综述
艾曲泊帕治疗再生障碍性贫血作用机制的研究进展
中华医学杂志, 2020,100(32) : 2557-2560. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20191201-02616
摘要

再生障碍性贫血(AA)是一种罕见的危及生命的骨髓衰竭征,其特征为全血细胞减少和骨髓造血功能低下。艾曲泊帕是一种口服血小板生成素受体激动剂(TPO-RA),最初用于刺激免疫性血小板减少症(ITP)患者的血小板生成。艾曲泊帕可与血小板生成素受体(c-MPL)的跨膜结构域结合,可诱导难治性AA患者的三系(血小板、红细胞、白细胞)反应,可刺激AA患者的造血功能。本文针对艾曲泊帕治疗AA的作用机制作一综述。

引用本文: 杨洁茹, 王化泉, 邵宗鸿. 艾曲泊帕治疗再生障碍性贫血作用机制的研究进展 [J] . 中华医学杂志, 2020, 100(32) : 2557-2560. DOI: 10.3760/cma.j.cn112137-20191201-02616.
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随着免疫抑制治疗(IST)和异基因造血干细胞移植(allo-HSCT)的出现,再生障碍性贫血(AA)患者的预后有了显著改善。抗胸腺细胞球蛋白(ATG)和环孢素是AA的标准治疗方法,但约30%重型AA(SAA)患者使用ATG和环孢素治疗无效或复发。对于IST失败和治疗后复发的AA患者可进行allo-HSCT。但allo-HSCT通常不适合≥40岁的患者,这可能与移植物抗宿主病和严重感染等有关。血小板生成素(TPO)是一种重要的造血调节因子,血小板生成素受体(c-MPL)在造血干细胞上表达。艾曲泊帕最初用于刺激免疫性血小板减少症(ITP)患者的血小板生成。同时各项研究表明艾曲泊帕与c-MPL的跨膜结构域结合,可诱导难治性AA患者的三系(血小板、红细胞、白细胞)升高,促进造血[1,2]

一、干细胞

SAA患者的缺陷在于更早期的造血干细胞时期,而其他的造血生长因子(如粒细胞集落刺激因子和促红细胞生成素)只作用于固定的髓系或红系祖细胞,且这些细胞在SAA中数量非常少。艾曲泊帕是一种合成的非肽类TPO-RA,可选择性与造血干细胞上c-MPL受体的跨膜结构域结合,并且与TPO结合位点不同,所以不会形成竞争结合。一项研究使用了NOD/SCID小鼠异种移植模型,显示艾曲泊帕可以在体内选择性扩增人脐带血造血干/祖细胞[3]。AA患者血清中TPO水平明显升高,但骨髓中TPO的浓度可能对刺激干细胞更为重要。艾曲泊帕具有小分子动力学,可能比TPO更有效地进入骨髓微环境。

1.艾曲泊帕直接刺激造血干细胞。美国国立卫生研究院进行的艾曲泊帕治疗SAA的非随机2期研究结果显示[3]:43例AA IST失败且血小板计数低于0.03×109/L的患者,接受艾曲泊帕的递增剂量治疗,起始剂量为50 mg/d,每2周增加25 mg/d剂量,直至剂量达到150 mg/d。主要观察终点是3~4个月时的血液学反应。如果有效,可以进入研究的扩展阶段,或者直到做出继续治疗的决定为止。所招募的患者均接受了前期治疗,平均接受过2次IST疗程。几乎所有患者都依赖于红细胞和血小板输注,有6例患者符合SAA的标准。43例患者中有17例(40%)对艾曲泊帕有血液学反应,包括多系反应。多数患者使用艾曲泊帕表现出了血细胞计数的持续改善,并且一些单系反应者同时还有了其他系的改善,最终7例患者表现出三系反应。在部分获得缓解的患者者中,随着血象多系恢复,骨髓细胞数量也相应增加,表明艾曲泊帕对造血干细胞有直接刺激作用。

