以描述这些分子的作用。这些研究的总体分析显示,在变应原诱导的气道炎症中,CD86似乎是负责cd28依赖免疫应答的主要配体(表1)⇑).在三分之二的研究中,针对两种配体的抗体组合并不优于单独的抗cd86治疗,这也暗示了这一点20.,21..通过使用融合蛋白,Y100F进一步解决了两种CD28配体的差异化作用的问题。该分子阻断CD28-CD80相互作用,留下CD28信令通过CD86完好无损28..与CTLA-4-Ig类似,Y100F的应用减少了嗜酸性粒细胞对肺的浸润,这主要是由于变应原特异性t细胞产生的白细胞介素(IL)-5减少29..相反,阻断所有CD28信号,Y100F对外周血或全身IgE产生的嗜酸性粒细胞的数量没有影响,表明CD86信号在局部免疫反应中的主要作用。
在稍微不同的实验设置中,CD28配体CD80的CD28结扎已显示没有20.- - - - - -22.,越来越28.,29.或减少效果30.,31.过敏原诱导的气道反应。因此,这种CD28配体在t细胞分化中的确切作用仍然是一个悬而未决的问题。
瞄准ICO
与阻断CD28阻断CD28,通过在过敏原时通过应用ICOS-Ig或抗ICOS单克隆抗体(MAB)阻断ICOS,对气道炎症的发展效果不大(表1⇑)16..然而,在致敏小鼠中阻断ICOS显著减少了过敏性气道炎症的迹象,如增加IgE和Th2细胞因子的产生16..利用养养模型,进一步证明了ICOS封锁,独特地抑制了Th2介导的肺嗜酸性粒细胞和气道过度反应性,但没有废除Th1介导的中性粒细胞气道炎症24..同样,th2相关的气道炎症反应曼氏裂体吸虫卵细胞被ICOS阻断减弱,而t细胞向Th2细胞方向的启动被消除32..ICO在TH1中的差异作用与进一步分析了Th1和Th2细胞因子局部施用诱导的过敏原诱导的一次免疫反应模型中的Th2-偏置的免疫反应。在该模型中,封锁ICOS抑制TH2中肺部早期炎症细胞流入和IL-5产生,但不在TH1,模型中15..
综上所述,这些结果使ICOS成为一个有希望干扰次级免疫应答的靶点,并提示ICOS主要参与th2型应答。
瞄准OX40.
利用OX40敲除小鼠,证明OX40在效应细胞膨胀和内存T细胞的形成和重新激活中起重要作用33.- - - - - -36..用MAb阻止OX40信号在型号中以换ex40l利什曼虫主要感染导致Th2细胞因子(IL-4、IL-10和IL-13)的合成减少以及IgE的产生减少37..在小鼠变应原诱导的气道炎症模型中,OX40作用的时间点有一些争议性的结果。只有当在过敏原致敏过程中使用抗OX40L单抗时,OX40L的阻断才能消除气道炎症的发展,但当在过敏原气道挑战前给已经致敏的小鼠时,则不能17..相反,另一项研究表明,在过敏原气道挑战过程中,OX40L对致敏小鼠的阻断可以消除炎症反应,这也是在实验方案的非常晚的时间点25..
其他co-stimulatory通路
在过敏原诱导的气道疾病小鼠模型中,关于阻断其他共刺激分子的作用的信息非常有限。到目前为止,还没有关于B和t淋巴细胞衰减剂(BTLA)或B7-H3被阻断的研究发表。最近的研究表明,单次注射抗共刺激因子CD137 (4-1BB)的单克隆抗体可以防止AHR的发展、嗜酸性气道炎症和IgE的升高38..这种处理也能够逆转以前建立的气道疾病。抑制作用最有可能导致Th2细胞因子产生和CD8 + T细胞的IFN-γ的分泌增加。
目前对负调控分子程序性细胞死亡(PD)-1的操纵仅有初步数据:对PD-L1和PD-L2两种配体在变应原诱导的小鼠气道炎症发展中的独特贡献的分析表明,从naïve小鼠肺中分离出的大量肺树突状细胞(DCs)、巨噬细胞和b细胞表达PD-L1,在过敏原致敏和气道刺激后,哪一项进一步增强39..相反,PD-L2表达在未经充气小鼠的淋巴细胞中的非常低的水平下可检测到,并且在敏化小鼠的过敏原挑战后,在DC和巨噬细胞中仅在DC和巨噬细胞中进行了适度增强。虽然PD-L1在发炎的肺组织中的各种抗原呈递细胞上大量表达,但用阻断抗体治疗没有改变过敏气道反应,而用抗PD-L2 mAb(TY25)在过敏原攻击期间治疗显着增加呼吸道超反应性的发展,肺嗜酸性粒细胞患者在BAL流体中增加IL-5和IL-13水平40.当PD-L2仅在致敏过程中被阻断时,对炎症反应没有影响,说明PD-L2的抑制功能仅限于气道反应的效应期(气道挑战期)。
最近,显示CD30及其配体CD153与MAb的封闭式CD30和其配体CD153显着降低气道炎症,AHR和在敏化之前和之后施用阻断抗体时的过敏原特异性IgE的产生18..然而,在确定的过敏性气道疾病期间,两种阻断试剂都没有任何效果。
什么是有希望的目标?
