从新文献中探讨甲状腺相关性眼病中Teprotumumab治疗的“多靶点”机制
年2月，医院内分泌科高莹教授团队在《中华医学杂志》年第卷第6期发表了一篇关于介绍Teprotumumab新作用机制的“文献速览“---胰岛素样生长因子Ⅰ受体抑制剂通过改变甲状腺相关眼病中成纤维细胞的免疫表型发挥治疗作用1，文章指出Teprotumumab可能是一种重建甲状腺相关眼病(thyroidassociatedophthalmopathy，TAO)患者免疫耐受的辅助方法，其在甲状腺功能亢进相关并发症的治疗中可能有广阔的应用前景1。高莹教授团队介绍的这篇文章为探索创新药物潜在的新机制提供了非常重要的学术视角。Teprotumumab作为人来源单克隆IGF-1R抑制性抗体，是近期取得突破性进展的治疗TAO的临床药物。
1.甲状腺相关性眼病发病机制研究为药物研发提供了理论基础
TAO是Graves病最常见的甲状腺腺外表现，占眼眶疾病的20%，是成人患病率最高的眼眶疾病，临床主要表现为眼球突出、眼睑退缩、水肿、眶周组织炎症等，进一步发展可影响视力甚至导致失明2。TAO的发病机制尚不完全清楚，目前认为其是一种由免疫、遗传、环境等多因素参与的疾病2。TAO的本质是患者自身免疫功能紊乱引起的器官特异性自身免疫性疾病，细胞免疫（Th1，Th2，Th17、Treg细胞等）、体液免疫(自身抗体)、眼眶成纤维细胞（orbitalfibroblast,OF）均参与了TAO的发生和发展，其中，OF是TAO的主要靶点，其在发病过程中既是靶细胞又是效应细胞3。正常情况下由于免疫耐受的存在，机体不对自身组织和器官产生免疫反应，但在抗原刺激时机体免疫耐受失去平衡，导致致敏性T细胞、B细胞被激活，与OF相互活化，产生炎症因子和自身抗体，继而引起一系列的眼眶内炎症反应，导致眼肌纤维化、脂肪细胞增生和眼外肌肿胀，进而出现眼球突出等表现2。IGF-1R在人体全身和眼眶组织中广泛表达，IGF-1与IGF-1R结合后产生的一系列信号转导与TAO局部炎症发生、发展密切相关4。近年来IGF-1R也成为研发治疗TAO药物的靶点，为TAO患者的治疗带来新的希望。
图1甲状腺相关性眼病发病机制---理论模型5
甲状腺与眼眶组织有共同抗原（交叉抗原），当抗原暴露后，一方面，B细胞作为抗原呈递细胞，通过MHCⅡ类分子将抗原片段呈递给T细胞，引起T细胞的活化和分泌多种细胞因子，同时作用于OF细胞，促进OF活化、增殖和分化。另一方面，活化的T细胞又可促进B细胞活化产生自身抗体，与OF表面的IGF-1R及TSHR复合体相结合,引起OF分泌透明质酸和糖胺聚糖及分化为肌成纤维细胞和脂肪细胞。T细胞、B细胞与OF相互作用和活化，最终导致眼眶组织糖胺聚糖沉积、眼眶纤维化、脂肪增生，眼眶组织重塑
2.Teprotumumab可抑制OF表面IGF-1R的信号通路，减轻眶内炎症
胰岛素样生长因子-1受体（IGF-1R）在TAO患者的OF、T细胞和B细胞上均可检测到高表达，它可能与促甲状腺激素受体（TSHR）形成结构和功能的复合体4。抑制IGF-1R和TSHR在功能上的相互作用及胞内信号转导是TAO最终治疗的关键。在体外实验中发现，IGF-1R抑制性抗体可以减弱IGF-1和促甲状腺激素（TSH）对于OF的刺激作用5。Teprotumumab主要作用靶点是通过抑制IGF-1R，阻断IGF-1R和TSHR复合物信号通路的信号传递，减少OF透明质酸的形成，缩小眼眶组织体积，从而改善患者的症状。同时Teprotumumab通过刺激受体/抗体复合物的内化和降解6，减少IGF-1R和TSHR的在OF表面的表达7。
