抗白细胞介素-5通路在哮喘治疗中的应用

贾玉萍，李丹叶

（中日友好医院 呼吸与危重症医学科，北京 100029）

支气管哮喘是一种慢性气道炎症性疾病，其特征是气道高反应性和可逆气流阻塞。包括嗜酸性粒细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞、中性粒细胞等多种炎症细胞及细胞因子参与其发病。临床上多数哮喘患者经传统药物治疗病情能得到有效控制。但部分患者即使高剂量吸入糖皮质激素（inhaled corticosteroids，ICS）加长效β2 受体激动剂（long-acting β2 agonist，LABA）治疗仍不能达到哮喘的良好控制，仍反复哮喘发作，甚至出现不可逆的肺功能损害。重症哮喘占哮喘患者的3.6～6.1%，但其医疗卫生资源的使用及死亡率占比很高[1，2]。欧洲呼吸学会（ERS）及美国胸腔学会（ATS）将重症哮喘定义为：需要吸入高剂量糖皮质激素并联用另一种控制药物和/或需要口服糖皮质激素治疗才能达到哮喘控制或仍未达到控制的哮喘。每年都有一些患者因重症及未控制的哮喘而导致死亡[1]。

1 哮喘的分型

近年来随着对哮喘发病机制的进一步研究显示，哮喘是包含多种不同的发病机制的异质性疾病。这种异质性表现在病情严重程度、自然史、疾病模式、病因及治疗反应等方面有很大不同。长期以来人们常常综合可见的临床、生物学及生理学特点即“表型”（phenotypes）来对哮喘患者进行分组。表型是指某一特定个体或群体的可测量性状，这些性状与基因型相关联，是由本身固有的遗传倾向和环境因素相互作用所呈现出来的可观察到的特性。两者之间的相互作用产生多种组合导致异质性产生。随着研究的深入逐渐把分子机制与表型联系起来，并进一步深入到内型（endotypes）的研究。哮喘的内型，即在细胞和分子水平描述特有的病理生理机制。设计出的针对哮喘患者内型的靶向药物的使用为精准医学的实施提供了方向[3]。

重症哮喘可根据驱动哮喘发病机制的炎症通路进一步细分为2 型（type 2，T2）和非2 型（non-type 2，non-T2）。T2 型哮喘，是由辅助2 型T 淋巴细胞（T-helper cells type 2，Th2）及2 型固有免疫淋巴细胞（group 2 innate lymphoid cells，ILC2）参与的炎症过程，导致IL-5、IL-4、IL-13及IgE等产生增加，使得嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞及肥大细胞等渗出至气道。Non-T2 为没有T2 型特征的哮喘。区分T2型和非T2型炎症表型对于确定哮喘患者最终适合哪些靶向药物治疗有重要意义。约55%的重症哮喘患者表现出T2 型炎症[4]。T2 表型已被证明与哮喘严重程度增加，频繁急性加重和肺功能下降有关[5]。T2 型哮喘可通过临床生物标志物识别，包括血液和痰内嗜酸性粒细胞计数、免疫球蛋白E（IgE）水平升高以及呼出气一氧化二氮检查（FeNO）等[6]。T2 表型常被描述为过敏性嗜酸性粒细胞性哮喘，常表现为发病年龄较晚的程度较重的哮喘，患者痰中嗜酸性粒细胞升高，对吸入糖皮质激素疗效较差，多需要使用全身糖皮质激素治疗[7]。

2 IL-5与嗜酸性粒细胞及哮喘的关系

IL-5 是主要由活化的辅助2 型T 淋巴细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞、2型先天免疫细胞和恒定自然杀伤T 细胞分泌的同型二聚体[8]。IL-5 信号由IL-5 受体（IL-5receptor，IL-5R）传导。IL-5R 是由配体特异的α 亚单位（IL-5Rα）及一个共同的信号传导β 链（也是IL-3 和粒单核细胞克隆刺激因子受体）组成。IL-5 是在T2 型炎症中起关键作用的细胞因子之一。IL-5 不仅在嗜酸性粒细胞的活化、存活、增生及分化中起重要作用，而且在促进血嗜酸性粒细胞渗出到肺中起重要作用。约50%的哮喘患者有肺嗜酸性粒细胞集聚（表现为痰嗜酸性粒细胞数＞2%）。位于气道的嗜酸性粒细胞能释放多种炎症介质，引起平滑肌收缩，黏液分泌，血管增生及气道重塑。嗜酸性粒细胞性哮喘患者对ICS 常规治疗效果良好，但重症嗜酸性粒细胞性哮喘患者用ICS 治疗效果差。针对IL-5 通路的治疗可能成为嗜酸性粒细胞性哮喘，尤其是经典治疗未获得良好控制的重症哮喘的一种治疗选择[9]。近来，FDA 批准了阻断IL-5 通路的治疗重症嗜酸性粒细胞性哮喘的3 种生物制剂。

