乳糜泻新型疗法的研究进展
2023-01-06董晓倩许洪伟
董晓倩,许洪伟
山东大学附属山东省立医院消化内科,济南250012
乳糜泻是一种对麸质不耐受引起小肠黏膜病变为特征的原发性吸收不良综合征,全球患病率高达0.7%,其典型症状包括腹泻、腹痛、贫血、骨质疏松等[1-2]。严格的终身无麸质饮食(GFD)是迄今为止公认的最有效的治疗方法[1]。但GFD在日常生活中很难避免,即使能够保证GFD,也有约60%乳糜泻患者小肠黏膜病理改善并不明显,肠道微生态无法完全恢复,肠道症状易持续存在[3]。因此,探索GFD的辅助或替代疗法具有重要的临床意义。目前,国际上广泛研究的乳糜泻新型疗法主要包括以补充肽酶、增强肠道屏障和隔离麸质蛋白为主的定量疗法和以诱导麸质蛋白耐受为主的定性疗法,其他新型疗法如微生物疗法也逐渐进入研究者视野。本文结合文献就乳糜泻新型疗法的研究进展作一综述。
1 乳糜泻概述
乳糜泻是一种由于摄入麸质引起的自身免疫性疾病,具有高遗传率和人类白细胞抗原(HLA)强相关性[4]。由于麸质中含有许多重复的氨基酸序列(如谷氨酰胺、脯氨酸),无法被人胃肠道内的消化酶有效降解,从而形成耐消化的长寡肽聚集在小肠黏膜上皮,易诱发先天性和获得性免疫反应[5]。当易感者食用含麸质食物后,即可引起一系列免疫应答,导致不同程度胃肠道和肠道外症状发生。
麸质中的谷氨酰胺在肠道固有层被组织转谷氨酰酶脱酰胺化,生成谷氨酸,使其与抗原提呈细胞上表达的HLA-DQ2/DQ8异二聚体亲和力增强,二者结合后形成HLA结合肽。HLA结合肽易被树突状细胞识别并呈递给麸质蛋白特异性CD4+T细胞,使其激活并引发一系列获得性免疫应答,造成小肠黏膜绒毛萎缩、隐窝增生和炎症细胞浸润。因此,降低麸质蛋白负荷和针对T细胞诱导麸质蛋白免疫耐受成为乳糜泻新型疗法的关键靶点。
虽然麸质摄入与遗传易感性是乳糜泻发生的关键因素,但目前仍无法解释为何并非所有食用麸质蛋白的遗传易感个体发病,以及为何部分个体摄入麸质数十年后于晚年发病。一项调查发现,居住在临近地区且具有相似的遗传背景和麸质摄入量人群,乳糜泻的患病率存在显著的统计学差异[6],表明乳糜泻的发生除了与遗传易感性和麸质摄入有关外,还可能受其他因素的影响。CAMINERO等[7]研究发现,微生物可能通过不同途径在易感者的食物敏感性方面发挥重要作用。因此,利用肠道微生物改善肠道内环境平衡以及调节相关的免疫反应为乳糜泻治疗提供了新的思路。
2 乳糜泻新型疗法
严格的终身GFD是迄今为止公认的最有效的治疗方法。但即使能够保证严格的终身GFD,仍有0.3%~0.4%乳糜泻患者临床症状无明显改善[8]。因此,探索乳糜泻新型的饮食替代或补充疗法成为近年研究的热点。目前,乳糜泻新型疗法主要涉及两个方向:一个是降低麸质蛋白负荷的定量疗法,一个是诱导麸质蛋白耐受的定性疗法。此外,微生物疗法亦为乳糜泻的一种新型疗法,近年来被广泛研究。
2.1 降低麸质蛋白负荷的定量疗法 麸质蛋白中富含的谷氨酰胺、脯氨酸无法被人胃肠道内的消化酶有效降解,从而形成具有免疫原性的长寡肽沉积于小肠,易诱发免疫应答,继而导致乳糜泻发生。因此,若能减少麸质蛋白负荷,即可有效抑制免疫系统激活。目前,降低麸质蛋白负荷的定量疗法主要有肽酶补充疗法、增强肠道屏障疗法和麸质蛋白隔离疗法。
2.1.1 肽酶补充疗法 肽酶补充疗法是乳糜泻新型疗法中的重要方法,其原理是通过补充从具有麸质蛋白降解作用的植物、细菌或真菌中提取的内肽酶(如谷氨酸酶),灭活胃内免疫原性多肽,降低到达小肠的麸质蛋白负荷。该疗法的主要代表药物有脯氨酰内肽酶(PEP)、ALV003和Kuma030。
