白细胞吸附疗法在炎症性肠病中的应用进展

周雪婷， 李 俊， 毛 蕾， 刘金武， 王 祥

1.兰州大学第二临床医学院，甘肃 兰州 730030； 2.兰州大学第二临床医学院 兰州大学第二医院消化科

炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)是主要累及回肠、直肠及结肠的一种特发性肠道炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(Crohn’s disease，CD)，其发生和发展受宿主遗传易感性、免疫系统、肠道菌群、环境等因素的影响。IBD患者的外周血中，中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和循环免疫复合物等水平升高，同时伴有白细胞来源的细胞因子、趋化因子的增加，这些因子的释放进一步延长炎症周期。患者黏膜的病变主要是由活化的白细胞、各种炎症介质被募集到胃肠黏膜，释放活性氧造成的，其中中性粒细胞和单核细胞的激活在IBD发病中起重要作用。用白细胞吸附去除异常的炎性细胞和炎症因子已被证明是一种有效治疗肠道炎症的方法[1]，目前主要有两种方式，一种是白细胞单采(Leukocytapheresis，LCAP)，另一种是粒细胞/单核细胞单采(Granulocyte and Monocyte Apheresis，GMA)。GMA上的载体吸附免疫球蛋白G和免疫复合物是从血浆中提取的，可以结合B细胞、T细胞和NK细胞小亚群上的片段受体FccRs，该受体在淋巴细胞上的表达不如在粒细胞和单核细胞上广泛，因此GMA对淋巴细胞具有选择性，而LCAP可去除包括淋巴细胞在内的白细胞[2]。本文就白细胞吸附疗法在IBD治疗中的可能机制及应用现状作一概述。

1 白细胞吸附疗法对外周血细胞的影响

1.1 单核细胞及中性粒细胞的变化活动性IBD患者常伴有外周血中性粒细胞和单核/巨噬细胞的升高，表现为活化行为和生存时间延长，是IBD恶化和持续的主要原因，而黏膜组织中中性粒细胞浸润水平与肠道炎症的严重程度及病情复发直接相关。白细胞吸附通过直接去除活化的白细胞，减轻炎症负荷，间接增强药物疗效而发挥对IBD的治疗作用。因吸附柱的不同，LCAP与GMA对外周血细胞的影响也有所差别，GMA通常吸附约65%的粒细胞、55%的单核细胞和2%的淋巴细胞，而LCAP可去除包括淋巴细胞在内的白细胞90%～100%的粒细胞和单核细胞，30%～60%的淋巴细胞和较低比例的血小板[3]。尽管吸附疗法对白细胞的敏感性很高，但治疗后的外周血中白细胞数并不低于正常范围，这提示治疗的机制不仅限于消耗外周血中的单核细胞和中性粒细胞，还伴有对其他细胞或细胞因子的影响。

1.2 淋巴细胞的变化淋巴细胞，尤其是Treg细胞(regulatory Tcell)在IBD的发病中起重要作用。肠道内的单核效应细胞在异常改变的菌群环境下会发生增殖，Treg细胞可以抑制效应细胞CD4+T细胞的增殖，促进IL-10、TGF-β的分泌而降低IBD活动性。研究[4]表明，经白细胞吸附后，临床症状、黏膜炎症及皮肤病变等得到缓解的患者，均有Treg细胞增加，这些变化在对GMA无反应的UC患者中未观察到。GMA治疗IBD肠外表现的临床疗效主要与CD4+CD25+Treg细胞循环扩增有关，该细胞群水平的升高可能是IBD复发患者病情缓解的一个有价值的指标。最近发现的Treg细胞的叉头转录因子FoxP3与抑制因子活性相关，它是调控T细胞谱系的决定因素，CD4+CD25+FoxP3+Treg细胞是维持免疫耐受的重要细胞，可通过接触抑制，释放颗粒酶A，分泌抑制性细胞因子IL-10、转化生子因子TGF-β、IL-35等而发挥免疫抑制作用[5]。Treg细胞和TLR(toll like receptor)的平衡是维持肠黏膜免疫稳态的关键，该平衡的破坏是IBD患者黏膜内感染的原因之一。作为一类跨膜受体，TLR具有信号传导功能，主要识别病原体，影响IBD患者的肠道菌群，TLR-2多态性会影响IBD的严重程度，这可能与TLR-2对沙眼衣原体、铜绿假单胞菌、螺旋体等病原体感染IBD的影响相关[6]。与健康人相比，IBD患者黏膜炎症的关键启动因子TLR-2和TLR-4等微生物识别受体表达上调，而GMA治疗可以使黏膜层中TLR-2阳性细胞数量明显减少。IBD复发的原因之一是淋巴细胞整体水平的降低，GMA治疗可以通过诱导淋巴细胞新生而延长疾病缓解周期；与LCAP相比，GMA选择性地保留了更多淋巴细胞，在IBD患者的维持缓解方面更有优势，而LCAP虽然不直接增加淋巴细胞数量，但可以增强外周淋巴细胞产生抗炎细胞因子白细胞介素-4(interleukin，IL-4)的能力，进而减轻炎症负荷。