3 抗IL-5单抗及IL-5受体拮抗剂

目前针对未获得良好控制的重症嗜酸性粒细胞性哮喘的IL-5 通路的单抗有3 种，美泊利单抗（mepolizumab）、瑞利珠单抗（reslizumab）、贝那利珠单抗（reslizumab）。美泊利单抗及瑞利珠单抗为IL-5 的单抗，与IL-5 结合后可以阻止IL-5 与IL-5 受体（IL-5R）结合。贝那利珠单抗为IL-5Rα的单抗。

3.1 美泊利单抗

是一种全人源化的IgG1 Kappa 单抗，亲和力高，可以特异性与IL-5 结合。可以阻止IL-5 与IL-5Rα 结合。美泊利单抗以剂量依赖方式降低外周血嗜酸性粒细胞数，达峰时间在开始用药后4周[10]。其皮下注射时平均清除半衰期为16～22d，可能像其它免疫球蛋白一样经蛋白酶的作用而清除[11]。因此肝肾功损害的患者无需调整剂量。其发挥作用的机制仍不清楚，似乎经由细胞因子的耗竭导致嗜酸性粒细胞的骨髓成熟阻滞及程序化死亡[12]。与安慰剂相比，静脉给予美泊利单抗可以阻滞特应性轻型哮喘患者骨髓嗜酸性粒细胞70%的成熟，但皮下注射无此作用[13]。此外，它对血及骨髓中的嗜酸性粒细胞祖细胞无影响。这或许可以解释在停止美泊利单抗后，约需3 个月嗜酸性粒细胞的成熟回复正常水平。之后，患者会再次出现气道炎症和哮喘症状[13，14]。值得注意的是，美泊利单抗使血嗜酸性粒细胞数减少，而非完全耗竭。而且它也并不减少支气管黏膜的成熟嗜酸性粒细胞数[13，15]。支气管黏膜嗜酸性粒细胞的不完全耗竭（最大静脉给予750mg，3 个月后约减少50%）的部分原因在于嗜酸性粒细胞从骨髓迁移到气道，是由IL-5 以及其它如嗜酸性粒细胞趋化因子等所驱动的[16]。再者，美泊利单抗100mg 皮下注射也不影响诱导痰中的嗜酸性粒细胞数[13]。

2015 年11 月4 日FDA 批准了美泊利单抗用于年龄≥6岁的重症嗜酸性粒细胞表型哮喘（severe asthma with an eosinophilic phenotype）患者的治疗。成人皮下注射100mg，每4 周1 次；6～10 岁儿童皮下注射40mg；每4 周1次。

3.2 瑞利珠单抗

瑞利珠单抗与IL-5的亲和力高，可降低外周血嗜酸性粒细胞水平[17]。用于≥18 岁的高剂量ICS 联合另一种吸入性控制药物治疗仍未获得控制的重症嗜酸性粒细胞性哮喘患者。其适应证是外周血嗜酸性粒细胞≥400/μl及过去12 个月有哮喘急性加重史者[18]。用法：3mg/kg 体重，静脉给药，每4周1次。

与美泊利单抗相似，瑞利珠单抗降低血嗜酸性粒细胞增高的哮喘患者的急性加重次数，改善哮喘控制并改善肺功能[17]，但对患者的口服糖皮质激素剂量无改善[19]。另外，与美泊利单抗及贝那利珠单抗可以皮下注射用药相比，瑞利珠单抗需静脉给药也是影响其使用的因素之一[19]。