PEP在体内外均能有效降解麸质蛋白,但其在人体内含量较低[9]。PEP主要来自多种细菌和真菌,如黑曲霉来源脯氨酰内肽酶(AN-PEP)、鞘氨醇单胞菌来源脯氨酰内肽酶(SC-PEP)[9]。目前,AN-PEP已进入Ⅱ期临床试验,并且已被证实具有良好的耐受性和安全性[10]。ALV003是两种具有互补底物特异性内肽酶的混合物,在体外能够有效降解麸质蛋白[11]。而在啮齿类动物模型中,ALV003并不能完全消除免疫原性多肽,在相同的剂量下,其蛋白消化程度也不如体外模型显著[12]。因此,在ALV003临床试验之前,有必要进行更多的动物试验,以分析其清除免疫原性多肽的实际能力。一项Ⅰ期临床试验观察了ALV003的安全性和有效性,结果发现在所有剂量下乳糜泻患者的耐受性均良好,未观察到严重不良反应或过敏反应[13]。肽酶必须满足以下条件方可用于临床试验:①不能被胃蛋白酶分解,即能在低pH的上消化道中保持稳定;②在胃中能够迅速与麸质蛋白发生反应,以阻止其到达十二指肠而引起的免疫系统激活;③能够特异性降解胃中免疫原性多肽;④无明显不良反应[9]。虽然上述几种天然单一肽酶在乳糜泻治疗中有很大潜力,但尚无一种酶能够满足所有要求。基于此,有研究将新的化学和催化特性引入现有的酶支架中,从而赋予其治疗乳糜泻所需的特性,其代表药物为Kuma030[14]。Kuma030能够特异性识别麸质蛋白免疫原性多肽,限制肽段刺激T细胞。Kuma030能够将胃内免疫原性多肽的降解率提高至99%,使麸质蛋白负荷降至乳糜泻发病阈值以下[14]。目前,Kuma030正在进行Ⅰ期临床试验。因此,利用计算机工程进行肽酶设计在新一代酶补充疗法中潜力巨大。
因肽酶补充疗法不能100%降解麸质摄入后产生的免疫原性多肽,故现有的临床试验结果并不支持将其完全替代GFD。但通过口服肽酶可改善低剂量麸质暴露后的免疫反应,减少在GFD中因无意摄入麸质而引起的乳糜泻发生。
2.1.2 增强肠道屏障疗法 肠道屏障在保护机体免受病原体和来自外部环境有害物质的侵害方面具有至关重要的作用。紧密连接是细胞间最重要的连接方式,在维持肠道屏障正常生理功能中发挥重要作用。因此,通过保护紧密连接增强肠道屏障来阻止未被有效降解的麸质蛋白进入肠黏膜固有层,是治疗乳糜泻的重要途径。AT-1001是增强肠道屏障疗法的代表药物,作为一种紧密连接的调节剂,它能够通过保护紧密连接的结构和功能,来阻止麸质蛋白进入肠黏膜固有层后引起的免疫系统激活[15]。Ⅰ期临床试验表明,AT-1001具有较好的耐受性且能够减少肠道屏障功能障碍、促炎症因子产生以及胃肠道症状,但目前其最佳治疗剂量尚不统一,仍需进一步探索[16]。
2.1.3 麸质蛋白隔离疗法 将麸质蛋白隔离在肠腔内,防止其降解为免疫原性多肽,从而避免乳糜泻患者免疫系统激活,这也是降低麸质蛋白负荷的重要方法。麸质蛋白隔离疗法的隔离剂主要有聚合物粘合剂BL-7010和醇溶蛋白靶向抗体AGY。
BL-7010是一种不可吸收的高分子量粘合剂,因其能在强酸环境下通过疏水键和(或)氢键直接与麸质蛋白结合形成络合物,从而降低麸质蛋白负荷[17]。DAMMAN等[18]研究发现,BL-7010能够减轻醇溶蛋白引起的肠道屏障破坏,减少小肠上皮内淋巴细胞和巨噬细胞数量,还能抑制胃肠道消化酶对α-醇溶蛋白的降解,阻止免疫原性多肽形成。因BL-7010无法被人体吸收且不与胃肠道消化酶发生反应,具有较高的安全性,或许可以长期使用。有研究报道,一种来自鸡卵黄的AGY能够中和醇溶蛋白,并减少其在小鼠体内吸收[19]。一项Ⅰ期临床试验发现,服用AGY胶囊4周后,乳糜泻患者临床症状减轻,尤其是疲劳、头疼和腹胀,生活质量显著提高[20]。但该研究样本量较小且并未设置安慰剂对照组,故应审慎对待其研究结果。未来需要更大规模的临床随机对照试验,观察不同隔离剂治疗乳糜泻的潜力。
2.2 诱导麸质耐受的定性疗法 研究表明,麸质特异性CD4+T细胞可在乳糜泻患者血液和肠道中存在几十年[21]。因此,靶向抑制麸质蛋白特异性效应和(或)记忆性T细胞群,消除效应T细胞或诱导CD4+调节性T细胞产生,可能是一种理想的乳糜泻新型治疗方式。这种新型治疗方式的作用机制可能是通过调节性T细胞产生免疫偏离和克隆无能来实现的[22]。