1.3 产活性氧细胞及血小板的变化活性氧对炎症反应有正向或负向调节作用，从细胞层面来看，积聚的活性氧可引起肌动蛋白氧化、破坏细胞骨架，是导致黏膜组织损伤的主要原因。IBD患者肠道黏膜损伤主要原因之一就是肠黏膜中活化的中性粒细胞、单核细胞、血小板及其产生的活性氧物质增多、积聚，其中活化的血小板不仅可以增加IBD患者肠黏膜中的活性氧，还可以通过产生微粒子影响患者的血管生成，进而促进IBD疾病进展[7]。有研究以产活性氧细胞的百分比作为指标，发现与健康人相比，UC患者外周血中产生活性氧细胞的百分比显著增加，黏膜炎症部位可见明显的中性粒细胞和淋巴细胞浸润，多种白细胞被激活，并通过表达增强的黏附分子黏附在血管内皮细胞上，导致炎症在肠壁由内向外的渗透[8]。LCAP通过清除90%～100%的活化中性粒细胞、单核细胞及少量血小板而减轻炎症负荷，进而发挥对IBD的直接或间接治疗作用。间接作用的发挥主要是通过降低血液、黏膜中的炎症负荷，或清除某些传统药物的耐药抗体，进而增强药物治疗的效果。

2 白细胞吸附疗法对细胞因子的影响

2.1 细胞因子的变化细胞因子主要是由免疫细胞产生的以调节功能为主的小分子肽，IBD患者细胞因子表达失调，促炎因子增加进而促进白细胞活化，使炎症反应持续。参与IBD炎症级联反应的细胞因子主要有肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-a，TNF-α)、IL-1、IL-8、IL-6、IL-10及肝细胞生长因子和MIP-1b。TNF-α和IL-6通过刺激更多的细胞产生氧自由基，诱导中性粒细胞活化，调节淋巴细胞的增殖、分化，加重IBD患者的炎症反应；IL-1是脂多糖刺激中性粒细胞和单核细胞而产生的促炎细胞因子，与通过抑制其表达的IL-10相互拮抗；IL-8在中性粒细胞的活化及其向炎症组织的趋化中起重要作用，其血浆含量的下降可以间接反映外周血中活化细胞数量的减少；肝细胞生长因子在GMA治疗后表达上调，通过促进黏膜上皮细胞再生而促进IBD患者黏膜的愈合。经GMA治疗后，IBD患者外周血中的TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等促炎细胞因子水平明显降低，抑制性细胞因子如IL-10、肝细胞生长因子和可溶性细胞因子受体，如sIL-1R、sIL-2R、sTNFR及MIP-1b水平显著升高，且粒细胞对IL-8的趋化反应降低[9]。与GMA相比，LCAP治疗后的外周血中除IL-6下降外，还伴有IL-10水平的显著升高，这提示LCAP发挥疗效的潜在机制还包括间接抑制与白细胞功能相关的细胞因子，如IL-10的产生。与外周血细胞因子变化相比，GMA治疗后的黏膜细胞因子不仅表现为抑炎因子IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-4浓度的升高，IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α浓度的降低，还伴随抑炎因子IL-1Ra与促炎因子IL-1β比值的升高，这些变化只能在获得内镜缓解的患者中观察到。此外，活动性UC患者的病变黏膜中IL-8的浓度较高，低水平的IL-8与IBD的内镜黏膜愈合显著相关，高水平IL-8表达的患者对GMA反应良好，黏膜IL-8似乎是活动性UC中黏膜炎症的标志物及对GMA治疗反应的良好预测指标[10]。