长达24 个月的安全性评估显示，瑞利珠单抗副作用小，无寄生虫及机会性感染的报告[20]。常见的副作用包括咳嗽、头晕、皮肤痒、皮疹及乏力[20]。

3.3 贝那利珠单抗

贝那利珠单抗是作用于IL-5Rα的IgG1单抗。它可以使自然杀伤细胞直接渗出至靶位，通过抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用，诱导嗜酸性粒细胞程序化死亡，导致外周血及组织的嗜酸性粒细胞快速和持久的耗竭[21]。贝那利珠单抗的作用类似竞争性IL-5抑制剂，与成熟的嗜酸性粒细胞（及前体）、嗜碱性粒细胞上的IL-5Ra 结合具有更高的亲和力[22]。贝那利珠单抗被批准用于外周血嗜酸性粒细胞数≥300/μl 的未控制的≥18 岁的重症嗜酸性粒细胞性哮喘患者的辅助治疗。使用方法：最初3 次，每4 周1次，之后每8 周1 次，皮下注射。贝那利珠单抗可以减少中、重度哮喘患者的哮喘急性加重次数，改善肺功能，减少口服糖皮质激素的使用[22，23]。对贝那利珠单抗治疗有效的预测因素包括，成人期起病的哮喘（adult-onset asthma），每年3 次以上哮喘急性加重，鼻息肉及使用支气管扩张剂前的用力肺活量＜65%预计值。

贝那利珠单抗在使用后的24h 内使外周血的嗜酸性粒细胞几乎完全耗竭；且与美泊利单抗不同的是，也可以使气道的嗜酸性粒细胞几乎完全耗竭[24]。另外，贝那利珠单抗治疗6个月后鼻黏膜的嗜酸性粒细胞也完全耗竭[25]。

4 抗IL-5及抗IL-5R单抗使用的不良反应

与安慰剂相比，使用美泊利单抗、瑞利珠单抗、贝那利珠单抗的相对危险度（relative risk，RR）分别为0.93（95%CI 0.88～0.99）、0.88（95%CI 0.81～0.96）、0.96（95%CI 0.91～1.01）[26]。较低的风险比可能与这些药物使急性加重的发生率降低有关。抗IL-5/IL-5R 单抗较常见的不良反应为注射部位的反应及鼻咽炎。瑞利珠单抗的实验研究显示鼻咽炎的发生在有鼻息肉患者中较多见。

贝那丽珠单抗最常见的不良反应是首次注射后发热，头痛及咽炎[22，23]，上呼吸道感染也较常见（10%）[22]。其引起的突发性不良事件致使治疗中断的发生率高于安慰剂（分别为3%和1%）。其所致的严重不良事件（severe adverse event，SAE）包括过敏性肉芽肿性血管炎、感觉异常、哮喘急性加重、荨麻疹、结节性多动脉炎、平滑肌瘤、带状疱疹。瑞利珠单抗及贝那利珠单抗可引起过敏反应[27]。

美泊利单抗的随访研究资料最多，其长期使用安全，不增加不良事件（adverse event，AE）发生率，治疗作用持续。为期2 年的瑞利珠单抗扩展研究显示，其安全性与之前的临床实验研究相似[20]。近来贝那利珠单抗5年的随访资料显示AE 或SAE 的比例与已发表的2 年的随访结果相似[27]。贝那利珠单抗所致的SAE 包括，过敏反应、间质性肺病、晕厥、肝炎或多器官功能障碍综合征、慢性肾病、关节痛、肺炎及前列腺癌。

嗜酸性粒细胞是宿主抗寄生虫防御反应所必需的。潜在的寄生虫感染是哮喘患者血液嗜酸性粒细胞增高的可能原因之一，特别是在流行区。尽管使用奥马珠单抗治疗的患者有发生梨形鞭毛虫病的报道[28]，但在使用3 种抗IL-5/IL-5R 单抗者并无发生蠕虫感染的报道。研究显示美泊利单抗及贝那利珠单抗的抗药物抗体（anti-drug antibody，ADA）的产生率分别为4%和15%。ADA 滴度低，不影响药物对嗜酸性粒细胞的抑制作用。贝那利珠单抗的实验研究显示，在产生ADA的12例患者中，10例患者也产生药物中和抗体（neutralizing antibodies）（为ADA 中的一类抗体，可直接与药物作用结合位点结合，或通过空间位阻作用，阻止药物与靶点结合，以封闭、中和药物的治疗活性），10例中有4例血嗜酸性粒细胞增加[26]。低浓度的贝那利珠单抗产生高滴度ADA 导致嗜酸性粒细胞的耗竭作用轻度下降[27]。前瞻性研究显示，痰中抗嗜酸性粒细胞过氧化物酶IgG阳性预示对美泊利单抗及瑞利珠单抗的疗效不佳。治疗期间哮喘恶化者的痰中C3c 和C1q 增加，及痰中IL-5 与IgG 相结合的沉淀物增加，提示自身免疫介导的病理反应存在[29]。