图2TAO发生机制及抑制IGF-1R后产生的模拟效应
TAO发生的机制为致病性自身抗体刺激OF产生透明质酸等，引起甲状腺眼病症状（图2a）；Teprotumumab作为IGF-1R抑制剂可阻断致病性自身抗体对OF的作用，从而减少透明质酸形成和缩小球后组织体积（图2b）
研究表明，在TAO患者中OF活化后引起IL-6和IL-8水平升高。TSH使健康供体和TAO患者纤维细胞中IL-6mRNA分别增加倍和倍。Teprotumumab不仅可以降低OF中IGF-1R和TSHR的表达，以及IGF-1和TSH依赖的磷酸化Akt水平，同时可降低TSH诱导的促炎细胞因子水平，即Teprotumumab可降低TSH诱导的IL-6和IL-8mRNA和蛋白水平8。Teprotumumab显著抑制TSH诱导的TAO患者纤维细胞产生的IL-6mRNA（p＜0.）和IL-8mRNA(p＜0.0)10。
Teprotumumab可抑制急性期和慢性期TAO患者OF表面持续表达的IGF-1R。研究显示，在急性期，OF上IGF-1R/TSHR通路激活导致生成透明质酸和细胞外基质蛋白的增殖，并分化为脂肪细胞或肌成纤维细胞，导致组织扩张9。在慢性期，OF上IGF-1R的持续过表达，产生透明质酸、糖胺聚糖等大分子物质，维持组织扩张（如图3a）9。另一项研究也表明在慢性期TAO患者中IGF-1R持续表达，与对照组相比炎症和非炎症组织中IGF-1R表达有所增加，且有统计学差异（如图3b）10。以上研究结果为急性和慢性TAO患者使用Teprotumumab治疗提供了有力的分子基础。Teprotumumab的3期扩展临床试验中显示，与急性TAO患者相比，慢性期TAO患者同样可以有效减少患者突眼程度（眼球突出度较基线减少3.5±1.7mm），改善复视和临床活动评分。文献报道，对于TAO病史很长的患者（病史30年），Teprotumumab治疗仍然有效11。
图3a急性和慢性TAO患者中Teprotumumab的作用机制
图3bIGF-1R不同亚型在炎症、非炎症、对照组中的表达
3.Teprotumumab通过改变OF细胞和淋巴细胞的免疫表型重建免疫耐受
CD34+纤维细胞和淋巴细胞之间的相互作用和活化在TAO发病机制中发挥关键作用。循环中的CD34+纤维细胞随血液进入TAO患者的眼眶，在那里它们成为CD34+眼眶成纤维细胞，成为重要的靶细胞和效应细胞。TAO患者外周血和眼眶内的CD34+纤维细胞均可高表达主要组织相容性复合体Ⅱ（MHCⅡ）和B7共刺激分子［包括CD80、CD86和程序性死亡配体（PDL1）］，并且上述分子可被促甲状腺激素（thyroid-stimulatinghormone，TSH）和甲状腺刺激性抗体(thyroidstimulatingantibody,TSAb)上调，从而促进抗原的递呈并激活T细胞，促进TAO的发生发展12。
研究表明，Teprotumumab可通过改变TAO中OF和淋巴细胞表达的免疫表型发挥治疗作用。在体外试验中，培养外周血CD34+纤维细胞，应用Teprotumumab特异性阻断IGF-IR后，可降低MHCⅡ和B7的mRNA的水平，从而抑制上述蛋白在OF中的表达，减少其对T细胞的活化，减轻炎症反应。同时，Teprotumumab可通过影响T细胞与纤维细胞的相互作用，间接降低CD4+T细胞INFγ和IL17A的表达水平（图4）12。在一项随机双盲2期临床试验中，严重活动性TAO患者经Teprotumumab治疗24周后，同样观察到外周血CD34+成纤维细胞的MHCⅡ和B7家族成员蛋白表达显著下调及CD4+T细胞INF-γ和IL-17A的表达显著降低12。