2.2IFN-γ的变化活动性IBD患者的黏膜中IFN-γ的表达水平增加，它是IBD免疫调节中的关键参与者。ROSENSTIEL等[11]报道IFN-γ与TNF-α协同上调肠上皮细胞中NOD2基因的表达，并增加其脂多糖易感性，进而产生促炎细胞因子，如IL-8。经GMA治疗后，活动性IBD患者中有临床应答者的黏膜组织和外周血中产生IFN-γ的CD4+T细胞较治疗前明显减少，在维持长期缓解的患者中，IFN-γ可完全消失，IFN-γ的下降可能是预测GMA治疗对IBD患者病情维持长期缓解的标志物[12]。患者临床症状的改善不仅与低IFN-γ水平相关，还有分泌IL-15的单核细胞减少的作用，这可能与IL-15和IFN-γ在IBD发病中的生物学作用相关。

3 白细胞吸附疗法对特殊表型细胞分布的影响

GMA治疗可以选择性地耗尽某些骨髓白细胞亚群，其中最相关的是CD14+、CD16+、DR+表型，又称促炎单核细胞，它们是炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12和IL-23的主要来源，还可以刺激少数抑制白细胞活化的细胞亚群的再生，如CD10-细胞群，从而降低活化的中性粒细胞水平，这可能与吸附柱中高速循环的血液促进该细胞群的周转进而抑制其成熟相关。经LCAP治疗后患者外周血中黏膜来源的CD103+淋巴细胞数量显著增加，而该细胞的增加与IBD患者临床症状改善呈正相关，这提示黏膜来源的淋巴细胞可能对IBD患者也有免疫调节作用[13]。白细胞吸附治疗还可以通过影响某些表型淋巴细胞的比例及提高淋巴细胞的数量，如表型为CD4+CD25+的Treg细胞，维持IBD的长期缓解[3]。经LCAP治疗后，CD4+/CD8+T细胞比值无变化，Th1/Th2比值明显降低，Th1细胞主要分泌IFN-γ、TNF-β等促炎细胞因子，促进T细胞的活化、增殖和分化；Th2细胞主要分泌IL-4、IL-10等抑炎细胞因子诱导B细胞增殖分化。除了直接清除白细胞、血小板外，LCAP还可以吸附单核血小板聚集物和白细胞血小板聚集物等，这些都是已知的促炎细胞因子的来源。

4 白细胞吸附疗法在UC中的作用

4.1 糖皮质激素治疗相关UC中的作用糖皮质激素(以下简称激素)在中、重度活动性UC的治疗中具有诱导缓解作用，但存在不少因激素减量或停药而出现病情复发的患者，传统治疗需加用免疫调节剂或生物制剂，若患者合并感染，还需先行抗感染治疗，延长了治疗周期。而白细胞吸附可使多达三分之一的激素依赖型UC获得长期无激素缓解，即使是那些既往使用硫唑嘌呤(Azathioprine，AZA)、英夫利昔单抗(Infliximab， IFX)等强化方案应答不佳的患者，因其安全性和可重复性，每周1次的白细胞疗法可用于维持激素依赖性UC的长期缓解。对于激素抵抗性UC，虽然环孢素治疗可延后肠道切除手术，但仍有大部分患者在后续的随访过程中需行手术治疗，AZA虽对此类患者有益，但需要数周才能见到疗效，此时，GMA是一种新选择。一项对激素难治性UC患者的研究[14]表明，在接受每周1次，共5次GMA治疗后1周，所有UC患者均达到无激素缓解，平均克罗恩病活动指数(CDAI)下降约50%，C反应蛋白(CRP)和血沉(ESR)也具有统计学意义的下降，所有患者临床或内镜缓解均持续了6个月或以上。

