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文章来源：中国防痨杂志, 2024, 46(10): 1273-1282.
doi:10.19982/j.issn.1000-6621.20240207.
基金项目：结核病新药靶结构解析及防治新策略和新手段开发 (2022YFC2302903)
作者：闫红璇1, 袁金锋2, 王艺霖2, 逄宇2, 高孟秋1
作者单位：1首都医科大学附属北京胸科医院结核二科，北京 101149；2首都医科大学附属北京胸科医院细菌免疫室，北京 101149
通信作者：高孟秋，Email: gaomqwdm@aliyun.com;逄宇, Email: pangyupound@163.com
摘要
宿主导向治疗 (host-directed therapy, HDT) 是一种新的结核病辅助治疗方法，它针对宿主细胞而非病原体，利用调节宿主免疫应答反应来对抗感染。当药物与抗结核药物联合应用时，有助于增强化学药物疗效、缩短治疗时间、改善免疫病理损伤和减少耐药性产生等。笔者综述了结核病HDT候选药物的常见作用机制，并列举了目前正在研究的HDT候选药物，为寻找新型有效的抗结核治疗药物提供参考依据。
关键词: 结核；免疫；治疗应用；综述文献 (主题)
针对结核病的传统化疗方案以结核分枝杆菌为靶点，旨在克服结核分枝杆菌高度进化的生存和致病机制，存在治疗时间长、不良反应多及组织损伤等不足，且其对耐多药/利福平耐药结核病患者的治疗效果不佳。由于结核病的疾病进展、治疗效果取决于宿主和结核分枝杆菌之间的相互作用，因此，宿主反应或许可以成为抗结核治疗的新的有用靶点。在此情况下，一种针对宿主反应的辅助治疗方案——结核病的宿主导向治疗 (host-directed therapy, HDT) 已经出现。与传统化疗方案相比，HDT针对宿主的复杂防御，旨在增强保护性免疫反应，抑制压倒性炎症反应，增强宿主维持体内平衡状态的能力，并提高化疗的疗效。因其并非直接作用于结核分枝杆菌本身，因此较小可能产生耐药性。
目前对于结核病的HDT靶点尚未明确确定，但对于HDT候选药物在治疗结核分枝杆菌感染时的许多潜在机制有了一定的认识，具体包括: (1) 阻断血管生成等影响肉芽肿结构，使药物更易到达病灶，增加药物利用度；(2) 触发宿主感染细胞自噬途径等增强对结核分枝杆菌的天然免疫；(3) 通过增强抗原特异性T细胞应答等来增强获得性免疫；(4) 抑制感染细胞的促炎反应等以减轻组织损伤。
目前正在研究的结核病HDT候选药物主要是一些已被批准用于其他疾病的现有药物，包括维生素D、哺乳动物雷帕霉素靶标蛋白激酶抑制剂、基质金属蛋白酶 (matrix Metalloproteinases, MMPs) 抑制剂、抗氧化剂等。这些药物可通过一种或多种机制发挥抗结核治疗的辅助作用。笔者对其主要作用机制进行综述，具体见表1，旨在为抗结核治疗及药物研发提供新靶点和新思路。
一、影响肉芽肿结构
当结核分枝杆菌突破了天然免疫的防御后，被激活的抗原特异性T细胞和B细胞迁移到感染部位，并与天然免疫细胞合作形成肉芽肿。肉芽肿对宿主来说是一把双刃剑，一方面，肉芽肿将细菌隔离在一个很小的空间以防止感染的传播；另一方面，它成为结核分枝杆菌存活的储存库，避免了宿主免疫反应和抗结核化疗药物的到达，从而影响对结核分枝杆菌的清除。因此，HDT候选药物通过阻断血管生成等影响肉芽肿结构，提高抗结核效率 (图1)。