因此Teprotumumab可通过抑制IGF-IR减弱TSHR介导的作用，还可通过影响T细胞与纤维细胞的相互作用改善TAO患者的临床预后。近期，关于Teprotumumab的两项随机、双盲、安慰剂对照临床试验结果证实，靶向IGF-IR可以极大改善TAO患者的眼球突出、复视和炎症情况13,14，并且对胫前黏液性水肿也有治疗效果15。Teprotumumab作为一种抗IGF-1R抑制剂，可能通过改变靶细胞和效应细胞的免疫表型来恢复免疫耐受，为TAO和甲状腺相关疾病的治疗带来新思路。
图4给予Teprotumumab后TAO患者细胞免疫表型的变化：
与对照组相比，Teprotumumab治疗后循环中的CD34+CXCR4+纤维细胞上MHCII、CD80、CD86和PD-L1的表达水平下降，循环中CD3+CD4+T细胞中IFN-γ和IL-17A的表达水平也降低
B细胞活化后产生的刺激性促甲状腺激素受体抗体（TSAb）是TAO发病的另一重要因素，TSAb可以与眼眶组织表达的TSHR结合，从而激活一系列信号通路导致眼部病变。它既是TAO的危险因素，也与TAO病情严重程度、活动性和疾病预后密切相关2。研究显示，在95%的TAO患者中可以检测到TRAb水平升高。Teprotumumab治疗可以使TRAb水平下降。YuCY等报道了一例有30年病史的TAO患者11，该患者既往接受过糖皮质激素、减压、眼眶放疗和双侧上、左下眼睑回缩修复治疗，在给予Teprotumumab治疗后，TSAb从治疗前的12.20IU/L下降到治疗后的4.4IU/L，因而推测Teprotumumab可通过减少B细胞活化，降低TSAb的产生，减少OF的刺激来发挥作用。
根据上述结果以及结合Teprotumumab静脉输注的给药方式，推测Teprotumumab不仅在眼眶局部发生作用，而且通过恢复免疫重建在全身发挥其治疗作用。以上研究阐释了Teprotumumab发挥治疗效果的潜在作用机制，其可能是一种在TAO患者中重建免疫耐受的辅助方法，并且在甲状腺疾病相关并发症的治疗中可能有广阔的应用前景，已有研究显示Teprotumumab也可以治疗甲状腺功能低下导致的胫前黏液性水肿15。
4.探寻Teprotumumab在TAO中的其他作用机制
Otero-MarquezO等报道了一例TAO患者Teprotumumab治疗前后的临床疗效和视网膜中央凹表面巨噬细胞密度的变化16。治疗前，表面巨噬细胞密度高，呈圆形，间隔不一致，在血管和代谢应激区域簇集，治疗后巨噬细胞密度降低，恢复有规律的间隔，呈与“静止”状态一致的分枝状外观，患者临床明显好转。该研究表明，Teprotumumab治疗后视网膜表面巨噬细胞密度降低，从而减轻炎症。
我们相信未来还会有更多的基础研究或临床研究去探讨Teprotumumab的其他免疫学机制。
5.专家点评
TAO是多因素参与致病的自身免疫性疾病，其发病机制非常复杂，目前仍在不断探索之中。Teprotumumab（替妥木单抗）的主要作用机制是抑制OF表面IGF-1R的信号通路，减轻眶内炎症。体外和在体试验中发现：Teprotumumab还可以通过改变全身OF细胞和淋巴细胞的免疫表型，降低循环中炎症相关的免疫分子和细胞因子水平来恢复免疫耐受，因而为TAO和其他甲状腺相关自身免疫性疾病的治疗开辟了新的视角，并提供了非常好的理论依据。
6.专家介绍
参考文献
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审批编号05100