4.2UC治疗中白细胞吸附与糖皮质激素的优劣除了用于UC的维持治疗，白细胞吸附疗法在活动性UC的诱导缓解方面也有优势，HANAI等[15]报道在诱导缓解时，11次白细胞吸附在第12周的疗效优于激素剂量的中度增加。当UC患者病情急性复发时，常用的策略是激素加量，而低剂量激素联合GMA治疗也可以有效降低UC的严重程度并更快地诱导缓解，并且在激素逐渐减量的过程中依然可以维持病情稳定[16]。白细胞吸附更易维持UC患者长时间的临床缓解，原因之一是它在患者黏膜愈合(MH)中的独特作用。在GMA治疗UC时，与内镜评分为重度的患者相比，中度的患者更易出现MH，与无MH的患者相比，MH患者临床复发风险降低，长期随访中，MH组的维持缓解率显著高于非MH组。有Meta分析证明[17]，GMA对于激素依赖性UC的临床应答率、缓解率均高于激素，而且每周2次的强化GMA治疗能更快地诱导UC的缓解。GMA作为非药物治疗，在治疗UC时的临床症状缓解、复发率、促进黏膜愈合方面均有优势，激素虽然是一种相对便宜的药物，治疗成本优于GMA，但鉴于激素长期使用的不良反应，GMA因其安全性仍具有潜在价值，尤其对于IBD特殊人群。

4.3 对UC合并症的疗效外周关节病是UC患者最常见的肠外表现，治疗药物主要有氨基水杨酸制剂、激素、非甾体抗炎药及生物制剂，只有ANA抗体阳性的骶髂关节炎患者对激素治疗敏感，对于UC合并血清阴性的脊柱关节病患者，GMA将会是一种新选择，其机制与直接、快速减轻炎症负荷相关[18]。IBD患者长期使用激素或免疫抑制剂易合并机会性感染，还会使原发病进一步加重，增加治疗难度。当UC患者合并巨细胞病毒(CMV)感染时，单纯抗病毒治疗缓解率较低，需要在抗病毒治疗的同时用免疫抑制剂或激素控制原发病，但在免疫抑制剂和抗病毒药物同时应用的过程中，患者的组织黏膜中依然会检测到CMV-DNA，致使病情反复，这可能与免疫抑制剂潜在地促进具有CMV感染史的UC患者的CMV再激活相关。同样，在感染乙型肝炎病毒(HBV)的IBD患者中，激素或免疫抑制剂的使用均有可能促进HBV活化，使肝功能恶化[19]。此时，白细胞吸附与免疫抑制剂相比，不会诱导病毒再激活，快速减轻炎症负荷控制原发病的同时，还可以增强抗病毒药物的疗效，对于合并病毒感染的UC患者，LCAP可能是一种更为安全有效的治疗方法。

5 白细胞吸附疗法在CD中的作用

5.1 可增强治疗CD药物的疗效IFX可诱导和维持CD缓解，但反复给药后可能失去疗效，主要原因可能是IFX抗体的出现，往往需要缩短输注间隔或增加药物剂量以维持临床缓解。GMA通过抑制白细胞产生TNF-α，直接减轻炎症负荷，与IFX协同作用等机制可增强IFX的疗效[20]。强化GMA联合AZA治疗可迅速诱导早期活动性CD的缓解，其缓解率可与激素或生物制剂相媲美，而治疗过程中不良事件的发生主要与AZA有关，原因可能是AZA和生物制剂的结合增加了内毒素内化感染的相对风险，而激素的使用会进一步增加感染的风险。白细胞吸附治疗还可以提高CD患者对激素、环磷酰胺等其他免疫调节药物的临床应答率，这与它减轻炎症负荷的作用相关。因此，GMA对早期CD患者在诱导缓解，避免激素和生物制剂相关的不良反应，增强某些半衰期较短的药物疗效方面具有优势，可作为激素和IFX诱导治疗的替代方案。

5.2 治疗CD合并症的效果CD患者常合并有关节炎、结节性红斑、食管溃疡等肠外表现，这些大部分可以通过激素、免疫抑制剂等药物来改善，但对于青少年、妊娠或育龄期妇女和老年人的风险较高，并存在一些因并发症而不能耐受这些药物的患者。相比之下，GMA治疗是安全、有效的，患者不用担心机会性感染或诱发恶性肿瘤的可能。MORIBATA等[21]报道了1例青少年男性CD患者，有食管侵犯的病例，在使用GMA治疗后病变显著改善，期间未观察到不良事件。当CD患者合并有中性粒细胞皮肤病或坏疽性脓皮病时，病变可累及肝脏、肺、胰腺、大脑等，增加感染或菌血症的风险，因该疾病是一种非感染性的、炎性皮肤病变，抗生素治疗通常无效，而生物制剂、激素、免疫抑制剂等传统药物又会增加菌血症的风险，此时，GMA成为一种选择[22]。