1.帕唑帕尼: 结核病肉芽肿的形成与血管形成息息相关。血管内皮生长因子 (vascular endothelial growth factor, VEGF) 是一种高度特异性的促血管内皮细胞生长因子，具有促进血管通透性增加、细胞外基质变性、血管内皮细胞迁移、增殖和血管形成等作用。有报道称，帕唑帕尼作为VEGF抑制剂，可通过促进肉芽肿内血管正常化、减少局部缺氧、影响肉芽肿完整性，从而提高抗结核疗效。
2.多西环素: MMPs是一组能够降解细胞外基质的内肽酶，由结核分枝杆菌感染上皮细胞或巨噬细胞后诱导表达，可导致结核病肉芽肿形成和肺组织损伤。多西环素是MMPs抑制剂，通过减少Ⅰ型前胶原和弹性蛋白的破坏，减轻肺组织损伤，影响结核肉芽肿的完整性。
二、 增强宿主天然免疫
结核分枝杆菌是一种兼性胞内病原体，肺泡巨噬细胞是其主要宿主细胞。结核分枝杆菌进入呼吸道后首先被肺泡巨噬细胞识别，肺泡巨噬细胞迁移到肺间质形成细胞聚集体，细菌在其中增殖并感染被招募的吞噬细胞，如间质巨噬细胞、单核细胞来源的巨噬细胞、中性粒细胞和树突状细胞。在此过程中，巨噬细胞可能通过某些机制杀死入侵的结核分枝杆菌，包括分泌抗微生物介质，如活性氧 (ROS) 和一氧化氮 (NO)，以及通过细胞凋亡、焦亡和自噬等方式与溶酶体相互作用。因此，增强巨噬细胞对病原菌杀伤力的自噬增强和过氧化物酶体增殖物激活受体 (PPAR-γ) 抑制是常见的结核病HDT药物作用途径。
在HDT候选药物中，增强宿主天然免疫最常见的机制是增强自噬。自噬是一种保守的细胞内降解过程，异种吞噬是一种特殊形式的自噬，目前认为其作为一种天然免疫反应，通过溶酶体依赖的途径捕获和消除入侵病原体。调节自噬的信号途径非常复杂，HDT药物则可通过多种方式影响自噬的信号通路，增强对结核分枝杆菌的清除能力 (图2)。
1.磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白 (PI3K/Akt/mTOR): 真核蛋白激酶UNC-51样激酶1 (ULK1) 是自噬囊泡形成的必需蛋白，mTOR通过磷酸化 ULK1，抑制ULK1活性而抑制自噬。PI3K/Akt/mTOR是诱导自噬抑制的主要信号通路，当该通路受到抑制时，会启动自噬过程。有研究发现，在小鼠中使用预防性或治疗性剂量的酪氨酸激酶抑制剂伊马替尼，可以减少细菌载量，推测可能机制是通过阻断PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导自噬。雷帕霉素和依维莫司是mTOR抑制剂，可通过直接抑制mTOR诱导自噬。此外，研究发现硝唑尼特抑制了人的醌NADH脱氢酶1 (NQO1) 的酶活性，可能作用于mTOR的上游，以刺激自噬。
2.腺苷酸激活蛋白激酶 (AMPK): AMPK即腺苷酸 (AMP) 依赖的蛋白激酶，是一种高度保守的细胞能量状态感应蛋白，存在于所有的真核细胞中，在面临应激时，它通过对生长、代谢和自噬进行重新编程来维持代谢平衡。活化的AMPK通过激活ULK1等对自噬激活发挥关键作用。剑桥大学的一项研究发现，卡马西平可通过耗竭肌醇三磷酸 (IP3) 激活AMPK，从而诱导自噬。