2.克隆演变风险。AA导致的骨髓衰竭可能是一种癌前病变,存在克隆演变,可能转化为骨髓增生异常综合征(MDS)、阵发性睡眠性血红蛋白尿症(PNH)或急性髓系白血病(AML),大约有15% AA克隆进化为异常核型或MDS/AML。艾曲泊帕直接激活原始造血干/祖细胞(HSPC)信号传导途径可能有利于诱导或选择恶性克隆HSPC。克隆演变的特征是获得克隆性细胞遗传异常,其中最严重的是7号染色体长臂全部或部分丢失[4]。在一项使用艾曲泊帕治疗的40例AA患者的研究中[5],18%的患者发生了克隆演变,7例患者均在艾曲泊帕应用后早期发现了细胞遗传学异常且核型涉及7号染色体的全部或部分缺失。有9例SAA患者(包括4例有效者)发生了非7号染色体异常,仅有1例患者进展为MDS/AML。

克隆进化和发展为MDS/AML是AA中的主要问题[6]。克隆进化几乎总是早期事件:在艾曲泊帕治疗6个月内,87%患者发生了克隆进化,包括所有伴有7号染色体异常的患者。这些事件与艾曲泊帕的治疗可能有直接联系。而患者停用艾曲泊帕后,克隆进化都不会那么频繁,但是随访仍然相对较短、患者数量少甚至死亡等原因无法进一步研究。关于7号染色体异常的一种可能的解释是,位于7q21.3的不育结构域9(SAMD9)和不育α结构域9样(SAMD9L)基因的缺失赋予了对艾曲泊帕的超敏性[6]。当有限数量的HSPC维持造血时,艾曲泊帕施加的增殖压力也可能通过端粒加速磨损而导致基因组不稳定,从而导致细胞遗传异常克隆的迅速出现[4,5,6,7]

3.艾曲泊帕可促进人HSPC的DNA修复。在用化疗药治疗之前激活HSPC中的TPO信号轴可能降低HSPC损伤和继发性血液系统恶性肿瘤的风险。研究发现了艾曲泊帕特异性激活经典的非同源末端连接(C-NHEJ)DNA修复机制,艾曲泊帕介导的DNA修复可增强人的HSPC的基因组稳定性[8,9]。DNA双链断裂(DSB)是细胞毒性DNA改变,可能由电离辐射(IR)和化学药物或代谢活动的内生产物如活性氧(ROS)导致。DNA DSB修复有两个主要的潜在机制:同源重组(HR)和非同源末端链接(NHEJ)。在HSPC中,NHEJ是主要的修复机制[10,11,12]。为了评估艾曲泊帕是否能促进人类HSPC中DNA DSB的修复并维持基因组稳定性,从健康个体获得的CD34+人HSPC首先在存在或不存在艾曲泊帕的情况下培养24 h,然后暴露于低剂量(2 Gy)的IR中,然后转染用NHEJ或HR DNA DSB修复报告质粒。结果显示艾曲泊帕显著改善了IR后的NHEJ活性。同时又研究了促进C-NHEJ修复对基因组完整性,细胞存活和受辐射HSPC功能的影响。与无艾曲泊帕培养的辐照细胞相比,用艾曲泊帕培养的被辐照的HSPC制备的中期显示的染色体畸变要少得多,并且相对于未暴露于IR的培养的HSPC而言,其畸变只有极少的增加。当NU7441抑制C-NHEJ DNA修复时,用艾曲泊帕观察到的细胞畸变率就大大增加了[13]

二、免疫调节

AA患者存在严重的免疫失调,包括调节性T细胞缺乏;单克隆CD8+细胞毒性T细胞扩增;促炎细胞因子和相关蛋白(TH1和TH17)表达增加;白细胞介素(IL)-2、干扰素-γ(IFN-γ)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)分泌增加等[14]。艾曲泊帕可以通过直接或间接的方式促进调节性T细胞和B细胞的增殖,抑制树突状细胞分化。促进转化生长因子-β的分泌、减少IFN-γ和TNF-α的释放[11]。同时,血小板本身可能具有免疫调节能力,有助于AA的免疫调节和血细胞计数的恢复。目前有3种TPO-RA的免疫调节理论[15]:c-MPL受体的未知和意外影响;TPO-RA的未知作用,可能与c-MPL受体的刺激没有直接关系,且可能激活或抑制其他受体和免疫系统的交叉反应;血小板数量增加后的免疫调节作用。目前,最后一种理论似乎是最合理的解释。越来越多的证据表明血小板和血小板衍生微粒(PMP)具有免疫调节作用。尽管它们不复制或不包含细胞核,但血小板在宿主抵抗感染中具有多种作用,并参与先天性和获得性免疫反应机制[16,17,18,19,20]。血小板可以与感染因子结合,分泌多种免疫调节细胞因子和趋化因子(α颗粒),并且可以表达多种免疫效应和调节功能的受体[21]