6 白细胞吸附疗法对IBD患者特殊人群的疗效

在IBD的治疗中，口服药物如免疫调节剂、生物制剂、激素，常有骨髓抑制，抑制生长发育，影响生殖，诱发胃肠道出血等不良反应，限制了在儿童、老年人、妊娠妇女等特殊IBD人群中的应用。老年人使用AZA会增加淋巴瘤、非黑色素瘤皮肤癌和感染的风险，而IFX可使并发感染及结核病的风险增加。LCAP在老年UC患者的治疗中有一定的疗效且是安全的，而且在未接受过激素治疗的患者中，老年患者的临床改善率明显高于非老年患者，这可能与老年UC患者体内Treg细胞功能丧失进而增加自身免疫性疾病的罹患率有关[23]。白细胞吸附治疗IBD患者普通人群与妊娠妇女、老人、儿童等特殊人群的作用机制相似，均有良好的疗效，且更安全[24-25]。

7 白细胞吸附疗法的相关预测指标

白细胞吸附治疗相对昂贵，需要良好的血管条件才能进行，寻找IBD患者对该治疗反应的预测因素，有助于让接受此治疗的患者都尽可能获益。UC首次发作和激素依赖性，是GMA治疗有效的重要因素，但激素依赖性UC与那些获得缓解的患者早期复发相关；长期接触多种药物而使疾病变得难以治愈的患者，可能无法从GMA获益；Mayo评分相对较低的UC患者更有可能对GMA产生良好的反应，多重回归分析提示良好应答者的Mayo评分临界值为5.5分[26]。与重度IBD患者相比，轻-中度UC患者更能从白细胞吸附治疗中获益；在维持临床缓解方面，首次UC发作和激素应答是重要因素，而激素依赖性患者在GMA治疗后维持缓解时间较短[27]。IBD患者外周血中有高基线的中性粒细胞、血小板、CRP浓度水平时，更易对白细胞吸附产生临床应答，有更好的临床疗效；黏膜组织中的高浓度IL-8水平也是对GMA术应答良好的标志；黏膜组织中白细胞浸润较多、肠道黏膜相对完整、病变表浅的患者更能从GMA治疗中获益，这可能也是白细胞吸附对UC而非CD疗效更好的直接原因。此外，作为诊断和监测IBD的有用工具，粪便中乳铁蛋白、粪便钙卫蛋白浓度与IBD的临床、内镜和组织学参数的相关性已得到证实，其测定可能有助于预测IBD患者临床上的复发，在GMA应答组，粪便乳铁蛋白在引入GMA后1周增加，浓度显著高于无应答组[28]。与钙卫蛋白相比，乳铁蛋白因其抗菌活性、抗蛋白分解性及可以检测轻微的黏膜炎症活性等特征而具有更好的稳定性和灵敏性，使其更有应用于临床的优势。

8 总结

白细胞吸附治疗IBD的机制不仅限于粒细胞、单核巨噬细胞、血小板的快速去除，促炎、抑炎细胞因子平衡的维持，还能进一步选择性清除表型为CD14+、CD16+、DR+的髓系产炎细胞群，进而在IBD的诱导治疗、维持缓解方面均发挥作用。作为一种非药物治疗，其不但可以作为传统药物(如环孢素、他克莫司、环磷酰胺、英夫利昔单抗、糖皮质激素)治疗无效，存在治疗禁忌时的备选，还能增强药物疗效发挥协同作用，而且在一些IBD合并症方面疗效优于传统药物。无论是轻中度IBD患者、IBD特殊人群，还是难治性IBD、IBD合并症患者，白细胞吸附疗法因其疗效及安全性，具有广阔前景，值得在临床进一步推广应用，治疗前还可以根据病情活动评分、病变特点及实验室指标筛选可能治疗无效的患者，节约治疗成本。