2.2.1 通过免疫偏离诱导麸质耐受疗法 免疫偏离通常是指功能性T细胞受到刺激引起Th1/Th2细胞失衡,从而诱导免疫耐受。Nexvax2是通过免疫偏离诱导麸质耐受疗法的代表药物。Nexvax2是一种由三种麸质多肽组成的治疗性疫苗,能够被麸质蛋白特异性T细胞识别并诱导免疫耐受[23]。有研究报道,在每日摄入9 g麸质后,通过IFN-γ释放水平来评估接受Nexvax2注射的乳糜泻患者T细胞对麸质蛋白的反应,结果发现IFN-γ释放水平明显降低,并且十二指肠组织学活检结果有所改善[24]。这表明Nexvax2能够降低抗原特异性T细胞对麸质蛋白的反应。目前,Nexvax2已进入Ⅱ期临床试验,麸质特异性免疫反应、客观终点(如组织学、血清学)和临床症状之间的关系仍然是该疫苗需要解决的问题。另外,一种针对免疫偏离的新型疗法是将抗原肽-MHC复合体(pMHC)装载到合成的纳米颗粒上,靶向作用于T细胞[25]。T细胞能够识别pMHC,但不接受通常由抗原呈递细胞提供的协同刺激,就会诱导细胞凋亡或分化为调节性T细胞,从而诱导免疫耐受[26]。目前,学者们正在对这种免疫偏离新型疗法的乳糜泻临床前模型进行测试。
2.2.2 通过T细胞克隆无能诱导麸质耐受疗法 通过诱导调节性T细胞产生免疫偏离的弊端是未覆盖可以刺激T细胞的所有表位,可能导致T细胞修饰后的表型不稳定,甚至恢复至疾病驱动表型。而通过T细胞克隆无能消除麸质蛋白特异性CD4+T细胞可以解决这个问题。该疗法的载体主要有纳米颗粒和红细胞。TIMP-GLIA是一种将天然麸质抗原片段包裹在纳米颗粒中,并通过肝脏和脾脏中的抗原呈递细胞建立对麸质耐受的药物[27]。一项Ⅱ期双盲随机对照试验发现,与安慰剂治疗比较,经TIMP-GLIA治疗的乳糜泻患者麸质蛋白特异性T细胞记忆反应水平显著降低,并且小肠绒毛损伤有减轻趋势。通过细胞凋亡清除肝脏和脾脏内的红细胞是一个重要的自然清除过程。以红细胞为该疗法的抗原载体,即是利用这一自然途径将抗原负载至红细胞上来诱导免疫耐受和抗原特异性T细胞缺失[28]。
在外周系统中,免疫系统的稳定依赖于免疫反应中T淋巴细胞扩张和收缩的平衡。利用T细胞在免疫反应结束时克隆性收缩这一自然过程也可以消除抗原特异性CD4+T细胞。细胞因子撤退诱导的T细胞衰竭(CWID)和T细胞再刺激诱导的细胞死亡(RICD)是淋巴细胞收缩的重要机制[29]。CWID和RICD最重要的特征是克隆特异性,这对诱导抗原特异性免疫耐受和治疗自身免疫性疾病具有重要意义。但中央记忆性T细胞似乎对RICD的敏感性较低,不易被诱导凋亡。在乳糜泻患者中,麸质特异性记忆T细胞是在血液和小肠组织中进行增殖的[30],RICD能否同时清除血液和小肠组织中的CD4+T细胞尚不明确。因此,如果能够研发一种促进RICD的药物,将会对乳糜泻治疗产生重大影响。
2.3 微生物疗法 目前,微生物疗法最重要的方式是补充益生菌。益生菌能够调节肠道微生物群的组成和功能,有助于乳糜泻患者肠道微环境恢复[31]。双歧杆菌是益生菌的常见菌株,不仅可以通过减少TNF-α产生和促进IL-10分泌来发挥免疫调节作用,还可促进肠道菌群重建[32]。OLIVARES等[33]研究发现,长双歧杆菌CECT 7347能够改善乳糜泻患者消化不良、便秘等胃肠道症状,并且还能减少外周血中CD4+T细胞数量。KLEMENAK等[32]研究认为,短双歧杆菌BR03、B632对减少乳糜泻患儿TNF-α产生具有积极作用。除双歧杆菌外,将某些特定的乳酸菌添加至发酵的酵母中,已被证实可以溶解富含脯氨酸或谷氨酰胺的麸质蛋白,降低其免疫毒性[34]。目前,这一领域仍在继续探索,未来将进一步探索微生物疗法如何能够使乳糜泻患者获益更大。
总之,乳糜泻新型疗法的最终目标是能够有效控制病情进展,恢复正常饮食,减轻患者生活负担。目前,国际上广泛研究的乳糜泻新型疗法主要包括以补充肽酶、增强肠道屏障和隔离麸质蛋白为主的定量疗法和以诱导麸质蛋白耐受为主的定性疗法,其他新型疗法如微生物疗法也逐渐进入研究者视野,但这些新型疗法尚存在诸多未解决的问题。随着大量乳糜泻新型疗法有效性和安全性的临床试验逐渐完成,这些新型疗法定会成为治疗乳糜泻的重要手段。