从这些研究中的过敏原介导的气道炎症的研究,以及在哮喘患者中的其他免疫调节剂的经验中,可以抽取一些基线结论,其表征特异性共刺激分子作为治疗干预的最佳目标(表2⇓).
t细胞特异性
当靶向t细胞时,t细胞的特异性是一个主要的标准,因为靶分子在t细胞以外的任何细胞上同时表达可能导致不可预见的副作用。这方面的一个例子是早期临床试验中使用单克隆抗体阻断CD40配体(CD40L)。在小鼠模型中阻断CD40L可减弱IgE的产生41.虽然它对气道的细胞渗透没有影响。在患者中,将针对CD40L(Ruplizumab)的单克隆抗体首先用于治疗系统性红斑狼疮。然而,由于在活性血小板上的CD40L表达,因此必须停止试验。由于活性血小板上的CD40L的表达,因此必须停止危及生命的血栓形成副作用42..因此,在识别调制T细胞功能的目标时,应考虑T细胞限制表达式。迄今为止,共刺激分子CD27,CD30,BTLA和PD-1不满足该标准。
在t细胞表达
靶向组成型在T细胞上表达的分子意味着未选择性地靶向所有T细胞。T细胞的非选择性消耗具有持久的淋巴细胞增长和免疫抑制的风险,如使用抗CD3 mAb在器官移植后免疫抑制的临床试验中的经验43..非选择性强刺激所有t细胞通过一种组成性表达的共刺激分子可导致细胞因子释放综合征,正如最近的抗cd28抗体TGN1412所见44..由于这些是在过敏性炎症的治疗中的不可接受的副作用,因此组成型表达的共刺激分子CD27,CD28,BTLA和疱疹病毒进入介质不符合最佳目标。
主要参与二次免疫反应
在支气管哮喘患者中,过敏气道疾病是通过再暴露于特定过敏原的持续的继发性免疫应答。抗哮喘的治疗干预优选干扰这些二级炎症反应,同时将主要免疫反应留在安装宿主对病原体不受影响的情况下关键。例如,CD28是用于活化幼稚T细胞的主要共刺激因子,因此对于发起原发性免疫反应至关重要27..在鼠模型中,CD28在过敏原致敏期间施用时最有效12.,16..这将使CD28阻断人类过敏的治疗策略不当,因为致敏的时间点是不可能在人类过敏性疾病过程中确定。然而,在二次免疫反应期间阻断CD28已经显示出小鼠的一些抗炎作用19.,20..此外,利用CTLA-4-Ig融合蛋白阻断CD28/B7通路治疗类风湿性关节炎的临床试验显示,其毒性很小,且具有良好的抗炎特性45.- - - - - -47..事实上,这种CTLA-4-Ig融合蛋白abatacept是市场上第一个被批准的抗共刺激药物48..
主要参与二次免疫反应的两种共刺激分子是ICOS和OX40。与CD28相反,ICOS的表达仅限于当前激活的t细胞49.,50.. 在小鼠研究中,ICOS阻断剂在二次免疫反应期间最有效16.,32..在过敏气道疾病的动物模型中靶向OX40,揭示了在敏化期间有效,以及在过敏原的重新检查期间25..
积极的监管信号
除了影响主要的生理免疫反应外,一个主要的担忧是,共刺激分子传递的负面信号也会被这种方法削弱。由于免疫平衡的负反馈机制被破坏,阻断负反馈信号会导致自身免疫反应和自身免疫疾病的增加。因此,这可能排除负性共刺激因子,如BTLA和CTLA-4,作为最佳治疗靶点。
Th2偏压
如系列的第二部分所述11.,过敏气道炎症是Th2主导的过程,但最近,出现了Th1细胞因子的参与的证据,特别是在既定的呼吸道疾病中。Th2-细胞因子在气道炎症中的主要涉及使得这些分子在过敏反应的治疗中是优选的靶标。该标准仅由共刺激分子CD30,ICOS和OX40满足。然而,CD30不符合T细胞特异性的标准。ICOS在Th1以及Th2 T细胞上表达,但只有Th2介导的气道炎症受ICOS-electrade的影响15.,24..
然而,在过敏性哮喘等炎症反应中,这种情况可能比急性气道炎症小鼠模型中出现的情况更为复杂。ICOS也在调节性t细胞(Tr)上表达,可能对免疫抑制细胞因子IL-10的产生很重要51..尽管一项使用小鼠结肠炎模型的进一步研究表明,ICOS封锁对Tr功能的影响很小52.,仍有待确定免疫平衡如何受ICOS长期封锁的影响。在人类中完全缺乏ICOS表达与B细胞记忆的损失有关53.对于IgE的局部记忆来说,这种副作用可能是可取的,但对于任何其他系统性免疫反应来说,这绝对是不可忍受的。因此,在靶向共刺激分子时,应用途径和沉积位置是需要考虑的重要因素。
干扰共刺激信号的最佳策略是什么?