目前没有关于正在或计划抗IL-5/IL-5R 治疗的哮喘患者预防寄生虫感染的风险共识指南。对这些患者建议根据当地寄生虫感染情况及患者的生活旅行史进行相应的寄生虫感染的粪便和/或血清学筛查，如蠕虫、类圆线虫、弓首线虫及血吸虫、丝虫、猪蛔虫、鞭虫及钩虫感染的筛查。如有疫区生活旅居史并有或曾有腹痛、腹泻、便血、恶心、呕吐、发热、头痛或癫痫等症状，出现血嗜酸性粒细胞增高者可以进行感染性疾病的诊治。

尽管一些观察研究提示有获益，但因嗜酸性粒细胞参与对真菌感染的免疫反应，因此抗IL-5/IL-5R单抗应谨慎用于变应性支气管肺曲霉菌病病史的患者。有报道变应性支气管肺曲霉菌病病史的患者应用抗IL-5 治疗后发生播散性曲霉菌病[30]。

因嗜酸性粒细胞有抗肿瘤作用，其耗竭促使肿瘤发生的顾虑存在。88 例高嗜酸性粒细胞综合征患者使用美泊利单抗治疗至少6个月后的5年多的回顾性随访研究未显示肿瘤发生率增高[31]。为期24 个月的瑞利珠单抗的开放性扩展研究中，15 例患者诊断有恶性肿瘤，其中5 例有肿瘤病史，2例与以前所患肿瘤相同[28]。贝那利珠单抗3期扩展试验显示，12例患者中确诊1例恶性肿瘤（前列腺癌）[27]。

对于适合抗IL-5/IL-5R单抗治疗的患者，鉴于美泊利单抗安全资料最多，初始治疗可优先使用美泊利单抗。可疑肿瘤或确诊肿瘤治疗期间，可暂停使用抗IL-5/IL-5R单抗治疗。对于癌症缓解期的患者如需使用抗IL-5/IL-5R单抗，可优先考虑使用美泊利单抗。

5 小结

重症哮喘的治疗，使用激素效果常不达预期。对于未控制的重症嗜酸性粒细胞性哮喘患者，应该首先增加吸入激素的剂量3—6 个月。如仍未达到良好控制，可考虑选用相应的生物制剂治疗。生物制剂的选择应根据患者致敏情况，血和或痰嗜酸性粒细胞计数，IgE 水平，急性加重情况，FeNO 水平，合并症及给药方式等因素来决定。研究显示对ICS 依从性差者对生物制剂的疗效差[32]，建议当开始生物制剂治疗时仍坚持ICS等药物治疗以改善疗效。

适合抗IL-5/IL-5R 治疗的唯一生物标记物为血嗜酸性粒细胞计数。在其它指标合格但血嗜酸性粒细胞计数阈值不达标的患者应适时复查，如在急性加重开始时复查。另外，在其它指标合格且激素依赖者，假如临床情况允许可在密切监测下减少口服糖皮质激素剂量，以去除口服及吸入激素导致的血嗜酸性粒细胞数的下降，从而观察到真正的血嗜酸性粒细胞水平，看其是否可以达到生物制剂的适用阈值。

随着治疗选择的增多，迫切需要进行更大预测能力的生物标记物及头对头的临床试验以更好地为重症嗜酸性粒细胞哮喘患者选择适合的生物制剂治疗。

根据患者的临床特点及生物标记物特别是血嗜酸性粒细胞水平等情况，评估患者，是否适合抗IL-5 生物制剂治疗。治疗4～6 个月时对生物制剂的疗效及副作用加以评估，决定是否继续使用生物制剂治疗。正如激素之于哮喘，没有生物制剂治疗停止以后其作用延续的证据。给相应的生物制剂选择相应的适合治疗的患者是保证疗效的关键及前提。

总之，虽然重症哮喘患者只占哮喘患者的一小部分，但却占哮喘整个医疗花费的很大部分。T2 炎症通路在哮喘发病中有重要作用，针对T2通路，尤其是IL-5通路的生物制剂，对重症哮喘的治疗带来了巨大改变。这些药物的应用为生物标志物驱动的个体化精准医疗的实施提供了基础。严格遵循GINA 指南建议，T2 分子靶向标记物有助于挑选出可能对特有的生物制剂治疗有效的重症哮喘患者。但因重症哮喘患者的表型有一定重叠，未来需寻找更有预测价值的生物标记物，以便选择出更合适某种生物治疗的患者。