3.丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK): MAPK是一组丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶，主要包括4个亚族，细胞外信号调节蛋白激酶1/2 (ERK1/2)、c-Jun氨基末端激酶1/2/3 (JNK1/2/3)、p38丝裂原活化蛋白激酶 (p38MAPK) 和细胞外信号调节蛋白激酶5 (ERK5)。有研究报道，Ras/Raf/ERK信号通路可诱导自噬，JNK信号通路通过活化AMPK诱导自噬，p38MAPK可促进 mTOR/ULK1激活从而抑制自噬。氟西汀可通过促进肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 分泌从而促进JNK途径诱导MAP1LC3和BECN1基因的表达，增强自噬。表皮生长因子 (EGFR) 可通过p38MAPK途径对自噬进行负调控，而EGFR拮抗剂如吉非替尼可抑制p38MAPK途径对自噬的抑制作用，从而增强自噬。
4.雌激素相关受体α (ERRα): ERRα属于核受体 (ER) 的一种，是许多ATG的关键转录调节因子，通过对ATG5、BECN1和ATG7等必需的自噬基因/蛋白进行转录，在激活自噬和增强抗分枝杆菌反应中发挥重要作用。此外，ERRα还通过ATG5、ATG6和ATG7等自噬蛋白的脱乙酰化发挥翻译后调节作用，所有这些自噬蛋白都是通过与沉默信息调节因子 (SIRT1) 相互作用来调节的。他莫昔芬和巴多昔芬都是一种选择性雌激素受体调节剂 (SERM)，一方面可通过上述经典的ER发挥促自噬作用。另一方面，有研究发现，他莫昔芬还可通过促进结核分枝杆菌向溶酶体的输送增强自噬，而巴多昔芬对自噬的增强则依赖于ROS的产生，并与Akt/mTOR信号的磷酸化有关。
5.维生素D3: 1,25-二羟维生素D3是维生素D3的活化形式，而细胞对1,25-二羟维生素D3的反应归因于其与细胞内受体蛋白维生素D受体 (VDR) 的立体特异性相互作用，VDR作为一种配体依赖的转录因子调节各种基因的表达。目前对于维生素D3激活自噬的机制尚未完全明确，有研究表明，维生素D3-VDR复合体可上调自噬相关基因ATG5和Beclin-1的表达。还有报道称，维生素D3化合物可以增加细胞内钙的水平，而细胞内钙可通过抑制mTOR的活性而有效诱导自噬。Fabri等的研究表明，补充维生素D缺乏的血清和25-羟基维生素D3可恢复Th1型细胞因子γ-干扰素 (IFN-γ) 激活的人巨噬细胞的自噬和吞噬小体-溶酶体融合，这表明充足的维生素D水平对于维持对结核分枝杆菌感染的保护性免疫至关重要。
6.维拉帕米: 结核分枝杆菌在感染巨噬细胞后的几天内开始对所给药物产生耐药性。多项研究表明，巨噬细胞诱导的耐药是由分枝杆菌药物流出泵介导的。此外，研究还发现，结核分枝杆菌通过质子梯度依赖机制转运一线抗结核药物利福平。维拉帕米是一种已知的外排泵抑制剂，可以抑制巨噬细胞诱导的利福平耐受，也可以抑制结核分枝杆菌利福平外排，且维拉帕米抑制利福平外排并不需要钙通道抑制特性，而是通过其人p-糖蛋白 (PGP) 样抑制活性直接抑制结核分枝杆菌药物外排泵。因此，拉帕米亦可作为结核病HDT候选药物之一，亟待进一步的科学研究。
7.洛哌丁胺: 洛哌丁胺可诱导体外培养的人单核细胞来源的巨噬细胞和小鼠肺泡细胞中LC3和ATG16L1基因的表达，且其诱导的自噬与结核分枝杆菌在巨噬细胞和肺泡巨噬细胞内的生长减少相关。经洛哌丁胺处理的小鼠肺泡细胞的抗分枝杆菌活性增强，并与p62的降解有关。因此，洛哌丁胺具有作为结核病HDT药物的潜力。