识别最佳的靶分子是通过干扰共刺激分子进行有效治疗的先决条件,而且还需要仔细考虑成功干预持续炎症过程的工具、给药和免疫学目标。
用于调制共刺激信号的工具
阻断共刺激信号可以使用单克隆抗体或包含计数器受体的融合蛋白来实现。阻断剂在人体内的半衰期和组织分布是决定阻断效果持续时间和应用所需频率的关键变量。在器官移植中使用抗cd3单克隆抗体获得了对人类系统的首次认识43.和类风湿性关节炎的CTLA-4融合蛋白45..来自这些和其他研究的数据表明,使用人源化的mAb是一种安全性,并且不承受过敏性副作用的风险。由于过敏性免疫反应的复杂性和哮喘的气道反应,很可能靶向单个分子可能不足以完全控制过敏原介导的炎症。对于同种异体移植排斥反应的鼠模型,表明用mAb的双阻滞比单一分子的阻断更有效54.在这方面,一个可行的方法可能不是只针对一个,而是针对两个(如。ICOS和OX40)或甚至更多的共刺激分子治疗哮喘(图1⇓).然而,这种研究仍然是过敏性疾病模型的静止。
使用激动mAb的后果可能比具有阻断试剂的那些更难以预测。在给药拮抗剂是化学计量的同时,激动剂的作用是激动剂强度的函数,级联它诱导的级联和级联的后果55.深入了解受体的分布和作用,以及密集的动物实验,都是至关重要的,正如TeGenero的一种激动性抗cd28抗体所证明的44..
免疫调节剂
除了全身使用免疫调节剂外,肺内局部沉积阻断剂也是一种可行的应用途径。在过敏性气道炎症中,肺腔内产生th2细胞因子的t细胞数量增加56.因此,直接针对肺内的这个过程来避免全身副作用似乎是合理的。事实上,在变应原诱导的气道疾病小鼠模型中,局部应用单克隆抗体或融合蛋白进入气道被证明可以控制过敏性气道炎症,正如IL-13受体α融合蛋白所证明的那样57和抗IL5 mabs6,58.在人类中,一项研究表明,一种施用吸入的单克隆抗IgE抗体(E25)通常耐受良好,并导致BAL和血清中的抗体的可检测水平59.然而,由于施加时,气溶病抗体并未衰减气道反应以吸入过敏原注射.作者推测,施用气溶胶途径不会导致围绕IgE效应细胞周围的临界组织隔室中的足够浓度的抗体。此外,一个受试者开发了针对E25的IgG和IgA抗体,表明抗体的肺沉积可能比父母途径更免疫原性。因此,局部沉积,组织渗透,血清水平和半衰期以及免疫原性是在评估该应用途径时需要考虑的关键变量。
封锁与消除特异性特异性T细胞
正如Kroczek和Hamelmann最近提出的,持续使用阻断剂的一个有趣的替代方案是永久性地从免疫系统中消除过敏原特异性t细胞60.这需要一个目标是特异性的T细胞,并且不在Naïve或静止记忆T细胞上表达,而是在最近激活的T-效应器或再激活的存储器单元上表达。从共刺激分子组中,ICOS和OX40符合这些标准。在持续的过敏反应过程中消除所有ICOS-和OX40阳性T细胞可以除去过敏原特异性的T-效应和再激活的记忆T细胞,随后导致体液反应的下调和炎症细胞浸润,这两者都取决于T-Cell帮助。这种方法的有吸引力将是仅通过短期治疗实现的持久的治疗效果。此外,与特定的免疫疗法相比,这种治疗可用于对所有可能的过敏原免疫性致敏性有效。然而,这种方法的可行性仍在适当的动物模型中进行测试。
结论
过敏气道疾病的潜在免疫机制已经未解释通过使用小鼠模型和临床研究。现在是时候扩大治疗工具的范围,并开始免疫学和致病机制相关的治疗方法。最有希望的新策略之一是基于联合刺激的阻断,这是诱导和维持过敏原诱导的气道疾病(如支气管哮喘)的关键和早期事件。这个假设的概念是有效的,但仍需要在进一步的实验模型和初步临床试验中进行检验。然而,找出这些预测中哪些可以转化为未来可行的治疗干预将是非常有趣的。
脚注
本系列之前的文章:第一:T细胞活化与分化的主开关。欧洲呼吸杂志2007: 29日:804 - 812。2号:T细胞共刺激分子:在过敏免疫反应中的作用。欧洲呼吸杂志2007;29日:1246 - 1255。
- 已收到2006年7月18日。
- 接受2006年12月29日。
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