艾曲泊帕促进了骨髓中血小板的产生,进而导致外周血血小板计数的增加。血小板计数的增加可能具有免疫调剂作用,即艾曲泊帕可能具有免疫调节功能。可能通过以下几种机制[11]

1.微粒(PMP)介导的免疫调节通路。在一项研究中,微粒显示出抗炎和免疫抑制特性。PMP降低了活化的巨噬细胞释放TNF-α和IL-10的能力;对TNF-α的作用持续24 h,表明微粒诱导了巨噬细胞分化的改变[16];PMP还诱导巨噬细胞释放TGF-β和单核细胞向未成熟和成熟的树突状细胞(DC)的分化;活化的CD4+T细胞在PMP的影响下可以减少其IFN-γ、TNF-α和IL-6的释放,并增加了转化生长因子β1(TGF-β1)的产生[16];同时,PMP还可以使调节性T细胞(Tregs)的数量增加。艾曲泊帕引起的血小板数量增加,必然会增加循环微粒的数量。

2.血小板TGF-β的释放。血小板的TGF-β含量最高。TGF-β在Treg调节免疫系统以及Treg和Th17细胞与CD4+T细胞的分化中起重要作用[22,23]。血小板的增加可能会增加TGF-β的浓度并诱导相关机制。

3.艾曲泊帕诱导Tregs和改善免疫抑制功能。Nishimoto等[24]研究了TPO-RAs治疗之前和期间的慢性ITP患者的免疫学特征。接受治疗的患者的Treg活性有所改善,且这种改善与产生IL-2的CD4 T细胞减少有关,这与免疫反应的减弱有关。接受治疗的患者总循环中TGF-β1水平随之升高,而TGF-β1水平与血小板计数的相关。这表明接受TPO-RA治疗的患者的血小板可能通过提高TGF-β1的释放而直接或间接地改善Treg功能。

4.艾曲泊帕增强调节性B细胞功能。Nishimoto等[24]的研究显示,使用艾曲泊帕治疗的患者的调节性B细胞(Breg)(CD19+CD24hiCD38hi)功能增强。随着治疗后血小板计数的增加,Bregs的比例上升。由于体外Breg活性需要通过CD40参与激活,因此推测在血小板上和血小板中表达的CD40L可能直接有助于改善Breg活性。

三、铁调节

艾曲泊帕的可以与金属离子结合,特别是与铁(Ⅲ)结合,是一种强大的铁螯合剂。低剂量艾曲泊帕还可以动员细胞铁。因此,艾曲泊帕可能单独或与铁螯合剂联合使用治疗铁过载。

1.艾曲泊帕是一种强大的铁螯合剂,可动员铁和铁蛋白,减少ROS介导的细胞损伤。机体内存在2个大的可螯合铁库,一个是在肝细胞内,有70%以上的体内铁沉积,其次是红细胞分解代谢后从巨噬细胞释放的铁。细胞内最快可螯合的铁池是不稳定铁池(LIP),主要是由细胞内铁蛋白分解代谢引起的。细胞培养模型实验研究了艾曲泊帕的铁结合特性及其动员细胞内铁和减少ROS介导的细胞损伤的能力[18]