8.PPAR-γ: PPAR-γ是维持机体糖稳态和脂质代谢的调节因子，也是一种与抗炎作用相关的转录调节因子。结核分枝杆菌通过依赖模式识别受体的机制诱导PPAR-γ表达上调，从而下调巨噬细胞的反应，抑制PPAR-γ则可以增强巨噬细胞对结核分枝杆菌的杀伤能力。有报道称，维生素B1通过调节PPAR-γ促进保护性免疫反应，限制结核分枝杆菌在巨噬细胞内和体内的存活。另一项研究表明，霉菌素可以通过依赖PPAR-γ途径的脂滴包被蛋白2 (perilipin-2, PLIN2) 降低小鼠的结核分枝杆菌负担。因此，PPAR-γ可能成为结核病HDT药物的新靶点。
三、增强宿主获得性免疫
在吞噬抗原后，树突状细胞成熟并将处理后的抗原呈递给T细胞和B细胞等淋巴细胞，以激活获得性免疫反应。激活后，T细胞迅速分裂并大量增殖，分化为许多亚群，这些亚群相互协调并共同发挥免疫调节作用。HDT候选药物作用于获得性免疫的各个阶段，从而促进对结核分枝杆菌的清除 (图3)。
1.二甲双胍: 二甲双胍是经典的一线降糖药。近期研究发现，二甲双胍可以通过诱导CD8+T细胞免疫代谢回路(如线粒体质量、氧化磷酸化、脂肪酸氧化等)、增强CD8+T细胞的生存能力及改善免疫记忆等来增强细胞介导的对结核分枝杆菌的免疫应答。除了可增强宿主获得性免疫以外，二甲双胍还可通过抑制mTOR促进自噬、限制过度炎症和组织破坏等辅助抗结核治疗。
2.比阿培南: 比阿培南属于碳青霉烯类抗生素。最近的研究发现，比阿培南可通过增强宿主天然免疫和获得性免疫，从而增强对结核病的长期免疫力。具体表现为，比阿培南通过增强p38信号显著提高天然免疫中巨噬细胞的激活状态，被激活的巨噬细胞进一步激活肺和脾中的适应性免疫细胞CD4+和CD8+T细胞，从而促进了白细胞介素17 (IL-17) 和IFN-γ的释放增加，帮助控制结核感染。此外，比阿培南还增强了T淋巴细胞对炎症亚群的极化，如Th1和Th17，帮助产生了一个长寿的中央记忆型T细胞亚群。
3.氯法齐明: 氯法齐明对麻风分枝杆菌、结核分枝杆菌和其他多种分枝杆菌均具有强大的抑制活性，可抑制DNA依赖的RNA聚合酶，阻止RNA的合成，抑制细菌蛋白质的合成，从而抑制或杀灭分枝杆菌。此外，研究发现，氯法齐明还可通过阻断Kv1.3钾通道促进中央记忆型T细胞的产生。一项研究发现，氯法齐明和雷帕霉素的联合治疗通过诱导强大的T细胞记忆，在小鼠模型中有效地消除了多耐药和广泛耐药 (extensively drug resistant, XDR) 结核分枝杆菌。此外，两者的联合治疗降低了人类结核分枝杆菌潜伏期相关基因的表达。
4.沙奎那韦: 沙奎那韦是一种蛋白酶抑制剂，临床上主要用于与其他抗逆转录病毒药物联用,治疗Ⅰ型人类免疫缺陷病毒 (HIV) 感染。Pires等报道称，沙奎那韦能诱导结核分枝杆菌感染的巨噬细胞内溶酶体蛋白水解酶活性的增加，尤其是组织蛋白酶S的活性，从而杀死结核分枝杆菌。另外，沙奎那韦还能改善细胞表面人类白细胞抗原Ⅱ类递呈机制的表达；增加T淋巴细胞的启动和增殖以及增加IFN-γ的分泌。可见，沙奎那韦是一种潜在的宿主导向治疗结核病的药物。
四、调节炎症平衡
宿主对结核分枝杆菌感染的易感程度与促炎和抗炎反应的动态平衡相关，宿主可以通过调节抗炎和促炎反应之间的平衡来控制感染。例如，结核分枝杆菌感染的巨噬细胞分泌各种促炎细胞因子和趋化因子，如TNF-α、IL-1β、IL-6，它们在感染的巨噬细胞中激发细胞毒作用，发挥抗菌作用，并招募和激活旁观者细胞。招募的调节性T细胞 (Tregs)、髓系来源的抑制细胞 (MDSCs)、M2极化的巨噬细胞和一些细胞因子 (如IL-10) 介导的抗炎反应可阻止免疫系统的过度激活，但也可能减弱抗菌效果。当细菌感染得不到控制时，细菌和宿主产物之间的复杂相互作用会扰乱免疫反应的平衡，导致细胞应激、氧化还原介导的调节失调、组织重塑，最终对肺和脾等重要器官造成严重损伤，甚至死亡。HDT药物用过各种方式调节宿主炎症反应，帮助维持抗炎和促炎之间的动态平衡 (图4)。
1.非甾体抗炎药 (NSAIDs): NSAIDs是一类不含有甾体结构的解热镇痛抗炎药，可抑制体内前列腺素的生物合成而发挥抗炎作用。由于其化学结构和抗炎机制与糖皮质激素甾体抗炎药 (SAIDS)不同，故又称为非甾体类抗炎药。研究发现，部分NSAIDs如布洛芬、阿司匹林、塞来昔布、依托考昔、美洛昔康等，可以通过抑制宿主过度炎症反应，减轻结核病变程度，成为潜在的结核病HDT治疗药物。布洛芬、阿司匹林、塞来昔布、依托考昔和美洛昔康均为环氧合酶 (COX) 抑制剂，通过抑制COX可显著降低前列腺素E2水平，从而减轻结核病患者的炎性损伤。塞来昔布还可降低前列腺素E2，促进IFN-γ的产生和NO的释放，并增强巨噬细胞对结核分枝杆菌的吞噬功能。
2.磷酸二酯酶抑制剂 (PDEs): 环磷酸腺苷 (cAMP) 和环磷酸鸟苷 (cGMP) 是细胞内两种重要的第二信使，通过特殊的受体参与机体的多种新陈代谢活动 (包括对炎症反应的调节)，其细胞内浓度的调节主要由腺 (鸟) 苷酸环化酶的合成和PDEs的水解作用之间的平衡决定。PDEs能特异性地以3,5-环核苷酸为底物，催化细胞内的cGMP和cAMP水解生成相应的无活性的5-核苷酸。研究发现，在结核分枝杆菌感染的动物模型中，PDEs抑制剂可减少巨噬细胞活化和TNF-α的表达，改善预后。故西洛他唑、西地那非、罗氟司特等可成为结核病潜在的HDT药物。
3. 5-脂氧合酶 (5-LOX) 抑制剂: 脂氧合酶是一类非血红素含铁双加氧酶，可催化花生四烯酸 (AA) 等多不饱和脂肪酸的氧化反应，5-LOX是最常见的脂氧合酶同工酶。5-LOX抑制AA转变为白三烯 (LT)，从而减少炎症的产生。齐留通是选择性的5-LOX抑制剂，可抑制结核分枝杆菌感染小鼠的过度炎症反应，从而保护肺组织免受损伤，改善预后。
4.他汀类: 他汀类药物是常用的降脂药，但他汀类药物还具有抗炎、抗氧化、抗血栓和免疫调节功能。研究发现，他汀类药物除了可通过抑制胆固醇的合成发挥抗炎作用以外，还能通过抑制Rho蛋白发挥抗炎作用。Rho蛋白可激活核因子激活的B细胞的κ-轻链增强 (NF-κB)，而NF-κB是炎症的主要转录调节因子。因此，他汀类药物通过发挥抗炎作用从而减少结核病患者与炎症相关的病理变化。另外，他汀类药物还可通过诱导自噬、促进吞噬小体和溶酶体成熟协助控制结核分枝杆菌感染。因此，阿托伐他汀、瑞舒伐他汀等他汀类药物已经被纳入结核病HDT候选药物的考量之中。
5. N-乙酰-L-半胱氨酸乙酯 (NAC): 许多研究指出，针对病原体的最佳宿主免疫反应可能会受到氧化应激的影响。肺部持续暴露于病原体如结核分枝杆菌之中，需要一种有效的抗氧化机制来避免组织损伤和宿主免疫反应的恶化。NAC被广泛用于一种有效的氧化应激调节剂，因为这种化合物是谷胱甘肽的前体，而谷胱甘肽是促进氧化还原平衡的重要抗氧化分子，已在实验模型中被证明通过抑制宿主氧化反应和直接抗菌活性来限制结核分枝杆菌的感染和疾病。最近的一项Ⅱ期随机临床试验发现，在抗结核治疗的前两个月使用NAC作为辅助治疗是安全的。