艾曲泊帕可减少心肌细胞和肝细胞细胞系中的细胞铁。用1~30 mol/L的艾曲泊帕处理HuH7肝细胞和H9C2心肌细胞后,8 h检测细胞铁动员情况。在心肌细胞中,仅1 h后1 mol/L艾曲泊帕即可实现明显的动员[19]。艾曲泊帕与铁(Ⅲ)的2∶1结合,表示在1 mol/L艾曲泊帕下有0.5 mol/L的铁结合当量(IBE)。在HuH7或H9C2细胞中,用1 mol/L艾曲泊帕与去铁酮(DFP),去铁胺(DFO)和地拉罗司(DFX)进行铁动员的比较。在HuH7中,艾曲泊帕在1 mol/L时效果不及DFP,DFX和DFO,艾曲泊帕的功效低于其他螯合剂,但H9C2细胞中1 mol/L艾曲泊帕的铁动员能力比DFO、DFX或DFP高[17]

艾曲泊帕可降低细胞铁蛋白。当细胞被铁加载时,组织铁蛋白在HuH7肝细胞中增加了75%,在H9C2心肌细胞中增加了33%。用10 μM艾曲泊帕处理8 h后,HuH7中的铁蛋白减少了85%,H9C2细胞中的铁蛋白减少了46%。HuH7中细胞铁含量分别下降25%,H9C2细胞中下降65%。因此,艾曲泊帕降低了两种细胞类型中的总细胞铁和细胞铁蛋白,且在HuH7中铁蛋白的减少比例要比H9C2细胞大。

艾曲泊帕比其他螯合剂能更快地降低ROS。铁引起的细胞内ROS的产生主要取决于LIP的浓度。在最初的可测量时间,HuH7和H9C2细胞中的艾曲泊帕会迅速降低ROS生成速率。DFO对ROS的抑制作用相对较慢,这与已知的细胞对DFO的缓慢吸收相一致,而DFP和DFX具有中间作用。在HuH7中,艾曲泊帕抑制了ROS生成的73%,在H9C2细胞中抑制了ROS生成的61%,在相当浓度下比其他螯合剂抑制得更多[25]。1 mol/L时的ROS抑制,艾曲泊帕的影响是最大。因此,与铁动员不同,肝细胞和心肌细胞中ROS的快速下降程度是相似的。

2.与螯合剂结合使用时,艾曲泊帕增强了细胞铁螯合。联合使用螯合剂可降低给定效果所需的单个螯合剂的剂量。当将1 μmol/L IBE的DFO、DFP或DFX与1 mol/L艾曲泊帕结合使用时,铁动员大于使用艾曲泊帕[26]。最有效的组合是艾曲泊帕加DFX。但是,当与其他螯合剂组合使用时,艾曲泊帕对ROS的抑制作用却不会超过加和作用。

3.艾曲泊帕会引起严重的无毒高铁血症。1例69岁女性患者,因AML接受allo-HSCT后出现持续性严重血小板减少,给予艾曲泊帕治疗,每天100 mg,并迅速增加到每天200 mg。开始治疗3周后,患者总铁浓度非常高,为134.2 μmol/L,3 d后浓度更高,达到154.4 μmol/L。但患者没有表现出铁毒性的任何症状。因此,研究人员测定了不稳定的血浆铁(LPI)和非转铁蛋白结合的血清铁(NTBI)。结果LPI和NTBI均在正常范围内。由此得出结论,铁浓度升高对患者无毒。两个月后,患者的铁浓度降至94.3 μmol/L,然后降至25.2 μmol/L,这与艾曲泊帕剂量分别降至50 mg/d和停止治疗相一致。因此,所测铁可能与艾曲泊帕结合[19]

综上所述,艾曲泊帕是AA治疗方法的一个重要补充。目前已批准作为初始免疫抑制反应不足患者的单药治疗,在难治性AA患者中可以达到40%~50%的疗效。联合IST协同治疗,血液学恢复率明显升高。临床应用艾曲泊帕时还应关注复发和克隆演变的长期风险,即使停止使用艾曲泊帕的患者也应长期监测患者的克隆进展。与同种异体移植或其他IST等其他选择相比,应仔细权衡艾曲泊帕治疗的潜在风险和益处。

利益冲突
利益冲突

所有作者均声明不存在利益冲突

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