6.舍曲林: 巨噬细胞的Ⅰ型干扰素反应是一种针对胞内菌如结核分枝杆菌感染的反应，但其会导致宿主致命的免疫病理损伤。舍曲林是一种抗抑郁药，为5-羟色胺 (5-HT) 再摄取抑制剂，同时也能通过抑制Toll样受体3-干扰素调节因子3信号转导通路，抑制Ⅰ型干扰素反应，从而减轻过度炎症反应所致的免疫病理损伤。Shankaran等在结核分枝杆菌感染的小鼠模型中证明了这一观点。
7.依那西普: TNF-α是一种细胞因子，在宿主对结核病的反应中发挥核心作用，包括肉芽肿的形成和疾病的控制。虽然抑制TNF-α会导致重新激活疾病，但一些病例报告和系列研究表明，在抗结核治疗中辅助性使用TNF-α抑制剂是有益的。Skerry等的研究发现，使用可溶性TNF-α抑制剂依那西普可在抗结核治疗的继续阶段增加细菌清除率，并减少与结核病相关的病理损伤。因此，依那西普可作为结核病HDT候选药物之一。
8.托法替尼: 托法替尼是一种Janus激酶 (JAK) 阻滞剂，主要靶向JAK3，较小程度靶向JAK2。JAK3的抑制降低了对多种促炎细胞因子 (包括IL-2、IL-4、IL-15和IL-21) 的反应性，而抑制JAK2可阻断对IL-6和IFN-γ的应答。一项采用慢性结核分枝杆菌感染小鼠模型去评估在6个月的标准化化疗 (Std-Rx) 中添加托法替尼治疗结核病效果的研究发现，托法替尼可能通过减少Std-Rx达到明显灭菌的时间而在抗结核治疗中受益。
9.帕考珠单抗: 在对抗结核分枝杆菌的过程中，细胞免疫反应至关重要，因为它们激活巨噬细胞并调节Th1反应 (介导保护性肉芽肿形成) 和Th2反应 (介导超敏反应导致组织损伤从而失去对结核感染的控制) 之间的平衡。IL-4是一种关键的细胞因子，它调节巨噬细胞的表达，抑制Th1细胞产生IFN-γ，并促进Th2反应的活化，这些作用最终可能导致结核感染的进展。帕考珠单抗是一种抗IL-4单克隆抗体，也被纳入结核病HDT候选药物，目前正在对接受标准治疗的结核病患者进行帕考珠单抗的Ⅱ期临床试验。
五、总结和展望
多年来，人们为了消除结核病做出了不懈努力，虽然全球自1994年实施DOTS策略 (Directly Observed Treatment Short-course Strategy)，但全球结核病防控形势仍然不容乐观，目前结核病仍然是全球感染致死的主要原因。结核分枝杆菌已经进化出若干免疫逃逸机制，以促进其自身的胞内生存。对于结核分枝杆菌-宿主相互作用的研究为开发以宿主为导向的疗法治疗结核病提供了可能。HDT药物通过影响肉芽肿形成、增强宿主天然免疫、增强宿主获得性免疫及调节炎症平衡等发挥作用，被认为对实现2035年“终止结核病”的目标至关重要。
然而，由于目前对于结核分枝杆菌与宿主相互作用的机制研究尚未完全明晰，使得HDT药物作用范围相对广泛，难以精确指向某一关键靶点。此外，目前对于结核病HDT药物的研究大多处于临床前研究阶段，需要大规模的多中心随机对照试验来推进HDT药物的临床开发。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
作者贡献 闫红璇：起草文章；袁金锋和王艺霖：对文章的知识性内容作批评性审阅；逄宇和高孟秋：对文章的知识性内容作批评性审阅、获取研究经费、行政/技术或材料性支持或指导、支持性贡献
注：除非特别声明，本公众号刊登的所有文章不代表《中国防痨杂志》期刊社观点。
编辑：孟 莉
审校：范永德
发布日期：2024-10-29
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